基于三层架构模式的基础能源管理系统_沈兵
2009年7月第16卷增刊控制工程ControlEngineeringofChinaJul.2009Vo.l16,No.2
文章编号:1671-7848(2009)S1-0202-03
收稿日期:2009-06-22; 收修定稿日期:2009-06-28 作者简介:沈 兵(1978-),男,工程师,研究生,主要从事钢铁自动化领域的应用产品开发等方面的工作。
基于三层架构模式的基础能源管理系统沈 兵,吴毅平,李海刚(上海宝信软件股份有限公司,上海 201900)
摘 要:为设计基础能源管理系统的软件架构,首先企业级应用广泛采用对分层及三层架构进行了介绍,重点说明了分层及三层架构的内容、特点以及三层架构中各层设计实现通常采用的设计模式。三层架构体现了软件架构设计中的分层思想,强调从表现、业务和数据三个层次对软件的结构进行划分,达到层与层之间的松耦合和层内的高内聚,通过定义明确的层接口,提高软件的可维护性、可扩展性和可测试性。最后,介绍了基于三层架构的基础能源管理系统架构设计。关 键 词:软件架构;分层架构;三层架构;基础能源管理系统中图分类号:TP273 文献标识码:A
BiasicEnergyManagementSystemsBasedonThreeLayeredArchitecturePatternSHENBing,WuYi-ping,LIHai-gang(ShanghaiBaosightSoftwareCoLtd,Shanghai201900,China)Abstract:Todesignsoftwarearchitectureofbasicenergymanagementsystems(BEMS),layeredarchitectureandthreelayeredarch-itecturewidelyusedindesignofenterprise-classapplicationarchitectureareintroduced,focusingonthecontent,characteristicsandde-signpatternsusedtoachieveeverylayeraswel.lThreelayeredarchitecturereflectslayeredthinkingofsoftwarearchitecturedesign,em-phasizestocompartmentalizesoftwarestructureaccordingtopresentationlayer,businesslayeranddatalayer,reacheslooselycouplingbetweenlayersandhigh-levelcohesioninlayer,andimprovesoftwaremaintainability,scalabilityandtestabilitythroughthedefinitionofclearlayerinterfaces.Finally,architecturedesignofBEMSbasedonthreelayeredarchitectureisintroduced.Keywords:softwarearchitecture;layeredarchitecture;threelayeredarchitecture;basicenergymanagementsystem
1 引 言基础能源管理系统是冶金企业能源管理系统的重要组成部分,为企业能源管理提供管理平台,将能源管理系统采集和监控系统的数据在公司级层面上以成本为中心进行数据分析和处理并在此基础上进行预测,将能源管理相关的职能通过信息化手段来履行,将涉及企业能源运行的有关资产和设备进行管理和维护。本文首先介绍在管理软件架构设计中广泛采用的三层架构,然后以基础能源管理系统为例来详细说明三层架构的具体内容并指出三层架构如何满足系统设计要求。2 分层及三层架构软件架构(SoftwareArchitecture)也称之为软件体系结构,Booch,Rumbaugh和Jacobson对它的定义是一系列重要决策的集合,这些决策与以下内容有关,即软件的组织,构成系统的结构元素及其接口的选择。这些元素在相互协作中明确表现出的行为,这些结构元素和行为元素进一步组合所构成的更大规模的子系统,以及指导这一组织-包括这些元素及其接口、它们的协作和它们的组合-架构风格。架构风格是一组原则,可以把它看成是一组为系统提供抽象框架的粗粒度模式,它能为频繁出现的问题提供解决方案,以此促进设计重用[1]。目前企业级管理应用解决方案中,分层架构是在实践中被广泛应用的一种架构风格,分层架构关注的是软件结构组织方面,在实际的企业应用中,根据具体应用系统复杂度和部署要求的差异,分层架构中的层的数目和层间的关系会有不同。1)分层架构 分层架构是将解决方案的组件分隔到不同的层中,每一层中的组件保持内聚性,并且大致在同一抽象级别,每一层都与它下面的各层保持松散耦合[2]。分层结构,如图1所示。第N层,
第J层第J-1层,第1层图1 层架构其过程:从最低级别的抽象开始)称为第1层,这是系统的基础;通过将第J层放置在第J-1层的上面逐步向上完成抽象过程,直到到达功能的最高级别)称为第N层。分层架构的关键是依赖性管理,一层中的组件只能与同一级别中的对等实体或较低级别中的组件交互,这有助于减少不同级别中组件之间的依赖性。有2种通用的分层方法[2],即严格分层和松散分层。严格分层方法限制一层中的组件只能与对等实体及与它紧邻的下面一层进行交互。例如,若应用程序的分层见图1,则第J层只能与第J-1层中的组件进行交互,第J-1层只能与第J-2层进行交互,依次类推。松散的分层应用程序放宽了此限制,它允许组件与位于它下面的任意层中的组件进行交互。如图1中,第J层不仅可以与第J-1层交互,而且可以与第J-2层和第J-3层交互。松散方法可以改善效率,因为系统不必将简单调用从一层转发到下一层,但是,松散方法在层之间不提供相同的隔离级别,这使得在不影响较高层的情况下换出较低层变得更困难。对于包含许多软件组件的大型解决方案,常见的做法是使不内聚的大量组件处于同一抽象级别,在这种情况下,每一层可进一步分解为一个或多个内聚的子系统。2)三层架构 三层架构是分层架构的一个具体表现。在高度抽象下,任何一个企业应用从逻辑结构上都可以划分为三层架构,如图2所示。图2 三层架构¹表示层 表示层的主要职责是处理与用户的信息交互,向用户显示信息并把从用户那里获取的信息解释成业务层或数据层上的各种动作。大多数业务应用程序都使用窗体(页面)来构造表示层。每个窗体(页面)都包含许多用于显示较低层的输出以及收集用户输入的字段。在企业应用中,用户界面的表现形式一般有2种:富客户端应用中的窗体和Web应用中的基于HTML的页面。º业务层 大型企业应用程序通常是围绕业务流程和业务组件的概念构造的,这些概念是通过业务层中的大量组件、实体、代理和界面来处理的。业务组件是业务概念的软件实现。在业务应用程序的生命周期中,它们是设计、实现、部署、维护和管理的主要单元。业务组件封装业务逻辑(也称业务规则),这些规则约束业务概念的行为以匹配特定公司的需要。业务层设计中通常采用的设计模式[3]包括事务脚本、领域模型和表模块。»数据层 大多数业务应用程序需要访问存储
在数据库(最常见的是关系数据库)中的数据,数据层中的数据访问组件负责将存储在这些数据库中的数据公开给业务层。数据访问组件将业务层与特定数据存储解决方案的细节隔离开来。这种隔离具有下列优点:尽量减少数据库提供方的更改所造成的影响;尽量减少数据表示的更改(如数据库架构的更改)所造成的影响;封装操作单个位置的特定数据项的所有代码,简化了测试和维护过程。三层架构采用严格分层方法,它在继承分层架构具有的大多数优点的同时,还可尽量减少必须跨越过多层所造成的负面影响。三层架构的主要优点如下:由于层之间的低耦合、层内的高内聚,以及交换层接口的不同实现的能力,解决方案的维护和增强变得更容易;其他解决方案能够重用各个层所公开的功能;将层分布在多个物理级可以改善可伸缩性、容错和性能;具有定义明确的层接口以及交换层接口的各个实现的能力提高了可测试性。数据层设计中通常采用的设计模式[3]包括:表数据入口、行数据入口、活动记录和数据映射器。
3 基础能源管理系统架构软件系统的架构必须是在满足软件的需求上做出的选择。对于基础能源管理系统来说,它的特点和要求决定了软件的架构风格。1)系统要求 基础能源管理系统在系统架构上有如下要求:¹作为一个管理系统,要求使用方便,易于维
护和升级。º系统层次划分清晰,各个应用系统功能相对独立,减少应用功能之间的耦合度。»应用系统的数据存储方案基于关系数据库。¼用户通过浏览器来使用应用系统。½系统应有良好的扩展性,应用功能的增加不会对系统结构有影响。2)系统架构 基础能源管理系统实现为Web应用系统,软件架构选择三层架构,主要原因是三层架构的特点能够很好满足系统的特点和要求。首先,三层架构由于层之间的低耦合、层间内的高内聚,以及交换层接口的不同实现的能力,解决方案的维护和增强变得更容易,增强了采用三层架构系统的可扩展性和可维护性。其次,三层架构中的业
#203# 增刊 沈 兵等:基于三层架构模式的基础能源管理系统务层和数据层的功能可供其他系统调用,提高了采用三层架构系统的复用性。再次,三层具有定义明确的层接口以及交换层接口的各个实现的能力提高了可测试性,提高了采用三层架构系统的开发效率。基础能源管理系统的架构,如图3所示。图3 基础能源管理系统架构¹表现层 基础能源管理系统表现层采用M-icrosoft的ASP1NET技术实现,具体来说就是由ASP1NETWeb窗体和代码隐藏文件组成。Web窗体只是用HTML提供用户操作,而代码隐藏文件实现各种事件处理,所有需要与用户交互的页面均有一个类型与其对应。首先,表现层实现了一个页面框架,该页面框架提供了系统对外的一个一致风格的主页面,它通过调用授权管理组件提供的资源授权接口来创建系统的导航菜单,通过菜单就可以快速定位到具体的业务操作页面,并且系统的导航菜单是根据不同的用户身份动态生成的。其次,表现层将展现和处理用户交互的通用功能封装为自定义控件和用户控件,以此达到交互功能的复用。º业务层 业务层是基础能源管理系统的核心,该层将基础能源管理的业务划分为5个子系统,系统之间松耦合,系统内部高内聚。业务层设计时主要使用了表模块设计模式,这和系统的特点紧密相关。系统是建立在大量数据基础上的管理系统,数据处理是系统的核心。而这个特点正好符合表模块的使用场景。表模块是处理某一数据库表或视图中所有行的业务逻辑的一个实例,它以一个类型对应数据库中的一个表来组织业务逻辑,而且使用单一的类实例来包含将对数据进行操作的各种程序[3]。表模块的长处是允许你将数据与行为封装在一起,同时又可以充分利用关系数据库的优点。很常见的情况,对于基于关系数据库的应用中,往往对于数据库中的每个表使用一个表模块。在基础能源管理系统中,核心业务对象的实例数据往往在关系数据库中都有一张表来存储。通过使用表模块模式,把业务对象的所有处理行为封装在一起。具体实现时,表模块实现为一个实例,这样做主要基于以下两点,一是使用实例允许将表模块初始化,二是使继承的应用成为可能,这样可以在业务对象的基础上通过增加行为来扩展业务对象以达到在某些特定场合下的需要。»数据层 基础能源管理系统中的数据层是业
基于三层结构B／S模式的港航管理信息系统
成、 对数据库的访问和应用程序 的执行等工作全 部
由 Ｗｅ ｅｖｒ ｂＳｒ 完成。随着 Ｗｉ ｏ ｅ ｎ ｗ将浏览器技术植 ｄ
程中信息的“ 中和整合” 集 是核心 内容。 ２ 三层结构的 Ｂ Ｓ模式 ／
Ｋｅ ｒ ｓ Ｍａ ｒｓｏ ｉ ａ ｔｒ Ｍａｉｅｔ ｆｃ Ｓ ｅｙ ｙ ｗｏ ｄ ｃｏ ｃ ｐｃｆｃｏ ｓ ｒｎ ａｆ ａ ｔ ｒ ｉ ｆ
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第ｌ ２期
李 健等 ： 基于三层结构 Ｂ Ｓ ／ 模式的港航管理信息系统
． ５． ９
信息系统的可行性 。 并提 出了初步的操作方案。
关键词 Ｉ 引育 Ｂ Ｓ 式 港航管理 ／模 信息系统
国目 前正处于港 口管理体制 变革 时期 ， 内河航运正 处在加快发展 的重要时期。港 口与航运管理机构在
信息化管理是提高港航管理水平的重要途径， 目 前世界发达 国家 的港航信息化管理 已进 入规范 化、 标准化、 专业化 、 网络化时代。近年来 ， 我国政府 在推进港航信息化管理方面也做了大量的工作。我 直至达到这样一个 阈限 ， 即精确的描述失去了其意 义。在这种情 况下 。 模糊 ” “ 的描述 则不是 不可取 的。 ， 至少 它对于那些无法进行精确分析的问题提供
５ 论海事执法对水上交通安全的作 用及其 评价 ［ ］江苏海事论坛 Ｊ．
（ ： —６ ６） １
６ 大连海事大学“ 海上交通安全评估 ” 课题组． 海上交通 安全评估 方法 ［ ］交通部科学技术司． 八五” Ａ． “ 交通部 熏点软科 学研究论 文集 （ 第二集 ）［ ］１９ ： — ｌ ｃ ， ９６ ８ ９ ９
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阶段 ， 系统林立 、 耗资甚大 ， 而技术标准与业务规范 并不统一。随着实践 的发展 ， 人们深刻认识到 ： 必须 充分考虑在标准和规范基础上的数据集中管理和深 度利用问题 ， 也就是要 向成熟阶段过 渡。在这个过
能源管理系统
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2、故障处理子系统
故障处理子系统主要包括：监测；分级报警（按轻、重故障分类）；信息记录和归档（按类别）；故障基本 分析（时序记录分析、在线查询等）；故障分析专家系统等。
监测计量
监测计量
（1）高压回路或低压进线回路选KESP1仪表
监测仪表
该表为电能质量分析仪表，主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能 计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、波形因子、电流K系数、电压与电 流不平衡度计算；电电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO（DO3做过压、欠压、过流、不平 衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645规约。外形尺寸：120×120mm，开孔尺寸：108×108mm。适 用于高压重要回路或低压进线柜。
解决方案
系统结构
方案设计
系统功能
方案设计
能源数据包括三种：能源供给状态数据、能源供给整点数据、能源供给累加数据，每种数据都有不同的应用 范围。而能源供给状态数据是所有数据的基础，其它两种数据是通过仪器、仪表、手工录入或计算程序得到，是 其它应用系统需要的关键数据。因此，能源数据采集系统，就是在撷取能源供给状态数据的同时，能将其它应用 程序需要的关键数据分检出来，主动发送到各应用程序，满足各部门的办公、处理需要，在监测的同时，满足结 算、决策系统体系结构，对建筑的电力、燃气、水等各分类能耗数据进行采集、处理， 并分析建筑能耗状况，实现建筑节能应用等。
通过能源计划，能源监控，能源统计，能源消费分析，重点能耗设备管理，能源计量设备管理等多种手段， 使企业管理者对企业的能源成本比重，发展趋势有准确的掌握，并将企业的能源消费计划任务分解到各个生产部 门车间，使节能工作责任明确，促进企业健康稳定发展。
基于B／S三层架构的实验室信息管理系统的研究与设计
基于B／S三层架构的实验室信息管理系统的研究与设计王硕
【期刊名称】《计算机光盘软件与应用》
【年(卷),期】2011(000)022
【摘要】本文从实验室管理的实际情况出发，提出了基于B／S三层架构的实验室信息管理系统（LIMS）的设计过程以及部分关键技术的实现。
%This article from the actual conditions of the laboratory management,put forward based on B/S structure of the three layer laboratory information management system （LIMS） the design process and some key techniques of the system.
【总页数】1页(P191-191)
【作者】王硕
【作者单位】济南市疾病预防控制中心,济南250021
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.52
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1.基于B/S三层架构的OA智能办公系统的研究与设计 [J], 王硕;刘翀;秦娈娈
2.基于三层架构的客户管理系统的研究与设计 [J], 陈亚
3.基于三层架构的系统管理软件的研究与设计 [J], 吴丽平;赵卓;陈绮;施国荣;郑建群
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基于三层架构和电子封签的运油管理系统分析与设计
现 上 下 位机 的通 信 ． 统 还 可 实 现 客户 端 因 服 务 器 故 障 可 自动 切 换 服 务 器 的功 能 ． 系
关 键 词 ：三层模式 ； ｅ ｈ； Ｄｌ ｉ ｐ 管理信息 系统 ； ＭＬ 托盘设计 Ｕ ； 中 图 分 类 号 ： Ｐ２ Ｔ ７ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：４８０７（０８０—３８０ ０３—４９２０）３０２—５
务器 一 端． 因此 ， 户 机／ 务器 系统 实 际上 是在 微 机 客 服 局域 网环 境 下 ， 理 划分 任务 ， 合 进行 分 布式 处理 的一种
实 现 了信息快 速 、 确 、 便 地 传 递 ， 准 方 可使 各 级 石 油 部
门能够实 时 、 面地 掌握 系统 情况 ， 全 即时做 出决 策．
据 处理 ． 由于此 结构 中的 系 统 业务 处 理 主要 被 封 装在 应 用程 序服务 器 上 ， 客 户 端 程序 比传 统应 用 程 序 的 使
１ １ 单层 架构 ．
单层 架构 主要 是 指 一 种 集 中式 的 数 据 库 体 系 结
构 ， 主要特点 是单 点数 据 和单点 处理 ， 其 即所 有 的数 据
架构 、 统 的两 层 ｃ ｓ架 构 和 在其 基 础 上 发 展起 来 的 传 ／
三层 ｃ ｓ架构 ＿ ． ／ － ２ ］
和数据 人 录 ， 包括 业务 本 身 的处 理逻 辑 ， 不 因而客户 端 应 用程 序瘦 小 ， 也称 作“ 客 户端 ； 用程序服 务器 主 瘦” 应 要 负 责实 现应 用 逻辑 ， 理通 信 和保证数 据 一致 ； 据 管 数 库 服务 器 主要 负 责 管理 数据 库 的读写并 进行 大量 的数
了基 于电子封签 和 分 布式 三 层 架 构 管 理 系 统 ， 效 地 有
基于SAP的ERP一体化管控在国家能源集团的应用架构解析
基于SAP的ERP一体化管控在国家能源集团的应用架构解析【摘要】国家能源集团自2017年11月28日正式挂牌成立以来，一直是我国能源供给体系中重要组成部分。
在深化国有企业改革背景下，集团根据物资采购管理工作流程而设计出基于SAP技术的ERP一体化管控体系，并对物资采购工作进行细化，从而设计出相对应的功能模块，促使集团物资采购部门和各地区分子公司实现内容统一管理，从而全面提高物资采购工作质量。
本文主要以基于SAP的ERP一体化管控在国家能源集团的应用架构解析为重点进行阐述，主要从ERP一体化管控应用架构解析、RP一体化管控系统物资采购支撑性平台设计、ERP一体化管控系统建设实施过程以及ERP一体化管控系统实际应用效果几个方面深入说明并探讨，旨意在为相关研究提供参考资料。
【关键词】能源企业；SPA技术；ERP系统；一体化管控；应用架构随着信息技术快速发展，能源行业物资采购工作模式也发生根本性变化，特别是国家能源集团根据能源行业管理特点而设计出ERP一体化管控系统，其中就对物资采购数据、人资管理和财务管理方式进行全面优化，使集团组成部门与各地区分子公司形成整体，进一步提高集团数字化管理水平，为集团稳定供给能源打下坚实基础。
一、ERP一体化管控应用架构解析国家能源集团基于SAP技术特点，已经在构建ERP一体化物资采购管控系统，从而实现集团内部物资采购管理工作统一管理、集中部署战略布局，将集团所有涉及采购管理数据统一到一个平台体系上，这可以有效降低采购管理工作的复杂程度，使集团物资采购成本得到有效控，让物资采购流程、采购计划管理工作更加简洁，并具有非常强的通用性特点[1]。
由于ERP一体化管控系统平台具有非常强的集成性特点，可以包含集团内部所有物资采购工作领域，其主要包括采购管理、库存、生产、营销、项目和财务等诸多功能模块。
ERP一体化管控系统平台是可以提高集团采购管理工作质量，将原有物资采购管理工作细化为多项工作，在结合系统强大集成能力，最终让采购管理工作形成集团一体化管理。
能源管理系统(EMS)
(四)、地区性能源管理监控云平台（低碳云城市平台建设）
针对国内区域能源消费特征与管理需求，结合物联网、智能采集系统、地理信息系统、 动态图表系统等先进技术，整合、共享、开发和利用当地能源信息，建设全面化、精 细化、信息化、智能化的区域能耗在线监测与能源管理平台，实现对辖区能耗在线监 测和能源综合管理，为制定节能减排方案提供可靠的能耗数据信息和科学的的历程及成果，使原来无法说清楚的能源管理，变得可量化、可比较、可评价;使每一 项经过节能改造的设备或者分户，均可以看到每一次改造所带来的直接效果，从而为能源管理找到了可靠 依据。
(二)、传统高耗能企业能源管理平台
采用信息化技术，集成企业能源管理系统数据采集、处理和分析、控制和调度、平衡预测和管理功能，降低 重要能源介质放散，提高能源介质的回收和梯级利用水平，实现多能源介质的协同平衡与优化利用的企业能 源管控系统。
能源管理系统结构示意图
基于三层构架的空间数据库分布式体系结构
基于三层构架的空间数据库分布式体系结构Ξ张新长1,叶圣涛2(1.中山大学遥感与地理信息工程系,广东广州510275;2.广西建筑综合设计研究院,广西南宁530011)摘 要:空间数据库的分布式体系结构一直是理论研究的热点和工程实践必须面对的问题。
提出了基于三层构架的空间数据库分布式体系结构:本地空间数据模型层、统一的空间元数据模型层和统一的全局空间数据模型层,并把这种体系结构用于广东省水资源规划信息管理系统,用于管理分布式的水资源规划信息。
关键词:体系结构;本地空间数据模型;统一的空间元数据模型;统一的全局空间数据模型中图分类号:P228 文献标识码:A 文章编号:052926579(2005)06201312031 问题的提出空间数据库的体系结构随着计算机技术的发展而不断重构,总的来说走的是一条从集中式向分布式,从单机模式向网络化模式的发展道路[1,2]。
如何在Internet ΠIntranet 计算平台上,使用以1net 、Java 和G M L 为代表的新分布式计算技术构建新型的空间数据库体系结构是值得进一步研究和实践的。
这方面的需求主要表现在:一是理论研究的需要。
在地理信息领域,由于统一采用G M L 和开放地理数据模型描述空间信息,使得传统的GIS 正在向新型的GIS 转变[3]。
传统的GIS 大多面向个人电脑和集中式计算平台,采用各自的空间信息模型和管理模式[4]。
新型的GIS 面向Internet 和分布式计算平台,采用开放的空间信息模型和统一的空间信息描述语言[5]。
面对传统GIS与新型GIS 如何转化和接轨的问题,必须在空间数据库的分布式体系结构上给予理论回答。
二是实践的需要。
由于空间信息的共享性要求以及为了避免重复性建设,水资源、国土资源、道路交通等领域的信息化建设,具有典型的部—省—市—县的分级管理特点。
考虑到使用、管理、维护以及建设费用等方面问题,各级的数据由各级负责调查完成并建库,然后在汇总到上一个层次,因此各级建设可能采用不同的管理模式和空间数据模型,如何在更高层次将其整合是一个很重要的问题。