基于Silverlight和WCF技术的实时数据图形展示系统研究

2011-09-12吴英俊黄昕颖黄俊惠

浙江电力 2011年8期

安磊，吴英俊，黄昕颖，黄俊惠

（1.宁波电业局，浙江宁波 315010；2.华北电力大学，北京 102206；3.宝迅信息技术有限公司，浙江宁波 315020）

0 引言

随着国内电力市场改革和电力企业信息化进程的不断深入，供电企业对生产中的实时/历史数据提出了更高的需求。在实施状态检修、负荷监测、运行优化等生产操作时，都需要了解现场的实时生产状况，并尽可能完整地将生产过程记录保存下来。PI实时数据库作为管控一体化的桥梁，不但在生产监测上发挥了重要作用，管理部门也可以通过PI数据库获取历史生产数据，通过分析过程历史数据来优化生产、提高效率。

宁波电业局是浙江省电力公司的PI实时/历史数据库项目试点单位，于2005年启动PI实时数据库建设，接入了数据采集与监控（SCADA）、蓄电池监测、负荷监控等多个系统，积累了覆盖整个宁波地区的、丰富的电网运行实时/历史数据，有效利用这些数据将有利于企业进一步的精益化管理。

1 实时数据的应用现状及问题

虽然PI数据库中积累了大量的电网运行实时/历史数据，但要让这些数据产生效益还需要进行加工，从数据中提炼信息供运行管理人员使用，作决策参考。目前使用最多的形式是统计报表，业务人员通过PI数据库提供的基于Excel的客户端工具，取出实时/历史数据，按照一定的要求进行统计分析，制作成各种报表，如电压合格率报表、电容投切统计报表等，这些报表一般可作为历史统计、事后分析、管理考核的依据。报表数据详尽，但是不够直观，虽然可以利用Excel的图表功能进行简单的图形绘制，但是共享却十分不方便。

在线监测也是目前应用较多的实时数据使用方式。利用PI数据库提供的客户端工具Process-Book制作各种监测图，具有实时更新功能，可以作为运行人员的监测手段在本机使用。如果要通过网络方式进行应用，用户必须安装ActiveView插件，并正确配置PI系统运行环境，而且Active View还要符合ProcessBook的版本要求，否则也无法通过Web方式查看。目前在企业内以Web方式进行信息交流已成为主流，通过ProcessBook制作实时图形应用的方式已经不能适应信息化建设的要求。

鉴于此，本文提出利用微软公司发布的Silverlight技术实现在线图形展示，包含“棒图”、“趋势图”、“仪表图”和“值图”等常用实时数据展示图形控件和在线图形编辑器，实现免安装配置PI运行环境就可以利用PI实时数据制作图形应用，并且方便共享和在线展示，不但解决了传统图形的诸多问题，其包含的独立图形控件亦可以供其他系统二次开发使用，节约成本、提高效率。

2 Silverlight和WCF技术简介

Silverlight是微软公司在.net Framework平台上新开发的跨平台、跨浏览器插件技术，主要用于创建和分发用于Web和移动设备的下一代多媒体应用，具有丰富的交互式应用程序，尤其适合图形展示应用。

WCF是微软公司为构建面向服务的应用提供的分布式通信编程框架，建立在基于消息通信的概念基础之上，可以在不同传输机制间提供统一的API（应用程序接口）。针对PI数据库系统私有的数据获取协议的情况，要实现用户免安装配置即可使用PI数据库中的实时/历史数据，WCF为基于Web的图形与PI的数据通信提供了统一的数据通道。

3 系统基本功能及实现

3.1 基本功能

为了满足业务人员对PI实时数据图形展示的要求，实时数据图形展示系统必须具备以下基本功能：

（1）灵活多样的数据展示手段。业务人员常用的图形分为“棒图”、 “值图”、 “仪表图”、 “趋势图”等，前3种分别通过柱形图、指针仪表和数值等不同形式展示了一个数据测量点在指定时刻的数值，便于用户查看数值的大小以及判断是否符合要求。“趋势图”则用来展示一段时间内的多个数据，通过曲线的方式表明测量点的数值变化趋势，供业务人员分析生产运行趋势，或通过在同一张“趋势图”中绘制多条曲线，从而比较、分析不同测量点之间的关联或对比关系。

根据图形复用的要求，系统将这些图形包装为Silverlight图形控件，其他系统可以利用Silverlight编辑环境使用这些图形控件。这些图形控件通过WCF技术可以“主动”、不断地从PI数据库中获取数据进行展示，也可“被动”地接受用户提供的数据进行展示，还可以根据用户的输入调整背景色、大小等外观。

（2）方便进行图形的编辑。普通的业务人员并不熟悉Silverlight编辑环境，要利用这些图形控件十分不方便，因此实时图形展示系统须为普通业务人员提供在线图形编辑器。用户只需要打开浏览器，进入实时图形编辑器，即可建立个性化的实时图形应用，并向应用添加、删除、修改各种图形，还可以进行移动、缩放等操作，设置图形控件及编辑器自身的属性，并将各种图形控件的属性和整个编辑器自身的属性存入数据库。在下次使用时，用户通过选取上次保存的记录，软件调用WCF服务将数据传输至Silverlight应用程序，使其在浏览器中自动生成相应的图形应用界面，还原前次的编辑结果。用户也可以在编辑器中通过共享模式的设置来设定是否允许其它用户查看甚至修改编辑好的图形应用。实时图形编辑器效果图见图1。

图1 图形控件及编辑器演示

3.2 系统实现

整套系统使用Visual Studio 2008 Team System作为开发平台，以Visual C#作为开发语言，SQL Service 2005作为后台数据库管理系统，利用PI实时数据库系统提供实时数据。设计时根据应用情况分为图形控件和编辑器两大模块，既可联合应用也可独立使用。

图形控件采用表现层、WCF服务接口、编辑器接口和数据访问层的分层架构设计方式实现。Silverlight应用程序根据获取的数据绘制图形控件及其内容，响应鼠标、键盘等用户操作进行交互，并作为系统表现层在客户端浏览器中运行。WCF服务接口定义了客户端和服务器端数据通信的地址，基于HTTP的通信协议、异步数据操作方法，实现了部署于服务器的PISDK获取PI实时数据和运行于客户端浏览器的Silverlight程序进行展示的异步数据通信。编辑器接口引用了编辑器定义的方法，用于图形控件在被编辑器使用时响应编辑器发出的“缩放”、“序列化”、“反序列化”等操作指令，实现了控件与编辑器联合使用交互功能。数据访问层用来接收处理控件接收到的数据，数据可以是通过WCF主动连续定时获取的，也可以是其它应用程序直接向数据访问层发送的。这样图形控件就能被其它Silverlight应用程序通过类似Windows标准控件的方法来使用，便于二次开发。

图形控件编辑器的分层架构设计与图形控件一致，分为4层结构，分别如图2、图3所示。不同的是编辑器的WCF服务在服务器端，不访问PI实时数据库，而是与SQL Service 2005后台数据库交互。SQL Service 2005后台数据库用来保存、修改、删除使用编辑器的人员信息和用户自定义的图形应用记录。编辑器接口定义了各种方法用来向图形控件发出编辑器获取的各种用户操作，由用户控件完成指令反馈结果。由于接口方法由编辑器统一定义，控件只需实现即可，大大方便了编辑器使用新的图形控件，而无需修改编辑器。