基于B/S架构的发电企业生产运营统计分析系统设计

熊昌全 张宇宁 杨东 王彦 夏怀平

（国家电投集团四川电力有限公司 四川省成都市 610065）

随着社会信息化的进程，国内发电企业面临着巨大挑战。日新月异的企业管理方式为企业发展提供了技术保障和坚实基础。面对日益激烈的市场竞争，发电企业都致力于搭建有效的生产运行系统，实现从电站自动监测向专项业务应用拓展，由操作层向管理层延伸，逐步实现监测、上报、生产、运营管理的系统化。

目前，发电企业常用的网络架构为B/S 模式 和C/S 模式两种。文献[1]基于C/S 架构设计了远程控制系统，实现了对各下属单位的远程访问和控制，但是C/S 架构需要在本机安装和配置客户端，大大增加了管理成本。文献[2]利用ASP.NET 技术，基于B/S 架构实现了工业数据的可视化。文献[3]设计了B/S 架构下OPC 实时监控系统，运用comet 技术，实现了数据的实时性问题。但是大多数发电企业下属单位众多、管理结构复杂，致使管理所需相关报表数据庞大，而且相关业务流程均需人为操作，在增加报表时间成本的同时，降低了报表内容的全面性、系统性以及准确性，对企业生产效率造成了严重的影响。

本文针对相关生产数据来源和使用的不规范，管理/业务数据量剧增与数据聚合手段缺失、数据价值日益凸显与原始数据管理方式落后等问题，基于B/S 架构模式，以ASP 为开发平台和Mysql为数据库构建了生产运营统计分析系统，其能够根据企业业务要求和管理模式，将相关填报和采集来的数据自动汇总、计算，并按报表模版上的格式进行数据展示或导出，从而降低发电企业及下属单位日常数据报送、数据统计等工作负荷，提高员工工作效率，提升公司管理水平。

1 生产运营统计分析系统开发技术

1.1 NET框架

NET 是基于Web 应用的应用平台。提供标准的面向对象开发环境和支持多种开发语言同时还引进了网页开发技术ASP.NET[4]，目前使用最多的是基于B/S 结构的三层结构，其结构如图1 所示。

图1：三层结构示意图

1.2 B/S体系结构

B/S 架构[5]是前端浏览器和后端服务器组成的系统的框架结构，采取浏览器请求和服务器响应的工作模式。它具有单一访问点可以开放运行的特点。基于此，用户可以建立自己的互联网，并通过浏览器去访问互联网上的各类信息。这些信息由网络服务器生成，并通过网络服务器和数据服务器之间的连接存储在数据库服务器上; 当需要请求网络服务器在本地执行程序时，如果处理的是与数据库相关的指令，网络服务器将它们发送到数据库服务器进行解释，然后将它们返回到网络服务器，最后返回给用户。在此过程中，用户不需要进新行安装任何客户端软件，就可在任何具备浏览器的机器上通过网络进行业务的处理，B/S 架构将数量庞大的网连接到一起，形成一个巨型的网，易于实现各个应用系统整合。

B/S 三层架构由表示层（UI），业务逻辑层（BLL）和数据访问层（DAL）组成。图2 给出了B/S 三层架构图。这三层根据其执行功能的不同，被分割成三个互不干预的功能模块，其中对任意一层进行操作，都不会对其他层造成影响，因此它符合了“高内聚，低耦合”的特点。

图2：B/S 三层架构图

1.3 负载均衡技术

为了提高系统的整体性能和可靠性，满足应用支撑平台和应用系统基于统一的技术平台上设计开发的需求。开发人员将负载均衡技术运用于系统。

负载均衡是基于OSI 模型来实现的软件四层交换技术，是目前大型B/S 架构应用系统处理大量并发请求以及高负荷访问而采用的最佳技术方法。其特点是实现方式灵活。该技术的具体实现过程为：第三层和第四层信息包的报头信息传给第四层使用，第四层将整个区间段的业务流分配到合适的应用服务器进行分析处理，方便运用区间对业务流进行识别。第四层交换功能与虚拟IP 类似，指向物理服务器，基于第四层传输的业务服从FTP、HTTP、Telnet 以及NFS 协议等等。基于此，复杂的载量平衡算法开始应用在这些业务中。在IP 世界中，终端TCP 和UDP 端口地址可以决定业务类型，加上源端和终端IP 地址，这四个部分共同决定了在第四层交换中的应用区间。

在软件或者硬件四层交换的基础上搭建squid 集群是典型的使用负载均衡的策略，其因架构成本低、性能高，扩张性强等特点普遍应用于各种大型B/S 架构的应用系统和搜索引擎。

1.4 Mysql 数据库

Mysql 数据库[7~8]是一个具备完全 Web 支持的数据库开源产品，将数据保存在一些不同的表中，增加了速度和灵活性。因此可以对各式各样的数据类型进行存储和管理操作，其中最常见的数据类型有： XML、电子邮件、文件、文档、地理，时间/日历。同时还可以实现数据的搜索、查询、数据分析、报表、整合等操作。Mysql数据库还提供了丰富的服务集合。此外，其还具有强大的同步功能并支持国产化或允许在Linux 系统部署。

1.5 基于中间件技术

鉴于传统客户/服务器模型的缺陷给系统应用的影响，构建一种基于三层客户/服务器结构的分割式应用程序[9]，通过多次划分应用程序，将系统划分成不同的逻辑组件，如图3 所示。

图3：中间件图示

1.6 数据集技术

通过数据集技术[10]科技将架构以及数据转化为XML 文档并对其进行读写。并支持XML 平台能都被任一应用程序使用。数据集技术可以屏幕数据库之间的差异，利用这一特性，可以保证编程模型的一致性。

2 生产运营统计分析系统功能需求

2.1 系统功能框架

系统平台功能框架可分为应用层、展示层、平台层以及支撑层，如图4 所示。

图4：系统平台功能框架图

2.1.1 展示层

该层为需求的最终实现功能之一，基于应用层所提供的数据，完成绩效评估，项目展示等功能。

2.1.2 应用层

该层为需求的另一最终实现功能，包括生产管理、营销管理、项目管理、工作任务管理、文档管理、对标管理、绩效考核管理。

2.1.3 平台层

该层提供对应用层的管理服务，主要功能主要体现在对组织、用户、用户权限、模块以及各个接口进行管理，并对计划任务、消息和报表进行日常监管。

2.1.4 支撑层

该层是整个系统运行的基础，包括存储设备、网络、操作系统、防火墙等等。

2.2 系统主要功能

发电系统生产运营统计分析系统主对下属单位的生产、营销、考核等信息进行管理并展示。其中，MIS 企业信息管理模块对生产设备及资源、生产过程和预算进行管理；SIS 企业监控分析模块对企业设备状态进行监测控制，该模块包括对生产全过程的监测，搭建性能指标并进行能效分析以及运行优化、考核之类的管理，DCS企业采集控制模块是对采集管理、信息管理、档案管理、综合分析、等进行控制。具体实现功能如下：

图5：生产运营统计分析系统主体框架图

（1）生产管理：运行报表由电站相关人员填写，进入各类报表界面，可选择数据日期区间和状态进行自定义组合查询。其中日运行报表和周运行报表，单个电站每天以及每周只能上报一条数据。此外，若出现报表数据重复新增，在数据保存时系统会提示；若在规定时间未完成报表，系统则会自动发短信催办。

（2）营销管理：分为月营销数据和营销报表。系统根据三级公司填报的营销数据，自动生成相关营销报表。因此要求营销数据必须及时提交，保证报表的及时性和准确性。

（3）对标管理：系统根据填报的指标数据，自动生成相关对标报表。对标数据包括：集团水电对标月数据、集团风电对标月数据、集团光伏对标月数据、集团智慧能源对标月数据、全省水电对标月数据、全省风电对标月数据、全省光伏对标月数据、全省智慧能源对标月数据。

（4）项目管理：分为项目年计划、专项年计划、项目阅读完成情况专项工作月度完成情况项目信息统计、专项工作信息统计以及合同执行台账。

（5）绩效考核管理：整个绩效考核管理内容均由发电企业进行填报和汇总。

（6）文档管理：文档资料类型维护由发电企业相关人员维护。电站、三级公司、发电企业均可对本部的文档进行上传和审核，文档审核后即可公开查询。

（7）工作任务管理和首页展示：生产运营统计分析系统首页可自定义设置，对不同业务的使用人员展示不一样的首页内容。展示内容具体包括：日报、周报、月报展示；日运行报表填报情况；周运行报表填报情况；月度工作、月度考核；文档查询；生产运营日报、周报、月报、快报展示；月度考核展示；月度工作计划展示；同业对标展示；发电企业发电量情况；发电企业售电量情况。

3 生产运营统计分析系统的设计

3.1 系统架构

生产运营统计分析系统采用B/S 架构，ASP.NET 平台，使用Java 语言开发，将系统主体架构分为数据源层、数据存储层、应用层、业务层。其中数据源层与数据存储层主要围绕基础应用以及核心业务层规划及建设，具体架构如图5 所示。

现对生产运营统计分析系统各层进行逐一介绍：

（1）数据源层主要包含整个分析系统所涉及到的数据来源。主要包括考勤系统、生产管理系统、营销系统、对标数据、项目数据、绩效支撑系统、数据文档、工作任务数据、短信系统、其它数据系统。

（2）基于Hadoop 框架的数据存储层。主要分类包含：指标体系、人员档案、文档数据、模型数据、车站档案信息、预警阈值、组织档案、接口数据、项目数据、机组档案数据。

（3）包含多种标准化数据处理的应用层。提供数据采集、过程录入、工作计划、营销统计、运行统计、生产项目统计、科技项目统计、专项工作统计、工作报告、绩效考核、通告通知等应用。

（4）业务层。主要分为统计分析、工作计划、绩效考核、预警处理模块。

3.2 指标体系设计

为完善系统功能，实现系统自动进行统计分析，构建了较为丰富的指标体系。系统涉及到的指标主要有：

3.2.1 基础指标

基础指标由各下属单位和本部直接监测并上报，可直观反应企业的发电能力以及市场效应。其中包括日发电量、售电量、电价系数等等。

3.2.2 衍生指标

衍生指标则通过基础指标，经过一系列的换算所得，能减少基础指标的冗余，全面的反映企业在生产运营的效率问题。其中包括利用小时数、售电收入、厂用电率、综合弃水率、等效可用系数、同比、环比。

一套完善的指标体系建设对生产运营统计分析系统具有很大的辅助作用。通过指标在系统上的展示与流通，企业能更及时的做出相应的措施，制定出合适的任务准确的下发到各下属单位。

4 结语

发电企业信息化是提升企业竞争力的措施之一，搭建生产运营统计分析系统，需要良好的硬件和软件的双重保障，在良好的设备的基础上，形成一套功能完善的生产运营统计分析系统，提供生产、营销、绩效考核、项目管理等功能。随着系统功能的完善，企业本部以及各下属单位将全面实现一体化，从根源上解决了数据滞后和数据孤岛的问题，形成了发电企业生产运营数据资源池，实现了发电企业数据据共享，极大的推动了发电企业生产力的发展。