【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，如定單、采購(gòu)、庫(kù)存、計(jì)劃、設(shè)備、質(zhì)量、運(yùn)行、檢修、財(cái)務(wù)及人事等進(jìn)行有效管理，強(qiáng)調(diào)動(dòng)態(tài)監(jiān)控生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)營(yíng)狀況，及時(shí)掌握信息，其核心就是業(yè)務(wù)流程重組，優(yōu)化企業(yè)價(jià)值鏈。用先進(jìn)管理思想和信息技術(shù)對(duì)電廠的經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行全面設(shè)計(jì) ， 使信息技術(shù)與電力工業(yè)技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)有機(jī)融合 ,全面提升電廠的生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)營(yíng)管 理水平 ， 增強(qiáng)電廠電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 新一代的數(shù)字化電廠主要 目的就是通過(guò)信息化技術(shù)來(lái)提高發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)做到節(jié)能減排 。 其 特征 主要 表現(xiàn)在四個(gè)方面 ： 第一、數(shù)字化電廠除了電廠常規(guī)的主輔設(shè)備、檢測(cè)控制儀器儀表外，還配備了特殊的生產(chǎn)工藝過(guò)程（如脫硫、脫硝生產(chǎn)過(guò)程）、特種檢測(cè)控制分析儀表以及先進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)；第二、數(shù)字化電廠將管理放在首位，通過(guò)科學(xué)的管理思想、方法來(lái)提升電廠的運(yùn)營(yíng)能力；第三、數(shù)字化電廠實(shí)現(xiàn)了電廠生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電廠污染物的零排放或達(dá)標(biāo)排放；第四、數(shù)字化電廠人均產(chǎn)值高、人員配置少，在人員配置結(jié)構(gòu)上，管理人員和生產(chǎn)人員的比例大于常規(guī)電廠。 全面實(shí)現(xiàn)電廠數(shù)字化工作 ,在國(guó)內(nèi)外均處于剛起步階段，經(jīng)驗(yàn)不足，新建電廠普遍建立了 SIS 和 MIS 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并配置了不少故障診斷、狀態(tài)檢修及性能山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 優(yōu)化等監(jiān)控和管理軟件。但這些軟件尚欠成熟，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)自動(dòng)采集的信息太少，以致一些高級(jí)應(yīng)用派不上用場(chǎng)。如果依靠人工采集、錄入，不僅工作量大，而且有些也較難實(shí)現(xiàn)。這些問(wèn)題不解決， SIS 和 M IS 將不能發(fā)揮其效益。從電廠生產(chǎn)的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性及管理現(xiàn)代化出發(fā)，解決全廠系統(tǒng)和信息的總體規(guī)劃、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)數(shù)字化、廠級(jí) SIS 和 M IS 功能要求及完善等關(guān)鍵問(wèn)題 : 全廠系統(tǒng)和信息的總體規(guī)劃問(wèn)題。要將幾十個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)集成為一個(gè)大系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)故障診斷和預(yù)測(cè)、狀態(tài)檢修、優(yōu)化運(yùn)行和控制等功能，因此對(duì)全廠系統(tǒng)和信息的總體規(guī)劃是數(shù)字化電廠的新課題 ,也是數(shù)字化電廠建設(shè)成敗的關(guān)鍵。 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)數(shù)字化問(wèn)題。目前現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí) (包括變送器、執(zhí)行器、電動(dòng)門(mén)、開(kāi)關(guān)柜等 ) 設(shè)備采集的信息較少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)故障診斷、預(yù)測(cè)和現(xiàn)代化管理?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)數(shù)字化要研究解決各種現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的應(yīng)用、現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)范、現(xiàn)場(chǎng)總線與 DCS 及其他管理系統(tǒng)的接口等問(wèn)題。 廠 級(jí) SIS 和 M IS 的功能要求及完善問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)解決了數(shù)字化問(wèn)題后，廠級(jí) SIS 和 M IS 等還需進(jìn)一步完善充實(shí)，將有成功應(yīng)用業(yè)績(jī)的優(yōu)化控制和管理軟件集成到廠級(jí) SIS 和 M IS 平臺(tái)上，最大限度地發(fā)揮數(shù)字化電廠的效益。 系統(tǒng)需求 分析 需求分析往往是與需求獲取并行的，主要通過(guò)建立模型的方式來(lái)描述用戶的需求，為客戶、用戶、開(kāi)發(fā)方等不同參與方提供一個(gè)交流的渠道。這些模型是對(duì)需求的抽象，以可視化的方式提供一個(gè)易于溝通的橋梁。用戶需求的分析與用戶需求的獲取有著相似的步驟，區(qū)別在于分析用戶需求時(shí)使用模型，以獲取用戶 更明確的需求 [20]。分析用戶需求需要執(zhí)行下列活動(dòng)： 一、以圖形表示的方式描述系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)的邊界與接口。 二、需求建模 ， 用于需求建模的方法有很多種，最常用的包括數(shù)據(jù)流圖（ DFD）、實(shí)體關(guān)系圖（ ERD）和 UML 三種方式。 DFD 作為結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的主要方法，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 DFD 使用四種基本元素來(lái)描述系統(tǒng)的行為，過(guò)程、實(shí)體、數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。 DFD 方法直觀易懂，使用者可以方便地山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 9 得到系統(tǒng)的邏輯模型和物理模型，但是從 DFD 圖中無(wú)法判斷活動(dòng)的時(shí)序關(guān)系。 ERD 方法用于描述系統(tǒng)實(shí)體間的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，需求分析階段使用 ERD 描述系統(tǒng)中實(shí)體的邏輯關(guān)系，在設(shè)計(jì)階段則使用 ERD 描述物理表之間的關(guān)系。需求分析階段使用 ERD 來(lái)描述現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象。 ERD 只關(guān)注系統(tǒng)中數(shù)據(jù)間的關(guān)系，而缺乏對(duì)系統(tǒng)功能的描述。如果將 ERD 與 DFD 兩種方法相結(jié)合，則可以更準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)的需求。本系統(tǒng)使用統(tǒng)一建模語(yǔ)言 UML 中的用例圖、活動(dòng)圖、狀態(tài)圖來(lái)對(duì)需求建模。 用例圖通過(guò)描述 “系統(tǒng) ”和 “活動(dòng)者 ”之間的交互來(lái)描述系統(tǒng)的行為。通過(guò)分解系統(tǒng)目標(biāo)，用例圖描述活動(dòng)者為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)而執(zhí)行的所有步驟。此方法最主要的優(yōu)點(diǎn)，在于它是用戶導(dǎo)向的，用戶可 以根據(jù)自己所對(duì)應(yīng)的用例來(lái)不斷細(xì)化自己的需求。此外，使用用例還可以方便地得到系統(tǒng)功能的測(cè)試用例。 UML 活動(dòng)圖記錄單個(gè)操作或方法的邏輯、單個(gè)用例或商業(yè)過(guò)程的邏輯流程。在很多方面，活動(dòng)圖是結(jié)構(gòu)化開(kāi)發(fā)中流程圖和數(shù)據(jù)流程圖 (DFD) 的面向?qū)ο蟮韧w。 UML 狀態(tài)圖描述一個(gè)實(shí)體基于事件反應(yīng)的動(dòng)態(tài)行為，顯示了該實(shí)體如何根據(jù)當(dāng)前所處的狀態(tài)對(duì)不同的時(shí)間做出反應(yīng)的。通常創(chuàng)建一個(gè) UML 狀態(tài)圖是為了以下目的：研究類、角色、子系統(tǒng)、或組件的復(fù)雜行為，建模實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 三、通過(guò)原型、頁(yè)面或其它方式向用戶提供可視化的界面，用 戶可以對(duì)需求做出自己的評(píng)價(jià)。 使用原型分析方法來(lái)幫助開(kāi)發(fā)方進(jìn)一步獲取用戶需求或讓用戶確認(rèn)需求。開(kāi)發(fā)方往往先向用戶提供一個(gè)可視界面作為原型，并在界面上布置必要的元素以演示用戶所需要的功能。本系統(tǒng)充分利用 B/S 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)，以制作靜態(tài)頁(yè)面（ HTML 文件）的方式，為用戶提供一個(gè)可視化的界面。用戶可以在此原型上看到系統(tǒng)的功能原型，并且在此基礎(chǔ)上提出意見(jiàn)，開(kāi)發(fā)人員再作進(jìn)一步的分析和設(shè)計(jì)。同時(shí)，此原型可作為后續(xù)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，將系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段的一部分工作提前完成。 系統(tǒng) 功能性需求 電力行業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用已近 10 年，已有許多電廠在近 3 年時(shí)間里開(kāi)展了眾山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 多應(yīng)用并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。前不久，電力部行業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用暨信息化工作會(huì)議部署了電力行業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的目標(biāo)：在本世紀(jì)末，電力工業(yè)電子信息技術(shù)綜合應(yīng)用水平要達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家 90 年代初期的水平，某些領(lǐng)域達(dá)到 90 年代國(guó)際先進(jìn)水平。初步建成電力信息系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (Intra)，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) (Inter)連接。 近年來(lái)，隨著電力由緊趨緩，由賣方市場(chǎng)逐漸轉(zhuǎn)向買方市場(chǎng)、形成電力市場(chǎng)，電力企業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)及信息管理系統(tǒng)的需求也日益緊迫。隨著工業(yè)機(jī)械化程度的提高及電力行業(yè)的高速 發(fā)展，停機(jī)時(shí)間就成為很突出的問(wèn)題，進(jìn)而形成了預(yù)防性維修的概念。與運(yùn)行費(fèi)用相比，維修費(fèi)用也開(kāi)始急劇增加，這就使得維修計(jì)劃與控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，促進(jìn)了 DCS 與 MIS 的快速發(fā)展。今天，電廠所面臨的主要挑戰(zhàn)，不僅是要學(xué)習(xí)新技術(shù)，而且要改變?cè)械墓芾砟Ｊ郊肮芾硭枷?，逐步?shí)現(xiàn)以下目標(biāo)： (1) 引進(jìn)新的維修技術(shù)，如預(yù)防性維護(hù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)； (2) 提高機(jī)組的運(yùn)行性能及自動(dòng)控制能力，更加注重設(shè)備的可靠性； (3) 增加決策支持手段，如故障模式及故障影響分析，專家系統(tǒng)等； (4) 引進(jìn)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)，達(dá)到減人增效、減少機(jī)組非計(jì) 劃停運(yùn)次數(shù)、提高等效可用系數(shù)的目的。 發(fā)電廠 MIS 系統(tǒng)目標(biāo)是結(jié)合電廠實(shí)際情況，綜合各個(gè)子系統(tǒng)的特點(diǎn)，用現(xiàn)代化手段來(lái)規(guī)范人們?cè)趶氖律a(chǎn)和生產(chǎn)管理過(guò)程中的行為，使其合理和科學(xué)，提高工作效率，減少人為差錯(cuò)，達(dá)到減人增效提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的目的。實(shí)現(xiàn)以下具體目標(biāo) : 一、 加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、分析，輔助生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行管理 (1) 加強(qiáng)機(jī)爐電運(yùn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。 (2) 加強(qiáng)運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行工作分析、效率分析、能源損耗分析、安全分析，使之及時(shí)調(diào)整調(diào)度，促進(jìn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 (3) 加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行采集信息的統(tǒng)計(jì)、 分析、輔助決策、人員決策，促進(jìn)科學(xué)化生產(chǎn)。 二、 促進(jìn)生產(chǎn)、檢修、經(jīng)營(yíng)、計(jì)劃環(huán)節(jié)信息管理 (1) 利用可靠性理論指導(dǎo)設(shè)備管理。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 11 (2) 強(qiáng)化設(shè)備檔案、檢修規(guī)程，促進(jìn)生產(chǎn)運(yùn)行管理規(guī)范化。 (3) 建立全廠性生產(chǎn)、管理綜合信息庫(kù)，為決策分析提供充分的信息。 (4) 采用先進(jìn)的科學(xué)分析手段、輔助企業(yè)管理。 系統(tǒng) 非功能性需求 功能性需求涉及系統(tǒng)的行為，側(cè)重輸入、輸出和處理等細(xì)節(jié)。功能性需求說(shuō)明在出現(xiàn)特定輸入或條件時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該如何運(yùn)轉(zhuǎn)。但這樣還不能完全地描述系統(tǒng)的需求，還須考慮 “非功能性需求 ”。 非功能性需求是常常被輕視，甚至被忽視的一個(gè)重要方面。其實(shí)，軟件產(chǎn)品非功能性定義不僅決定產(chǎn)品的質(zhì)量，還在很大程度上影響產(chǎn)品的功能需求定義。如果事先缺乏很好的非功能性需求定義，結(jié)果往往是使產(chǎn)品在非功能性需求面前捉襟見(jiàn)肘，甚至淹沒(méi)功能性需求給用戶帶來(lái)的價(jià)值。 數(shù)字化電廠 系統(tǒng)包含的非功能性需求包括： 準(zhǔn)確 性要求，可靠性要求，性能要求，可支持性要求，下面分別對(duì)各項(xiàng)要求進(jìn)行分析。 1. 準(zhǔn)確 性要求 ， 在執(zhí)行數(shù)據(jù)增加的時(shí)候，不允許出現(xiàn)因?yàn)槌绦虻脑驅(qū)е略黾硬僮魇?，也不允許發(fā)生重復(fù)增加的數(shù)據(jù)；在執(zhí)行數(shù)據(jù)刪除操作的時(shí)候 ，不允許因?yàn)槌绦虻脑虬l(fā)生多刪除數(shù)據(jù)、刪除失敗的情況；數(shù)據(jù)的修改也要求保持對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確性 等 。 2. 可靠性要求 ， 沒(méi)人喜歡錯(cuò)誤、缺陷、系統(tǒng)故障和數(shù)據(jù)丟失，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障和用戶出現(xiàn)錯(cuò)誤的操作后是否支持恢復(fù)，當(dāng)用戶在使用過(guò)程中遇到錯(cuò)誤的時(shí)候是否可以立即定位問(wèn)題，當(dāng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景和邏輯發(fā)生變化的時(shí)候系統(tǒng)是否支持，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或使用中異常中斷的情況下系統(tǒng)是否都有相應(yīng)的容錯(cuò)措施，這些都包含于可靠性要求中 ， 需求中需要特別提到這些現(xiàn)象，顯示系統(tǒng)到底以哪種用戶能接收的程度運(yùn)轉(zhuǎn)。 3. 性能要求 ， 性能 要 求包括 以下幾點(diǎn) ： 1) 事 務(wù)的響應(yīng)時(shí)間：平均值、最大值 ； 2) 吞吐量：每秒事務(wù)數(shù) ； 3) 容量：系統(tǒng)可容納的客戶總數(shù)或事務(wù)數(shù) ； 4) 退化模式：系統(tǒng)被降級(jí)時(shí)，可接受的運(yùn)轉(zhuǎn)模式 ； 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 以上 這些都應(yīng)量化地體現(xiàn)在系統(tǒng)需求文檔中 。 4. 可支持性要求 ， 可支持性是指為了升級(jí)或修復(fù)，軟件被修改的能力。對(duì)某些應(yīng)用領(lǐng)域，未來(lái)可能的升級(jí)是可預(yù)測(cè)的，因此需求可以規(guī)定維護(hù)小組的簡(jiǎn)單升級(jí)以及復(fù)雜升級(jí)的 “響應(yīng)時(shí)間 ”。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 13 第 3 章 數(shù)字化電廠 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)需求分析和架構(gòu)設(shè)計(jì)，我們了解了 數(shù)字化電廠 的業(yè)務(wù)需求和架構(gòu)流程。本章在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析系統(tǒng)的模型結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù) 結(jié)構(gòu)。 數(shù)字化電廠 系統(tǒng) 架構(gòu) 技術(shù) 架構(gòu) 軟件架構(gòu)主要是指系統(tǒng)所采用的軟件結(jié)構(gòu)，包括是否采用客戶端和服務(wù)器端分離的多層結(jié)構(gòu)以及客戶端和服務(wù)器端所采用的技術(shù)等 。 本 系統(tǒng) （信息管理系統(tǒng)） 軟件架構(gòu)采用基于 J2EE 的多層架構(gòu)設(shè)計(jì)，針對(duì)系統(tǒng)用戶的特點(diǎn)，在客戶端以及服務(wù)器端分別采用了不同的技術(shù)設(shè)計(jì)。對(duì)于系統(tǒng)用戶要求地域比較集中的用戶采用了 C/S 客戶端 技術(shù) ，對(duì)于用戶分散且靈活的特點(diǎn)采用了基于瀏覽器的客戶端技術(shù)。系統(tǒng)架構(gòu)的特點(diǎn)是采用了 B/S 和 C/S 混合架構(gòu)， B/S 架構(gòu)部分采用 HTTP 協(xié)議與服務(wù)器端進(jìn)行通信， C/S 架構(gòu)部分采用RMI 協(xié)議與服務(wù)器端進(jìn)行通信。服務(wù)器端采用不同的協(xié)議和接口獲取客戶端請(qǐng)求，在請(qǐng)求處理方面通過(guò) Java 中的反轉(zhuǎn)機(jī)制查找業(yè)務(wù)處理函數(shù)，通過(guò)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)處理類達(dá)到業(yè)務(wù)處理層的重用。在各個(gè)層中分別采用了成熟的開(kāi)源框架，層與層中間采用統(tǒng)一的接口。通過(guò)統(tǒng)一的接口設(shè)計(jì)達(dá)到了層與層之間的松耦合 。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按照 MVC 架構(gòu)設(shè)計(jì)。在數(shù)據(jù)層，基于 OR Mapping 框架的Hibernate，封裝對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的持久化操作，提供可由業(yè)務(wù)層調(diào)用的接口，這也是Spring 系列架構(gòu)中 Spring ORM 所支持的。在持久層， JDBC DAO 抽象層提供了有意義的異常層次 結(jié)構(gòu)，可用該結(jié)構(gòu)來(lái)管理異常處理和不同數(shù)據(jù)庫(kù)供應(yīng)商拋出的錯(cuò)誤消息。 在 表現(xiàn) 層， 由 UIMS 組件管理 可以 生成兩種用戶見(jiàn)面：桌面應(yīng)用程序用戶界面和 web 應(yīng)用程序用戶界面。 C/S 架構(gòu)的展示采用 模型驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)，界面主要 主要由模型、界面管理器和業(yè)務(wù)管理接口三部分組成，模型用于定義各種界面顯示元素以及各元素的關(guān)系；界面管理器由解析器、布局管山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 理器和事件處理器組成，其中解析器由模型解析器和平臺(tái)解析器組成，模型解析器負(fù)責(zé)將基于 XML 的界面描述解析成一個(gè)個(gè)的運(yùn)行時(shí)模型對(duì)象，平臺(tái)解析器將運(yùn)行時(shí)模 塊解析成具體的界面組件，解析器和布局管理器共同確定了界面上組件的具體 表現(xiàn)；事件處理器負(fù)責(zé)處理用戶事件調(diào)用業(yè)務(wù)處理接口處理相關(guān)的業(yè)務(wù)， 系統(tǒng)的總體技術(shù)架構(gòu)如圖 31 所示。 圖 31 系統(tǒng)軟件架構(gòu) 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 基于 傳統(tǒng)的 MVC 架構(gòu)開(kāi)發(fā)，用戶需要考慮具體業(yè)務(wù)的模型、控制器以及表現(xiàn) ，需要更高的開(kāi)發(fā)技巧，這將會(huì)降低開(kāi)發(fā)效率，增加開(kāi)發(fā)的成本。為了解決這個(gè)問(wèn)題，框架封裝了傳統(tǒng) MVC 架構(gòu)的控制層。使用 Spring 作為控制層容器，有效的組織了中間層業(yè)務(wù)對(duì)象。 封裝的控制層處理來(lái)自網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的和桌面應(yīng)用程序的請(qǐng)求，請(qǐng)求中包括命令 CMD 以 及其他請(qǐng)求。當(dāng)請(qǐng)求來(lái)自網(wǎng)絡(luò)瀏覽器時(shí)，控制器首先初始化請(qǐng)求數(shù)據(jù) ，這里通過(guò) BaseAction 實(shí)現(xiàn)，然后調(diào)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)方法 BaseRuleManager，通過(guò) BaseAction 返回 處理業(yè)務(wù)方法返回的數(shù)據(jù)；當(dāng)請(qǐng)求來(lái)自桌面應(yīng)用程序時(shí)，控制器調(diào)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)方法 BaseRuleManager，請(qǐng)求數(shù)據(jù)的初始化以及業(yè)務(wù)返回?cái)?shù)據(jù)的后期處理在桌面應(yīng)用程序端實(shí)現(xiàn)。 其中， action、 form 包分別用于組織 struts 架構(gòu)中的 Acti