电网环境监测数据库系统的设计与应用

曹文勤　王旭　孙虹　华伟　全先梅

摘 要：为了保护电网环境监测数据的完整性和统一性，同时对数据进行更有效的分析利用，建立了电网环境监测数据库系统。该文阐述了系统的构建、实现及运用。该系统的构建，实现了数据的综合管理和利用，能够高效的为各输变电工程的运行、维护、检修提供安全运行指导和决策依据，迎合了大数据时代的潮流，为电力主管部门以及环保部门提供决策依据。

关键词：电网环境监测 数据库 JSP J2EE Flex DB2

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0004-04

Abstract：In order to protect the integrity and unity of the power environmental monitoring data， while the data analysis more efficient use of power established environmental monitoring database system. This paper describes the system construction， implementation and use. The system is constructed to achieve a comprehensive management and use of data， can efficiently run each power transmission project， maintenance， service providing guidance and decision-making basis for safe operation. Cater to the trend of the era of big data， and provide a basis for decision-making power authorities and environmental sectors.

Key words：Power Environmental Monitoring； Database； JSP；J2EE；Flex；DB2

随着人们生活水平和环保意识的提高，人们对电力的需求不断提高，同时也对电网环境保护提出了更高的要求，输变电工程产生的电磁环境问题已逐渐成为环保热点问题，由此产生的环境纠纷日益增多[1]。对此，在电网建设期间和竣工以后，电力部门已对电网环境进行了定期的监测和环评，对大量的电网环境监测敏感点进行监测。

电网环境监测数据量大，部分在运的输变电工程的环保测试分析数据分散保存于各类测试人员手中，尚未形成一个完整、统一的数据库，未能对数据进行综合管理和利用，无法高效的为各输变电工程的运行、维护、检修提供安全运行指导和决策依据。因此随着电网环境保护工作的全面开展，建立一套覆盖全省各地市公司的统一电网环境监测数据库系统具有实际的应用价值和十分重要的意义。

1 系统分析

电网环境监测数据库系统由存储管理系统和数据处理分析系统两部分构成。其主要设计目的是提高电网环境数据资料的综合管理水平，充分结合计算机网络技术，数据库技术和多媒体技术的最新发展趋势，实现相关信息的存储、维护、处理、输出和利用等功能，对输变电工程的环境监测资料进行分析，为管理者和决策者提供理论依据。其系统功能体系见图1。

1.1 存储管理

近几年江苏电力公司组织开展了变电站和输电线路的电磁环境监测与分析研究，加上近年来环保竣工验收监测及纠纷监测，已经积累了大量的高压输变电设施的环保监测数据，这些数据分散保存于各类测试人员手中，该次开发的电网环境监测数据库系统将实现对数据的统一存储，以保护数据的完整性和统一性。在将以往测试数据进行分类整理的同时，该系统还可以随时添加新的数据，逐步覆盖不同的地理和气象条件下各种高压输变电设施在建设和运行中的电磁环境，完善数据库数据，逐步实现电网环境的大数据。

1.2 数据处理分析

利用数据库平台，根据电压等级，变电站布置方式，主变厂家、型号，变压器投运时间等对变电站电磁环境进行分析研究，比较不同电压等级变电站电磁环境的优劣；分析电压等级对电磁环境的影响，比较不同布置方式、不同主变的电磁环境，为变电站布置、主变选型提供数据依据；根据塔型、线路回数、线路相序对输电线路的电磁环境进行分析研究，探寻线路最优布置方式和输电线路最佳设计方案，并为输电线路的电磁环境治理提供数据依据。

1.3 决策分析

通过数据处理分析，找寻变电站最优布置方式、主变噪声优劣以及线路最优架设方式，在已有项目污染治理及新建项目设计阶段，为电力主管部门以及环保部门提供决策依据。

1.4 系统管理权限

管理权限分为两级：普通用户和相关专业人员，普通用户只有查询权限，其中地市级用户只能查询本地市电力公司下属的输变电设施相关数据及其资料信息；省级用户拥有全部输变电设施及其资料信息的查询权限。相关专业人员具有查询、添加、修改相关环保数据的权限。

2 系统设计方案

2.1 应用架构设计

系统应用架构分数据存储平台、应用分析平台：数据存储平台实现基础设施和监测数据的存储，为应用分析平台提供数据来源；应用分析平台实现对监测数据的分析和汇总，为客户端提供高效优质、适时可得的全方位数据查询、分析，辅助决策，并可以根据客户要求生成报告。

系统应用架构如图2所示。

（1）数据存储平台。

数据存储平台，实现各供电公司输变电设施基础数据和监测数据的存储功能：实现变电站、线路设施基础数据存储，输变电设施噪声、工频电磁场监测数据存储，为应用分析平台提供数据来源。同时该平台还兼具监测报告以及统计分析结果的存储。

（2）应用分析平台。

应用分析平台实现各供电公司输变电设施基础数据和监测数据的分析应用功能：实现了变电站、线路设施及其监测数据的维护；实现监测报告的生成；统计分析监测数据，实现超标数据定位及预警功能。

（3）终端用户。

通过应用终端平台针对不同的终端用户提供数据维护，监测结果查看、分析，监测结果预警等不同深度需求的功能，满足各层级终端用户的不同要求，辅助决策。

2.2 技术架构设计

该系统采用基于J2EE Web应用的技术架构，基于JSP+Jquery+EasyUI+Struts2 +spring+Ibatis技术，采用MVC设计思想，这种配置的优势是：系统成熟，软件支持条件好，开发建设以及管理都比较容易，资源要求低。

（1）开发平台。

近年来，Windows操作系统凭借它非常体贴用户的易操作性及出类拔萃的开发工具在服务器应用环境领域占据的市场份额以惊人的速度持续快速增长。Windows友善的界面，极大地简化了日常的管理工作。对于开发人员来说，Microsoft提供的目前最完整、最有效率的开发环境是最吸引他们的地方，Web设计开发人员能够使用他们最熟悉的开发工具轻松的完成Web建设工作，这也极大地削减了开发人员的开发时间[2]。

JSP（动态网页技术标准，Java Server Pages）是一套微软开发的服务器端脚本环境[3]。通过JSP，我们可以结合HTML（标准通用标记语言下的一个应用）网页、JSP指令建立动态、交互且高效的Web服务器应用程序。所有的JSP脚本程序都将在服务器端解释执行，包括嵌在普通HTML中的脚本程序，当程序执行完毕后，服务器仅将执行的结果返回给客户浏览器，这样也就减轻了客户端浏览器的负担，大大提高了交互的速度。

jQuery是继prototype之后又一个优秀的Javascript库。它是轻量级的js库，它兼容CSS3，还兼容各种浏览器（IE 6.0+，FF 1.5+，Safari 2.0，Operating 9.0+）。jQuery使用户能方便地处理HTML、events、实现动画效果，并且方便地为网站提供Ajax交互。jQuery能够使用户的HTML页面保持代码和HTML内容分离，也就是说，不用再在HTML里面插入一堆js来调用命令，只需要定义id即可[4]。

EasyUI是一组基于jQuery的UI插件集合体，而EasyUI的目标就是帮助web开发者更轻松的打造出功能丰富并且美观的UI界面。开发者不需要编写复杂的JavaScript，也不需要对CSS样式有深入的了解，开发者需要了解的只有一些简单的HTML标签。

（2）技术架构。

该框架将整个业务应用划分为表示层-业务逻辑层-数据持久层，其总体结构见图3。

①数据层。数据层基于DB2数据库，实现电网基础设施和监测数据的存储，涉及的主要业务见表1。

②逻辑层。响应应用服务程序的数据请求，并从数据层调集相关数据，根据请求进行数据处理分析，并将数据查询结果返回给表示层。

③表示层。为应用平台用户提供基于数据查询、统计分析的直观多样展示，为移动终端用户，实现图形展示等移动体验功能。

2.3 数据库实现

电网环境监测数据库系统为了便于管理，提高应用程序的执行效率，缩短系统响应时间，也为了开发和移植的方便，所有数据表都保存在同一个数据库中。对数据库表结构的定义是数据库设计中最重要的基础工作，表的设计要能有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求，数据库设计和应用系统设计相结合），换而言之，整个设计过程要把结构（数据）设计和行为（处理）设计密切结合起来。为保证实现应用系统的各项功能，该系统采用DB2数据库。

DB2主要应用于大型应用系统，具有较好的可伸缩性，可支持从大型机到单用户环境，应用于OS/2、Windows等平台下。DB2提供高层次的数据利用性、完整性、可恢复性，以及小规模到大规模应用程序的执行能力，具有与平台无关的基本功能和SQL命令。DB2采用的数据分级技术，能够使大型机数据很方便地下载到LAN数据库服务器，使得客户机/服务器用户和基于LAN的应用程序可以访问大型机数据，并使数据库本地化及远程连接透明化。DB2以拥有一个非常完备的查询优化器而著称，其外部链接改善了查询性能，并支持多任务并行查询。DB2具有很好的网络支持能力，每个子系统可以连接十几万个分布式用户，可同时激活上千个活动线程，对大型分布式应用系统尤为适用。

2.4 系统关键技术

（1）跨安全区域应用隔离平台。

遵循国家电网公司安全防护要求，跨安全区应用服务平台必须采取措施保障内外网的物理隔离，该应用平台基于跨安全区域应用隔离平台的安全接入。

（2）终端身份识别。

系统采用SSL通信加密和AES数据加密技术，解决了数据在传输过程中的安全问题。AES是Advanced Encryption Standard的简称，作为美国联邦政府采用的一种数据加密标准，除了具有较高的安全性能外，还具有较好的可实现性、实现效率和灵敏性良好等优点。

（3）基于Aspose.Word的监测报告管理。

针对基础设施和原始记录数据的监测报表，要求能够快速实现基于模板的监测报告生成、编辑，通过该技术可以实现监测报告的规范性。

3 结语

该次运用数据库等先进技术，通过对大量高压输变电设施数据的存储、处理、计算、分析、共享等全过程的数字化管理，建立了一套覆盖全省各地市公司的统一的电网环境监测数据库系统。该系统的建立，解决了大量的电网环境监测数据的存储问题，形成了一个完整、统一的数据库，实现了数据的综合管理和利用，高效的为各输变电工程的运行、维护、检修提供安全运行指导和决策依据。迎合了大数据时代的潮流，为电力主管部门以及环保部门提供决策依据。

参考文献

[1] 姜梅，曹洁，李静雅，等.电网环境保护管理信息系统[J].计算机系统应用，2011，20（9）：149-152.

[2] 王莉琳，刘首文.华中电网环保信息管理系统的结构设计[J].华中电力，2007，20（6）：50-52.

[3] 李亚平.JSP和数据库连接池在MVC模式中的应用.电脑知识与技术，2009，5（12）：16-22.

[4] 俞国红.利用JQuery框架技术快速开发网站前端页面.襄职业技术学院学报，2011，10（5）：25-27.