电力市场技术支持系统主站体系方案的设计与实现.doc

电力市场技术支持系统主站体系方案的设计与实现 引言 电力市场技术支持系统是为支持电力市场运营而建立的一套自动化系统，包含多个子系统【1】。一般认为，它既要考虑实现电力的交易，又要考虑电力系统的安全运行。根据这些子系统的特点，可以把电力市场技术支持系统大致划分为基于Web的电力交易平台和主站侧内部应用平台两部分。随着电力市场的发展，电力市场技术支持系统也在不断进步，尤其是主站侧内部应用平台正经历着由二层客户/服务器模式向三层和多层模式的转变。 二层客户/服务器模式通常以PC机作为客户机使用并运行客户端程序，另外一台服务器用于运行后台的数据库系统，应用软件既实现人机交互又实现业务逻辑，部分业务逻辑以存储过程的形式在数据库服务器上运行。这种模式的特点是以数据库系统为中心，实现各节点的数据交换和共享，各节点间的数据通信由数据库提供的接口承担。这种系统架构相对简单，易于实现，适合简单的网络环境。 随着信息技术的发展、实际应用环境中网络环境复杂程度的增加、客户端连接数的不断增加、安全性等问题变得日益突出，内部应用二层客户/服务器结构的不足和缺陷也逐渐暴露出来。为了克服二层客户/服务器模式的缺陷，出现了一种新的结构，即三层(N层)客户/服务器模型。三层客户/服务器结构构建了一种分割式的应用程序。系统对应用程序进行分割后，划分成不同的逻辑组件，主要分为:①用户界面层:提供信息浏览、服务请求、定位等，主要是实现用户界面，并保证用户界面的友好性和统一性。②业务处理层:实现客户的全部业务逻辑。③数据服务层:实现数据定义、存储、备份、检索等功能，主要由数据库系统实现。 三层体系结构的实现相对复杂。为了满足实现三层体系结构这种需求，出现了各种不同的规范，例如DCOM，CORBA，J2EE等，以及与之相关的产品。这些技术和产品在很大程度上方便及简化了三层体系结构分布式系统的实现，但在每个节点需安装或部署相应的运行环境，从而增加了系统构建的复杂性以及开发和维护代价;同时，这些相关的产品尚在完善和发展之中，对于某些应用需要，还不能予以有效支持。考虑到这些因素，本文提出一个基于SOCKET API的三层体系结构方案。 体系结构 TCP/IP是网络普遍支持的通信协议，SOCKET API是与之相关的网络应用编程界面。网络通信应用程序通过SOCKET API与TCP/IP核心进行沟通。直接使用SOCKET API需了解和熟悉相关的复杂细节。本系统的设计目标就是实现一个基于SOCKET API的基本通信平台，为上层应用屏蔽操作系统和网络协议。 整个体系结构由数据通信引擎服务和应用编程接口组成。基于本体系结构的三层应用系统体系结构如图1所示。数据通信引擎服务是 图1系统体系结构 运行在应用服务器上的中间层程序，提供网络连接、数据传输分发、进程管理、日志记录等基础型服务，上层应用分应用服务和客户端程序两类，它们均通过应用编程接口与数据通信引擎服务发生联系。 数据通信引擎服务和应用编程接口屏蔽了操作系统和网络协议等细节，支持同步过程调用和异步消息传输两种模式。同步过程调用时，客户端主动发出请求，数据通信引擎服务根据请求的类别，通知相应的应用服务接收、处理数据并等待处理结果的返回，然后将应用服务返回的处理结果返回给客户端。异步消息传输有两种类型:①应用服务发布消息:数据通信引擎服务根据预先定义的参数把消息传输到相应的客户端或其他应用服务;②客户端发送消息:数据通信引擎服务根据消息的类别把消息送到相应的应用服务并通知其接收。 数据通信引擎服务调用SOCKET API完成端口绑定、监听等一系列网络通信功能，实现面向连接的数据通信，并负责分配和管理其他操作系统资源。这样，既保证了系统的稳定性和通信效率，又简化了上层应用的复杂性。相关参数一般以文件的形式静态配置，数据通信引擎服务启动时读入文件并完成环境初始化，对于某些参数可在运行状态动态设置。该体系结构以数据通信引擎服务为核心，实现了一个可靠的数据通道，保障应用数据的传输，以自身的复杂性换取了上层应用的简单实现、系统的简洁部署和方便管理。 关键技术 3.1数据组织 SOCKET有两种类型，即流式套接字(SOCK_STREAM)和数据报套接字(SOCK_DGRAM)。流式套接字提供了一个面向连接、可靠、数据无错、无重复发送及按发送顺序接收数据的服务，数据被看作是字节流，无长度限制。本系统在流式套接字的基础上进行数据封装，根据上层应用的实际调用方式把数据封装成逻辑帧，即一帧数据由定长的逻辑帧头和不定长的数据体构成。逻辑帧头由16位帧识别字、帧长度、帧标识号、帧数据校验和等域组成。逻辑帧头的作用是保证帧数据被独立和完整地传输，即一帧在一个环节只传输1次和被响应1次，数据体可变长，以满足实际数据传输的需要。 基于这种数据封装方式，上层应