电力运营监测可视化管理系统设计与实现

电力运营监测可视化管理系统设计与实现

摘要：力运营监测可视化管理系统设计主要是根据上一章系统的功能性需求和

系统的非功能性需求进行系统的总体设计。系统的设计主要从以下几方面进行入手，依次是：系统开发环境、相关技术、总体设计原则、总体架构、功能设计、

数据库设计。基于此，本文就从系统设计的基本方法入手，对电力运营监测可视

化管理系统设计与实现进行具体分析。

关键词：电力运营；监测可视化；管理系统；设计实现

1系统设计的基本方法

电力运营监测可视化管理系统设计方式以面向对象为基础，面向对象的主要

思路是设计出相应分析模型，同时将该分析模型用代码方式加以实现，并在运行

环境中加以有效执行。面向对象的设计方法与其他的设计方法一样，必须首先考

虑到该系统的稳定性。如目标环境所需的存储空间、相应的响应时间和可靠性等

因素，这些因素均会对系统结构造成不同程度的影响。并且还要有具体的方法将

分析模型转换成设计模型，然后再转换成相应的编码语言，从而才能够达到实现

的目的。面向对象开发需要面向对象的程序设计风格，这种风格具有构造封装性、继承性和多样性的特征。在面向对象的设计过程中，必须对分析对象和系统用例

分别进行细化，同时还要考虑到实际所运行环境。面向对象设计一般包括以下三

个过程：首先，对系统模型和系统用例进行细化。其次，结合实际的运行环境设

计对象之间的状态、行为、交互。第三，根据实际的运行环境修改相应的对象模型。

2系统体系结构设计

2.1电力运营监测可视化管理系统

电力运营监测可视化管理系统采用的是C/S模型的架构，这种架构是目前大

部分大屏展示系统所采用的架构形式，其主要特点如下：第一，C/S模式一般是

基于专用的网络，服务器通常采用工作站、小型机或高性能的PC，各个局域网之

间一般通过服务器提供相应连接和数据交换。第二，C/S程序注重流程，对权限

可以进行多层次的校验。第三，C/S程序处理用户界面相对固定，同时一般要求

在相同区域，需要的安全性较高，同时要求都是相同的系统。电力运营监测可视

化管理系统由3层结构组成：①可视化展示层；②业务处理层；③数据处理层，可视化系统体系结构图如图1所示。

图1 可视化系统体系构图

2.2可视化展示层插件模块构成

第一，3D模型库：用于整套系统三维模型展示，模型包括3D图表模型、电

力设备仿真模型等。第二，地图模型库：用于在整个可视化系统中构建3D地图，可使用谷歌地球、91卫图、skyline等GIS软件生产地理高程图，将生成的高程图

导入系统中，地图模型库能够直接将高程图生产地形地貌。第三，数据图表库：

可动态的生成2D图表，并将2D图表与数据相连接，当数据发生改变时，数据图

表中的数据也将发生改变。第四，二维图库：包含丰富的UI贴图，能够丰富整个界面的展示内容。第五，粒子特效库：在可视化展示层中，为了使整个界面更加

酷炫，加入粒子特效库，可模拟现实中的火、气等特效。第六，图形渲染库：可

通过GPU对3D场景进行渲染，使整个3D场景、3D模型、3D图表显得更加真实。第七，数据接口：用于与业务数据处理层进行数据交互。第八，控制接口：可通

过特定接口发送数据到控制接口，对可视化大屏进行控制。第九，同步控制接口：使数据与三维可视化界面中的各个组件进行同步交互。业务处理层分为3个部分。1）业务数据处理：对公司业务数据进行分析整理，并将部分大数据分析结果存

在本地数据库中方便在可视化系统中进行数据展示。2）可视化大屏数据处理：

用于对可视化系统展示数据进行查询、封装，并将可视化大屏数据通过特定的接

口推送大可视化大屏端。3）可视化大屏控制接口：用于移动端与可视化大屏相

连接，移动端设备可以发送特定的指令对整个可视化大屏展示内容进行操作。由

于可视化大屏分辨率较高，键鼠操作带来诸多不便，使用移动端对可视化大屏进

行操作，可以进一步简化操作方式，提供用户工作效率。数据处理层分为3个部分：

本地数据库：用于存储本地数据，如权限数据、大数据分析结果数据等。

数据采集接口：通过指定接口对电网系统数据、设备数据进行采集。

第三方数据处理库：可与第三方数据接口进行对接。

电力运营监测可视化管理系统采用 WPF 进行可视化应用程序开发，WPF 应用

程序中包含了图表、数据、3D 接线图、潮流图等系统所需的可视化展示内容。可视化应用程序可布置在可视化平台中的高性能图形工作站中。整个 WPF 可视化前端采用 MVVM 设计模式，使整个软件开发更加高效，同时使界面与控制层通过Data Binding 的方式相连接，降低视图与控制层之间的耦合度。电力运营监测可

视化管理系统具备一个数据服务端，用于对业务数据进行处理，并包含多种采集

接口，与电网生产系统、业务系统数据相对接，可对第三方设备进行数据接入、

数据采集，同时数据服务端拥有移动端访问接口，通过 socket方式与移动端进行

数据交互，该数据服务端部署在应用服务器中。数据服务端采用 WCF 进行开发，通过 Entity Framework 对数据库中数据结构抽象化，更加简洁的使 WCF 端与数据

库进行链接。电力运营监测可视化管理系统的数据库部署在数据库服务器中，该

服务器用于对大数据进行存储。同时可通过存储过程对大数据进行分析。

3系统数据库设计

电力运营监测可视化管理系统以关系数据库为核心内容，在数据库管理系统

的支持下，进行展现场景、指标管理、场景协议、可视化系统配置信息存储、推

送服务管理的存储、整理、添加、检索、更新等操作以及为数据中心建立中间表

的存储定义。由于该系统数据的存取，是通过系统各个功能点接口通过应用服务

对数据库进行连接，因此在实现过程中通过应用程序来实现相互连接。目前常用

的访问有：查询、修改、添加、删除等，涉及到的功能点有可视化系统配置信息、数据源信息、系统操作日志、维度信息、数据推送服务信息、场景展现文件配置、Schema（指标单元）、表达式配置管理。

结束语

整个项目是否具有可行性以及开发后的成效极大程度上取决于项目的需求分析。因为整个项目的设计与开发都是建立在这个基础之上进行的，因此研究时特

别注意了对需要的了解和分析。本次课题的需求分析主要涉及到了功能需求分析

和非功能需求分析两部分，然后在需求分析的基础之上对系统开发的可行性进行

了充分分析，系统阐述了系统的技术可行性和社会可行性。通过对系统需求进行

分析和可行性进行分析后可以得到电力运营监测可视化管理系统的实现是可行的

而且是具有很高的实用价值。

参考文献

[1]赵翔宇,张旭,安成,姚刚,宋弦,朱椤方,黄晓旭,陈恩黔.以地理图形为载体的电