基于B/S架構的發電企業生產運營統計分析系統設計

熊昌全 張宇寧 楊東 王彥 夏懷平

（國家電投集團四川電力有限公司 四川省成都市 610065）

隨著社會信息化的進程，國內發電企業面臨著巨大挑戰。日新月異的企業管理方式為企業發展提供了技術保障和堅實基礎。面對日益激烈的市場競爭，發電企業都致力于搭建有效的生產運行系統，實現從電站自動監測向專項業務應用拓展，由操作層向管理層延伸，逐步實現監測、上報、生產、運營管理的系統化。

目前，發電企業常用的網絡架構為B/S 模式 和C/S 模式兩種。文獻[1]基于C/S 架構設計了遠程控制系統，實現了對各下屬單位的遠程訪問和控制，但是C/S 架構需要在本機安裝和配置客戶端，大大增加了管理成本。文獻[2]利用ASP.NET 技術，基于B/S 架構實現了工業數據的可視化。文獻[3]設計了B/S 架構下OPC 實時監控系統，運用comet 技術，實現了數據的實時性問題。但是大多數發電企業下屬單位眾多、管理結構復雜，致使管理所需相關報表數據龐大，而且相關業務流程均需人為操作，在增加報表時間成本的同時，降低了報表內容的全面性、系統性以及準確性，對企業生產效率造成了嚴重的影響。

本文針對相關生產數據來源和使用的不規范，管理/業務數據量劇增與數據聚合手段缺失、數據價值日益凸顯與原始數據管理方式落后等問題，基于B/S 架構模式，以ASP 為開發平臺和Mysql為數據庫構建了生產運營統計分析系統，其能夠根據企業業務要求和管理模式，將相關填報和采集來的數據自動匯總、計算，并按報表模版上的格式進行數據展示或導出，從而降低發電企業及下屬單位日常數據報送、數據統計等工作負荷，提高員工工作效率，提升公司管理水平。

1 生產運營統計分析系統開發技術

1.1 NET框架

NET 是基于Web 應用的應用平臺。提供標準的面向對象開發環境和支持多種開發語言同時還引進了網頁開發技術ASP.NET[4]，目前使用最多的是基于B/S 結構的三層結構，其結構如圖1 所示。

圖1：三層結構示意圖

1.2 B/S體系結構

B/S 架構[5]是前端瀏覽器和后端服務器組成的系統的框架結構，采取瀏覽器請求和服務器響應的工作模式。它具有單一訪問點可以開放運行的特點?；诖?，用戶可以建立自己的互聯網，并通過瀏覽器去訪問互聯網上的各類信息。這些信息由網絡服務器生成，并通過網絡服務器和數據服務器之間的連接存儲在數據庫服務器上; 當需要請求網絡服務器在本地執行程序時，如果處理的是與數據庫相關的指令，網絡服務器將它們發送到數據庫服務器進行解釋，然后將它們返回到網絡服務器，最后返回給用戶。在此過程中，用戶不需要進新行安裝任何客戶端軟件，就可在任何具備瀏覽器的機器上通過網絡進行業務的處理，B/S 架構將數量龐大的網連接到一起，形成一個巨型的網，易于實現各個應用系統整合。

B/S 三層架構由表示層（UI），業務邏輯層（BLL）和數據訪問層（DAL）組成。圖2 給出了B/S 三層架構圖。這三層根據其執行功能的不同，被分割成三個互不干預的功能模塊，其中對任意一層進行操作，都不會對其他層造成影響，因此它符合了“高內聚，低耦合”的特點。

圖2：B/S 三層架構圖

1.3 負載均衡技術

為了提高系統的整體性能和可靠性，滿足應用支撐平臺和應用系統基于統一的技術平臺上設計開發的需求。開發人員將負載均衡技術運用于系統。

負載均衡是基于OSI 模型來實現的軟件四層交換技術，是目前大型B/S 架構應用系統處理大量并發請求以及高負荷訪問而采用的最佳技術方法。其特點是實現方式靈活。該技術的具體實現過程為：第三層和第四層信息包的報頭信息傳給第四層使用，第四層將整個區間段的業務流分配到合適的應用服務器進行分析處理，方便運用區間對業務流進行識別。第四層交換功能與虛擬IP 類似，指向物理服務器，基于第四層傳輸的業務服從FTP、HTTP、Telnet 以及NFS 協議等等?；诖?，復雜的載量平衡算法開始應用在這些業務中。在IP 世界中，終端TCP 和UDP 端口地址可以決定業務類型，加上源端和終端IP 地址，這四個部分共同決定了在第四層交換中的應用區間。

在軟件或者硬件四層交換的基礎上搭建squid 集群是典型的使用負載均衡的策略，其因架構成本低、性能高，擴張性強等特點普遍應用于各種大型B/S 架構的應用系統和搜索引擎。

1.4 Mysql 數據庫

Mysql 數據庫[7~8]是一個具備完全 Web 支持的數據庫開源產品，將數據保存在一些不同的表中，增加了速度和靈活性。因此可以對各式各樣的數據類型進行存儲和管理操作，其中最常見的數據類型有： XML、電子郵件、文件、文檔、地理，時間/日歷。同時還可以實現數據的搜索、查詢、數據分析、報表、整合等操作。Mysql數據庫還提供了豐富的服務集合。此外，其還具有強大的同步功能并支持國產化或允許在Linux 系統部署。

1.5 基于中間件技術

鑒于傳統客戶/服務器模型的缺陷給系統應用的影響，構建一種基于三層客戶/服務器結構的分割式應用程序[9]，通過多次劃分應用程序，將系統劃分成不同的邏輯組件，如圖3 所示。

圖3：中間件圖示

1.6 數據集技術

通過數據集技術[10]科技將架構以及數據轉化為XML 文檔并對其進行讀寫。并支持XML 平臺能都被任一應用程序使用。數據集技術可以屏幕數據庫之間的差異，利用這一特性，可以保證編程模型的一致性。

2 生產運營統計分析系統功能需求

2.1 系統功能框架

系統平臺功能框架可分為應用層、展示層、平臺層以及支撐層，如圖4 所示。

圖4：系統平臺功能框架圖

2.1.1 展示層

該層為需求的最終實現功能之一，基于應用層所提供的數據，完成績效評估，項目展示等功能。

2.1.2 應用層

該層為需求的另一最終實現功能，包括生產管理、營銷管理、項目管理、工作任務管理、文檔管理、對標管理、績效考核管理。

2.1.3 平臺層

該層提供對應用層的管理服務，主要功能主要體現在對組織、用戶、用戶權限、模塊以及各個接口進行管理，并對計劃任務、消息和報表進行日常監管。

2.1.4 支撐層

該層是整個系統運行的基礎，包括存儲設備、網絡、操作系統、防火墻等等。

2.2 系統主要功能

發電系統生產運營統計分析系統主對下屬單位的生產、營銷、考核等信息進行管理并展示。其中，MIS 企業信息管理模塊對生產設備及資源、生產過程和預算進行管理；SIS 企業監控分析模塊對企業設備狀態進行監測控制，該模塊包括對生產全過程的監測，搭建性能指標并進行能效分析以及運行優化、考核之類的管理，DCS企業采集控制模塊是對采集管理、信息管理、檔案管理、綜合分析、等進行控制。具體實現功能如下：

圖5：生產運營統計分析系統主體框架圖

（1）生產管理：運行報表由電站相關人員填寫，進入各類報表界面，可選擇數據日期區間和狀態進行自定義組合查詢。其中日運行報表和周運行報表，單個電站每天以及每周只能上報一條數據。此外，若出現報表數據重復新增，在數據保存時系統會提示；若在規定時間未完成報表，系統則會自動發短信催辦。

（2）營銷管理：分為月營銷數據和營銷報表。系統根據三級公司填報的營銷數據，自動生成相關營銷報表。因此要求營銷數據必須及時提交，保證報表的及時性和準確性。

（3）對標管理：系統根據填報的指標數據，自動生成相關對標報表。對標數據包括：集團水電對標月數據、集團風電對標月數據、集團光伏對標月數據、集團智慧能源對標月數據、全省水電對標月數據、全省風電對標月數據、全省光伏對標月數據、全省智慧能源對標月數據。

（4）項目管理：分為項目年計劃、專項年計劃、項目閱讀完成情況專項工作月度完成情況項目信息統計、專項工作信息統計以及合同執行臺賬。

（5）績效考核管理：整個績效考核管理內容均由發電企業進行填報和匯總。

（6）文檔管理：文檔資料類型維護由發電企業相關人員維護。電站、三級公司、發電企業均可對本部的文檔進行上傳和審核，文檔審核后即可公開查詢。

（7）工作任務管理和首頁展示：生產運營統計分析系統首頁可自定義設置，對不同業務的使用人員展示不一樣的首頁內容。展示內容具體包括：日報、周報、月報展示；日運行報表填報情況；周運行報表填報情況；月度工作、月度考核；文檔查詢；生產運營日報、周報、月報、快報展示；月度考核展示；月度工作計劃展示；同業對標展示；發電企業發電量情況；發電企業售電量情況。

3 生產運營統計分析系統的設計

3.1 系統架構

生產運營統計分析系統采用B/S 架構，ASP.NET 平臺，使用Java 語言開發，將系統主體架構分為數據源層、數據存儲層、應用層、業務層。其中數據源層與數據存儲層主要圍繞基礎應用以及核心業務層規劃及建設，具體架構如圖5 所示。

現對生產運營統計分析系統各層進行逐一介紹：

（1）數據源層主要包含整個分析系統所涉及到的數據來源。主要包括考勤系統、生產管理系統、營銷系統、對標數據、項目數據、績效支撐系統、數據文檔、工作任務數據、短信系統、其它數據系統。

（2）基于Hadoop 框架的數據存儲層。主要分類包含：指標體系、人員檔案、文檔數據、模型數據、車站檔案信息、預警閾值、組織檔案、接口數據、項目數據、機組檔案數據。

（3）包含多種標準化數據處理的應用層。提供數據采集、過程錄入、工作計劃、營銷統計、運行統計、生產項目統計、科技項目統計、專項工作統計、工作報告、績效考核、通告通知等應用。

（4）業務層。主要分為統計分析、工作計劃、績效考核、預警處理模塊。

3.2 指標體系設計

為完善系統功能，實現系統自動進行統計分析，構建了較為豐富的指標體系。系統涉及到的指標主要有：

3.2.1 基礎指標

基礎指標由各下屬單位和本部直接監測并上報，可直觀反應企業的發電能力以及市場效應。其中包括日發電量、售電量、電價系數等等。

3.2.2 衍生指標

衍生指標則通過基礎指標，經過一系列的換算所得，能減少基礎指標的冗余，全面的反映企業在生產運營的效率問題。其中包括利用小時數、售電收入、廠用電率、綜合棄水率、等效可用系數、同比、環比。

一套完善的指標體系建設對生產運營統計分析系統具有很大的輔助作用。通過指標在系統上的展示與流通，企業能更及時的做出相應的措施，制定出合適的任務準確的下發到各下屬單位。

4 結語

發電企業信息化是提升企業競爭力的措施之一，搭建生產運營統計分析系統，需要良好的硬件和軟件的雙重保障，在良好的設備的基礎上，形成一套功能完善的生產運營統計分析系統，提供生產、營銷、績效考核、項目管理等功能。隨著系統功能的完善，企業本部以及各下屬單位將全面實現一體化，從根源上解決了數據滯后和數據孤島的問題，形成了發電企業生產運營數據資源池，實現了發電企業數據據共享，極大的推動了發電企業生產力的發展。