配网线路设备可视化维护与定位手机APP的设计与实现

许建远

（广东电网有限责任公司茂名供电局，广东茂名525000）

0 引言

配网抢修及日常运维是个繁杂艰巨的工作，现场工作支持软件/工具非常有限；而当前移动互联网应用如火如荼，如地图导航APP之类的软件在日常生活中已得到广泛应用，研究如何给工作人员提供类似的灵活便捷的工具/软件，为现场工作提供有效的技术支持，非常有现实意义。本软件借鉴GIS软件的设计思想，借助通用地图组件，提供工作人员现场查看配网设备地理信息的功能；通过分析处理设备台账数据文件，为离线APP提供数据模型来源；充分利用地图组件API，提供工作人员多种搜索设备以及定位导航功能。本软件某种程度上具有GIS应用软件的优点，又避免了传统GIS应用重型繁杂，实现成本高、周期长的弊端，在手机端实现了一个轻量级的GIS/WEB GIS应用APP。

1 软件概要设计

1.1 信息流程

系统数据流程如图1所示。

图1 系统数据流程图

为了满足南网对移动应用的安全要求，本APP采用完全离线模式，不提供APP任何与茂名局信息化系统通信的途径。APP使用的数据采用两条途径部署到手机端，一是初始安装时，载入主要数据，主要包括配网设备模型；二是定期发布数据文件（或者通过南网企信平台下载更新数据），维护人员通过新的台账文件导出获得更新的配网设备模型，打包成增量数据文件，发送给有关使用人员，使用人员用微信下载该文件后，再用APP的数据同步模块读取该文件，更新本地数据库表。

1.2 软件开发原则

软件系统的设计、开发遵循以下原则：

（1）采用螺旋模型（收集整理需求、设计原型、用户确认）；（2）遵循软件工程化的设计方法和管理原则；

（3）采用面向对象和模块化的设计和实现技术，强调软件重用、数据重用和系统的互操作性，并最终实现系统功能的综合一体化；

（4）在满足系统各类要求的前提下，保持一定的可扩充性，在将来需要时进行功能扩充；

（5）松耦合、接口隔离原则，提高软件的组件化特征，提高软件的成熟度；

（6）组合聚合原则，减少继承方式，多采用组合方式，增强系统的灵活性，减少系统的耦合度和复杂度；

（7）软件系统运行可靠，信息保密；

（8）加强软件测试，包括白盒测试（单元测试）、黑盒测试（系统测试等），提高软件可靠性和系统稳定性。

1.3 软件需求

根据软件的设计目标，应开发下列软件，以满足功能要求：

（1）PC端WEB系统提供完整的维护功能，包括设备图标维护、台账数据处理等；

（2）PC端WEB系统实现基于地图的设备查询、导航等功能；

（3）APP提供基于地图组件的配网设备定位及导航功能；

（4）APP提供多种设备搜索方式，提供基于地图的设备搜索定位；

（5）APP提供基于短信告警系统的告警设备地图查询功能。

1.4 软件开发平台与运行平台

1.4.1 软件开发平台

本项目开发采用EclipseIDE，该开发平台是为应用系统开发者提供的软件开发环境。它除提供系统软件、支持二次开发的工具软件和应用编程接口外，还提供创建、编译、测试应用软件所需的编译器、排错工具、开发工具、测试工具、部署工具等。

软件系统开发平台（语言）包括：JAVA、Html、CSS、JavaScript。

1.4.2 软件运行平台

本项目PC端部分运行于JavaEE平台，包括JAVA容器Apache/Tomcat服务器以及中间件Spring+IBatis+DWR。Spring是JavaBean容器框架，提供控制反转（IoC）和面向切面（AOP）平台级功能；IBatis是对象关系映射框架，对JDBC进行轻量级封装，提供面向对象方式的数据库操作接口；DWR是RPC技术，提供前端分布式数据及业务逻辑服务功能。

1.5 软件的功能模块

软件设计主要以下几个模块：

（1）PC端WEB系统提供完整的维护功能，包括设备图标维护、台账数据处理等。

（2）PC端WEB系统实现基于地图的设备定位及导航。

（3）PC端WEB系统实现设备搜索功能。（4）APP提供基于地图组件的配网设备定位及导航功能。（5）APP提供多种设备搜索方式，提供基于地图的设备搜索定位。

（6）APP提供基于短信告警系统的告警设备地图查询功能。

2 软件详细设计

2.1 系统架构图

系统架构如图2所示。

图2 系统架构图

2.2 底层支持平台

本系统基于JavaEE平台，采用Apache/Tomcat服务器，后台采用Spring+IBatis/Hibernate+DWR技术，充分利用JavaEE平台丰富的功能以及对企业应用开发的强大支持，该模式赋予了系统强大的扩展能力和简便的维护要求，为项目实施提供了有力保障。

Spring是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的，它是一个轻量级的控制反转（IoC）和面向切面（AOP）的容器框架。Spring使用基本的JavaBean来完成以前只可能由EJB完成的事情，具有轻便、易使用、易扩充、用途广泛等特点。IBatis是一个开放源代码的对象关系映射框架，它对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得Java程序员可以随心所欲地使用对象编程思维来操纵数据库。DWR通过Ajax动态把Java类生成为JavaScript，使得在浏览器端调用JAVA方法就如同调用普通JS方法一样直接、方便。这种从Java到JavaScript的远程调用功能的方式使DWR用起来非常像RMI或者SOAP的常规RPC机制，DWR的优点在于不需要任何的网页浏览器插件就能运行在网页上。

IBatis是一个可以自定义SQL、存储过程和高级映射的持久层框架。IBatis摒除了大部分的JDBC代码、手工设置参数和结果集重获，只使用简单的XML和注解来配置和映射基本数据类型、Map接口和POJO到数据库记录。相对Hibernate和Apache OJB等“一站式”ORM解决方案而言，IBatis是一种“半自动化”的ORM实现，它使得程序的持久化过程变得可以重用、可配置、易于编写和管理，而且也易于调试。

WEB前端采用RIA/ExtJS技术，提供系统强大灵活的交互能力，使得系统具有了类似桌面系统的可用性。在此基础上，DNN100基础平台组件库及对应的工具提供了有力的丰富和扩展，使前端实现既方便快捷又丰富强大。WEB层使用了目前流行的富客户端技术（RIA），开发人机交互友好的界面系统，所涉及的技术主要有ExtJS和DWR。

ExtJS是一个Ajax框架，是一个用JavaScript写的，用于在客户端创建丰富多彩的WEB应用程序界面的前端Ajax框架。ExtJS可以用来开发RIA也即富客户端的Ajax应用。ExtJS主要用于创建前端用户界面，是一个与后台技术无关的前端Ajax框架。因此，可以把ExtJS用在.Net、Java、Php等各种开发语言开发的应用中。ExtJs最开始基于YUI技术，完美地融合了JQuery、Prototype和YUI。ExtJS区别于其他Ajax框架的最大特点是其提供了丰富而且简单易用的UI组件和统一美观的样式库。

DWR（Direct Web Remoting）是一个用于改善WEB页面与Java类交互的远程服务器端Ajax开源框架，可以帮助开发人员开发包含Ajax技术的网站。它允许在浏览器里的代码使用运行在WEB服务器上的Java函数，如同就在浏览器里一样。

APP采用Hybrid混合模式设计，基于当前主流的Cordova框架。Cordova是用于使用HTML、CSS和JS构建移动应用的平台，可以把Cordova理解成一个容器，用于将我们的网络应用程序与本机移动功能连接。

2.3 数据导出及同步

PC端维护模块，全面解析台账EXCEL文件，创建WEB服务器端的数据库表。APP初始安装时，在手机端创建对应的本地数据库表。维护模块定期解析新的台账EXCEL文件，导出增量数据文件，发给各APP用户，以同步更新本地数据库表。

数据库创建及导入的数据流是，将解析的各EXCEL的数据导入到数据库中。数据同步的数据流是，将导出的增量数据文件发到手机，导入到手机数据库中。

2.4 设备定位

APP和PC端WEB实现相似的设备定位功能。从设备树或模糊查询点选某设备，则跳转到地图界面，并在地图上标注出设备。点击该标注，可进一步查询该设备的详细参数数据。设备定位属于数据查询应用，数据源为PC端或手机端的各设备数据库表。

2.5 设备搜索

借鉴GIS软件的使用方式，在WEB端以及APP地图组件上实现GIS图形工具条，提供用户多种方便的区域选择功能，以查找检索该区域内指定类型的设备。设备搜索属于数据查询应用，数据源为PC端或手机端的各设备数据库表。

2.6 告警设备查询

WEB软件及APP充分利用茂名供电局短信平台发到各工作人员手机上的告警短信，显示出满足查询条件（时间、类型、地理范围）的告警设备。点击设备图标，可查看设备的台账信息。表格选项卡显示告警设备的列表。告警设备定位属于数据查询应用，数据源为手机端的各设备数据库表以及手机的短信库。

3 实验结果及分析验证

系统已通过厂内系统测试，性能稳定，使用方便。系统UI设计技术先进，界面设计稳重美观、直观形象，使用操作流畅便利。

系统数据模型正确完整，全面正确地将大量台账数据文件导入到PC端及APP端系统的数据库，数据访问速度满足要求。

系统在PC端及APP端的地图操作，平滑快捷，使用方便；设备查找定位以及导航具有较高的实用意义。

本系统在服务器技术框架、PC端UI设计、APP实现技术等方面都采用了先进的设计技术及理念，系统整体运行良好，实现了一款轻量级的GIS/WEBGIS应用APP。与同类应用比较，总体性能指标处于先进水平。

4 结语

系统基于JavaEE技术，底层平台采用Spring+IBatis+DWR技术框架，保证了系统的可靠稳定以及可扩展性。系统具有自己的业务支持平台DNN100，简化了业务开发的难度和复杂性，方便了软件后期维护，赋予了软件长久的生命力。PC端WEB界面采用ExtJS技术，该框架具有完善的WEB前端开发功能，组件、事件模型、数据操作丰富完善，提高了软件的可靠性、稳定性。APP采用当前主流跨平台设计方式——Hybrid混合设计模式，简化了设计难度，提高了多平台复用度。

系统的软件设计借鉴了GIS软件的设计思想，借助通用地图组件，为工作人员现场施工提供方便快捷的查看设备地理信息的功能。该软件某种程度上具有GIS应用软件的优点，又避免了传统GIS应用软件重型繁杂，实现成本高、周期长的弊端，在手机端实现了一个轻量级的GIS/WEB GIS应用APP，是一个有意义的技术尝试和创新。