基于Spring Boot和Vue的火电SIS系统设计与实现①

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　　摘   要：针对火电SIS系统应用的特点， 通过对具体业务需求进行分析设计，采用Spring Boot 和Vue框架进行系统实现。该系统有效地增强了机组运行的安全性、经济性和可靠性，实现了整个电厂信息共享和管控一体化，提升了发电厂的整体效益和现代化管理水平。
　　关键词：Spring Boot  Vue  火电SIS
　　中图分类号：TP39                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（b）-0036-02
　　火电厂级监视信息系统（Supervisory Information System in Plant Level，简称SIS）是集实时监测、优化控制及生产管理为一体的电厂自动化系统[1]。火电SIS系统通过对火电厂生产过程的实时监测和分析，提供全厂完整的生产过程实时和历史数据，实现对全厂生产过程的优化控制和负荷优化调度，指导电厂机组的优化运行， 提高电厂的运营效益。
　　本文以火电SIS系统业务需求为牵引，基于 Spring Boot框架和Vue框架进行系统实现，提供良好的人机交互，通过实时分析机组运行参数，对数据进行挖掘、处理与优化，实现对机组运行状况进行准确的分析、诊断和优化，保证了机组安全经济的运行。
　　1  关键技术
　　1.1 Spring Boot框架简介
　　Spring Boot框架是2013年由Pivotal团队提出的全新框架，其设计目的是用来简化新Spring应用初始搭建、样板 化配置、快速开发调试及部署过程[2]。
　　Spring Boot遵循了“约定优于配置”的原则，可以极大地简化Spring配置流程，可用于多层架构体系的模型业务层，实现模块之间的“高内聚、低耦合”，从而成为业界流行的开发框架。
　　Spring Boot主框架要具有以下特点。
　　（1）可以Jar包的形式独立运行。
　　（2）内嵌Servlet容器无须以War包部署项目。
　　（3）提供Starter简化Maven配置。
　　（4自动配置Spring。
　　（5）提供生产指标，健壮检查和外部化配置。
　　（6）无代码生成和XML配置。
　　1.2 Vue框架简介
　　Vue是一套构建用户界面的渐进式框架，只关注视图层， 采用自底向上增量开发的设计，它的目标是通过尽可能简单的API实现响应的数据绑定和组合的视图组件。
　　Vue框架采用MVVM模式，能够将数据的变化显示并反映出来，这种效果是建立在对数据的双向绑定上，最终将其变化映射到虚拟DOM上[3]。
　　Vue主框架主要具有以下特点：
　　（1）编码简洁，体积小，运行效率高。
　　（2）只关注视图层，易于与第三方库整合。
　　2  系统功能模块分析
　　火电SIS系统应用模块包括实时监控、数据分析、异常告警、性能计算、耗差分析、生产报表、启停监管和系统管理等模块。
　　（1）实时监控：实时监控主要展示全厂各机组设备的生产实时画面，通过在实时监控模块中选择各机组下属的系统或设备，查看相应系统或设备的实时监控画面。
　　（2）数据分析：包括趋势分析和曲线拟合等功能。趋势分析功能根据测点名标签描述等进行精确查询，实现方便快捷的参数历史趋势调用，并生成参数曲线便于分析诊断;曲线拟合主要实现对机组两个测点在规定负荷范围内同一时刻的离散点查询和公式拟合。
　　（3）异常告警：异常告警主要展示电厂机组的告警信息，达到及时准确掌握机组运行状态的目的。重大异常以弹窗形式展示同时支持其历史趋势详情追溯，提醒现场人员及时进行查看和处理，为故障预警提供技术支持和数据支撑。
　　（4）性能计算：指标汇总页面展示电厂各机组主要性能指标，并可根据用户的需求进行自定义展示指标。指标追溯功能展示指标的计算流程和计算模型，对各部分计算结果进行追溯。
　　（5）耗差分析：包括耗差告警和能损分析等功能。
　　耗差告警通过实时监测机组耗差超限情况，一旦监测到指标耗差超标，通过颜色变化来表示耗差超标程度;能损分析实现对机组的可控耗差、不可控耗差的实时计算和展示。
　　（6）生产报表：生产报表主要用于对全厂机组运行参数、全厂机组经济参数进行统计，并以报表的形式进行展示。主要包括生产运行报表、性能计算报表和耗差报表等。
　　（7）启停监管：启停机监视通过手动触发/终止来实现启停机过程的实时监视，全面展示启停机过程各个重要时间节点下重要指标实时值和趋势信息，实现对启停机过程所有重要设备状态全面实时掌握。
　　（8）系统管理：主要包括用户管理、菜单管理、角色管理、权限管理、组织机构管理、日志管理和字典管理等功能，实现用户对系统权限等功能的基本管理。
　　3  系统设计与实现
　　为了保证火电SIS系统的高可用性与高扩展性，平台采用层次化设计框架，平台总体框架由四部分组成：数据仓储层、业务逻辑层、数据接口层和表现层。总体框架如图1所示。
　　（1）数据仓储层：系统数据库包括业务数据库（支持MYSQL、DB2、MSSQL和ORACLE等），实时数据库（支持PI、SMARTREAL和EDNA等）和缓存数据库Redis。在Spring boot框架基础上，关系库仓储层采用Druid连接池和Mybtais-plus中间件进行数据访问，采用CQRS读写分离架构，并支持动态多数据源;实时数据库通过各库厂家提供的JDBC驱动进行访问，并采用双机热备策略，保证实时数据库的高可用性;缓存数据库Redis采用Spring data redis 和 Lettuce包进行实现，并采用“一主二从三哨兵”策略， 保证缓存服务的稳定性与高可用性。
　　（2）业务逻辑层：主要对系统各业务模块按照具体的业务逻辑进行相应的实现，主要包括业务服务， 基础服务和实时数据服务的具体逻辑实现等。业务服务和实时数据服务实现是基于Spring Boot框架，主要采用Java 8 Stream API进行开发，可以对大批量数据量进行各种高效的聚合操作等;基础服务的核心模块权限服务基于OAuth2协议并采用Spring Security框架进行实现，使用JWT实现token认证，实现系统的认证授权。
　　（3）数据接口层：主要包括业务数据接口、基础服务接口和实时服务接口等。系统接口均遵循Restful风格，采用Json作为数据交互格式，运用Fastjson组件实现数据的序列化与反序列化，供各种客户端调用。
　　（4）表现层：基于Element UI的Vue框架，选取ES6、CSS3和HTML5为开发语言进行组件化开发，使用Axios对后台接口进行访问;并采用响应式布局，同时支持PC端和移动端。此外，系统所有组态图采用SVG进行展示，具有美观、轻量和自适应等优点。
　　4  结语
　　本文通过采用Spring Boot和Vue等相关框架，结合火电SIS系统的具体需求进行分析设计，最终实现了一个具有实时、准确、可靠和安全等特点的SIS系统，对电厂安全经济生产运营具有重要指导意义。
　　参考文献
　　[1] 魏鑫刚.以火电厂SIS系统为基础的实时数据库应用探讨[J].中国新通信，2018，20（11）：106.
　　[2] 吕宇琛.Spring Boot框架在web应用开发中的探讨[J]. 科技创新导报，2018（8）：168-169.
　　[3] 杨妍.基于Spring Boot與Vue的系统管理模块开发探究[J].电声技术，2019，43（2）：32-34.
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