實時/歷史數據平臺通用應用程序編程接口研究

周升，陶敏，李智

（1.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.杭州意能軟件有限公司，杭州310014）

電力信息化

實時/歷史數據平臺通用應用程序編程接口研究

周升1，陶敏1，李智2

（1.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.杭州意能軟件有限公司，杭州310014）

隨著智能電網建設的逐步推進，實時/歷史數據平臺在數據存儲、共享等方面發揮了越來越重要的作用。由于老的實時/歷史數據平臺限制了應用的深化推廣，浙江省電力公司于2012年引進了國產海迅實時/歷史數據庫，并在此基礎上建立浙江電網實時/歷史數據新平臺。為保證平臺順利平穩過渡，重點研究了實時/歷史數據平臺通用應用程序編程接口，以期滿足浙江公司實時/歷史數據應用發展的需求。

電網運營；實時/歷史數據平臺；海迅實時/歷史數據庫；通用應用程序編程接口

0 引言

隨著智能電網建設的逐步推進，輸變電設備狀態監測、用電信息采集、配電自動化等生產系統將產生海量實時/歷史數據，浙江省電力公司于2005年引進了PI實時/歷史數據庫，并在此基礎上建立了浙江電網實時/歷史數據平臺（以下簡稱PI平臺）。歷經7年的建設和發展，共計接入包含各級調度SCADA（調整數據采集與監控系統）、電能量、在線監測、營銷等數據在內的上百萬測點數據。基于這些數據開發了上千個應用，在各項生產業務管理中發揮了重要的作用。但是平臺150萬測點規模已不適應現有應用發展的需求，而平臺擴充與運維成本又非常昂貴，限制了各項業務的進一步深化應用。

為了解決上述問題，2012年，浙江省電力公司與國網電科院共同承擔了國家電網公司科技項目“分布式實時數據庫管理系統研發與應用”，確定了依托國產海迅實時/歷史數據庫建立浙江電網實時/歷史數據新平臺（以下簡稱HS平臺）。為保證平臺順利平穩過渡，從數據庫底層API入手，研究了一套PI平臺與HS平臺通用的API（Universal API，通用應用程序編程接口，以下簡稱UAPI），從而實現平臺應用和數據接口簡單快速的遷移。

1 現狀分析

1.1 平臺數據寫入

自PI平臺建成以來，在全省范圍內已經接入了省/地/縣調SCADA、電能量、用電信息采集、輸變電設備在線監測等主要業務系統數據，部分地區局還涉及蓄電池在線監測系統、電壓質量綜合管理平臺、變電站設備溫度在線監測系統、IT設備實時監測等其他系統的數據。

各數據源系統的實時/歷史數據按照101，DL/T 860等標準規約或通過Web Service，E文件等方式接入到PI平臺中。平臺的數據接入接口接收到這些數據后進行解析，最終都調用PI-API/ PI-SDK寫入到PI實時/歷史數據庫中[2]，寫入流程如圖1所示。

圖1 PI平臺數據寫入

1.2 平臺數據訪問

自PI平臺建成以來，浙江省電力公司在此基礎上開發了上千個應用，包括營銷管理、生產管理、調度管理、輔助決策、電網規劃及信息技術等方面。常用的應用主要有2種方式，一種是由PI客戶端工具ProcessBook和DataLink開發，通過PI-ActiveView控件在瀏覽器中展示，用戶在查看應用頁面時通過PI-API/PI-SDK連接到PI實時/歷史數據庫，從而獲取數據的更新。另一種是通過建立Web Service或其他通信服務，用戶直接訪問PI應用，然后統一由PI應用通過PI-API/PI-SDK向PI實時/歷史數據庫中獲取數據[2]，如圖2所示。

1.3 存在問題

圖2 PI平臺數據訪問

PI平臺的數據寫入和數據訪問都需要調用底層的PI-API/PI-SDK，因此在用HS平臺替代PI平臺時，原PI平臺中的數據接口和基于PI開發的應用都需要進行代碼修改，將調用的PIAPI/PI-SDK函數替換為HS-API函數，工作量將非常巨大。

遵循“平穩過渡”的原則，平臺遷移會存在一個過渡時期，PI平臺和HS平臺將并行運作。此時，一部分急于上線的新應用仍會基于PI平臺開發。但是當HS平臺正式替代PI平臺后，這些應用又需要馬上進行大幅度修改，造成了重復投資，浪費了大量的人力和物力。

無論是PI平臺還是HS平臺都會不斷升級，PI-API或HS-API也會隨著升級而進行修改、擴充，如果平臺的數據接口和應用仍直接利用PIAPI/HS-API方式連接數據庫，可能會影響到實時/歷史數據應用的正常開展。

2 跨平臺UAPI

2.1 改造后的平臺數據寫入與訪問

針對單一數據庫的底層API接口存在無法支撐跨平臺應用的問題。通過屏蔽不同實時/歷史數據庫的API接口，采用統一的UAPI函數供外部應用系統和數據接口調用，才能實現透明性以及跨平臺訪問[3]。

改造后的平臺數據寫入如圖3所示。各數據源系統的實時/歷史數據經過解析后通過統一的數據寫入接口，利用跨平臺的UAPI寫入到PI實時/歷史數據庫或HS實時/歷史數據庫中。

改造后的平臺數據訪問如圖4所示。無論是PI平臺還是HS平臺上的應用，都通過統一的數據訪問接口，利用跨平臺UAPI從PI實時/歷史數據庫或HS實時/歷史數據庫中獲取數據。

圖3 改造后的平臺數據寫入

圖4 改造后的平臺數據訪問

2.2 常用UAPI方法

遵循《國家電網公司海量歷史準實時數據管理平臺典型設計》對平臺數據訪問服務的要求，以標準編程語言實現了具有跨平臺特性的UAPI。

根據功能的不同，對UAPI進行了分類，具體包括以下5組：

（1）連接維護組：實時/歷史數據庫的連接、資源初始化、時間標準等，具體函數如表1所示。

表1 連接維護組

（2）測點管理組：對測點的增、刪、改、查，以及對測點屬性的查詢、修改等，具體函數如表2所示。

（3）數據寫入組：向單個或批量測點中寫入某個時間點或某段時間內的數據，具體函數如表3所示。

（4）數據查詢組：查詢單個或批量測點的實時/歷史數據，具體函數如表4所示。

表2 測點管理組

表3 數據寫入組

表4 數據查詢組

（5）數據統計組：查詢單個或批量測點一段時間內的統計數據及按照特定條件過濾后的數據，具體函數如表5所示。

2.3 UAPI調用過程

表5 數據統計組

在使用UAPI前需判斷所連接實時/歷史數據庫的類型（PI，HS或者其他），利用該數據庫提供的API文件和自定義的UAPI文件進行封裝、加載后方可使用。

調用UAPI寫入數據的一般過程如圖5所示。首先連接實時/歷史數據庫，然后根據測點名稱獲取測點ID，查詢到測點ID后直接把數據寫入到實時/歷史數據庫相應測點中，如果查詢不到測點ID，則先新建測點，再寫入數據，最后斷開實時/歷史數據庫連接。調用UAPI查詢數據的過程與寫入類似，如查詢不到測點ID則表示該測點不存在，無法獲取數據。

圖5 數據寫入調用過程

2.4 UAPI優勢

（1）減少平臺遷移和升級的工作量。UAPI提供了統一的接口函數，對PI和HS等實時/歷史數據庫都是通用的。因此，平臺上的接口和應用基于UAPI進行開發既可縮短平臺遷移的周期，也能減少重復投資，降低信息化建設成本。

（2）支撐跨平臺應用的開展。UAPI提供了跨平臺的標準接口，方便各應用從不同平臺獲取數據，支撐跨平臺應用的快速開發和部署。

（3）提升平臺數據寫入和數據訪問安全。UAPI提供經過標準封裝的平臺接口，降低了外部應用和接口直接調用底層API所帶來的信息安全風險，提升了信息綜合利用和統一管理水平。

3 跨平臺UAPI測試

結合目前PI平臺與HS平臺中已存儲的SCADA數據對UAPI方法進行測試，結果保存在日志文件中。從數據查詢組、數據寫入組和數據統計組中各選取一個方法為例進行說明。

圖6顯示的是分別使用PI-API，HS-API和UAPI查詢變電站有功和無功測點的實時數據情況。可以看出通過UAPI方法查詢到的實時值與通過PI-API和HS-API查詢到的完全一致，實現了PI和HS中原有API的功能。

圖6 查詢測點實時值打印日志

圖7顯示的是分別使用PI-API，HS-API和UAPI寫入變電站有功和無功測點斷面值的情況。共寫入10個測點的斷面值并進行了查詢，如果查詢結果與寫入的一致，則返回“寫入成功”。從圖7可以看出，通過UAPI方法正確寫入了這10個測點的斷面值。

圖8顯示的是分別使用PI-API，HS-API和UAPI統計變電站有功和無功測點某時間段內最大、最小值的情況，表明通過UAPI方法統計的結果與PI-API及HS-API統計的是一致的。

圖7 寫入測點斷面值打印日志

其他UAPI方法也逐一進行了測試，實現了應具備的功能。由于UAPI是在PI－API和HSAPI的基礎上按照標準格式封裝而成的，所以效率不如API。從圖6和圖7中也可以看出，查詢實時值和寫入斷面值時比HS－API慢，還需要在今后進一步研究和完善。

4 結語

跨平臺UAPI屏蔽了底層數據庫的實現細節及差異，對外提供統一的訪問接口，為上層應用服務，從而有效解決了實時/歷史數據平臺遷移和升級過程中碰到的問題，為今后實時/歷史數據平臺的建設和應用提供了強有力的技術支撐。

圖8 統計測點最大最小值打印日志

[1]陳樹勇，宋書芳，李蘭欣，等.智能電網綜述[J].電網技術，2009，33（8）∶1－7.

[2]陶敏，郭寧.PI實時/歷史數據庫系統平臺架構優化[J].浙江電力，2011，30（8）∶1－8.

[3]周升，陶敏.實時/歷史數據庫平臺通用訪問方法研究[J].浙江電力，2012（12）∶94－98.

（本文編輯：徐晗）

Study of Universal Application Programming Interface in Real-time/historical Data Platform

ZHOU Sheng1，TAO Min1，LI Zhi2
（1.Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.Hangzhou Ensoft Software Co.，Ltd.，Hangzhou 310014，China）

With the gradual advancement of the smart grid construction，real-time/historical data platform plays a more important role in data storing，data sharing and other aspects.As the old real-time/historical data platform has limited the deep promotion of applications，Zhejiang（Provincial）Electric Power Company introduces domestic Haixun real-time/historical database in 2012，and constructs new Zhejiang power grid realtime/historical data platform based on it.To ensure the smooth transition of the platform,this paper focuses on the real-time/historical data platform universal application programming interface in accordance with typical design of state grid in order to meet the development demands of real-time/historical data application.

power grid operation；real-time/historical data platform；Haixun real-time/historical database；universal application programming interface

TP317

：B

：1007-1881（2013）07-0072-05

2012-12-28

周升（1985-），男，浙江杭州人，助理工程師，從事電力行業信息技術工作。