基于Spring Boot和Vue的火電SIS系統(tǒng)設計與實現(xiàn)①

朱鋒

摘 ? 要：針對火電SIS系統(tǒng)應用的特點， 通過對具體業(yè)務需求進行分析設計，采用Spring Boot 和Vue框架進行系統(tǒng)實現(xiàn)。該系統(tǒng)有效地增強了機組運行的安全性、經(jīng)濟性和可靠性，實現(xiàn)了整個電廠信息共享和管控一體化，提升了發(fā)電廠的整體效益和現(xiàn)代化管理水平。

關(guān)鍵詞：Spring Boot ?Vue ?火電SIS

中圖分類號：TP39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（b）-0036-02

火電廠級監(jiān)視信息系統(tǒng)（Supervisory Information System in Plant Level，簡稱SIS）是集實時監(jiān)測、優(yōu)化控制及生產(chǎn)管理為一體的電廠自動化系統(tǒng)[1]。火電SIS系統(tǒng)通過對火電廠生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測和分析，提供全廠完整的生產(chǎn)過程實時和歷史數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對全廠生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制和負荷優(yōu)化調(diào)度，指導電廠機組的優(yōu)化運行， 提高電廠的運營效益。

本文以火電SIS系統(tǒng)業(yè)務需求為牽引，基于 Spring Boot框架和Vue框架進行系統(tǒng)實現(xiàn)，提供良好的人機交互，通過實時分析機組運行參數(shù)，對數(shù)據(jù)進行挖掘、處理與優(yōu)化，實現(xiàn)對機組運行狀況進行準確的分析、診斷和優(yōu)化，保證了機組安全經(jīng)濟的運行。

1 ?關(guān)鍵技術(shù)

1.1 Spring Boot框架簡介

Spring Boot框架是2013年由Pivotal團隊提出的全新框架，其設計目的是用來簡化新Spring應用初始搭建、樣板 化配置、快速開發(fā)調(diào)試及部署過程[2]。

Spring Boot遵循了“約定優(yōu)于配置”的原則，可以極大地簡化Spring配置流程，可用于多層架構(gòu)體系的模型業(yè)務層，實現(xiàn)模塊之間的“高內(nèi)聚、低耦合”，從而成為業(yè)界流行的開發(fā)框架。

Spring Boot主框架要具有以下特點。

（1）可以Jar包的形式獨立運行。

（2）內(nèi)嵌Servlet容器無須以War包部署項目。

（3）提供Starter簡化Maven配置。

（4自動配置Spring。

（5）提供生產(chǎn)指標，健壯檢查和外部化配置。

（6）無代碼生成和XML配置。

1.2 Vue框架簡介

Vue是一套構(gòu)建用戶界面的漸進式框架，只關(guān)注視圖層， 采用自底向上增量開發(fā)的設計，它的目標是通過盡可能簡單的API實現(xiàn)響應的數(shù)據(jù)綁定和組合的視圖組件。

Vue框架采用MVVM模式，能夠?qū)?shù)據(jù)的變化顯示并反映出來，這種效果是建立在對數(shù)據(jù)的雙向綁定上，最終將其變化映射到虛擬DOM上[3]。

Vue主框架主要具有以下特點：

（1）編碼簡潔，體積小，運行效率高。

（2）只關(guān)注視圖層，易于與第三方庫整合。

2 ?系統(tǒng)功能模塊分析

火電SIS系統(tǒng)應用模塊包括實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、異常告警、性能計算、耗差分析、生產(chǎn)報表、啟停監(jiān)管和系統(tǒng)管理等模塊。

（1）實時監(jiān)控：實時監(jiān)控主要展示全廠各機組設備的生產(chǎn)實時畫面，通過在實時監(jiān)控模塊中選擇各機組下屬的系統(tǒng)或設備，查看相應系統(tǒng)或設備的實時監(jiān)控畫面。

（2）數(shù)據(jù)分析：包括趨勢分析和曲線擬合等功能。趨勢分析功能根據(jù)測點名標簽描述等進行精確查詢，實現(xiàn)方便快捷的參數(shù)歷史趨勢調(diào)用，并生成參數(shù)曲線便于分析診斷;曲線擬合主要實現(xiàn)對機組兩個測點在規(guī)定負荷范圍內(nèi)同一時刻的離散點查詢和公式擬合。

（3）異常告警：異常告警主要展示電廠機組的告警信息，達到及時準確掌握機組運行狀態(tài)的目的。重大異常以彈窗形式展示同時支持其歷史趨勢詳情追溯，提醒現(xiàn)場人員及時進行查看和處理，為故障預警提供技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐。

（4）性能計算：指標匯總頁面展示電廠各機組主要性能指標，并可根據(jù)用戶的需求進行自定義展示指標。指標追溯功能展示指標的計算流程和計算模型，對各部分計算結(jié)果進行追溯。

（5）耗差分析：包括耗差告警和能損分析等功能。

耗差告警通過實時監(jiān)測機組耗差超限情況，一旦監(jiān)測到指標耗差超標，通過顏色變化來表示耗差超標程度;能損分析實現(xiàn)對機組的可控耗差、不可控耗差的實時計算和展示。

（6）生產(chǎn)報表：生產(chǎn)報表主要用于對全廠機組運行參數(shù)、全廠機組經(jīng)濟參數(shù)進行統(tǒng)計，并以報表的形式進行展示。主要包括生產(chǎn)運行報表、性能計算報表和耗差報表等。

（7）啟停監(jiān)管：啟停機監(jiān)視通過手動觸發(fā)/終止來實現(xiàn)啟停機過程的實時監(jiān)視，全面展示啟停機過程各個重要時間節(jié)點下重要指標實時值和趨勢信息，實現(xiàn)對啟停機過程所有重要設備狀態(tài)全面實時掌握。

（8）系統(tǒng)管理：主要包括用戶管理、菜單管理、角色管理、權(quán)限管理、組織機構(gòu)管理、日志管理和字典管理等功能，實現(xiàn)用戶對系統(tǒng)權(quán)限等功能的基本管理。

3 ?系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

為了保證火電SIS系統(tǒng)的高可用性與高擴展性，平臺采用層次化設計框架，平臺總體框架由四部分組成：數(shù)據(jù)倉儲層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)接口層和表現(xiàn)層。總體框架如圖1所示。

（1）數(shù)據(jù)倉儲層：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括業(yè)務數(shù)據(jù)庫（支持MYSQL、DB2、MSSQL和ORACLE等），實時數(shù)據(jù)庫（支持PI、SMARTREAL和EDNA等）和緩存數(shù)據(jù)庫Redis。在Spring boot框架基礎上，關(guān)系庫倉儲層采用Druid連接池和Mybtais-plus中間件進行數(shù)據(jù)訪問，采用CQRS讀寫分離架構(gòu)，并支持動態(tài)多數(shù)據(jù)源;實時數(shù)據(jù)庫通過各庫廠家提供的JDBC驅(qū)動進行訪問，并采用雙機熱備策略，保證實時數(shù)據(jù)庫的高可用性;緩存數(shù)據(jù)庫Redis采用Spring data redis 和 Lettuce包進行實現(xiàn)，并采用“一主二從三哨兵”策略， 保證緩存服務的穩(wěn)定性與高可用性。

（2）業(yè)務邏輯層：主要對系統(tǒng)各業(yè)務模塊按照具體的業(yè)務邏輯進行相應的實現(xiàn)，主要包括業(yè)務服務， 基礎服務和實時數(shù)據(jù)服務的具體邏輯實現(xiàn)等。業(yè)務服務和實時數(shù)據(jù)服務實現(xiàn)是基于Spring Boot框架，主要采用Java 8 Stream API進行開發(fā)，可以對大批量數(shù)據(jù)量進行各種高效的聚合操作等;基礎服務的核心模塊權(quán)限服務基于OAuth2協(xié)議并采用Spring Security框架進行實現(xiàn)，使用JWT實現(xiàn)token認證，實現(xiàn)系統(tǒng)的認證授權(quán)。

（3）數(shù)據(jù)接口層：主要包括業(yè)務數(shù)據(jù)接口、基礎服務接口和實時服務接口等。系統(tǒng)接口均遵循Restful風格，采用Json作為數(shù)據(jù)交互格式，運用Fastjson組件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的序列化與反序列化，供各種客戶端調(diào)用。

（4）表現(xiàn)層：基于Element UI的Vue框架，選取ES6、CSS3和HTML5為開發(fā)語言進行組件化開發(fā)，使用Axios對后臺接口進行訪問;并采用響應式布局，同時支持PC端和移動端。此外，系統(tǒng)所有組態(tài)圖采用SVG進行展示，具有美觀、輕量和自適應等優(yōu)點。

4 ?結(jié)語

本文通過采用Spring Boot和Vue等相關(guān)框架，結(jié)合火電SIS系統(tǒng)的具體需求進行分析設計，最終實現(xiàn)了一個具有實時、準確、可靠和安全等特點的SIS系統(tǒng)，對電廠安全經(jīng)濟生產(chǎn)運營具有重要指導意義。

參考文獻

[1] 魏鑫剛.以火電廠SIS系統(tǒng)為基礎的實時數(shù)據(jù)庫應用探討[J].中國新通信，2018，20（11）：106.

[2] 呂宇琛.Spring Boot框架在web應用開發(fā)中的探討[J]. 科技創(chuàng)新導報，2018（8）：168-169.

[3] 楊妍.基于Spring Boot與Vue的系統(tǒng)管理模塊開發(fā)探究[J].電聲技術(shù)，2019，43（2）：32-34.