【正文】 電網(wǎng)GIS 平臺構(gòu)建在“SG186”工程一體化平臺之內(nèi)，實現(xiàn)電網(wǎng)資源的結(jié)構(gòu)化管理和圖形化展現(xiàn)，為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供電網(wǎng)圖形和分析服務(wù)的企業(yè)級電網(wǎng)空間信息服務(wù)，各業(yè)務(wù)應(yīng)用可以通過ESB（企業(yè)服務(wù)總線）調(diào)用電網(wǎng)空間信息服務(wù)。輸變配低通一體化建模，以圖形化的方式直觀的繪制輸配低壓通信線路和變配電站內(nèi)部一次接線圖，維護(hù)全網(wǎng)貫通的拓?fù)淠Ｐ汀?）電網(wǎng)資源圖形管理電網(wǎng)資源圖形管理是C/S形式的電網(wǎng)資源圖形管理客戶端。ORACLE一體化數(shù)據(jù)庫包括系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、電網(wǎng)資源的屬性、設(shè)備檔案、圖形、拓?fù)鋽?shù)據(jù)存儲于Oracle中，道路、湖泊、地形、衛(wèi)星影像等環(huán)境地理信息存儲于Smallworld數(shù)據(jù)庫中。圖21 電網(wǎng)GIS平臺應(yīng)用架構(gòu)圖1）電網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)庫在電網(wǎng)GIS服務(wù)平臺的最底層，是電網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)庫，包括基于Oracle的一體化數(shù)據(jù)庫和商用GIS空間數(shù)據(jù)庫。電網(wǎng)GIS平臺中的各種電網(wǎng)空間信息服務(wù)都遵循面向服務(wù)架構(gòu)，其自身的數(shù)據(jù)和功能均可以 WebService等標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的方式注冊于應(yīng)用集成平臺中，也可通過集成平臺的企業(yè)服務(wù)總線調(diào)用其它應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和功能的交互。在業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境層次從身份管理、身份認(rèn)證、訪問控制、安全審計、數(shù)據(jù)保護(hù)等方面進(jìn)行設(shè)計，具備完善的權(quán)限控制機(jī)制以保證平臺的高度安全性。依據(jù)電網(wǎng)GIS平臺對安全防護(hù)要求，對電網(wǎng)GIS平臺進(jìn)行全面的安全防護(hù)。物理架構(gòu)的設(shè)計需重點考慮電網(wǎng)GIS平臺的高可靠性和高效性，需要達(dá)到系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行的目的。同時，通過一體化平臺的數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)總部與網(wǎng)省的縱向貫通技術(shù)設(shè)計。 技術(shù)架構(gòu)技術(shù)架構(gòu)遵循桌面應(yīng)用及 Web應(yīng)用的技術(shù)體系，采用組件化、動態(tài)化、服務(wù)化的設(shè)計思想，基于統(tǒng)一的電網(wǎng)GIS平臺數(shù)據(jù)模型，按照數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和表現(xiàn)層進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)體系設(shè)計。 數(shù)據(jù)架構(gòu)數(shù)據(jù)架構(gòu)定義了電網(wǎng)GIS平臺中的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)分類、部署方式等。應(yīng)用架構(gòu)由電網(wǎng)資源圖形管理、空間信息服務(wù)、典型應(yīng)用框架、GIS高級應(yīng)用、平臺支撐應(yīng)用五大部分組成。為電網(wǎng)GIS平臺的應(yīng)用架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)和數(shù)據(jù)架構(gòu)的設(shè)計提供依據(jù)。各組成部分既獨立地支撐電網(wǎng)GIS平臺的某個部分，相互之間又協(xié)調(diào)配合，整體構(gòu)成電網(wǎng)GIS平臺體系架構(gòu)。本項目將在過去成熟應(yīng)用的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改造和深入開發(fā)，滿足功能需求和規(guī)范要求。4）圖形化的輸變配基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)。本方案完全基于Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫、不依賴于第三方軟件，并且能夠通過SQL或者持久層API的方式進(jìn)行訪問。3）電網(wǎng)GIS平臺支持事務(wù)管理；本設(shè)計方案提供基于Oracle實現(xiàn)電網(wǎng)拓?fù)浜蛨D形的版本化、長事務(wù)管理的功能。（5）擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫圖形內(nèi)碼和資源內(nèi)碼的位數(shù)，從原來的10位整數(shù)（NUMBER(10)）擴(kuò)展到15位整數(shù)（NUMBER(15)），高的5位是地區(qū)局的編碼。（4）在圖形管理客戶端的改造上，現(xiàn)有的程序已經(jīng)具備電網(wǎng)圖形和拓?fù)涞谋镜鼐彺妗O大的減輕了Oracle服務(wù)器的壓力，已經(jīng)具備的按空間加載/按區(qū)域或者變化增量加載的技術(shù)能夠進(jìn)一步減小Oracle和網(wǎng)絡(luò)的處理壓力。（2）在電網(wǎng)資源空間信息應(yīng)用服務(wù)器設(shè)計上，采用基于Windows/Linux的內(nèi)存對象數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多進(jìn)程通信技術(shù)、多機(jī)集群技術(shù)等，支持全省集中的輸變配低通的空間信息發(fā)布。2）電網(wǎng)GIS平臺技術(shù)上滿足全省大集中的部署方式；本設(shè)計方案的基礎(chǔ)是現(xiàn)有地市局市縣兩級集中方式、采用一套Oracle、Smallworld和WebGIS應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用需求是成熟、穩(wěn)定的。GIS系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計二〇一二年五月74 / 77目錄1 總體架構(gòu)說明 2 技術(shù)路線 2 總體架構(gòu)組成 3 總體架構(gòu)說明 4 業(yè)務(wù)架構(gòu) 4 應(yīng)用架構(gòu) 4 數(shù)據(jù)架構(gòu) 5 技術(shù)架構(gòu) 5 物理架構(gòu) 5 安全架構(gòu) 5 應(yīng)用集成 52 應(yīng)用架構(gòu) 7 應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計 7 平臺支撐應(yīng)用 9 空間信息服務(wù) 10 電網(wǎng)資源圖形管理客戶端 163 數(shù)據(jù)架構(gòu) 19 數(shù)據(jù)構(gòu)成 19 Oracle數(shù)據(jù)庫 19 Smallworld數(shù)據(jù)庫 20 切片地圖數(shù)據(jù)文件 20 圖檔文件數(shù)據(jù) 20 空間坐標(biāo)系 204 技術(shù)架構(gòu) 23 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計 23 數(shù)據(jù)層 23 數(shù)據(jù)訪問層 24 應(yīng)用邏輯層 24 應(yīng)用服務(wù)層 24 表現(xiàn)層 24 關(guān)鍵技術(shù) 25 面向服務(wù)的架構(gòu) 25 組件化設(shè)計 26 模型驅(qū)動 26 電網(wǎng)圖形一體化 27 基于緩存技術(shù)的數(shù)據(jù)集中部署 27 電網(wǎng)空間數(shù)據(jù)時態(tài)化管理 28 基于 CIM的電網(wǎng)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 29 GIS平臺特點 30 與業(yè)務(wù)系統(tǒng)松耦合 30 與GIS軟件平臺松耦合 305物理架構(gòu) 32 32 36 36 36 396安全架構(gòu) 40 40 40 41 41 42 42 42 43 44 45 461 總體架構(gòu)說明 技術(shù)路線1）電網(wǎng)GIS平臺基于CIM標(biāo)準(zhǔn)在開放的商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫上構(gòu)建輸、變、配一體化的電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ停槐驹O(shè)計方案所采用的電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ突贠racle關(guān)系數(shù)據(jù)表存儲圖形和拓?fù)涞姆绞?。該拓?fù)淠Ｐ头螩IM Topology拓?fù)涞拿枋觯⑶裔槍斉潆奊IS的大規(guī)模數(shù)據(jù)量、并發(fā)編輯、多版本長事務(wù)等特性經(jīng)過特別優(yōu)化。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)之上，本方案進(jìn)一步擴(kuò)展到全省大集中的方式，具體表現(xiàn)在（1）在Oracle數(shù)據(jù)庫設(shè)計上采用分區(qū)＋空間索引的方式，不僅僅滿足全省輸變電的需求，還能進(jìn)一步滿足配電和低壓數(shù)據(jù)全省集中的需求。（3）在典型應(yīng)用框架的設(shè)計上，將進(jìn)一步采用基于矢量圖形的智能增量傳輸、基于柵格/切片地圖的本地存儲等技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬，降低網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器的壓力。換言之，圖形管理客戶端已經(jīng)具備全省輸、變、配大集中的能力。相應(yīng)的軟件模塊中的數(shù)據(jù)也需要從int（32位整數(shù)）升位到long long（64位整數(shù)）。該方案不同于Smallworld基于私有VMDS數(shù)據(jù)庫的方式，也不同于ArcGIS/ArcSDE基于SDE專有API才能訪問的方式。本方案是在應(yīng)用成熟的運(yùn)行層和設(shè)計層疊加的方式的基礎(chǔ)上，加入了面向單個設(shè)備記錄的完全的版本化管理功能，記錄電網(wǎng)隨工程設(shè)計、施工和投產(chǎn)過程的漸進(jìn)的演化過程。圖形化的基礎(chǔ)資料維護(hù)是GIS系統(tǒng)和應(yīng)用的突出優(yōu)勢，是現(xiàn)有地市局應(yīng)用系統(tǒng)持久生命力的關(guān)鍵基礎(chǔ)之一。 總體架構(gòu)組成電網(wǎng)GIS平臺的總體架構(gòu)由業(yè)務(wù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、物理架構(gòu)、安全架構(gòu)和應(yīng)用集成等部分組成。電網(wǎng)GIS平臺的總體架構(gòu)如下圖所示：圖 11電網(wǎng)GIS平臺總體架構(gòu)圖 總體架構(gòu)說明 業(yè)務(wù)架構(gòu)業(yè)務(wù)架構(gòu)是基于電網(wǎng)各類業(yè)務(wù)應(yīng)用對于GIS的應(yīng)用需求，分析歸納設(shè)計形成的能夠滿足總部、網(wǎng)省、地市不同層次對電網(wǎng)GIS平臺的應(yīng)用需求的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能體系，并結(jié)合業(yè)務(wù)發(fā)展需求形成業(yè)務(wù)模型。 應(yīng)用架構(gòu)應(yīng)用架構(gòu)是通過對業(yè)務(wù)模型的理解，以系統(tǒng)分析的方法，對電網(wǎng)GIS平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用過程和目標(biāo)進(jìn)行分析抽象和歸納，形成電網(wǎng)GIS平臺的功能模塊及對應(yīng)的功能域。電網(wǎng)資源圖形管理用于維護(hù)電網(wǎng)圖形資源的空間信息、屬性信息及拓?fù)潢P(guān)系，是本平臺的數(shù)據(jù)支撐基礎(chǔ)；空間信息服務(wù)基于 SOA架構(gòu)以標(biāo)準(zhǔn)的 WebService服務(wù)形式發(fā)布圖形數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)圖形功能，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供服務(wù)支撐；典型應(yīng)用框架通過調(diào)用GIS后臺服務(wù)為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供綜合數(shù)據(jù)展示和圖形分析應(yīng)用；GIS高級應(yīng)用通過電網(wǎng)GIS平臺與業(yè)務(wù)應(yīng)用集成提供上層的高級應(yīng)用功能，為智能電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行提供輔助決策；平臺支撐應(yīng)用為電網(wǎng)資源圖形管理、空間信息服務(wù)、典型應(yīng)用框架及GIS高級應(yīng)用提供配置、管理等相關(guān)支撐的管理應(yīng)用。目標(biāo)是為電網(wǎng)GIS平臺提供數(shù)據(jù)服務(wù)，可以針對電網(wǎng)GIS平臺所需要的數(shù)據(jù)源實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集和接入，通過數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)交換平臺實現(xiàn)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和電網(wǎng)GIS平臺的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)同步維護(hù)，保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一致性。并通過一體化平臺應(yīng)用集成實現(xiàn)與各類業(yè)務(wù)應(yīng)用的橫向集成，為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供電網(wǎng)空間圖形及分析服務(wù)。 物理架構(gòu)物理架構(gòu)是為上層的應(yīng)用提供軟硬件支撐的平臺，其設(shè)計的內(nèi)容主要包括軟件平臺、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲等軟硬件設(shè)施。 安全架構(gòu)安全架構(gòu)指提供系統(tǒng)軟硬件方面整體安全性的所有服務(wù)和技術(shù)工具的總和。防護(hù)措施覆蓋電網(wǎng)GIS平臺的各部分，包括邊界防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、主機(jī)防護(hù)、應(yīng)用防護(hù)等。 應(yīng)用集成電網(wǎng)GIS平臺是建立在”SG186”一體化平臺（包括企業(yè)門戶、數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用集成和數(shù)據(jù)交換）的整體框架之內(nèi)，其定位是構(gòu)建電網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型，實現(xiàn)電網(wǎng)資源的結(jié)構(gòu)化管理和圖形化展現(xiàn)，為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供電網(wǎng)圖形和分析服務(wù)的企業(yè)級電網(wǎng)GIS平臺。 2 應(yīng)用架構(gòu) 應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計按照國網(wǎng)典設(shè)以及系統(tǒng)自身需求，電網(wǎng)GIS平臺的應(yīng)用劃分為：電網(wǎng)資源圖形管理、空間信息服務(wù)、典型應(yīng)用框架、高級應(yīng)用及平臺支撐應(yīng)用五部分，其體系架構(gòu)如下圖所示。商用GIS空間數(shù)據(jù)庫采用Smallworld VMDS。為了實現(xiàn)快速的基礎(chǔ)地理信息發(fā)布，Smallworld中的背景地圖經(jīng)過切片渲染后，以圖像文件的形式存儲于文件服務(wù)器中。這些客戶端在前臺同用戶進(jìn)行大量的復(fù)雜的人機(jī)界面交互（比如人工繪圖和操作/拓?fù)渚庉?自動生成圖形），完成復(fù)雜的編輯和建模的界面操作。專題圖自動生成和管理是從基礎(chǔ)拓?fù)淠Ｐ妥詣由珊凸芾砀鞣N電氣專題圖，包括全網(wǎng)一次接線圖、線路相位圖、同桿并架圖、工作票簡圖等，以及污區(qū)圖、特殊區(qū)域圖、雷電分布圖等專題圖的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、編輯和輸出等。提供的服務(wù)包括：基礎(chǔ)服務(wù)、圖形瀏覽服務(wù)、查詢定位服務(wù)、矢量圖形服務(wù)、電網(wǎng)專題圖服務(wù)、空間分析服務(wù)、電網(wǎng)拓?fù)浞治龇?wù)、網(wǎng)片地圖服務(wù)。這些服務(wù)引擎包括模型服務(wù)引擎、圖形服務(wù)引擎、地理空間分析服務(wù)引擎和電網(wǎng)高級分析服務(wù)引擎。4) 典型應(yīng)用框架典型應(yīng)用框架通過對空間信息服務(wù)進(jìn)行封裝，以WebGIS 的方式為各業(yè)務(wù)提供典型GIS 應(yīng)用。典型應(yīng)用框架應(yīng)用功能包括：電網(wǎng)資源查詢定位、專題圖查詢、空間分析、電網(wǎng)拓?fù)浞治?、圖形輸出等功能。根據(jù)目前各業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求，電網(wǎng)GIS 平臺高級應(yīng)用主要包括生產(chǎn)、營銷、規(guī)劃等相關(guān)專業(yè)的GIS 高級應(yīng)用。電網(wǎng)GIS服務(wù)平臺與實時數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)通過企業(yè)服務(wù)總線進(jìn)行交互，實現(xiàn)電網(wǎng)資源模型和實時信息的掛接，并獲得實時和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行電網(wǎng)分析服務(wù)。模型關(guān)系管理：包括電網(wǎng)模型關(guān)系元數(shù)據(jù)的配置管理功能，由GIS平臺聯(lián)合提供對電網(wǎng)模型的元數(shù)據(jù)關(guān)系模型包括圖、電網(wǎng)資源、設(shè)備（資產(chǎn)）、虛擬對象、圖層、數(shù)據(jù)表的元數(shù)據(jù)描述及關(guān)系信息。圖元符號管理功能對各種類圖形提供圖元符號管理，提供對生產(chǎn)設(shè)備、營銷資源、通信資源、應(yīng)急資源等各類電網(wǎng)資源的圖元符號的管理功能。各種圖形有各自獨立的顯示方案，顯示樣式配置可以對生產(chǎn)、營銷及基礎(chǔ)地理對象等各類圖形資源的顯示樣式進(jìn)行配置。平臺日志管理：提供對電網(wǎng)GIS平臺用戶登錄、功能使用、數(shù)據(jù)操作的日志管理功能，包括日志的記錄設(shè)置、自動維護(hù)、查詢、刪除、導(dǎo)出等功能?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)管理：通過Smallworld基礎(chǔ)GIS平臺，提供對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的編輯維護(hù)功能。圖22 電網(wǎng)GIS空間信息服務(wù)體系架構(gòu)圖上圖中橙色部分是電網(wǎng)GIS應(yīng)用服務(wù)引擎，由電網(wǎng)模型服務(wù)引擎、圖形服務(wù)引擎、電網(wǎng)高級分析服務(wù)引擎、空間分析引擎等核心組件構(gòu)成，運(yùn)行于Windows/Unix/Linux服務(wù)器端，提供基礎(chǔ)服務(wù)、矢量圖形服務(wù)、柵格圖形服務(wù)、圖形瀏覽范圍、查詢定位服務(wù)、專題圖服務(wù)、空間分析服務(wù)、電網(wǎng)拓?fù)浞?wù)和切片地圖服務(wù)。典型應(yīng)用框架采用B/S技術(shù)， 技術(shù)和RIA（Rich Internet Application，富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用）技術(shù)的控件，提供集成化的畫面顯示、設(shè)備查詢、電網(wǎng)分析等典型應(yīng)用場景。圖23 電網(wǎng)資源服務(wù)的應(yīng)用架構(gòu)圖1）電網(wǎng)資源模型服務(wù)引擎和地理空間分析服務(wù)引擎電網(wǎng)資源模型服務(wù)引擎主要為電網(wǎng)資源圖形管理客戶端提供模型維護(hù)和模型查詢服務(wù) 。電網(wǎng)模型服務(wù)引擎的功能包括：1）電網(wǎng)資源的維護(hù)，包括增加、拆除、更改命名、資源和資產(chǎn)的掛接等。由于模型維護(hù)的復(fù)雜性，在一期建設(shè)中，由C/S客戶端讀寫Oracle數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)電網(wǎng)資源的維護(hù)，因此不必開發(fā)該服務(wù)。2）電網(wǎng)資源的查詢，通過符合CIM標(biāo)準(zhǔn)的方式提供查詢電網(wǎng)設(shè)備的命名、管理關(guān)系、電氣參數(shù)、拓?fù)潢P(guān)系、地理位置等數(shù)據(jù)。4）國網(wǎng)GIS典設(shè)的查詢定位服務(wù)5）國網(wǎng)GIS典設(shè)的空間分析服務(wù)電網(wǎng)模型服務(wù)引擎和地理空間分析服務(wù)引擎的交互方式如下圖。電網(wǎng)模型服務(wù)引擎從Oracle數(shù)據(jù)庫中讀取電網(wǎng)資源記錄，形成內(nèi)存中的高速緩存模型對象，構(gòu)建內(nèi)存中的空間索引和拓?fù)潢P(guān)系索引，以滿足大量用戶快速訪問和電網(wǎng)分析的需要。其他松耦合的外部系統(tǒng)，通過ESB總線，調(diào)用符合國網(wǎng)GIS典型設(shè)計的Web Service形式的電網(wǎng)模型和空間信息服務(wù)。圖形服務(wù)引擎的功能包括地理圖、接線圖、相序圖等圖形的導(dǎo)入、顯示、打印和導(dǎo)出服務(wù)，涵蓋國網(wǎng)GIS典型設(shè)計中的基礎(chǔ)服務(wù)（圖形部分）、圖形瀏覽服務(wù)、矢量圖形服務(wù)、專題圖服務(wù)、切片地圖服務(wù)、OGC 標(biāo)準(zhǔn)WMS服務(wù)的內(nèi)容?？蛻舳丝吹降膱D形是電網(wǎng)信息和基礎(chǔ)地理信息的疊加。3）工作票簡圖、操作票簡圖的制作和展現(xiàn)。5）矢量圖形的SVG導(dǎo)出圖形服務(wù)以多種形式提供：1）嵌入業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成功能的應(yīng)用框架（WebGIS圖形控件）。2）基于SVG文件的圖形服務(wù)方式?？蛻魳I(yè)務(wù)系統(tǒng)可以用第三方的SVG控件圖形來顯示圖形，可以將SVG轉(zhuǎn)換成其自己的格式等。3）基于OGC的WMS的柵格圖片服務(wù)方式。這種方式，客戶端不需要安裝控件，配置簡單、功能單一，比較適合門戶網(wǎng)站等綜合查詢系統(tǒng)。對于電網(wǎng)應(yīng)用而言，商用GIS平臺的連通性分析、最短路徑等通用分析只適合路網(wǎng)導(dǎo)航等應(yīng)用，難以實現(xiàn)綜合停電分析、故障報修定位等核心電網(wǎng)業(yè)務(wù)。電網(wǎng)高級分析服務(wù)包括電網(wǎng)基礎(chǔ)分析和綜合分析等服務(wù)。2）基于電網(wǎng)拓?fù)?、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備電氣參數(shù)的綜合分析，例如全網(wǎng)潮流計算，停電方案計算等。拓?fù)浞治?、停電分析等服?wù)進(jìn)程用C++寫成、移植現(xiàn)有PAS/DAS的算法程序，以多進(jìn)程方式運(yùn)行在服務(wù)器端。當(dāng)需要調(diào)用高級分析服