基于构件的电力计量中心运营管理系统设计.docx

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基于构件的电力计量中心运营管理系统设计

基于构件的电力计量中心运营管理系统设计

摘要针对江苏省电力计量中心运营管理系统工程建设需要，介绍了基于构件的软件复用技术在该系统建设中的应用思路，重点讨论了基于构件技术的系统设计与实现，包括系统架构、典型业务构件设计与实现、领域构件库设计、构件组装应用系统等，提供了一种新的系统建设思路。

关键词运营管理系统软件复用构件技术业务构件构件库

0引　言

近年来，国家电网计量工作紧紧围绕“一强三优”战略目标，计量工作质量和效率不断提高，计量管理水平稳步提升。

随着“五大”体系的深入建设，省公司电力计量中心作为一个全新的机构，需要着力新建业务体系和信息支撑系统，需要进一步总结、提升省级电力计量中心信息系统建设水平，研究建设省电力计量中心运营管理系统（文中简称“运管系统”）。

本文介绍了省电力计量中心业务构件模型，业务构件以及构件库的设计开发，基于构件库进行构件组装系统开发的过程，探讨了一种省级电力计量中心信息系统设计的新方法、新思路，为电力信息化工程和建设大型复杂系统提供一定的借鉴。

1系统组成及特点

省电力计量中心运营管理系统包括作业设备层的自动化库房、AGV（自动导引运输车，AutomatedGuidedVehicle）、机器人、检定台等设备，调度控制层的集中调度控制系统、自动化库房调度系统、AGV调度系统、机器人控制系统和检定台控制系统，管理层的生产调度系统和监控展示层的运营监控系统，如图1系统组成图所示。

系统具有如下特点：

1）业务功能繁杂，且涉及多技术领域；

2）业务子系统多，接口多，集成难度大；

3）作业设备种类多，数量多；

4）数据种类多，海量数据，交互复杂；

5）系统建设周期长，需求多变；

6）包括超大规模智能电能表全自动检定系统，需满足年检定1000万只智能电能表的生产能力；

7）各网省公司业务不完全相同，需要各自定制或移植开发。

从信息化建设角度来讲，运管系统属于大型电力信息化复杂系统，不宜用传统的电力系统的开发模式来设计开发，因为传统的电力系统的开发模式已表现出它的缺点:

前端需要大量的维护工作；用户界面和应用模块混在一起，无法实现业务的封装；随着用户不断变化的要求带来大量的版本和硬件更新，造成人力、物力的资源浪费；前端大量的数据查询和计算，加重了网络的负担不便于管理。

并且传统的软件工程是以数据流为中心，以结构化设计为基础，不支持大粒度继承和封装，这些都使得设计出来的系统难于扩展、不易维护，难以适应电力计量系统的新要求。

针对以上特点和问题，为了降低系统开发难度，提高系统开发效率，减少系统的部署和维护成本，并考虑将来系统移植和扩展的需要，我们基于软件复用，采用构件技术来设计与实现省电力计量中心运营管理系统。

2软件复用及构件技术

软件复用（SoftwareReuse）是将已有软件的各种有关知识用于建立新的软件，以缩减软件开发和维护的花费。

软件复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术。

构件（Component）技术是软件复用的关键因素，也是软件复用技术研究的重点，可被用来构造其他软件。

构件是面向软件体系架构的可复用软件模块。

构件是可复用的软件组成成份，可被用来构造其他软件。

它可以是被封装的对象类、类树、一些功能软件工程中的构件模块、软件框架（Framework）、软件构架（或体系结构Architectural）、文档、分析件、设计模式（Pattern）等。

构件定义如下：

构件是指一个对象（接口规范、或二进制代码），它被用于复用，接口被明确定义。

构件是作为一个逻辑紧密的程序代码包的形式出现的，有着良好的接口。

像Ada的Package、Smalltalk-80和C++的class和数据类型都可属于构件范畴。

但是，操作集合、过程、函数即使可以复用也不能成为一个构件。

开发者可以通过组装已有的构件来开发新的应用系统，从而达到软件复用的目的。

目前，软件开发已经走过面向过程、面向对象，走进面向构件的开发。

3电力计量业务构件

3.1业务构件概念

业务构件是根据现实业务抽象出的一个个独立的业务活动对象，它是对自治的业务概念或业务过程的软件实现，表达某个相对独立的业务功能。

业务构件是较大粒度的构件，便于分布式系统功能的封装，业务构件应该定义完善的对外接口，而内部则应该被很好地封装起来，使得每个业务构件相对独立，这样一来，对某个业务构件进行修改或者新增业务构件时，就不会影响整个系统架构，从而也增强了系统的灵活性和扩展性。

业务构件的独立是相对的，一般通过与其他业务构件集合成为业务构件层，它是系统的核心，实现系统所有主要的业务逻辑。

综上所述，业务构件应具备以下特点：

首先，业务构件的分解是正交的，即如果业务需要发生变化，只影响该需求的业务构件，而不会影响其他业务构件；

其次，业务构件应该有明晰的接口，便于调用，能够适应复杂的网络环境，易于理解、管理、组装和复用，即具有稳定性；

第三，业务构件应该具备实用性，它总是为实现特定的业务功能而存在的。

3.2电力计量业务构件模型

构件模型（ComponentModel）是对构件本质特征及构件间关系的抽象描述。

在基于构件、构架复用的软件开发中，构件模型是整个开发的基础和核心，统一的构件标准是成功复用的基本前提。

电力计量业务构件模型是在研究构件概念模型的基础上，结合电力计量业务抽象精简而成。

电力计量业务构件模型由5种元素组成，构件（Component）中包括了接口（Interface）、实现体（Implementation）以及内部结构（InnerStructure）。

4基于构件的系统设计与实现

构件化软件开发的过程，包括面向复用的需求与建模、构件化软件设计与实现、面向复用的软件过程管理和资产管理三部分。

本文重点探讨构件化软件设计与实现，内容包括使用面向复用的需求与建模部分得到的需求规约作为输入，使用面向复用的软件管理方式进行过程管理，从面向复用的资产库中提取构件进行组装，建设应用系统等。

4.1系统架构

电力计量中心运管系统的体系架构如图3系统架构图所示，系统划分为设备、数据、应用服务、应用系统和终端应用五个部分。

4.2电力计量构件开发管理

在业务需求过程分析中，发现系统中公共的业务应用有必要封装成业务构件，以便复用，可以向构件管理机构提出构件开发申请；由申请人进行申请备案并告知召集人，并召开必要性评审会议；召集申请人、构件设计人、开发人员开会讨论此构件开发是否必要；指定设计人员出具构件设计方案及指导书；指导开发人员开发构件源代码；评审构件源代码，并提交评审记录。

4.3电力计量构件设计

基于构件化设计思想，将庞大而复杂的电力计量中心运管系统业务抽象切分成相对独立较小的对象，基于某种技术标准封装成可复用的构件，系统组装时可重复使用，可以实现无代码的可配置的二次开发模式，从而提高平台的扩展性，缩短业务应用系统的开发周期，提升业务应用系统稳定性和可靠性。

以检定管理构件及其相关业务构件为例，说明电力计量中心运管系统的构件设计：

1）系统业务分析

如图5电力计量业务构件设计过程图所示，首先提炼业务构件共同需求点，提取生产运行业务构件，以检定管理业务为例，包括检定管理构件、仓储管理构件、验收管理构件、运行管理构件、质量监督构件。

基于J2EE标准建模和设计构件：

通过业务分析过程，提炼出各业务构件共用性较强的通用构件，即基础构件/底层构件，主要是综合常规对数据库的增、删、改、查询操作，封装成通用构件，完全脱离业务逻辑，可以独立运行。

这样大大降低了构件对数据层的依赖性，从而减轻构件之间的耦合度，如图6典型业务构件设计图所示。

2）业务构件细化处理

检定管理构件可以细化为检定方案管理组件、检定计划管理组件、制定任务和分配任务组件、检定/检测/校准组件等；仓储管理构件可以细化为出库管理组件、入库管理组件等；验收管理构件可以细化为到货后全检验收组件等；运行管理构件可以细化为运行表抽验等组件；质量监督构件可以细化为检定质量核查组件、库存复检组件、委托仲裁检定组件、临时检测组件、委托检定组件、人工复检组件等。

接口的定义是构件设计与实现的焦点，业务构件中对各个业务功能需要相互协作的接口都给予了明确的定义包括接口内的方法、方法参数及返回类型等。

构件对外是以接口的形式提供使用的，具体实现细节是隐藏的，构件开发是采用面向对象的方式，面向接口编程开发的。

使用者无需关心构件的具体实现，通过API的方式来相互调用。

3）构件封装

检定管理构件是通过小粒度的构件组封装成在电力计量领域可复用的大粒度业务构件，里面包含编制检定方案，根据方案编制检定计划，然后根据计划制定出样品比对检定任务或制定检定/检测/校准任务，完成检定管理的业务功能。

4）注册/发布构件至构件库

通用构件、业务构件开发完成后，针对不同的构件编写对应的帮助文档/手册，即JAVA典型的API帮助文档，包括接口名称，属性说明，参数声明，异常处理机制等信息。

最后构件以JAR的形式注册到构件库中，并配有构件相关较为详细的描述文件。

4.4电力计量构件库

电力计量构件库是电力计量中心运管系统构件的有机组合，根据构件的使用范围，将电力计量中心运管系统的构件分为3个层次，如图8电力计量构件库组成图所示：

框架构件：

框架构件是指软件开发和运行所采用的框架，根据电力计量中心运管系统的实际情况采用多种开发框架和运行框架（B/S与C/S两类），同时框架构件中包含一些常用基础技术组件，如用户界面管理、数据管理、日志管理等。

通用构件：

可以被电力计量中心共享的构件。

此系统中主要的通用构件包括通信构件、操作构件、构件设计工具等，实现这些服务的构件可在电力计量领域内复用。

业务构件：

即电力计量领域构件，是针对省电力计量中心的特定系统设计开发的业务功能构件，是与领域相关的，在电力计量领域内有一定复用价值。

这些服务的实现嵌入了电力计量中心所特有的业务功能，如电能表检定管理、检定调度等。

4.5电力计量构件组装

系统开发就是电力计量构件的组装过程，从系统的实际情况出发，采用内部组装和外部组装两种构件组装形式。

内部组装：

生产调度系统从计量构件库的管理构件中选取相应的业务构件，以二次编程或连接件的形式来组装一个业务系统。

在这种情况下，构件被集成进一个系统，并成为系统的一个固有的内在部分，以源码或可运行代码（如JAR包）的形式存在。

外部组装：

调度构件单独部署运行，通过进程间通信等方式与机器人控制系统、检定台控制系统等其他构件进行通信，实现全自动检定各子系统的集中调度，在这种情况下，构件以独立的程序形态运行。

外部组装：

调度构件单独部署运行，通过进程间通信等方式与机器人控制系统、检定台控制系统等其他构件进行通信，实现全自动检定各子系统的集中调度，在这种情况下，构件以独立的程序形态运行。

4.6基于构件的电力计量中心运管系统

江苏省电力计量中心运管系统已经开始试运行，从系统的设计实现过程和试运行的实际情况来看，已经初步达到构件化设计与实现的目标，制订了省电力计量中心业务构件技术标准，实现了多个领域核心业务构件的开发，建立了省电力计量中心业务构件库和构件库管理系统，实现了构件组装式快速开发，尤其是在多系统的复杂集成方面，体现了构件化软件开发的优势，达到软件复用的目的，提高效率，降低成本。

5结语

本文介绍了构件化设计与实现省电力计量中心运管系统的开发方法，将通用的功能进行封装，建立电力计量构件库，对调用者只提供相应的构件接口，而不必关心内部的方法及操作的实现，降低了系统各部分之间的耦合性，减少了系统内部功能的相互依赖，能够很好地解决系统中面临的复杂问题，提高了系统的兼容性、可移植性，使系统获得了扩展能力强、成本低、使用灵活、可靠性高等优点。

参　考　文　献

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