CN103914500A - 一种基于时间序列数据的组态在线展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于时间序列数据的组态在线展示方法，属于电力系统调度自动化技术领域。本发明在C/S客户端通过电力系统实时数据库的API以及模型工具在组态工具中进行组态图绘制，然后通过数据传输模块屏蔽底层关系数据库的具体操作、对组态图进行序列化并以二进制流的方式传入企业门户使用的关系数据库中，接着通过组态图展示插件将二进制取出并流解析为已绘制的组态图，并将该组态图在线展示在企业门户的Html中，最后通过远程传输服务进行在线展示的组态图与实时数据库的通信，实现实时数据的在线展示以及历史数据的趋势分析。本发明实现了组态工具与现场已有企业门户的交互，能够有效的提升组态工具在电力行业的应用价值。

Description

一种基于时间序列数据的组态在线展示方法

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化技术领域，特别是涉及一种基于时间序列数据的组态在线展示方法。

背景技术

随着智能电网建设的不断深入，电网，变电站等研究应用的不断深入，生产、调度、管理和营销等环节的信息数据越来越多，传统的关系数据库很难满足这种秒级甚至微秒级的数据存储要求，并且存在着对于大数据压缩效率低、查询速度慢等问题，而对于智能电网，全息保存电网运行的所有数据细节已经成为智能电网建设的重要的一部分。为了更好的整合电网中的数据，对已经掌握的实时数据与历史数据进行分析，以优化智能电网的运行和管理，智能电网引入实时数据库，进行大数据管理。实时数据以时间序列方式对数据进行存储，具有快速高效、高精确性、高查询效率、高压缩率等特别适合电网复杂多变的实时数据存储的特点，实时数据库可以长期保存电网历史数据，通过国产自主专利的数据压缩技术，有效提高压缩效率，并能够根据用户的设定，保持数据的原有精度。通过实时数据的使用，对电力生产、调度等各个环节进行优化，为相关企业提高效率，降低成本。

组态工具是工业现场中用于电力系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域的系统监视控制软件工具。在电力系统调度自动化技术领域中，组态工具通常基于上述的实时数据库，针对数据库中的时间序列数据进行数据监测，将电网中复杂多样的过程和控制数据进行抽象，利用时间序列数据为现场监控人员提供一个反应电网现场生产过程的可视化图形界面。在电力生产中，类似调度等需要高精度历史数据的环节中，实时数据库可以大大缩短设备的采样周期，可以及时更新毫秒级的时间序列的动态数据，对于接入系统中响应速度快的数据可以精确的记录其时间戳与数据。组态工具可以针对数据库中有精确时间戳的历史数据，进行趋势分析，使静态数据组成趋势曲线，协助用户进行数据挖掘等高级操作。

在组态工具的应用中，通常会设计B/S以及C/S两种浏览或者绘制的方式。用户习惯在B/S的浏览端浏览组态图。但时B/S的浏览端一般不提供复杂的图形绘制、图形编辑、动态图形、脚本编辑等高级操作。因此，如果能够在C/S的客户端进行图形绘制，并将其在B/S的浏览端进行展示，将为用户以及现场实施人员提供极大的方便与快捷。本发明正是为了实现C/S端绘制而在B/S端浏览之间提供一种快捷的方法而开发实现的。

发明内容

本发明的目的是：提供一种C/S客户端与B/S浏览端之间的交互方法，从而使得在电力行业环境下组态图绘制人员可以在C/S的富客户端中进行复杂的组态图绘制，然后将该组态图发布到企业门户中，并在企业门户的HTML中进行组态图浏览。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：

1）在C/S客户端，通过电力系统实时数据库的API以及模型工具在组态工具中进行组态图绘制；

2）通过数据传输模块屏蔽底层关系数据库的具体操作，对组态图进行序列化并以二进制流的方式传入企业门户使用的关系数据库中；

3）通过组态图展示插件将步骤2）中的二进制流取出并解析为步骤1）在C/S客户端绘制的组态图，并将该组态图在线展示在企业门户的Html中；

4）通过远程传输服务进行在线展示的组态图与实时数据库的通信，实现实时数据的在线展示以及历史数据的趋势分析。

上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤1）中具体包括以下步骤：

1-1）在C/S客户端，通过电力系统实时数据库的API以及模型工具，将电网业务中的电网模型和设备模型在组态工具中进行绘制， 根据业务系统的拓扑关系以及设备模型，将测点信息储存在组态图的格式中；

1-2）通过对模型的解析，将模型对象抽象为包括矩形、椭圆、直线、折线、路径在内的矢量图形，并通过一个沿路径或者直线渐变的画刷，来填充这些矢量图形；每个矢量图形都有一个图形变换方法，该方法接受一个矩阵对象的地址，该矩阵对象用于实现包括旋转、平移、缩放在内的图形变换，当每个矢量图形绘制时，它能够通过该矩阵对象进行图形变换；

1-3）通过JavaScript脚本，实现矢量图形之间的逻辑计算，完成组态图的绘制；组态工具对JavaScript提供的接口包括与电力系统实时数据库通信的函数接口和矢量图形对象的属性与方法接口。

上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤2）中具体包括以下步骤：

2-1）在组态工具的通信层设置数据传输模块，专门用于连接关系数据库的服务，所述数据传输模块将系统外部的关系数据库部分的接口进行封装，使得组态工具本身不需要直接与关系数据库进行通信，从而屏蔽不同关系数据的接口差异问题；

2-2）通过数据传输模块将组态工具中绘制的组态图传入关系数据库中，具体包含以下几个步骤：

2-2-1）将组态图的类标记为可序列化；

2-2-2）提供用于将组态图序列化的构造器从而实现组态图的可序列化；

2-2-3）利用上述构造器对组态图进行序列化，将组态图转换为本地二进制文件；

2-2-4）将本地二进制文件流读取为二进制流，通过数据传输模块传入关系数据库。

上述技术方案的进一步特征在于：所述步骤3）中具体包括以下步骤：

3-1）以ActiveX插件的形式将组态图展示插件嵌入到企业门户的Html中；

3-2）组态图展示插件根据组态图的相对路径，通过企业门户提供的接口，将组态图的二进制流从关系数据库取出；

3-3）组态图展示插件对取出的二进制流进行反序列化解析为组态图，并将该组态图在企业门户的Html中展示。

本发明的有益效果如下：本发明实现了组态工具与现场已有企业门户的交互方法，结合时间序列数据库以及商用关系数据库的特性，实现C/S中绘制，在B/S中发布，使得业务操作人员无须关注下层关系数据库以及实时数据库的通信，从而可在不同的企业门户系统中，迅速搭建模拟电力现场的组态图并发布，有效的提升组态工具在电力行业的应用价值。

附图说明

图1是基于时间序列数据库的组态在线展示方法的系统架构示意图。

图2是基于时间序列数据库的组态在线展示方法的配置环境示意图。

图3是基于时间序列数据库的组态在线展示方法的数据流示意图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。

本发明的技术方案严格遵循地区智能电网调度技术支持系统的功能规范， 设计了一种将C/S客户端中绘制的复杂组态图，在线发布至企业门户中，进行在线浏览的方法。系统的架构和配置环境如图1和图2所示。

实现的方法主要分为四个步骤：一是在C/S客户端，通过电力系统实时数据库的API以及模型工具进行组态图绘制；二是通过数据传输模块屏蔽底层关系数据库的具体操作，将组态图以二进制流的方式传入企业门户使用的关系库中；三是提供一种组态图展示插件嵌入企业门户的Html中，并将步骤二中的二进制流解析为客户端绘制的组态图；四是通过远程传输服务提供一种在线组态图与实时数据库的通信方式，实现实时数据的在线展示以及历史数据的趋势分析。数据的流向过程如图3所示。以下对各步骤进行详细说明。

步骤一：在C/S客户端，进行组态图绘制，具体包括以下步骤：

1）在C/S端，通过实时数据库的API以及模型工具，对于电网业务中的电网模型和设备模型在组态工具中进行绘制， 根据业务系统的拓扑关系以及设备模型，将测点信息储存在组态图中。

2）通过对模型的解析，将模型对象抽象为矩形、椭圆、直线、折线、路径等矢量图形，并通过一个沿路径或者直线渐变的画刷，来填充这些矢量图形。最终通过一个矩阵对象进行图形的旋转、平移、缩放等变化，从而将每个矢量图形对象与图形变换相联系起来。即每个矢量图形都有一个变化方法，该方法接受上述矩阵对象的地址，当矢量图形绘制时，它能够根据矩阵对象进行变换。

3）通过JavaScript脚本，实现矢量图形之间的逻辑计算，完成组态图的绘制。组态工具内对JavaScript提供两方面的接口：a）与实时数据库通信的函数接口，包括实时值查询、批量历史值查询、历史断面查询、测点属性查询、测点组属性查询等；b）矢量图形对象的属性与方法接口，主要以面向对象的方式使操作者可以在安全的基础上自由的操作界面中的所有图形对象。

步骤二：通过数据传输模块，将组态图以二进制流的方式传入关系库中，具体包括以下步骤：

1）在组态工具的通信层设计一个专门用于连接关系数据库的数据传输模块，负责与关系数据库的读写操作。数据传输模块采用模板（Template）方式设计，将系统外部的关系数据库部分的接口进行封装，使得组态工具本身不需要直接与关系数据库进行通信，屏蔽不同关系数据的接口差异问题。通过数据传输模块，组态工具可以适用于SQL Server、Oracle、MY SQL、DB2等主流商用关系数据库，这样对于使用以上关系数据库的企业门户，组态工具可以直接与企业门户进行交互。

2）通过数据传输模块将组态图传入关系库中，具体包含以下几个步骤：

A）将组态图的类标记为可序列化；

B）提供用于将组态图序列化的构造器从而实现组态图的可序列化；

C）利用上述构造器对组态图进行序列化，将组态图转换为本地二进制文件；

D）将本地二进制文件流读取为二进制流，通过数据传输模块传入关系数据库。

对于通常大小为1024*768大小的组态图，可以将该流控制在200KB以下，从而减少企业门户浏览该组态图时下载该二进制流的时间。

步骤三：在Html中将二进制流还原为组态图并展示，具体包含以下几个步骤：

1）在Html中提供组态图展示插件嵌入，插件可以以ActiveX插件形式实现。该插件在用户浏览含有组态图的网页可自动下载并提示用户安装，组态图展示插件安装是建立在用户同意并确认的前提下。为了使组态图展示插件安全，插件从证书授权机构获得一个有效的数字证书，确保电网用户的安全。

2）在门户系统的Html中嵌入组态图展示插件，将组态图的相对路径标志在Html文件中。这样企业门户在打开组态图展示插件时，插件将根据组态图的相对路径，通过企业门户提供的接口，将组态图的二进制流取出。

3）插件将门户提供的二进制流进行反序列化并解析为组态图，最后将其展示在门户系统的Html中。

步骤四：组态图展示插件通过远程传输服务服务与实时数据库通信。出于组态图展示插件的安全，连接实时数据库的方式选择了.Net的远程传输服务服务，将远程服务公布出来，并提供远程连接的通道。插件遵守远程传输服务里提供的通信规则，按照服务的通信地址和端口与实时数据库进行通信。

本发明方法在现场实施时具体配置的过程如下：

首先，在实施现场增加两台时间序列数据服务器，部署实时数据库，将现场数据接入到实时数据库中。如果有需要，可以使用接入程序从现场已有的实时数据库或者关系数据库中，将已有的历史数据导入实时数据库。新增加的两台时间序列数据服务器通过光纤交换机与一组磁盘阵列进行连接，保证数据交互的速度。

其次，在业务系统的数据库访问层中增加统一的时间序列数据库的访问接口与数据传输模块服务接口。业务系统上层应用通过统一的时间序列数据访问接口访问实时数据库，通过数据传输模块服务访问关系数据库。

再次，在系统原有的企业门户的HTML中，嵌入组态图展示插件，并通过PLSQL工具，在企业门户原有关系库的表中增加Resource表，在Resource表中增加相关的列，配置插件需要的关系库环境。

最后，在现场的应用服务器上部署远程传输服务，通过远程传输服务的配置工具，配置实时数据库的信息，并使用测试工具测试远程传输服务是否已经于实时数据库连接。然后在门户系统中配置远程传输服务的配置信息。

通过上述配置后，实施人员可以使用组态工具的C/S客户端绘制组态图，然后在B/S浏览器部署组态图提供最终用户查看了。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (4)

1.一种基于时间序列数据的组态在线展示方法，其特征在于，包括如下步骤: 

1）在C/S客户端，通过电力系统实时数据库的API以及模型工具在组态工具中进行组态图绘制；

2）通过数据传输模块屏蔽底层关系数据库的具体操作，对组态图进行序列化并以二进制流的方式传入企业门户使用的关系数据库中；

3）通过组态图展示插件将步骤2）中的二进制流取出并解析为步骤1）在C/S客户端绘制的组态图，并将该组态图在线展示在企业门户的Html中；

4）通过远程传输服务进行在线展示的组态图与实时数据库的通信，实现实时数据的在线展示以及历史数据的趋势分析。

2.根据权利要求1所述的基于时间序列数据的组态在线展示方法，其特征在于，所述步骤1）中具体包括以下步骤：

1-1）在C/S客户端，通过电力系统实时数据库的API以及模型工具，将电网业务中的电网模型和设备模型在组态工具中进行绘制， 根据业务系统的拓扑关系以及设备模型，将测点信息储存在组态图的格式中；

1-2）通过对模型的解析，将模型对象抽象为包括矩形、椭圆、直线、折线、路径在内的矢量图形，并通过一个沿路径或者直线渐变的画刷，来填充这些矢量图形；每个矢量图形都有一个图形变换方法，该方法接受一个矩阵对象的地址，该矩阵对象用于实现包括旋转、平移、缩放在内的图形变换，当每个矢量图形绘制时，它能够通过该矩阵对象进行图形变换；

1-3）通过JavaScript脚本，实现矢量图形之间的逻辑计算，完成组态图的绘制；组态工具对JavaScript提供的接口包括与电力系统实时数据库通信的函数接口和矢量图形对象的属性与方法接口。

3.根据权利要求1所述的基于时间序列数据的组态在线展示方法，其特征在于，所述步骤2）中具体包括以下步骤：

2-1）在组态工具的通信层设置数据传输模块，专门用于连接关系数据库的服务，所述数据传输模块将系统外部的关系数据库部分的接口进行封装，使得组态工具本身不需要直接与关系数据库进行通信，从而屏蔽不同关系数据的接口差异问题；

2-2）通过数据传输模块将组态工具中绘制的组态图传入关系数据库中，具体包含以下几个步骤：

2-2-1）将组态图的类标记为可序列化；

2-2-2）提供用于将组态图序列化的构造器从而实现组态图的可序列化；

2-2-3）利用上述构造器对组态图进行序列化，将组态图转换为本地二进制文件；

2-2-4）将本地二进制文件流读取为二进制流，通过数据传输模块传入关系数据库。

4.根据权利要求1所述的基于时间序列数据的组态在线展示方法，其特征在于，所述步骤3）中具体包括以下步骤：

3-1）以ActiveX插件的形式将组态图展示插件嵌入到企业门户的Html中；

3-2）组态图展示插件根据组态图的相对路径，通过企业门户提供的接口，将组态图的二进制流从关系数据库取出；

3-3）组态图展示插件对取出的二进制流进行反序列化解析为组态图，并将该组态图在企业门户的Html中展示。