電網環境監測數據庫系統的設計與應用

曹文勤　王旭　孫虹　華偉　全先梅

摘 要：為了保護電網環境監測數據的完整性和統一性，同時對數據進行更有效的分析利用，建立了電網環境監測數據庫系統。該文闡述了系統的構建、實現及運用。該系統的構建，實現了數據的綜合管理和利用，能夠高效的為各輸變電工程的運行、維護、檢修提供安全運行指導和決策依據，迎合了大數據時代的潮流，為電力主管部門以及環保部門提供決策依據。

關鍵詞：電網環境監測 數據庫 JSP J2EE Flex DB2

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0004-04

Abstract：In order to protect the integrity and unity of the power environmental monitoring data， while the data analysis more efficient use of power established environmental monitoring database system. This paper describes the system construction， implementation and use. The system is constructed to achieve a comprehensive management and use of data， can efficiently run each power transmission project， maintenance， service providing guidance and decision-making basis for safe operation. Cater to the trend of the era of big data， and provide a basis for decision-making power authorities and environmental sectors.

Key words：Power Environmental Monitoring； Database； JSP；J2EE；Flex；DB2

隨著人們生活水平和環保意識的提高，人們對電力的需求不斷提高，同時也對電網環境保護提出了更高的要求，輸變電工程產生的電磁環境問題已逐漸成為環保熱點問題，由此產生的環境糾紛日益增多[1]。對此，在電網建設期間和竣工以后，電力部門已對電網環境進行了定期的監測和環評，對大量的電網環境監測敏感點進行監測。

電網環境監測數據量大，部分在運的輸變電工程的環保測試分析數據分散保存于各類測試人員手中，尚未形成一個完整、統一的數據庫，未能對數據進行綜合管理和利用，無法高效的為各輸變電工程的運行、維護、檢修提供安全運行指導和決策依據。因此隨著電網環境保護工作的全面開展，建立一套覆蓋全省各地市公司的統一電網環境監測數據庫系統具有實際的應用價值和十分重要的意義。

1 系統分析

電網環境監測數據庫系統由存儲管理系統和數據處理分析系統兩部分構成。其主要設計目的是提高電網環境數據資料的綜合管理水平，充分結合計算機網絡技術，數據庫技術和多媒體技術的最新發展趨勢，實現相關信息的存儲、維護、處理、輸出和利用等功能，對輸變電工程的環境監測資料進行分析，為管理者和決策者提供理論依據。其系統功能體系見圖1。

1.1 存儲管理

近幾年江蘇電力公司組織開展了變電站和輸電線路的電磁環境監測與分析研究，加上近年來環?？⒐を炇毡O測及糾紛監測，已經積累了大量的高壓輸變電設施的環保監測數據，這些數據分散保存于各類測試人員手中，該次開發的電網環境監測數據庫系統將實現對數據的統一存儲，以保護數據的完整性和統一性。在將以往測試數據進行分類整理的同時，該系統還可以隨時添加新的數據，逐步覆蓋不同的地理和氣象條件下各種高壓輸變電設施在建設和運行中的電磁環境，完善數據庫數據，逐步實現電網環境的大數據。

1.2 數據處理分析

利用數據庫平臺，根據電壓等級，變電站布置方式，主變廠家、型號，變壓器投運時間等對變電站電磁環境進行分析研究，比較不同電壓等級變電站電磁環境的優劣；分析電壓等級對電磁環境的影響，比較不同布置方式、不同主變的電磁環境，為變電站布置、主變選型提供數據依據；根據塔型、線路回數、線路相序對輸電線路的電磁環境進行分析研究，探尋線路最優布置方式和輸電線路最佳設計方案，并為輸電線路的電磁環境治理提供數據依據。

1.3 決策分析

通過數據處理分析，找尋變電站最優布置方式、主變噪聲優劣以及線路最優架設方式，在已有項目污染治理及新建項目設計階段，為電力主管部門以及環保部門提供決策依據。

1.4 系統管理權限

管理權限分為兩級：普通用戶和相關專業人員，普通用戶只有查詢權限，其中地市級用戶只能查詢本地市電力公司下屬的輸變電設施相關數據及其資料信息；省級用戶擁有全部輸變電設施及其資料信息的查詢權限。相關專業人員具有查詢、添加、修改相關環保數據的權限。

2 系統設計方案

2.1 應用架構設計

系統應用架構分數據存儲平臺、應用分析平臺：數據存儲平臺實現基礎設施和監測數據的存儲，為應用分析平臺提供數據來源；應用分析平臺實現對監測數據的分析和匯總，為客戶端提供高效優質、適時可得的全方位數據查詢、分析，輔助決策，并可以根據客戶要求生成報告。

系統應用架構如圖2所示。

（1）數據存儲平臺。

數據存儲平臺，實現各供電公司輸變電設施基礎數據和監測數據的存儲功能：實現變電站、線路設施基礎數據存儲，輸變電設施噪聲、工頻電磁場監測數據存儲，為應用分析平臺提供數據來源。同時該平臺還兼具監測報告以及統計分析結果的存儲。

（2）應用分析平臺。

應用分析平臺實現各供電公司輸變電設施基礎數據和監測數據的分析應用功能：實現了變電站、線路設施及其監測數據的維護；實現監測報告的生成；統計分析監測數據，實現超標數據定位及預警功能。

（3）終端用戶。

通過應用終端平臺針對不同的終端用戶提供數據維護，監測結果查看、分析，監測結果預警等不同深度需求的功能，滿足各層級終端用戶的不同要求，輔助決策。

2.2 技術架構設計

該系統采用基于J2EE Web應用的技術架構，基于JSP+Jquery+EasyUI+Struts2 +spring+Ibatis技術，采用MVC設計思想，這種配置的優勢是：系統成熟，軟件支持條件好，開發建設以及管理都比較容易，資源要求低。

（1）開發平臺。

近年來，Windows操作系統憑借它非常體貼用戶的易操作性及出類拔萃的開發工具在服務器應用環境領域占據的市場份額以驚人的速度持續快速增長。Windows友善的界面，極大地簡化了日常的管理工作。對于開發人員來說，Microsoft提供的目前最完整、最有效率的開發環境是最吸引他們的地方，Web設計開發人員能夠使用他們最熟悉的開發工具輕松的完成Web建設工作，這也極大地削減了開發人員的開發時間[2]。

JSP（動態網頁技術標準，Java Server Pages）是一套微軟開發的服務器端腳本環境[3]。通過JSP，我們可以結合HTML（標準通用標記語言下的一個應用）網頁、JSP指令建立動態、交互且高效的Web服務器應用程序。所有的JSP腳本程序都將在服務器端解釋執行，包括嵌在普通HTML中的腳本程序，當程序執行完畢后，服務器僅將執行的結果返回給客戶瀏覽器，這樣也就減輕了客戶端瀏覽器的負擔，大大提高了交互的速度。

jQuery是繼prototype之后又一個優秀的Javascript庫。它是輕量級的js庫，它兼容CSS3，還兼容各種瀏覽器（IE 6.0+，FF 1.5+，Safari 2.0，Operating 9.0+）。jQuery使用戶能方便地處理HTML、events、實現動畫效果，并且方便地為網站提供Ajax交互。jQuery能夠使用戶的HTML頁面保持代碼和HTML內容分離，也就是說，不用再在HTML里面插入一堆js來調用命令，只需要定義id即可[4]。

EasyUI是一組基于jQuery的UI插件集合體，而EasyUI的目標就是幫助web開發者更輕松的打造出功能豐富并且美觀的UI界面。開發者不需要編寫復雜的JavaScript，也不需要對CSS樣式有深入的了解，開發者需要了解的只有一些簡單的HTML標簽。

（2）技術架構。

該框架將整個業務應用劃分為表示層-業務邏輯層-數據持久層，其總體結構見圖3。

①數據層。數據層基于DB2數據庫，實現電網基礎設施和監測數據的存儲，涉及的主要業務見表1。

②邏輯層。響應應用服務程序的數據請求，并從數據層調集相關數據，根據請求進行數據處理分析，并將數據查詢結果返回給表示層。

③表示層。為應用平臺用戶提供基于數據查詢、統計分析的直觀多樣展示，為移動終端用戶，實現圖形展示等移動體驗功能。

2.3 數據庫實現

電網環境監測數據庫系統為了便于管理，提高應用程序的執行效率，縮短系統響應時間，也為了開發和移植的方便，所有數據表都保存在同一個數據庫中。對數據庫表結構的定義是數據庫設計中最重要的基礎工作，表的設計要能有效地存儲數據，滿足各種用戶的應用需求（信息要求和處理要求，數據庫設計和應用系統設計相結合），換而言之，整個設計過程要把結構（數據）設計和行為（處理）設計密切結合起來。為保證實現應用系統的各項功能，該系統采用DB2數據庫。

DB2主要應用于大型應用系統，具有較好的可伸縮性，可支持從大型機到單用戶環境，應用于OS/2、Windows等平臺下。DB2提供高層次的數據利用性、完整性、可恢復性，以及小規模到大規模應用程序的執行能力，具有與平臺無關的基本功能和SQL命令。DB2采用的數據分級技術，能夠使大型機數據很方便地下載到LAN數據庫服務器，使得客戶機/服務器用戶和基于LAN的應用程序可以訪問大型機數據，并使數據庫本地化及遠程連接透明化。DB2以擁有一個非常完備的查詢優化器而著稱，其外部鏈接改善了查詢性能，并支持多任務并行查詢。DB2具有很好的網絡支持能力，每個子系統可以連接十幾萬個分布式用戶，可同時激活上千個活動線程，對大型分布式應用系統尤為適用。

2.4 系統關鍵技術

（1）跨安全區域應用隔離平臺。

遵循國家電網公司安全防護要求，跨安全區應用服務平臺必須采取措施保障內外網的物理隔離，該應用平臺基于跨安全區域應用隔離平臺的安全接入。

（2）終端身份識別。

系統采用SSL通信加密和AES數據加密技術，解決了數據在傳輸過程中的安全問題。AES是Advanced Encryption Standard的簡稱，作為美國聯邦政府采用的一種數據加密標準，除了具有較高的安全性能外，還具有較好的可實現性、實現效率和靈敏性良好等優點。

（3）基于Aspose.Word的監測報告管理。

針對基礎設施和原始記錄數據的監測報表，要求能夠快速實現基于模板的監測報告生成、編輯，通過該技術可以實現監測報告的規范性。

3 結語

該次運用數據庫等先進技術，通過對大量高壓輸變電設施數據的存儲、處理、計算、分析、共享等全過程的數字化管理，建立了一套覆蓋全省各地市公司的統一的電網環境監測數據庫系統。該系統的建立，解決了大量的電網環境監測數據的存儲問題，形成了一個完整、統一的數據庫，實現了數據的綜合管理和利用，高效的為各輸變電工程的運行、維護、檢修提供安全運行指導和決策依據。迎合了大數據時代的潮流，為電力主管部門以及環保部門提供決策依據。

參考文獻

[1] 姜梅，曹潔，李靜雅，等.電網環境保護管理信息系統[J].計算機系統應用，2011，20（9）：149-152.

[2] 王莉琳，劉首文.華中電網環保信息管理系統的結構設計[J].華中電力，2007，20（6）：50-52.

[3] 李亞平.JSP和數據庫連接池在MVC模式中的應用.電腦知識與技術，2009，5（12）：16-22.

[4] 俞國紅.利用JQuery框架技術快速開發網站前端頁面.襄職業技術學院學報，2011，10（5）：25-27.