摘 要
近年來,隨著中國經濟的快速發展,電力系統已發展成與國家經濟和人民幸福生活息息相關的關鍵領域,電力資源為經濟增長發揮基礎性保障作用。近年來,體制改革的浪潮席卷全國各個行業領域,在這樣的背景下,電力系統改革迫在眉睫,電力公司越來越意識到電力生產管理系統研發直接決定著電網安全與否,各電力部門開始投入大量的錢力物力,分配大量電力骨干人員,經過大家的齊心協力,生產管理系統已出成果,也在生產管理上發揮了實質性的作用。本文就是以國家電網供電公司變電生產管理系統為根本,對國家電網電力公司各項主要業務了解后,以國內外電力生產管理系統的研發和使用狀況及現階段系統存在的弊端為切入點,以實現生產管理系統對供電公司業務整合為設計目標,整合了國家電網公司對生產管理系統的需求,進而明確了該篇論文的總體思路、設計框架和不同模塊功能,最后,利用系統測試試驗對本文提出的電力生產管理系統合理性和可操作性進行檢驗。
本文重點做了如下工作:
首先,分析系統,明確系統需求,將電力生產管理系統分成三個部分,也就是三大業務功能,分別為電網設備資源管理系統、運行值班管理系統、兩票管理系統。
其次,系統應用方面,構建 MVC 模型,開發系統功能程序。系統實現方面,以人性化和科學化的角度為出發點,結合電力安全生產要求,保證電力行業一線工人和管理人員具體操作更加便捷、簡單、安全。
然后,分別分析電網資源管理功能、運行值班管理功能以及兩票管理等生產功能一線的功能模塊設計過程,變電全部生產一線業務內容都包含在內。
最后,用生產管理系統化進行功能測試,來證明是否滿足國家電網公司的各種需求,達到應用條件。
本論文設計的生產管理系統運行后,實現了設備統一化管理、運行值班記錄無紙化,數字化等功能,使得電力公司的信息化管理更上一個新的臺階。
關鍵詞: JAVA; 生產管理;MVC 模型;電網資源管理;運行值班管理;兩票管理
ABSTRACT
In recent years, with the rapid development of China's economy, the power system has become an important industry related to the country's economic development and people's happy life, and the power resources have become an important guarantee for economic growth. In the process of social reform, the system reform of China's electric power industry are also gradually thorough, the electric power company also gradually realize to the electric power production management system research and development for the importance of network security, power companies and related departments began to invest a lot of manpower and material resources, gradually on the production management system of research and development has achieved obvious results, each company's production management system played an important role on production management in for mationization. This article after the analysis of electric power company's main business, substation in electric power supply company as a starting point, the design and implementation of production management system in electric power production management system development and application status at home and abroad and the current lack of system as the research background, in order to realize the production management system for power supply company business integration as the design goal, three functional requirements of power supply company production management system are analyzed, and determine the system design principles and overall architecture of this article, and through the main modules of the detailed design and model analysis to further refinement of the system design idea, in the end, Verify whether the power production management system in this paper meets the requirements through system test.
This paper mainly does the following work:
First, on the basis of system demand analysis, three major businesses of power production management system are determined and designed
Functions include power grid equipment resource management, operation on-duty management and operation ticket management.
Secondly, the application of MVC model in the system design, the system function of the program development. In the implementation of the system, in order to operate and manage the front-line staff in the power industry, it follows the standardized operation specifications of power dispatching and safe production and fully considers the scientific and humanized system.
Then, from the business mainly introduced the power grid resource management, operation on duty management, two tickets management and other production.
The design process of front-line functional modules covers all front-line production operations of substation and transmission. Finally, through functional and performance tests to verify that the system designed in this paper can meet the corresponding requirements, to achieve use conditions.
After the operation of the production management system designed in this paper, the unified management of equipment, paperless operation record on duty, digitalization and other functions are realized, making the information management of power companies to a new level.
Keywords: jaya;production management; MVC model;grid resource management; operation shift management;two tickets management
目錄
第1章緒論
1.1選題背景及研究的目的和意義
國家的高速發展會帶動一系列的高效綠色能源的發展,傳統的化石能源逐漸被取替,而綠色清潔能源屬于一種新興能源,電力行業對國家經濟發展的助推作用越來越顯著。不僅如此,電力生產為人們日常生活、工作提供著切實保障,它擔負著支撐整個國家的經濟命脈責任,所以,要想保證國家人民能過正常的用到電,電力安全生產就更加緊要,電網如果因安全隱患而造成了某座城鎮大面積的停電,會給當地的居民帶來很大的生活麻煩,而且會也會造成社會秩序的混亂。
進而會引發一系列問題,最終對整個社會的安全和平造成巨大影響,所以,電力安全生產對電力系統,乃至整個國家和社會而言都尤為關鍵。
供電公司為了安全起見,就要達到規范化和標準化管理,這樣就需要建立更加高效的管理系統,而當今社會IT技術和網絡信息化平臺都在高速發展,這就給供電公司安全生產提供了更加便利的條件,能夠完全借助于計算計網絡與信息資源,構建集資產運營監督和分析、資產評估和管理、安全保證和管理、運行和檢修、調度指揮為一體的全方位的電力安全生產管理綜合信息平臺,為電力安全生產提供的可靠的后臺保障[1].
社會高速發展,創新型設計顯得尤為重要,進一步推動和發展信息化平臺,為了使生產管理系統功能更加全面,更加便捷,國家電網公司提出了面向生產一線、面向生產管理、面向指揮決策的管理標準,最終目標是構建完善的、綜合性的、科學的、合理的、高效運行的信息平臺,各項生產業務實精細化,國網內部保證信息安全可靠,利用信息化技術為國家電網公司安全生產體系的構建提供全方位保障[2].通過國家電網加大在各方面的投入,加大各種信息資源的整合力,終于在二十一世紀初的時候,建造出了國家電網生產管理系統,實現了安全生產管理的各種需求,國家電網生產管理系統的誕生對國家的電力系統具有劃世代的意義,生產管理系統能夠實現管理方面的需求。
但是,在新的時期,隨著供電公司的戰略發展需要,傳統建設從模式到程序、使用等都與現階段的需求存在著很大的差距,目前即使使用最多的生產管理系統,其弊端也特別明顯,重點表現為五點:
1、電網基礎信息不健全:缺少數據庫,未構建獨立的電網基礎信息整理庫,其無法對供電企業生產管理產生有效作用,F在一些生產管理部門查閱電力設備基本信息還需要從海量的資料中查找。
2、信息兼容性低:開發人員過多,開發系統的多樣性導致數據的結構上差異很大,進而使生產管理數據不夠精準,信息非常獨立,系統的各個部門功能之間沒有交叉管理,很多應用系統仍然是獨立管理的,解決問題比較單一,各個部門之間相互獨立,未實現資源有效銜接,F有的系統沒有發揮其應盡的功能。
3、無法滿足目前的業務需求:生產管理系統在開發階段,眼光僅局限在這個期間內的業務總量和實際,伴隨電力業力波及范圍逐漸增加,最初的電力系統與越來越多元化的應用需求嚴重脫節。
4、業務流程需要統一規范:現在供電企業業務管理都有相應的制度規范,但不同的人執行同一項業務的結果卻不盡相同。因此,各項業務的管理應該有統一標準的流程。所以,我們需要全面整合整個信息系統,系統內部資源應該是共通,共用的,流程與標準系統都有統一的規定。
5、一些信息未達到信息化程度。未構建健全的應用平臺:一些業務數據還處于傳統階段,信息化技術應用較少,大部分仍然是文本表格的形式,生產運營管理各環節相互獨立,應用平臺未連接起來[3].
當前,因為這5部分缺陷的存在,應該構建標準化的統一一電力生產管理平臺,把流程中所涉及到的所有環節都放入平臺內,最終所有資源都統一享用,處理問題更高效準確,各個部門交叉管理,來彌補現有系統的不足,詳細目標為:
1、整理業務流程,達到平臺統一管理:對供電公司的各個管理部門,各項管理業務進行深層次的分析解刨,進而找到現有的業務流程的缺陷及不足之處,優化職能部門,把整個流程的具體操作通過生產管理系統呈現出來,各個流程之間的銜接順暢,且信息處理高效及時,業務銜接無障礙,以此為依據構建平臺框架。
2、構建基礎數據庫,搜集整理所有基礎信息資料,并對資料進行篩選、分類,在建立生產管理系統時,需要建立基礎的生產數據庫體系。對目前已有的數據庫進行系統的分析,充分整合各項資源進而使數據越來越豐富。利用這個系統,建立統一的信息資源共享平臺,讓之前較為散亂和沒有整理到數據庫的信息成為生產管理服務的重要資源,要實現這個目標,建立較為完善的基礎數據庫是必然選擇,明確對信息交換、數據儲存等所有業務內容的標準[4].
1.2國內外研究現狀
1.2.1國外研究現狀
美國生產管理信息系統發展較早,眾所周知,曾經發生過一次典型的停電事件,就是在美國及加拿大東部區域,這次的停電事件,導致這兩個國家大部分城市無電時間為30個小時以上。這次事件發生后,這兩個國家成立了專門調查組,就造成停電的原因全面調查,同時形成報告[5].報告中指出,之所以出現大規模的停電,主要是由于電壓變化幅度較大,輸電線出現故障等多種因素綜合導致的。同時,整個輸電網還未癱瘓時,事實上這種停電的狀態已經出現。美國的電力網管理構成較為分散,管理模式也是各個運營商獨立管理,但目前的電力市場都是各個區域聯合操作,同時電力銷售的模式多元化,監督管理非常不規范,以區域管理為主,獨立運行[6].采取這樣的方式進行管理,充分體現出電網存在著嚴重的信息化弊端。美國就這次停電事件發表了明確態度,認為該事件與國家安全息息相關,并與國家安全擺在同等重要的位置[7-8].2003年,美國能源部提出了"Grid2030計劃",實行這個計劃的核心就是建立一個可以實現穩定運行的電網,利用最為先進的科學技術,如材料、實時仿真等[9],其最終要實現的是建立一個能波及美國各個角落的一級電網,電網根據區域的層級不同進行層次劃分,層層覆蓋,來確保電網系統運行更加安全穩定,從而為全國用電提供保障,同時還明確應該構建"綜合能源及通信系統體系結構"[10].現階段,國外電力企業生產管理信息化程度相對較高,與我國相比,優勢較為明顯,在前些年構建的智能型電網,其架構與基礎設施基本實現了信息化,標志著國外電網進入了全信息化時代[11].
在電網信息系統構建過程中,要綜合考慮電網運行安全性、經濟性,同時保證其實現統一管理,提高運行效率,以最少的資源利用,獲取最大的資源利用效率,同時構建電網結構與數據相關模型,達到實時監管電網的目的[12].
1.2.2國內研究現狀
在信息化程度方面,與國外比較來說,我們國家還存在著很大的差距。近年來,全球經濟發展迅速,人們所有正常生活都離不開穩定電力供應和保障。作為政府,需要提高對電力企業發展的重視程度,對電力企業目前的各種不足要給以解決和改善,對電力企業的生產管理系統進行全面改造,以有效監控電力生產,以保證其高效穩定運行,方便管理;诖,應進一步提升企業生產管理水平,并健全生產管理制度,以此為切入點,逐步強化企業競爭力水平,將信息化融入到電力企業生產管理中,拓展利益空間,壓縮成本,促進生產管理決策更加科學、合理,實現電力企業的健康可持續發展[13].
2002年發展至今,我們國家電力行業一直在信息化道路上開拓創新,總體發展趨勢良好,國內一些電網公司、發電企業在信息化方向的投入也越來越多,可見重視程度越來越高。ERP、電力銷售系統等都廣泛應用于國內各大電力企業,部分供電公司也建立了很多管理信息系統,然而因為沒有統一的規劃與布局,在電力企業實施信息化時,信息化的主要標志是基礎設施改善及軟件升級,也正是由于這個原因,電網架構越來越復雜,電壓的等級也在逐漸提升,設備越來越多,而且種類繁多[14];伴隨信息化程度越來越高,各個層次的電網公司以本身的需求為基點,構建了多種多樣的信息管理系統,也就逐漸有了無數個信息"孤島"的出現。資源無法統一使用,對資源事實上是一種浪費。另外,在缺陷數據的分析上,不具備一定的技術水平,導致同樣的缺陷會再次發生;計劃與預算管理未實現精細化,導致運營成本相對較高。物資管理未實現主動管理,對物資儲備沒有詳細的計劃,也沒有科學計算,導致庫存成本高居不下[15].
針對這一系列問題,我國將信息化建設工程("SG186工程")和智能電網工程納入到"十一五"、"十二五"信息發展規劃中,各個電力公司以此政策為依托,逐漸推動電力系統換代升級,走向信息化。也就是國家電網公司系統將成立一個集信息網絡、數據交換、數據中心、應用集成、企業門戶五位一體的企業級信息綜合平臺[16].
現階段,我們國家大部分供電企業的管理信息系統總體上完成,在這里有相當一部分是生產管理子系統,不過三分之二的系統規模不大,一般僅為市級公司管理層面提供服務,缺乏相應基礎數據的梳理,對于變電運行和檢修等各個環節之間的關系梳理不完善,系統里內容覆蓋不全面,如變電站的日常工作管理如今仍以文字表格的形式存在,未納入平臺內[17-18].變電站遠程數據庫處于斷連狀態,沒有和運行自動化系統有機融合在一起,所以有些偏離實際工作,計算機自動化管理功能作用未體現完全[19].
最近幾年,很多公司都利用域網技術開發了生產管理應用,進度不一,但都取得了階段性效果,通過域網建設,各電力公司倡導"平臺共用、系統互聯、數據共享"的建設要求[20].全國在應用的推廣方面,以福建、江蘇等很多省市電力公司為試點,開始謀劃建設網絡信息系統,并有一些單位獲得了良好的成效,向全省逐步推開。通過收集14個局的相關資料,對其系統實用進行了全面評估,得出的結論是從整體上來看,數據質量及業務流程都具備非常好的支撐度,但在報表輔助決策方面存在著一定的不足,由此可以看出現階段系統把生產放在了中心位置,對于決策重視程度不高,還是實用化的初期水平,需要進一步強化輔助決策支持這個部分[21-22];保證電力生產管理更全面、更規范、信息化程度更高,并給其它功能的增加創造了一個良好的前提[23-24].
伴隨電力工業的持續性進步,電網機構日常對信息的處理能力也在迅速提高。
其一是因為電網結構越來越復雜,接入的設備總數越來越多,類型也多種多樣;其二,是由于供電要求的質量越來越高,各個電網企業要高效處理各種信息。對于電網的安全而言,信息的存儲管理及分析所年的位置更加關鍵。怎樣更好地處理好所涉及到的信息數據,同時合理分析與處理,給電力企業在具體操作中指明方向,這是現階段電網機構首要破解的難題,通過分析可以看出,電力生產管理信息化是破解該瓶頸的最佳途徑[25].
近年來,電網電壓等級越來越高,相應的電網容量與電力用戶也在迅速增加,同時電網技術升級換代頻繁且速度快,這對電力安全性而言是個極大的挑戰。所以,在這樣的背景條件下,與新形勢有機契合的高效的生產運行管理系統的建設必要且緊迫,只有通過該渠道,才能為電網的安全穩定提供強大的保障,從而確保電力市場的穩健可持續。
下一步研究的重點在于業務數據統計分析、流程變更與系統暢通評價三個方面,第一個主要是以分類或聚類等數據挖掘方式來對數據進行分析,從而為決策提供數據基礎,但業務流程變更對于信息系統而言,其是不可或缺的,也是接下來研究的重要方向。
1.3本論文的主要工作
該論文的工作重點是:整合三大主營業務的需求為出發點,并結合國家電網在生產過程中所設立的各項相關法規,設計完善供電公司生產管理系統。在整個項目里,本人重點部分集中在系統設計、基礎數據管理和功能測試三個方面,全面剖析了變電業務的具體流程,對其標準、要求需求等都做出具體說明,同時進行設計和實現時,通過分層設計與面向對象的方式來實現最終目標。工作主要涉及以下幾個方面:
1、研究項目具體開發時涉及到的有關技術理論和優勢,同時結合系統實際進行最佳判斷。具體闡述了在開發時所處環境的有關配置規定與應用方法等。
2、按照企業有關發展實際,全面深刻剖析企業業務流程,以此為依據,利用UML建模技術將重點業務流程構建成模型,奠定了下一步工作的基礎。同時結合系統原理提供了補充性的拓撲圖。
3、對電力生產管理系統項目實施制定具體方案,同時把系統重點功能以模塊形式展示,在框架的構建上,利用J2EE系統規劃模式,保證數據庫接口和與之有關的業務正常運行。設計電力生產管理系統編碼,用高內聚、低耦合的模塊設計標準建設部分功能模塊。
4、按照軟件系統測試相關規定,同時結合管理系統總體上的特征來采取相應的測試方法,從而設計出和系統相吻合的測試用例來實施測試。
1.4論文內容與主要結構
第1章為緒論。介紹了本文研究的電力生產管理系統所處的背景,同時具體說明國內外現階段系統發展情況,最后具體闡述了本論文的重點內容和總體結構。
第2章為系統相關技術概述,重點基于有關理論闡述,如程序設計語言JAVA技術,數據庫技術等,目的是為下文進行論述奠定進論基礎。
第3章為系統的需求分析。以電力系統業務說明為指導,明確本文系統實現的目標,達到的標準等,這個章節主要實現的是理論與實踐的有效銜接。
第4章為系統總體設計。著重介紹了設備資源管理、運行管理模塊、操作票和工作票管理模塊整個設計流程作出具體說明。
第5章系統實現與測試。重點介紹了系統實現,同時利用對這個系統的多次測試進而對系統設計中的功能反復檢驗,設計系統實現的程序設計代碼,利用系統的仿真測試來研究系統的各項設計,是否符合設計要求。
1.5本章小結
本章最開始系統的分析了電力生產管理系統開發背景,接下來根據國外與國內電力生產管理系統目前情況作出具體介紹,最后明確本文研究核心與整體行文框架。
第 2 章 系統相關技術概述
2.1 JAVA 技術概述
2.2 數據庫概述
2.3 供電公司電力生產管理系統
第 3 章 電力生產管理系統需求分析
3.1 供電公司生產業務介紹
3.2 系統設計目標
3.3 功能性需求分析
3.3.1 電網設備資源管理
3.3.2 運行值班管理
3.3.3 兩票管理
3.4 非功能性需求分析
3.4.1 可擴展性需求
3.4.2 系統性需求
3.5 本章小結
第 4 章 系統設計
4.1 系統體系架構設計
4.2 功能模塊設計
4.2.1 電網設備資源管理模塊設計
4.2.2 運行值班管理模塊設計
4.2.3 兩票管理模塊設計
4.3 系統測試
4.3.1 系統測試環境
4.3.2 系統功能測試
4.3.3 系統性能測試
4.3 數據庫設計
4.4 本章小結
第 5 章 系統實現與測試
5.1 系統界面實現
5.1.1 登錄界面
5.1.2 電網資源管理
5.1.3 運行值班管理
5.1.4 兩票管理
5.2 系統功能模塊實現
5.3 本章小結
第 6 章 結論
本文以研究電力企業生產管理系統為目標,介紹了現階段國內外電力生產管理系統研究實際發展情況,以業務整體上需要的角度全面剖析了電力企業生產管理系統,明確論文在系統設計方面準則與整體框架,同時利用對重點模塊的具體說明和對系統的需求進行了更詳細的解讀,創新研究途徑,最后利用系統測試的方式來證明該電力生產管理系統與實際需要是契合的。
一、詳細介紹了原始系統存在的弊端,以此為研究背景,深入剖析了國內外電力生產管理系統目前發展實際情況。
二、結合電力公司現階段業務發展情況和首要克服的難題,明確系統要實現的目標,以此為依據,對系統的功能與非功能需求進行了具體說明。
三、完成系統基于 J2EE 的技術架構設計和整體架構設計。
四、系統功能測試是最后環節,根據測試結果,來界定其是否適應實際生產需要。
結合前文對功能需求的詳細介紹,本文研究出的電力公司生產管理系統完全符合設計要求,性能方面可以適應日常工作需要。
受限于本人研究水平與時間兩個方面的原因,設計系統還有很多不完善之處。
運行速度方面,本文以一千個用戶數進行測試,如果同時使用的用戶達到了一千個以上的情況下,便無法保證反應速度。系統兩票功能方面,應該改善的如操作票圖形開票功能設計中操作任務中能選中,不能通過手動輸入,有可能造成工作任務涵蓋不全而造成沒有準確的操作任務,導致無法進行圖形開票,工作無法進行。在圖形開票功能上,可以增加手動輸入工作任務的功能,能有效解決工作任務涵蓋不全面而產生的問題。
但是隨著電力生產管理系統功能創新研究,促進生產管理效率提升的系統也會更多地出現,其實用性會更強,極大地推動電力公司實現信息化。存在的功能問題也會慢慢得到解決。就長遠而言,以人性化的角度去創新完善系統會更滿足于實際生產的需求,系統應用市場十分可觀。
致 謝
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致 謝
論文撰寫基本到了收尾階段,在這里,我要對我在畢業設計的期間里,在學習時給我提供支持與鼓勵的所有老師、同學們。本論文由最初的選題,再到最終成稿,所有環節都以導師的指導為方向。導致在宏觀角度上對整體框架給以把控,讓我始終能保證中心論點不偏題;論文在最后歸納階段導師依然給以認真批改,提供重要思路,讓論文更有深度和廣度,再次表達我真誠的謝意。
進行畢業具體設計時,資料的查閱和梳理大部分都是來自于專業類書籍與網絡平臺。在撰寫時一些靈感的獲得得益于 Java 語言的熱愛 J2EE 開發前輩們提供的很多心得。另外,我的同事們,非常關心我論文的編寫,并給出中肯的觀點,不但讓我有了靈感,還讓我有信心和勇氣去解決各類問題。
在此我還要感謝答辯組,因為答辯老師嚴謹的態度與淵博的學識,讓我充分認識到很多不足,激發我進行深入的研究與探索。同時,專家對我的論文表示肯定,是對我研究及今后工作最大的支持與鼓勵,真心感謝!
最后,感謝所有幫助與支持我的家人、老師和同學!
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