基于工作流技术的发电企业管理信息系统的研究与开发

传统的发电企业管理信息系统存在不支持业务流程等诸多缺点。本文将工作流管理技术与管理信息系统相结合，开发了一种新型的基于工作流技术的发电企业管理信息系统。介绍了该系统的总体结构、数据处理系统的划分、数据库系统的设计、数据接口的设计、工作流管理子系统设计、系统安全设计等方面的内容。该系统既具备办公自动化优点，又具备传统管理信息系统的特点。实现了对企业业务流程的管理，保证了当企业的组织结构、业务流程发生改变时，系统依然能够有效运行。
    关键字：发电企业；工作流技术；管理信息系统；

Research and development of power plant management information system based on workfolw technique

Luo Zheng-jun¹, Yao Jian-gang¹, Luo Dian-sheng¹, Yao yao², Liu Qi²,

(1. College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China 2. Hunan HDWL Electric & Information TECH CO.,LTD , Changsha 410012, China)

   Abstract: Traditional power plant management information system contains some shortcomings such as not supporting workflow. A new power plant management information system based on the workflow technique is developed, which integrates the workflow technique with management information system. The structure of the system, the designation of the database, data interface, workflow management system and system security are introduced. The system owns both the advantages of the OA and traditional management information system. It can manage the power plant workflow and guarantee that the system can operate effectively when change occurs in the workflow and the organization structure.
    Key words: power plant; workflow technique; management information system

0 引言
    近年来随着电力市场的改革，各电厂之间的竞争加剧^[1]。为了提高生产效率，在电力市场竞争中具备优势，各电厂都投入了大量的人力和资金来建设管理信息系统。然而传统的管理信息系统具备扩展能力差、难以维护、难以与内部Intranet或外部Internet集成、可重用性差、不支持业务流程等诸多缺点，显然已不能满足当前电力市场条件下发电企业发展的必要条件，应用新型的企业管理模式以及管理信息系统已成为发电企业生存和发展的需要条件，同时也成为完善电力市场技术支持系统的重要步骤。
    本文将工作流管理技术与管理信息系统相结合，提出了一种新型的基于工作流技术^[2，3]的发电企业管理信息系统(简称WFMIS)。该系统采用了一种基于数据库的工作流技术，既具备办公自动化优点，又具备传统管理信息系统的特点。本文结合作者开发完成湖南耒阳电厂二期管理信息系统的实际，对WFMIS的具体实现方法与步骤进行了详细介绍。

1  WFMIS系统总体结构框架
    图1是WFMIS系统的总体结构框架图。图中最底层是数据库系统，它是WFMIS系统的基础；在此之上是数据处理系统，它是整个系统中最基本的、也是最繁重的工作内容。
 

2  数据处理系统的划分
    数据处理是WFMIS中最基本、也是最繁重的工作内容。它收集各类基础数据，进行分类存储、处理、制作报表、流程处理等，并向领导层辅助决策提供依据，所以它是WFMIS的基础工程。目前的数据处理正向联机事务(OLTP)方向发展，要求直接用计算机作为工具来从事业务处理工作，在工作的同时完成数据的收集与整理，它要求系统具有高可靠性及快速响应能力。
    数据处理系统设计的主要任务是根据系统对数据处理功能的要求，进行相关子系统的划分，对各子系统的功能做概要说明，并描述各个子系统之间的数据流关系。
    子系统的划分将遵循以下的原则：
    (a) 子系统在逻辑上具有相对独立性；
    (b) 最大内聚和最小外界耦合；
    (c) 尽可能考虑与发电企业业务管理体制相适应。
    在耒阳电厂二期项目中，WFMIS将数据处理系统划分为生产管理和经营管理两大部分，共八个子系统。其中生产管理部分包括：实时信息查询子系统、设备管理子系统、工程项目管理子系统、生产技术管理子系统、物资管理子系统；经营管理部分包括：计划管理子系统、运营成本分析子系统，另外还包括系统维护子系统。

3  WFMIS数据库系统的设计
3.1 数据对象划分
    WFMIS系统是一个基于数据库的大型系统，建立稳定的数据基础是WFMIS建设的最本质的任务之一。企业的信息化就是改造企业混乱无序的数据环境，逐步建立高档次数据环境的过程。LDWFMIS系统中的任何部分都和数据库直接关系，数据库设计的好坏，不仅影响系统的稳定性、安全性，也很大程度地影响系统的运行效率。本系统正是从此点出发，在进行全面的数据分析的基础上进行数据建模，力求数据库满足数据库系统的设计的规范要求，设计出一个高效的信息检索系统数据库。
    WFMIS应用了支持面向对象的大型关系数据库Oracle8i做为数据库系统软件，采用面向关系对象的数据设计，将各个系统看作一个对象，在数据库设计充分表达各对象的数据元素和数据关系。整个电厂数据库可以若干类别的对象组成，如电厂对象、电厂设备对象、电厂库存对象、电厂配置对象、电厂子项对象等。
    经过全面的数据分析发现，以上对象分成两种基本类型：一类是面向流程的数据对象，另一类是面向设备的数据对象。面向流程的数据对象主要是将整个系统看作是一个按一定的顺序而组成的系统，其中包含设备、文档等信息。其主要是从空间上来描述系统。例如一个电厂对象。面向设备的数据对象则是将系统看成是由一些设备类型的对象组成，每一个静态的对象都由许多数据元素组成，其中包括设备的不变信息和可变信息，例如电厂设备对象和库存清单对象等。
3.2 数据库的逻辑划分
    为了保证各个数据处理子系统的独立性以及安全性，根据数据处理系统的划分原则将WFMIS数据库划分为八个逻辑独立的数据库，实际在ORCALE8i中称为八个方案，每个方案对应一个用户，只有该用户具备对该方案内的所有数据库表的所有操作权限。由于各逻辑数据库之间在原则上是不能互相访问的，然而系统之间避免不了一些数据信息的交换，因此，各逻辑数据库之间的数据信息交换通过各方案之间的对对方用户的相应授权来完成。

4 系统数据接口的设计
    由于WFMIS在整个电厂系统中的位置，系统有很多的数据来源于原有的一些其它系统，如电厂监视信息系统(SIS)、财务管理系统、图形系统、调度、SCADA等，各个系统都以数据库作为后台。由于各系统的网络环境及数据库类型的不同，因此就存在与本系统的接口问题。另外，为了增强系统的兼容性和和扩充性，在软件上也存在着编程接口。本系统与其它系统的接口均通过网关工作站交换数据。而与其它软件的预留接口都为标准编程接口。图2为WFMIS系统在耒阳电厂二期项目中的数据接口结构图。

3  软件系统编程设计要点
    该系统以 Visual C++作为开发平台, 利用面向对象的语言的特点，既可避免描述中的信息冗余 ,又增强了对知识的使用和管理 ,便于维护。
3.1 软件系统对象的描述
3.1.1 电网对象
    调度操作将设备的运行情况大体分为“检修”、“冷备用”、“热备用”和“运行”四种状态。按照调度操作术语中设备状态数的不同，可将一次设备分为以下几类：四态元件：开关、电容器、低压电抗器(检修、冷备用、热备用、运行)；三态元件：高压电抗器(检修、冷备用、运行)；两态元件：刀闸(分、合)，变压器、母线、出线(检修、冷备用)；不操作元件：发电机、变电站内连接线。
3.1.2 调度命令票对象
    每张调度命令票不仅有一条条的操作语句，它还与变电站操作前和操作后的状态有关。因此，在建立调度命令票对象时，还要考虑记录开票前后电网运行状态。
3.2 类及其对象属性的确定
3.2.1 电气元件类及其派生类
    利用OOP的特点,对各设备类确定继承关系,根据各电气设备的共同属性抽象出父类——基本元件类,再派生出不同电气元件子类。对不能进行操作的其他设备类(如线、文字类)进行封装,以防误操作。
    基本元件类具有所有元件类的共有特性，各派生元件类在继承这些共有特性的同时，又各自拥有与众不同的属性，共同组成电气元件类集合。
3.2.2 对象属性的确定
    首先从最基础的元件对象类来开始。基本元件类是所有元件类的父类，它所应具有的属性有元件名称、元件编号、元件定语(用于调度命令票中的习惯称谓)、元件对应图形在界面上的坐标位置。
    对于派生类还具有其他的属性，四态元件的属性还有：四种状态的定义，当前状态和过去状态，四态操作规则；三态元件的属性还有：三种状态的定义，当前状态和过去状态，三态操作规则；两态元件的属性还有：两种状态的定义，当前状态和过去状态，两态操作规则。
    变电站的属性有：变电站名、站的当前状态(从计算机操作的角度来看该站是否处于激活状态)、站内设备状态、站内二次保护设备状态，以及各类元件的链式数据集合。电网由变电站组成，其主要数据就是变电站类对象的链式数据集合。
    同时，在系统开发中要把调度命令，调度任务和操作前后电网运行状态变化记录均视调度命令票对象的属性，即数据。
3.3 类对象和方法的编程实现
3.3.1 类对象的实现
    编程语言将每个基本元件类和派生类描述出来，派生类自动继承基本元件类的属性。例如基本元件类的实现：

3.3.2 类方法的实现
    方法是类中定义的代码单元，描述该对象对其数据结构的操作和对象执行操作的算法。 
    设计的各个类方法，可以分成以下几类：构造对象方法，包括一般构造函数和析构函数；基本属性的设定和获取函数；类名标识函数；删除对象方法；其他(为实现特定的功能而设定的方法)。
     例如：闸刀类的一个函数，它的功能是根据闸刀的定义来检测闸刀的状态。
 

3.4 图形的界面功能设计
3.4.1 图形的显示
    从面向对象的观点出发，把单个电气设备作为基本类对象，计算机屏幕上所显示的变电站一次主接线图，既是这些单个电气设备对应图形的组合。
    首先为每个设备对象类，创建一个位图资源，来表示设备没有投入运行时的未定义状态，另外再根据设备状态的不同，设计相应的位图资源。绘制变电站一次接线图时，在一个标有纵横坐标的网格中，按照现场情况，在对应坐标处填写元件代码、元件编号和元件定语。系统根据坐标和元件代码利用坐标定位法，在相应位置处显示该元件以 及元件编号。
3.4.2 元件图形在操作时的状态变位
    电力系统中的调度操作是为了某一任务而进行的一系列转变电气设备运行状态的操作，本开票系统的图形界面具有点击操作功能。要将某一元件从A状态转变到B状态，在该元件图形上点击鼠标左键，系统判断此时点击位置所属的小区域的坐标值，根据坐标值找到该元件对象的数据记录，获得元件的名称、编号、当前状态等属性值，接着，界面弹出一对话框，显示元件属性值，并且操作者可在此对话框中改变元件状态，确定后，系统内部关于该元件对象的状态值也相应发生改变。
3.4.3 操作规则的设置
    规则以某种数据形式存储在元件类对象中，操作时，先搜索相关元件，看其状态是否满足规则要求，再判断能否安全的进行操作，即将操作规则，用限制某些元件状态的方式表达出来。每种操作规则都可能有若干条限制，只要符合其中的任意一条，就可以进行操作。所以把操作规则的设置转变到对相关元件状态的限制，把每条规则设置为一行。规则设置输入界面如表1所示，每行代表一个限制条件，每三列代表一个指定元件的状态。

    每行设置条件将进行如下逻辑运算：

         
    行与行之间进行或运算，即可的出最后的逻辑结果：
    RESULT=(Result1)or(Result2) …or(ResultN)
    结果为真，则此操作可以执行，结果为假，则此操作不可执行。

4  结束语
    本电网调度微机开票系统已经在华东网调投入运行。从运行情况看，该系统性能稳定，操作灵活简便，出票速度快，通用性好，不仅可以保证在当前的运行方式下,而且可以适应电网系统结构变更和增设变电站的情况下完成调度命令票生成和管理。该系统在调度命令票生成及管理中有较高的应用推广价值。