基于WebService和SVG的电网GIS研究

2013-12-14施展笪惠群张晓梅邱丽

电气自动化 2013年4期

施展，笪惠群，张晓梅，邱丽

(1.河海大学计算机及信息学院，江苏南京 210098;2.河南省固始县电力公司，河南固始 465200)

0 引言

空间数据是电力企业很多应用的核心对象，在这个核心的基础上，应能够方便地搭建新的应用、无缝地集成和发展已有的应用[1]。而地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是分析和处理空间数据不可或缺的工具[2]。GIS是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层 )空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[3]。它通过对多种因素的综合分析，可以迅速地获取满足应用需要的信息，并能以各种图形、表格等形式表示处理的结果，为企业提供具有空间位置特征的资产管理手段，通过各种空间分析的手段为企业科学决策提供参考依据[4－5]。

随着信息技术的发展，GIS系统在整个电力行业中的应用也越来越广泛。电力GIS应用系统[6]应该是一个能够实现集成、综合信息管理和决策支持的系统，它可以与电网管理中的各个环节，以及已有的各种IT系统更加有效的进行结合，从而构筑跨应用、跨系统、跨地域、跨业务的电力企业信息集成平台。

本文提出一种基于 WebService和 SVG的电网 GIS技术框架。该框架中，提供的服务分为三种:电网空间数据服务、电网空间信息服务和应用集成服务。其中，电网空间信息服务是在以SVG地图格式的基础上来实现电力GIS的各种应用功能。通过这些服务，可以实现整个框架具有松耦合、可复用、灵活方便的特点，并且，沿用了已有GIS产品的强大功能。从而，减少电力企业的GIS开发成本，同时实现了各类应用系统之间互操作，及功能协同的目标。

1 WebService和SVG技术

1.1 WebService

Web Services[7－9]是一种构建应用程序的普遍模型，可以在任何支持网络通信的操作系统中实施运行;它也是一种新的Web应用程序分支，可以发布、查询、和通过 Web调用。WebServices在分布式计算领域中发挥重要的作用，它将计算服务以松散的方式整合在一起，可应用于电子商务、应用系统集成中[10]。

WebServices的体系结构包含三个基本实体:服务提供者、服务请求者和服务代理(服务注册中心)，它们之间关系如图1所示。WebServices中的服务是通过网络进行分布式计算的基本构造单元，服务本身通过 UDDI(Universal Description，Discovery，and Integration，统一描述、发现和集成)进行注册和发现。服务提供者利用WSDL(Web Services Description Language，WebServices描述语言)来描述服务，并把它发布到服务请求者或者服务注册中心处。而服务请求者使用查找操作从本地或服务注册中心搜索服务描述，然后使用服务描述与服务提供者进行绑定，并使用SOAP(Simple Object Access Protocol，简单对象访问协议)调用相应的WebServices实现，同其交互。

1.2 SVG 技术

图1 WebService体系结构

SVG(Scalable Vector Graphics，可伸缩矢量图)作为由 W3C组织发布的一种开放标准的文本式矢量图形描述语言，能够满足日益增长的对动态、可缩放和平台无关地展现复杂内容并实现灵活交互的需求，正逐渐成为网络图形的国际标准[11－13]。鉴于SVG的种种优点，国际电工委员会已将其确定为图形交换的标准格式[14]。

SVG作为一种开发的矢量图形语言描述规范，主要有如下几个特征和优势:(1)基于XML标准。XML是公认的拥有无穷生命力的下一代网络标记语言。(2)由文本构成图形。SVG是一种纯文本格式的图形，图形中所有的描述语句都可以在文本中直接观察到，非常利于进行二次修改。(3)支持交互性。

2 电网GIS系统框架

为了能沿用已有GIS产品的强大功能，同时，又可以解决紧耦合、难共享、不协同的问题，本文设计了一种新的基于WebService的电网GIS框架。

2.1 系统的层次结构

从纵向来看，该系统框架是一个分层体系，可以分为:基础支撑层、GIS基础服务层和专业服务层。基础支撑层包括操作系统、数据库管理系统、空间数据引擎等。这些构成了整个系统的基础。GIS基础服务层包括基础地理数据服务、电网空间数据服务、模型库、元数据库等。它们对外提供基础的数据服务。专业服务层包括配电网专业服务、输电网专业服务、各种专题图服务、空间分析服务等。其层次结构如图2所示。

图2 系统层次结构

2.2 系统的体系架构

基于WebService的电网GIS框架采用SOA(Service Oriented Architecture，面向服务的架构)模型作为它的体系结构，系统总体框架如图3所示。服务提供、注册中心、服务请求是体系结构的三大要素，它们之间的操作即绑定、查找、发布通过 SOPA完成。系统重点提供以下三种主要的服务:电网空间数据服务、电网空间信息服务和应用集成服务。

图3 一种基于WebService的电网GIS框架

电网空间数据服务，在电网模型、电网属性数据库和基础地理数据库等的基础之上，利用已有的 GIS组件:ArcObjects、MapObjects、或MapX等提供的强大功能，实现电网空间数据与属性数据的联合操控，并将其封装成Web Service部署后发布到UDDI注册中心，从而提供对外的电网空间数据服务。其中，服务接口描述了一组可访问的操作，如电力空间数据的获取、操作、电网空间模型等，接口可使用WSDL进行描述。而其提供的数据，将是易于生成电网公共信息模型(Common Information Model，CIM)[14－16]的描述。这样，外部应用可以利用该框架提供的电网空间数据服务较为容易地获得基于CIM的各种模型，如:输电网模型、配电网模型等，为进行各种基于 CIM的分析提供有力支持。

电网空间信息服务，主要提供查询定位服务、图形浏览漫游服务、专题图服务、及空间分析服务等。从图3可以看出，利用已有的GIS组件，对电网属性数据及其空间数据进行操控，并将其转换为电网适用的SVG格式，从而提供给其它部分使用。其中，查询定位服务，可以提供给企业用户可视化的显示电网地图、地图放大缩小、地物高亮显示等的功能。同时，它可以按照指定条件进行有选择性的查询、展示各种电力设备、线路等的属性及空间信息展示。图形漫游服务，提供地图的上下左右的定向漫游，以及鹰眼图功能。电力行业专题地图在行业科研和日常工作中，具有较为重要的地位和作用。

电力企业的不同信息系统及应用模块是在不同时期，不同发展阶段购买或开发的。比如:调度自动化系统(SCADA)、用电MIS、设备管理系统等业务系统。这些系统在电力企业的发展中形成了信息孤岛。在本文的框架中，提供了应用系统集成服务，来解决电力系统中存在的信息孤岛问题。它将需要集成的各项业务系统，如前面提到的 SCADA等，包装成 WebService，并通过支持规范的工具生成相应的WSDL文档。

3 结束语

本文通过对基于WebService的电网GIS进行研究，并结合电力行业通用的SVG技术，提出了一种电网GIS系统框架，在该框架中，不仅可以实现电网GIS的服务功能，而且还可以利用Web-Service来解决电力企业信息孤岛问题。另外，本文的研究仍然有待深入，比如:如何将各种地图的发布与电力企业中实时数据的获取相结合、以取得实时发布的能力，同时对多数据源的地图发布等也值得进行特别研究。

[1]王宇，王东.地理信息系统GIS技术在电力系统自动化中的应用[J].黑龙江电力，2007，29(5):354－357.

[2]Daoxun Xia，Xiaoyao Xie，Yang Xu.Web GIS server solutions using open-source software[C].Open-source Software for Scientific Computation(OSSC)，2009，9:135 －138.

[3]吴信才.地理信息系统原理与方法[M].北京:电子工业出版社，2004.

[4]王成山，王赛一.基于空间GIS和Tabu搜索技术的城市中压配电网络规划[J].电网技术，2004，28(14):20－24.

[5]陈章潮，顾洁.配电网规划及自动化(五)第五讲配电网中性点接地方式[J].电网技术，1996，20(1):25－28.

[6]张屹峰，田野，温武.基于 Oracle的电力空间数据库开发与研究[J].山西电力，2009，(1):27－39.

[7]牛忠良，孙立镌.基于XML和WebService的协同设计系统的研究[J].哈尔滨理工大学学报，2005，10(4):88－91.

[8]贾嵘，王小宇，张丽，等.基于WebService和ActiveX构建水电机组远程诊断系统[J].计算机工程与应用，2007，43(5):233－241.

[9]喻超，王子建，何俊佳.基于WebService技术的变压器故障诊断系统[J].高电压技术，2007，33(4):87－90.

[10]钱权，严家德.Web Service的安全机制[J].计算机工程，2007，33(22):190－192.

[11]郭创新，齐旭，朱传柏，等.基于SVG的电力调度图形支撑平台设计与实现[J].电力系统及其自动化学报，2007，19(2):28－34.

[12]The World Wide Web Consortium(W3C)Site of Scalable Vector Graphics(SVG)Format.http://www.w3.org/Graphics/SVG/Overview.html;

[13]W3C.Scalable Vector Graphics(SVG)1.2 Specification[EB/OL].http://www.w3.org/TR/2004/WD －SVG12 －20041027/.

[14]董朝霞，戴琦，杨峰.基于CIM和SVG的电网建模技术[J].电力系统及其自动化学报，2006，18(5):58－61.