導(dǎo)語：電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：作為我國基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)之一的電力行業(yè)，其安全可靠的電力供應(yīng)是國民經(jīng)濟又好又快發(fā)展的前提。為進一步提高電力行業(yè)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化水平，提出了基于IEC-CIM國際標(biāo)準(zhǔn)的電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。文章主要通過對系統(tǒng)需求進行分析，制定出系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)、功能架構(gòu)的總體設(shè)計方案，并對系統(tǒng)的實現(xiàn)與測試進行了闡述。

關(guān)鍵詞：IEC；CIM；電力安全生產(chǎn)

近年來，隨著我國電力行業(yè)信息化建設(shè)的不斷推進，電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)已成為電力部門貫徹落實中共中央辦公廳、國務(wù)院《關(guān)于進一步加強電力安全生產(chǎn)工作的意見》精神的重要載體。但由于以往對此類系統(tǒng)建設(shè)時，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可供參考，使得互聯(lián)互通開放性、信息數(shù)據(jù)共享性較差，信息流程化處理還有待提高。因而，電力行業(yè)急需要一個規(guī)范化、信息化水平比較高的標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)，來開發(fā)出一套能夠?qū)﹄娏Π踩a(chǎn)進行管理的系統(tǒng)。而正是因為國際電工委員會（IEC）制定的IEC61970系列電力系統(tǒng)公共信息模型（CIM）標(biāo)準(zhǔn)，才使得目前國內(nèi)的電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)能夠基于此國際標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計與開發(fā)。基于IEC-CIM標(biāo)準(zhǔn)的電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)是以CIM為數(shù)據(jù)源，對電力系統(tǒng)進行監(jiān)控管理與預(yù)測分析，并提供及時準(zhǔn)確地可視化數(shù)據(jù)信息，以提高各相關(guān)部門人員對電力安全生產(chǎn)管理的水平，即為領(lǐng)導(dǎo)層提供輔助決策平臺、為管理層提供集約化的監(jiān)管平臺、為員工層提供業(yè)務(wù)操作平臺。

1系統(tǒng)需求分析

在系統(tǒng)功能性需求方面，電力行業(yè)信息化是未來電力安全生產(chǎn)的有效助推劑，在電力行業(yè)特定的管理體系下，需要一套標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、互通性、開放性、共享性較好的系統(tǒng)平臺，以解決現(xiàn)有電力行業(yè)中存在的數(shù)據(jù)分析監(jiān)管、資源共享等短板問題。在系統(tǒng)的非功能性需求方面，結(jié)合用戶對重要數(shù)據(jù)冗余安全備份、雙服務(wù)器應(yīng)急切換、冗余配置標(biāo)準(zhǔn)化程度高的重要產(chǎn)品部件、故障隔離排除的應(yīng)用可靠性需求；對數(shù)據(jù)信息實時同步更新、校驗、傳輸及斷點續(xù)傳的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性需求；對系統(tǒng)服務(wù)器集群工作站的主機安全、數(shù)據(jù)異地容災(zāi)分散備份管理及數(shù)據(jù)存儲傳輸加密的數(shù)據(jù)安全、服務(wù)器雙機熱備及內(nèi)外網(wǎng)防火墻隔離配置的網(wǎng)絡(luò)安全、用戶注冊登錄的系統(tǒng)認(rèn)證安全事件快速響應(yīng)等情況的安全性需求；對設(shè)備產(chǎn)品進行國際化標(biāo)準(zhǔn)的選配、設(shè)備生產(chǎn)運行異常故障發(fā)生后快速診斷與處理的易維護性需求；對電力行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)保持一致的實時性需求；對符合IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的開放接口與CIM信息模型的開放式體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的開放性需求；對系統(tǒng)逐步升級、容量擴充、整體設(shè)計可擴展性等需求進行系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)用戶多樣化、個性化的需求。同時還應(yīng)滿足電力設(shè)備初始化、客戶端登錄賬戶的安全保護、電力設(shè)備技術(shù)參數(shù)監(jiān)管維護、不同用戶層對接線圖分層管理、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)簡單快捷修改設(shè)備屬性、方便瀏覽工作票及接線圖并生成可編輯的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的工作票、批量導(dǎo)入與生成屬性相同的電力設(shè)備、管理與錄入設(shè)備相關(guān)信息等功能需求。系統(tǒng)設(shè)計的初期就是對用戶目標(biāo)進行精細(xì)化地需求分析，建立起功能、信息、行為的系統(tǒng)模型，為后續(xù)系統(tǒng)的總體設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

2系統(tǒng)總體設(shè)計方案

基于IEC-CIM標(biāo)準(zhǔn)的電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的構(gòu)架體系是在高級的業(yè)務(wù)架構(gòu)平臺上所構(gòu)建。業(yè)務(wù)架構(gòu)平臺的基本原理是捆綁業(yè)務(wù)平臺的運行、建模、資源等技術(shù)以實現(xiàn)需求頻繁變動的微觀化改變；實現(xiàn)分離系統(tǒng)與模型資源已達到技術(shù)無關(guān)性。系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計采用邏輯架構(gòu)與物理架構(gòu)相結(jié)合的多層架構(gòu)模式，其中系統(tǒng)物理架構(gòu)（PMS）分為四層，即用戶層、WEB服務(wù)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層。用戶利用PC登錄客戶端使用IE訪問IIS與Tomcat軟件所搭建的WEB服務(wù)器，業(yè)務(wù)一體化功能模塊作為系統(tǒng)應(yīng)用平臺，數(shù)據(jù)庫的訪問與操作設(shè)計是本系統(tǒng)能否正常運行的核心，因此要加大提高數(shù)據(jù)庫安全性，將數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接到存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）中，并采用集群服務(wù)器并行搭建的思路的進行設(shè)計。系統(tǒng)功能架構(gòu)主要由權(quán)限、兩票及設(shè)備三個功能管理模塊組成。權(quán)限管理模塊是構(gòu)成系統(tǒng)安全控制體系的主要功能模塊。提供用戶（User）的注冊認(rèn)證與授權(quán)管理，將業(yè)務(wù)類型、管理權(quán)限較為相近的用戶進行集合化角色認(rèn)證和授權(quán)，并自動分配相應(yīng)的操作權(quán)限，以便使用戶權(quán)限管理工作越發(fā)安全可靠、高效便捷。權(quán)限、角色與用戶是一對多的對應(yīng)關(guān)系，角色（Role）的管理是權(quán)限管理的基礎(chǔ)，即一種角色對應(yīng)于多個用戶和多種權(quán)限。角色中的成員擁有其所有權(quán)限，而角色與角色之間只支持多級繼承。系統(tǒng)可以直接將權(quán)限分配給用戶，也可指派用戶到已賦予權(quán)限的角色處繼承權(quán)限。繼承角色權(quán)限的并集與用戶自身權(quán)限構(gòu)成了用戶的實際權(quán)限。在用戶登錄系統(tǒng)時，系統(tǒng)會通過查詢比較已加密保存的User數(shù)據(jù)表統(tǒng)計信息來判斷登錄用戶所使用的用戶名與密碼是否準(zhǔn)確，以決定其能否合法進入。同時，提供授權(quán)范圍的擴充與定制、設(shè)備及工作組的管理授權(quán)與組織機構(gòu)的創(chuàng)建。實現(xiàn)系統(tǒng)能夠有效地進行安全規(guī)則或安全策略的設(shè)置，達到安全保障管理的目的。兩票管理模塊是根據(jù)IEC-CIM標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的對從業(yè)者及設(shè)備安全保障的工作票、操作票制度規(guī)定來進行設(shè)計。使用兩票的所有從業(yè)人員必須通過相關(guān)專業(yè)的考試考核并取得資格證書后方可使用。通過對系統(tǒng)的需求分析發(fā)現(xiàn)，第一種工作票的流程管理設(shè)計是本系統(tǒng)兩票管理模塊的設(shè)計重點。工作票流程管理包括填寫、簽發(fā)、接收、許可、終結(jié)等內(nèi)容，無論在某一流程出現(xiàn)異常情況系統(tǒng)都會提供必要的解決措施。電氣接線圖與地理圖的全閉環(huán)管理以及用戶的權(quán)限管理是兩票管理的基礎(chǔ)，根據(jù)不同層次的用戶進行嚴(yán)格的權(quán)限分配，使用戶依據(jù)權(quán)限范圍來處理工作票。并且系統(tǒng)實現(xiàn)用戶對工作票進行查詢與維護、創(chuàng)建與修改、統(tǒng)計與打印等工作票的操作功能。設(shè)備管理模塊是系統(tǒng)數(shù)據(jù)源統(tǒng)計、輸出、管理與維護的重點，是電力生產(chǎn)應(yīng)用的核心。本系統(tǒng)通過利用工具自動建站與導(dǎo)入原有設(shè)備數(shù)據(jù)的方式實現(xiàn)變電設(shè)備初始化。依據(jù)公共信息模型（CIM）將設(shè)備管理屬性與間隔圖形、類型的模板相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)間隔下設(shè)備資源的快速自動建站以及電力設(shè)備圖模一體化管理。通過分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系，并運用圖形編輯等工具來實現(xiàn)設(shè)備管理數(shù)據(jù)圖像化、視覺化、層次化的用戶體驗效果。將設(shè)備動靜態(tài)關(guān)聯(lián)信息作為設(shè)備關(guān)系維護的重點，并實現(xiàn)主附設(shè)備屬性的批量修改與維護功能。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計遵循IEC-CIM標(biāo)準(zhǔn)，采用FastDB（內(nèi)存實時數(shù)據(jù)庫）、SQLServer（關(guān)系型數(shù)據(jù)庫）對數(shù)據(jù)信息進行存儲以保證其安全可靠性，并實現(xiàn)CIM模型在當(dāng)前應(yīng)用數(shù)據(jù)與持久數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫設(shè)計。在系統(tǒng)中主要以物理設(shè)備總臺帳、命名設(shè)備總臺帳、設(shè)備所屬關(guān)系表、運行設(shè)備總臺帳來記錄電力設(shè)備的層次關(guān)系?？傮w設(shè)計是從全局高度、用長遠(yuǎn)眼光來合理分析優(yōu)化方案，從而用較低的開發(fā)成本完成電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)高質(zhì)量的設(shè)計。

3系統(tǒng)實現(xiàn)與測試

（1）系統(tǒng)登錄。為了限制登錄權(quán)限，用戶必須正確的輸入用戶名與密碼后方能進入系統(tǒng)的主界面。主界面顯示功能由管理員分配的權(quán)限所決定，大多數(shù)用戶可在主界面的左側(cè)對樹形結(jié)構(gòu)目錄的節(jié)點進行快捷的單擊，并同步實現(xiàn)在右側(cè)區(qū)域進行相關(guān)的操作編輯工作。而新用戶必須完成注冊認(rèn)證后，才能獲得系統(tǒng)給予的相應(yīng)訪問權(quán)限來合法進入本系統(tǒng)。（2）權(quán)限管理。通過權(quán)限管理模塊不但可以實現(xiàn)對眾多顆?；巧珕卧M行權(quán)限分配，同時還能夠?qū)π陆巧嚓P(guān)的信息進行創(chuàng)建。通過在系統(tǒng)主界面上進行簡單的拖拽操作就可實現(xiàn)角色與角色之間權(quán)限的多級繼承、也可指派用戶到已賦予權(quán)限的角色處繼承權(quán)限，系統(tǒng)還可以實現(xiàn)直接將權(quán)限分配給用戶。（3）變電設(shè)備初始化。用戶通過對設(shè)備樹單擊操作，就可以實現(xiàn)設(shè)備管理屬性的修改、新建、刪除、插入等編輯功能，單擊導(dǎo)入或更新功能鍵后，即可完成導(dǎo)入原有設(shè)備數(shù)據(jù)與自動建站。主變與公共間隔是自動建站所生成的，以樹形結(jié)構(gòu)形式來顯示不同間隔的二級數(shù)據(jù)，可以對設(shè)備所屬的間隔類型進行相關(guān)操作，但初始化是變電設(shè)備間隔在使用前必須要完成的操作。（4）設(shè)備管理屬性的修改與維修，可以分別在屬性修改與系統(tǒng)維護兩個不同的模塊中進行操作。如需批量修改時，可在相應(yīng)的設(shè)備屬性下點擊進入批量修改模塊中進行維護。設(shè)備屬性中的數(shù)據(jù)信息可以在變電初始化時被直接引用。（5）不同權(quán)限的用戶可以對工作票進行相對應(yīng)的操作。用戶也可以利用圖形編輯器完成設(shè)備接線圖的繪制工作。本系統(tǒng)的基層測試部分主要采取白盒、黑盒測試相結(jié)合的核心軟件測試技術(shù)，來進行系統(tǒng)邏輯驅(qū)動與結(jié)構(gòu)測試、系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)與功能測試。其中第一步是對系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)及其模塊進行的單元測試，單元測試是整個系統(tǒng)測試中的濫觴；第二步是針對于發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題及接口缺陷的集成測試；第三步是驗證系統(tǒng)的特性、性能及功能與用戶需求是否相匹配的確認(rèn)測試，確認(rèn)測試開始前需要對測試過程進行計劃制訂；最后通過對以上測試過程所得出的測試結(jié)果，進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸，模塊系統(tǒng)功能的測試分析。

4結(jié)束語

通過精細(xì)地分析電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)在電力行業(yè)中的需求，并基于IEC-CIM標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提出了電力安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)及功能架構(gòu)的總體設(shè)計方案，依據(jù)此方案設(shè)計開發(fā)了權(quán)限、兩票及設(shè)備等功能管理模塊。經(jīng)系統(tǒng)測試實現(xiàn)了電力行業(yè)的技術(shù)要求和系統(tǒng)需求。同時，為今后電力行業(yè)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化程度的提高奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]束洪春.電力系統(tǒng)以可靠性為中心的維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]王民昆.電力系統(tǒng)CIM模型描述及數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)的研究[D].四川大學(xué)，2004.

[3]Byong-Kwan，Yang，Seung-Ho，Yang，Hyo-Sik，Kim.Commu－nicationarchitectureoftheIEC61850-basedmicrogridsystem[J].JournalofElectricalEngineeringandTechnology，2011.

作者:朱鵬 單位:天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院