陸海應(yīng)，樓 楠，李林輝，辛 闊，梁彥杰，張 坤，黎值源

(1. 中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510663；2. 南瑞集團公司(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院)，江蘇 南京 210003)

基于Widget的統(tǒng)一展現(xiàn)框架的設(shè)計與實現(xiàn)

陸海應(yīng)1，樓 楠1，李林輝2，辛 闊1，梁彥杰1，張 坤1，黎值源1

(1. 中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510663；2. 南瑞集團公司(國網(wǎng)電力科學(xué)研究院)，江蘇 南京 210003)

隨著智能電網(wǎng)的逐步建設(shè)，為了滿足調(diào)度業(yè)務(wù)精細化管理的要求，快速高效的可視展現(xiàn)技術(shù)是提高電網(wǎng)運行決策水平的有效手段之一。文章實現(xiàn)的框架以Widget技術(shù)為思路，討論了模型管理、公式編輯器、布局設(shè)計的可視化方案，同時框架具備Flash、SVG、HTML等多種技術(shù)展現(xiàn)手段。除此之外，統(tǒng)一展現(xiàn)框架的最終目標是面向用戶層面，展現(xiàn)框架采用向?qū)?，從模型建立、可視化設(shè)計、數(shù)據(jù)綁定等步驟建立統(tǒng)計分析頁面的雛形，在運行過程中動態(tài)實現(xiàn)統(tǒng)計分析功能。

統(tǒng)一展現(xiàn)；Widget；可視化設(shè)計；多態(tài)展現(xiàn)

0 引言

隨著南方電網(wǎng)公司逐步加快信息化建設(shè)的步驟，以及智能終端的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)的數(shù)據(jù)信息量呈幾何級增長趨勢。在數(shù)據(jù)激增的背景下，目前電網(wǎng)運行系統(tǒng)在日常監(jiān)視運行、決策分析上，缺少靈活有效的可視化手段，缺少簡單易用的信息挖掘與分析手段，為了解決傳統(tǒng)電網(wǎng)在信息表達上的滯后性和局限性，直觀展現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)背后隱藏的信息，方便用戶從可視化圖形中及時發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)存在的問題和變化趨勢[1-5]，本文提出一種基于Widget的統(tǒng)一展現(xiàn)框架的實現(xiàn)思路，框架具備下述特點：

(1)輕量級：可視化展現(xiàn)功能在大多數(shù)場景下不依賴程序開發(fā)，通過后臺向?qū)脚渲玫姆绞剑瑢崿F(xiàn)統(tǒng)計分析頁面的展現(xiàn)。

(2)插件化：實現(xiàn)展現(xiàn)模塊的插件化管理，框架對于展現(xiàn)插件提供統(tǒng)一的接口標準，具備良好的動態(tài)擴展能力。

(3)模型與展現(xiàn)的無縫對接：通過向?qū)娇梢暬O(shè)計，實現(xiàn)展現(xiàn)插件與業(yè)務(wù)模型的自動關(guān)聯(lián)，做到兩者的無縫對接。

(4)多態(tài)展現(xiàn)：展現(xiàn)插件以Widget引擎接入功能頁面，與具體技術(shù)實現(xiàn)方式無關(guān)，豐富框架實例頁面的展現(xiàn)方式。

基于Widget的統(tǒng)一展現(xiàn)框架由UI展現(xiàn)、邏輯控制、模型管理三部分組成，框架整體采用MVC架構(gòu)的設(shè)計方案，實現(xiàn)數(shù)據(jù)模型與可視化展現(xiàn)的松耦合特征，有利于系統(tǒng)模型的擴展與復(fù)用。

1 平臺架構(gòu)設(shè)計

在統(tǒng)一展現(xiàn)框架中，MVC架構(gòu)通過相對獨立的模型、控制器、視圖協(xié)同工作，采用分治的思想實現(xiàn)展現(xiàn)與數(shù)據(jù)的相對分離。業(yè)務(wù)對象、指標模型、Widget插件對象等扮演模型的角色，插件管理、可視化布局、向?qū)皆O(shè)計、Widget統(tǒng)一展現(xiàn)引擎扮演控制器的角色，對于視圖部分，在統(tǒng)一展現(xiàn)引擎的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)Flash、SVG、HTML5、3D HTML等多種技術(shù)方式的動態(tài)展現(xiàn)?；赪idget的統(tǒng)一展現(xiàn)框架的架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1 統(tǒng)一展現(xiàn)框架的架構(gòu)設(shè)計

從架構(gòu)設(shè)計來看，框架首先以可視化方式描述相關(guān)對象模型，其中業(yè)務(wù)模型描述平臺應(yīng)用的業(yè)務(wù)對象，評價模型描述在業(yè)務(wù)模型基礎(chǔ)上的統(tǒng)計對象，平臺具備指標公式的可視化編輯功能，除此之外，本文介紹平臺的核心目標是以插件方式動態(tài)展示可視化頁面，因此平臺必須具備展現(xiàn)插件的管理功能。其次平臺通過可視化布局、向?qū)皆O(shè)計等功能實現(xiàn)展現(xiàn)頁面的描述，結(jié)合統(tǒng)計對象數(shù)據(jù)源的動態(tài)定義，實現(xiàn)統(tǒng)一展現(xiàn)頁面的動態(tài)生成。由于統(tǒng)一展現(xiàn)框架是基于瀏覽器實現(xiàn)的，與具體技術(shù)實現(xiàn)無關(guān)，通過展現(xiàn)引擎獲取插件配置信息，動態(tài)展現(xiàn)Flash、SVG、HTML等技術(shù)實現(xiàn)的可視化頁面。

2 核心功能實現(xiàn)

從框架使用目標來看，系統(tǒng)核心價值體現(xiàn)在模型可視化管理、可視化插件管理、界面可視化設(shè)計等功能上，通過這些核心功能，提升統(tǒng)一展現(xiàn)框架的易用性，解決用戶與開發(fā)人員的時間沖突問題，避免功能研發(fā)滯后問題延遲電力運行的決策分析。

2.1 模型管理與公式編輯器

統(tǒng)一展現(xiàn)框架主要包括業(yè)務(wù)模型和評價模型，業(yè)務(wù)模型對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的物理表，評價模型是業(yè)務(wù)對象的量化過程。平臺采用可視化方式管理業(yè)務(wù)模型、評價模型[6-7]。業(yè)務(wù)模型主要采用類圖、ER圖方式進行展示，平臺支持Oracle、Sql server、MySQL等多種主流數(shù)據(jù)庫，具備直接從數(shù)據(jù)庫提取業(yè)務(wù)對象物理表抽象為業(yè)務(wù)模型的功能。評價模型通過樹形結(jié)構(gòu)可視化表示指標計算公式的層次，且評價模型具備復(fù)用特征，同時具備公式編輯器功能，其基于MathML實現(xiàn)，在設(shè)計過程中，計算原子項與業(yè)務(wù)對象的關(guān)聯(lián)功能。

下面以供電電壓綜合合格率為例，說明MathML在評價模型與業(yè)務(wù)模型的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無功管理規(guī)定》，供電電壓合格率按照A類、B類、C類和D類電壓監(jiān)測點分別統(tǒng)計，綜合電壓合格率是在這四類電壓合格率基礎(chǔ)上，加權(quán)平均計算。假設(shè)某地市公司的四類電壓監(jiān)測點均覆蓋，其計算公式如下：

上述計算公式用MathML語法描述如下：

從上述MathML的表現(xiàn)形式來看，VA、VB、VC和VD通過前臺可視化的方式與電壓合格率統(tǒng)計模型綁定，在運行時進行實時計算。

2.2 插件管理

在傳統(tǒng)程序開發(fā)過程中，系統(tǒng)開發(fā)人員通過文本文件配置、腳本文件配置、功能配置等常規(guī)手段實現(xiàn)用戶的個性化需求。面對用戶的個性化需求，需要經(jīng)過系統(tǒng)開發(fā)、功能測試、系統(tǒng)升級檢修等多個步驟，不能滿足功能使用的及時性要求。本文提出的框架主要服務(wù)于可視化統(tǒng)計分析展示的配置實現(xiàn)，核心功能之一體現(xiàn)在可視化插件的組件化，通過可視化插件的組合實現(xiàn)用戶統(tǒng)計分析功能，利用可視化設(shè)計功能，實現(xiàn)所見即所得的功能。

插件管理功能的基本思想是開放統(tǒng)一展現(xiàn)公共接口，根據(jù)公共接口規(guī)范，開發(fā)人員制作標準插件，通過配置管理設(shè)置插件的可視化長寬值、實現(xiàn)技術(shù)、參數(shù)列表、版本信息等注冊信息，便于頁面運行的動態(tài)加載。插件管理框架由統(tǒng)一展現(xiàn)接口規(guī)范、插件模型管理、配置管理、服務(wù)發(fā)布管理、插件預(yù)覽、系統(tǒng)日志管理等部分構(gòu)成，插件管理功能如圖2所示。

圖2 插件管理功能

插件注冊管理是對插件模型的配置維護、定義可視化插件的啟動參數(shù)信息，為了方便調(diào)試可視化插件，插件注冊管理要求具備版本管理功能，在注冊過程中，系統(tǒng)能夠提供預(yù)覽功能，方便用戶查看實際運行效果。在可視化插件的動態(tài)運行過程中，可以根據(jù)版本配置加載不同的插件。對于已注冊的可視化插件，通過框架提供的發(fā)布功能，用戶不僅能夠直接引用可視化插件，而且框架將管理范圍內(nèi)的插件以SOA方式通過Web進行發(fā)布，同時提供數(shù)據(jù)接入格式描述，對于外部系統(tǒng)相當于采用可視化模板的方式動態(tài)接入，有利于不同應(yīng)用系統(tǒng)在業(yè)務(wù)集成過程中對于相同功能的快速應(yīng)用。系統(tǒng)日志為可視化插件在動態(tài)加載過程中的異常提供可查詢的調(diào)試信息，同時也為用戶提供異常的歸類信息，便于用戶處理不同的情況。

由于統(tǒng)一展現(xiàn)框架是基于瀏覽器實現(xiàn)的，可視化插件支持Flash、SVG、HTML5等可視化技術(shù)手段，統(tǒng)一展現(xiàn)引擎通過動態(tài)獲取插件在網(wǎng)格的位置信息、參數(shù)信息、數(shù)據(jù)源配置信息[8]，在前臺展現(xiàn)給用戶，同時支持在移動設(shè)備上的展現(xiàn)。

2.3 可視化設(shè)計

統(tǒng)一展現(xiàn)框架的目標用戶是系統(tǒng)使用人員，針對目標用戶不具備簡單程序開發(fā)與設(shè)計的實際情況，統(tǒng)一展現(xiàn)框架在統(tǒng)計分析頁面的設(shè)計上要求具備簡單易用的特點。

統(tǒng)一展現(xiàn)框架的可視化設(shè)計采用所見即所得的方式，設(shè)計界面由容器和Widget組成，通過網(wǎng)格化的容器實現(xiàn)Widget的布局定位，框架具備M×N網(wǎng)格的定義功能，以及網(wǎng)格的合并與拆分功能。在頁面設(shè)計過程中通過網(wǎng)格與可視化插件的綁定，實現(xiàn)用戶期望的統(tǒng)計分析功能。

統(tǒng)一展現(xiàn)框架的核心目標是為用戶以向?qū)Х绞脚渲脴I(yè)務(wù)統(tǒng)計分析頁面，以用戶供電可靠性為例，框架配置統(tǒng)計分析頁面的流程如圖3所示。

圖3 統(tǒng)一展現(xiàn)實現(xiàn)流程

從圖3的流程描述上來看，可視化設(shè)計模型與可視化插件模型的設(shè)計過程描述如下：

(1)用戶選擇業(yè)務(wù)模型、指標模型，配置模型之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如果指標模型不存在，用戶能夠通過前臺的可視化公式編輯器自動生成指標模型。

(2)生成統(tǒng)計模型實例，模型采用“.”訪問方式，比如A類電壓合格率的訪問路徑=電壓合格率模型.綜合電壓合格率.A類電壓合格率，統(tǒng)計模型實例的目標是通過頁面參數(shù)與字段對應(yīng)關(guān)系的綁定實現(xiàn)自動生成SQL語句。

(3)選擇可視化布局工具，配置頁面參數(shù)，綁定模型字段與頁面參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，方便頁面展示在不同參數(shù)值的統(tǒng)計分析結(jié)果。

(4)選擇可視化插件，區(qū)域a選擇曲線圖插件，實現(xiàn)用戶供電可靠率RS-1歷史數(shù)據(jù)曲線的展示；區(qū)域b選擇柱狀圖插件，實現(xiàn)不同區(qū)域公司AIHC-1的同期對比展示；區(qū)域c選擇表格插件，實現(xiàn)用戶供電可靠率、不同區(qū)域公司所有供電可靠率指標的詳細數(shù)據(jù)展示。

(5)簡單查詢條件下的Widget插件，通過設(shè)置插件參數(shù)，以及參數(shù)與模型字段的對應(yīng)關(guān)系，采用向?qū)皆O(shè)計逐步綁定數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)統(tǒng)計分析功能。對于復(fù)雜查詢條件下的Widget插件，可以通過后臺設(shè)置SQL語句實現(xiàn)可視化插件與數(shù)據(jù)模型的綁定。

(6)生成菜單，與自定義設(shè)計頁面綁定，并設(shè)置頁面權(quán)限，完成自定義查詢統(tǒng)計分析功能的定制工作。

3 結(jié)論

基于Widget的統(tǒng)一展現(xiàn)框架目前應(yīng)用于南方電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用挖掘與分析研究項目，針對用戶的個性化需求，在系統(tǒng)開發(fā)人員不介入的情況下，通過向?qū)脚渲猛瓿赡Ｐ蜕?、公式編輯、頁面設(shè)計、數(shù)據(jù)綁定、統(tǒng)計分析頁面展現(xiàn)的全過程管理，滿足電能質(zhì)量統(tǒng)計分析的大部分應(yīng)用場景。對于復(fù)雜的應(yīng)用場景，系統(tǒng)開發(fā)人員按照統(tǒng)一展現(xiàn)公共接口設(shè)計Widget組件，并通過系統(tǒng)發(fā)布方便用戶進一步使用。

根據(jù)南方電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用挖掘與分析研究項目的使用場景，目前在指標公式編輯器方面僅滿足簡單的四則運算、標準方差等簡單運算規(guī)則，不支持復(fù)雜計算公式的編輯；其次可視化布局采用網(wǎng)格方式設(shè)計，不規(guī)則統(tǒng)計分析頁面的支持程度比較弱，后期將逐步完善基于Widget的統(tǒng)一展現(xiàn)框架。

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Design and implementation of a unified framework based on Widget

Lu Haiying1, Lou Nan1,Li Linhui2, Xin Kuo1, Liang Yanjie1, Zhang Kun1,Li Zhiyuan1

(1. Power Dispatching and Communication Center of CSG, Guangzhou 510663, China;2.NARI Group Corporation (State Grid Electric Power Research Institute), Nanjing 210003, China)

With the gradual construction of smart grid, in order to meet the requirements of fine management of dispatching business, fast and efficient visual technique is one of an effective means to improve the grid operation decision-making levels. The framework of this paper is based on Widget technology with discussion of management model, equation editor, visual management plan layout. Meanwhile, Widget platform with a variety of technical means such as Flash, SVG, HTML and so on. In addition, the ultimate goal of the unified platform is for the user level, the platform uses a wizard to build the model, and through the visual design, data binding and other steps to create a prototype statistical analysis page, to achieve statistical analysis functions in the course of the operation.

unified visualization; Widget; visual design; polymorphic show

TP311

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.07.024

陸海應(yīng)，樓楠，李林輝，等.基于Widget的統(tǒng)一展現(xiàn)框架的設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型機與應(yīng)用，2017,36(7)：81-83，87.

2016-10-13)

陸海應(yīng)(1985-)，男，碩士，高級工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)控制運行。

樓楠(1989-)，男，碩士，高級工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)控制運行。

李林輝(1979-)，男，碩士，高級工程師，主要研究方向：電力信息化管理。