基于J2EE平台的电能质量监测管理系统：设计与实现
|
摘要
电能质量监测是进行电能质量监控的关键环节，是发现电能质量问题的前提条件。建立功能强大的电能质量监测管理系统，不仅能详细地记录电网运行过程中的历史电能质量指标，而且还能对相关的线路进行实时监控，进而分析电能质量问题的原因，为改善和提高电网供电质量提供有力的数据支持。本论文着重于电能质量监测管理系统平台软件的研究和搭建，开发了一套基于J2EE技术框架的电能质量监测管理系统软件。
针对电能质量监测系统中数据监测点众多、网络通信负载大、负载不均衡，以及系统数据库容量庞大的特点，本论文对大型数据采集、管理、服务软件系统的设计和具体实现进行了研究，主要创新点为：
1．提出了电能质量监测管理系统的四层混合结构软件模型，通过应用服务器的混合设计，提高了系统的数据响应性能；软件采用多层设计的思想实现了数据、业务、显示的分离，降低了系统软件结构的耦合性，保证了数据的安全性。
2．结合数据库和计算机的工作模式，设计了数据库的逻辑和物理结构，提出临时数据缓存表和历史数据表结合的工作方式共同完成动态电能质量运行数据的存储和管理。通过使用索引和分区技术，规划数据库的表空间和数据文件，解决了数据采集过程中数据存储速度慢、性能不稳定以及数据统计时系统响应慢的问题。
3．设计主从通信服务器工作模式，解决了大型数据采集系统中单机数据处理能力弱的问题，扩展了系统的通信和数据处理能力；同时主从通信工作模式配置灵活，通信系统维护简单。
本系统已在上海市区供电公司应用，目前系统监测点在5000个以上。
Power quality monitoring is a key part for the control of power quality, and is alsoa necessary condition to find power quality problems. The establishing of powerquality monitoring and management system (PQMMS) can not only get the historydata of power quality's parameter during the running of power system in detail, butalso monitor key power lines in real-time mode. Based on PQMMS, power qualityproblems is analyzed, and decision-support for improving the power quality of powergrid is provided. This thesis concerned the research and design of PQMMS s softwareplatform, and developed the power quality monitoring and management systemsoftware based on J2EE technology framework.
This thesis researches the design and concrete realization of the software systemwhich provides services for the system with large network communication load, loadimbalance, and large capacity database system. The thesis's main innovations are asfollows:
1. A mixed four-tier structure of software model for PQMMS was presented, wherethe application server's hybrid design enhances system's performance well.Meanwhile multiple design idea in software achieved the separation of data, businessand display well, and reduced the coupling among software and ensures the securityof data.
2. Considering the work mode of database and computer, the thesis redesigned thedatabase's logical and physical structure. By using data cache table and data historicaltable in dynamic power quality running data's storage and management, unstableperformance and slow response of the database system with large capacity weresolved.
3. The mode of main and sub ordinary communication server's design expanded thesystem's capability of communication and data processing, which solved the weak ofstandalone data-processing capabilities in large data collection system. The mode ofcommunication system was flexible, the communication system's maintenance wassample.
The system has been running in shanghai power. The number of system'smonitoring device has been over 5,000.
针对电能质量监测系统中数据监测点众多、网络通信负载大、负载不均衡，以及系统数据库容量庞大的特点，本论文对大型数据采集、管理、服务软件系统的设计和具体实现进行了研究，主要创新点为：
1．提出了电能质量监测管理系统的四层混合结构软件模型，通过应用服务器的混合设计，提高了系统的数据响应性能；软件采用多层设计的思想实现了数据、业务、显示的分离，降低了系统软件结构的耦合性，保证了数据的安全性。
2．结合数据库和计算机的工作模式，设计了数据库的逻辑和物理结构，提出临时数据缓存表和历史数据表结合的工作方式共同完成动态电能质量运行数据的存储和管理。通过使用索引和分区技术，规划数据库的表空间和数据文件，解决了数据采集过程中数据存储速度慢、性能不稳定以及数据统计时系统响应慢的问题。
3．设计主从通信服务器工作模式，解决了大型数据采集系统中单机数据处理能力弱的问题，扩展了系统的通信和数据处理能力；同时主从通信工作模式配置灵活，通信系统维护简单。
本系统已在上海市区供电公司应用，目前系统监测点在5000个以上。
Power quality monitoring is a key part for the control of power quality, and is alsoa necessary condition to find power quality problems. The establishing of powerquality monitoring and management system (PQMMS) can not only get the historydata of power quality's parameter during the running of power system in detail, butalso monitor key power lines in real-time mode. Based on PQMMS, power qualityproblems is analyzed, and decision-support for improving the power quality of powergrid is provided. This thesis concerned the research and design of PQMMS s softwareplatform, and developed the power quality monitoring and management systemsoftware based on J2EE technology framework.
This thesis researches the design and concrete realization of the software systemwhich provides services for the system with large network communication load, loadimbalance, and large capacity database system. The thesis's main innovations are asfollows:
1. A mixed four-tier structure of software model for PQMMS was presented, wherethe application server's hybrid design enhances system's performance well.Meanwhile multiple design idea in software achieved the separation of data, businessand display well, and reduced the coupling among software and ensures the securityof data.
2. Considering the work mode of database and computer, the thesis redesigned thedatabase's logical and physical structure. By using data cache table and data historicaltable in dynamic power quality running data's storage and management, unstableperformance and slow response of the database system with large capacity weresolved.
3. The mode of main and sub ordinary communication server's design expanded thesystem's capability of communication and data processing, which solved the weak ofstandalone data-processing capabilities in large data collection system. The mode ofcommunication system was flexible, the communication system's maintenance wassample.
The system has been running in shanghai power. The number of system'smonitoring device has been over 5,000.
引文
Bcrgsten H著(2004)，林琪，朱涛江译．JSP设计(第3版)．北京：中国电力出版社，2002．
Deepak Alur, Dan Malks, John Crupi(2003). Foreword by Grady Booch, Foreword by Martin Fowler. Core J2EE Patterns:Best Practices and Design Strategies. Sun Microsystems.
Eric Altendorf, Moses Hohman and Roman Zabicki(2002). Using J2EE on a Large, Web-Based Project. IEEE SOFTWARE, March/April: P81-89.
George Reese(2002).Database Programming with jdbc and Java 2rid edition. O'Reilly& Associates Inc.
Paul J.Perrone(2001). Building Java Enterprise System with J2EE. Sams/Macmillan/Perrson.
Haase K(2003). Java TM Message Service API Tutorial. Sun Microsystems.Inc.
Homas Kyte(2003). Effective Oracle Design: Design and Build High-Performance Oracle Applications. New York: The McGraw-Hill Companies.
J.Wojciechowski, B.Sakowicz, K.Dura, A. Napieralski(2004). MVC Model, Struts Framework and File upload Issues in Web Applications Based on J2EE Platform. TCSET'2004 Lviv-Slavsko Ukraine, February 24-28, 2004:P342-345.
Jonathan, Gennick Carol，McCullough-Dieter, Gerrit-Jan Linker(2000)．Oracle8i DBA宝典．电子工业出版社．
Joseph C．Johnson著(2003)，毛选等译．OCP：Oracle9i Performance Tuning Study Guide．电子工业出版社．
Kiven Loney, Marlene Theriault(2002). Oraele9i DBA Handbook. New York, The McGraw-Hill Companies.
Rod Johnson (2005). J2EE development frameworks.IT Systems Perspectives January: p107-110.
Steve Vinoski(2005). Java Business Integration. IEEE INTERNET COMPUTING, JULY/AUGUST p89-91.
SunMicrosystems.Inc(2005). TheJ2EE(TM)l.4Tutorial. http://java.sun.com/j2ee/1.4/docs/tutoria1/doc 12.5.
Sun Microsystem, S Inc(1999). Simplified Guide to the Java 2Platform Enterprise Edition. Sun Mierosystems Inc.
Sun Microsystems lnc(2000). Java 2 Platform Enterprise Edition Specification, vl.2. Final Release.
Sun Microsystems Inc(2000). The Java 2 Enterprise Edition Developer's Guide. May
Sun Microsystems(2002). Java TM Message Service Specification Version:1.1. Sun Microsystoms. Inc.
Sun Microsystems Inc(2003). Developer's Guide to Web Services. Sun One Application Server.
蔡秋枫(2003)．使用JNDI及连接池访问数据库．计算机时代，12：40-41
陈培久，陈序广(2003)．用XML与XMLHTTP组件实现网页信息的传递．微机发展，13(4)：4-6
陈朝晖(2002)．使用ORACLE8／8i分区提高数据库性能．电子工程师，28(7)：11-12，16
程彦华(2005)．电能质量问题及改进措施．青海电力，24(4)：48-50
杜永平，袁桂东(2006)．电能质量及其综合管理．安徽电力，23(1)：70-72
韩绍甫，杜树新(2006)．电能质量监测系统设计及实现．电力自动化设备，26(4)：80-84．
韩绍甫(2006)．小波分析在电能质量监测中的应用[学位论文]．浙江大学．
何成万，余秋惠(2002)．PC模型2及软件框架Struts的研究．计算机工程，06
胡铭，陈珩(2000)．电能质量及其分析方法综述．电网技术，24(2)：36-38
黄峻岭，王汉林，丁网林(2004)．电能质量管理信息系统方案设．电力自动化设备，24(9)：76-78．
李旭，谢运祥(2006)．电能质量监测的技术现状．电源技术应用，9(4)：49-52
李学强，罗省贤(2006)．基于ORACLE系统的数据库性能优化设计．北京印刷学院学报，14(6)：18-21
刘荣华，张扬，聂颂，邹晨(2005)．Oracle数据库管理与应用系统开发．人民邮电出版社，2005．
刘德山(2004)．使用XMLHTTP组件实现浏览器与服务器的通信．电脑学习，6：11-12
林海雪(2001)．现代电能质量的基本问题．电网技术，25(10)：2-12．
林海雪，徐静(2005)．电能质量国家标准介绍．上海电力，3：221-227．
孙毅，唐良瑞，龚钢军(2004)．电能质量在线监测系统的设计和实现．继电器，32(17)：60-63
孙卫琴(2006)．精通Struts：基于MVC的Java web设计与开发．北京：电子工业出版社．
王琴，杨宗凯，吴砥(2006)．基于工作流和JSP／Servlet技术的网上项目申报与管理系统设计．计算机应用研究，23(12)：181-184
王娴，刘辉，倪远平(2006)．B／S与C／S体系结构的应用研究．信息技术，30(6)：53-55．
吴浪(2006)．一种优化JSP分页显示处理的技术方案．韶关学院学报，27(6)：31-34．
徐丙垠，李天友，金文龙(2003)．电能质量问题及其管理．电力设备，4(1)：60-63．
向琼，赵亮(2005)．电能质量问题与统一电能质量管理．湖北电力，29(1)：26-28．
徐学东，孙延明等(2005)．JDBC事务处理在WEB信息系统中的应用．计算机工程与应用，01：171-173．
徐燕伟，杜树新(2006)．J2EE构架下电能质量监控系统的设计与实现．中国电力，29(12)：70-74．
杨开英，刘榭(2004)．MVC设计模式在J2EE平台上的研究与实现．微机发展，14(11)：114-116
赵强，乔新亮(2003)．J2EE应用开发．北京：电子工业出版社．
张冰，赖杰贤(2004)．一种基于J2EE的Web应用的设计与实现．计算机工程与设计，25(6)：992-995
张计龙，张成洪，张凯．基于改进MVC的高校人事管理系统．计算机工程，2004(5)：67-70
张太芳(2006)．数据库连接池在Web应用程序中的应用与研究．甘肃科技，22(9)：53-55
邹雯奇，戚宇林(2006)．数据库连接池技术在WEB系统开发中的应刚．微计算机信息，22(5-3)：178-179．
赵宪林(2004)．基于J2EE的集群JNDI研究与实现[学位论文]．西安交通大学．
Deepak Alur, Dan Malks, John Crupi(2003). Foreword by Grady Booch, Foreword by Martin Fowler. Core J2EE Patterns:Best Practices and Design Strategies. Sun Microsystems.
Eric Altendorf, Moses Hohman and Roman Zabicki(2002). Using J2EE on a Large, Web-Based Project. IEEE SOFTWARE, March/April: P81-89.
George Reese(2002).Database Programming with jdbc and Java 2rid edition. O'Reilly& Associates Inc.
Paul J.Perrone(2001). Building Java Enterprise System with J2EE. Sams/Macmillan/Perrson.
Haase K(2003). Java TM Message Service API Tutorial. Sun Microsystems.Inc.
Homas Kyte(2003). Effective Oracle Design: Design and Build High-Performance Oracle Applications. New York: The McGraw-Hill Companies.
J.Wojciechowski, B.Sakowicz, K.Dura, A. Napieralski(2004). MVC Model, Struts Framework and File upload Issues in Web Applications Based on J2EE Platform. TCSET'2004 Lviv-Slavsko Ukraine, February 24-28, 2004:P342-345.
Jonathan, Gennick Carol，McCullough-Dieter, Gerrit-Jan Linker(2000)．Oracle8i DBA宝典．电子工业出版社．
Joseph C．Johnson著(2003)，毛选等译．OCP：Oracle9i Performance Tuning Study Guide．电子工业出版社．
Kiven Loney, Marlene Theriault(2002). Oraele9i DBA Handbook. New York, The McGraw-Hill Companies.
Rod Johnson (2005). J2EE development frameworks.IT Systems Perspectives January: p107-110.
Steve Vinoski(2005). Java Business Integration. IEEE INTERNET COMPUTING, JULY/AUGUST p89-91.
SunMicrosystems.Inc(2005). TheJ2EE(TM)l.4Tutorial. http://java.sun.com/j2ee/1.4/docs/tutoria1/doc 12.5.
Sun Microsystem, S Inc(1999). Simplified Guide to the Java 2Platform Enterprise Edition. Sun Mierosystems Inc.
Sun Microsystems lnc(2000). Java 2 Platform Enterprise Edition Specification, vl.2. Final Release.
Sun Microsystems Inc(2000). The Java 2 Enterprise Edition Developer's Guide. May
Sun Microsystems(2002). Java TM Message Service Specification Version:1.1. Sun Microsystoms. Inc.
Sun Microsystems Inc(2003). Developer's Guide to Web Services. Sun One Application Server.
蔡秋枫(2003)．使用JNDI及连接池访问数据库．计算机时代，12：40-41
陈培久，陈序广(2003)．用XML与XMLHTTP组件实现网页信息的传递．微机发展，13(4)：4-6
陈朝晖(2002)．使用ORACLE8／8i分区提高数据库性能．电子工程师，28(7)：11-12，16
程彦华(2005)．电能质量问题及改进措施．青海电力，24(4)：48-50
杜永平，袁桂东(2006)．电能质量及其综合管理．安徽电力，23(1)：70-72
韩绍甫，杜树新(2006)．电能质量监测系统设计及实现．电力自动化设备，26(4)：80-84．
韩绍甫(2006)．小波分析在电能质量监测中的应用[学位论文]．浙江大学．
何成万，余秋惠(2002)．PC模型2及软件框架Struts的研究．计算机工程，06
胡铭，陈珩(2000)．电能质量及其分析方法综述．电网技术，24(2)：36-38
黄峻岭，王汉林，丁网林(2004)．电能质量管理信息系统方案设．电力自动化设备，24(9)：76-78．
李旭，谢运祥(2006)．电能质量监测的技术现状．电源技术应用，9(4)：49-52
李学强，罗省贤(2006)．基于ORACLE系统的数据库性能优化设计．北京印刷学院学报，14(6)：18-21
刘荣华，张扬，聂颂，邹晨(2005)．Oracle数据库管理与应用系统开发．人民邮电出版社，2005．
刘德山(2004)．使用XMLHTTP组件实现浏览器与服务器的通信．电脑学习，6：11-12
林海雪(2001)．现代电能质量的基本问题．电网技术，25(10)：2-12．
林海雪，徐静(2005)．电能质量国家标准介绍．上海电力，3：221-227．
孙毅，唐良瑞，龚钢军(2004)．电能质量在线监测系统的设计和实现．继电器，32(17)：60-63
孙卫琴(2006)．精通Struts：基于MVC的Java web设计与开发．北京：电子工业出版社．
王琴，杨宗凯，吴砥(2006)．基于工作流和JSP／Servlet技术的网上项目申报与管理系统设计．计算机应用研究，23(12)：181-184
王娴，刘辉，倪远平(2006)．B／S与C／S体系结构的应用研究．信息技术，30(6)：53-55．
吴浪(2006)．一种优化JSP分页显示处理的技术方案．韶关学院学报，27(6)：31-34．
徐丙垠，李天友，金文龙(2003)．电能质量问题及其管理．电力设备，4(1)：60-63．
向琼，赵亮(2005)．电能质量问题与统一电能质量管理．湖北电力，29(1)：26-28．
徐学东，孙延明等(2005)．JDBC事务处理在WEB信息系统中的应用．计算机工程与应用，01：171-173．
徐燕伟，杜树新(2006)．J2EE构架下电能质量监控系统的设计与实现．中国电力，29(12)：70-74．
杨开英，刘榭(2004)．MVC设计模式在J2EE平台上的研究与实现．微机发展，14(11)：114-116
赵强，乔新亮(2003)．J2EE应用开发．北京：电子工业出版社．
张冰，赖杰贤(2004)．一种基于J2EE的Web应用的设计与实现．计算机工程与设计，25(6)：992-995
张计龙，张成洪，张凯．基于改进MVC的高校人事管理系统．计算机工程，2004(5)：67-70
张太芳(2006)．数据库连接池在Web应用程序中的应用与研究．甘肃科技，22(9)：53-55
邹雯奇，戚宇林(2006)．数据库连接池技术在WEB系统开发中的应刚．微计算机信息，22(5-3)：178-179．
赵宪林(2004)．基于J2EE的集群JNDI研究与实现[学位论文]．西安交通大学．