0引言
　　
　　電力市場系統[1,2]是以向電力市場運行提供安全、強大的軟硬件支持為目標，同時能夠反映電力生產一般特點、符合電力系統運行基本規律的龐大的信息管理系統。
　　
　　隨著我國電力系統市場化改革的深入，電力市場系統的數據來源越來越廣泛，數據量越來越大，要做到數據的快速查詢和安全傳輸，對應用系統的體系結構要求也越來越高。同時，電力系統系統還應對各種信息按照保密級別嚴格分類，并在此基礎上采取保密措施，保證各種信息、數據的整體性和安全性。而傳統的以兩層（two-tier）平臺為基礎的軟件系統將界面和應用邏輯都置于客戶端，故對客戶端的要求比較高，而且通常只有一個數據源（RDBMS），只能提供較低的安全保障，已經不適合電力市場系統發展的需要。
　　
　　基于Internet／Intranet的多層次的瀏覽器—服務器（B／S）體系結構，利用成熟的Web應用服務器（WAS）和事務處理中間件，為應用程序提供Web運行環境。在B／S結構中，用戶界面（即瀏覽器）與數據庫被網頁服務器和應用服務器分隔開。網頁服務器響應瀏覽器對網頁的請求，而應用服務器上則存儲著應用邏輯，網頁服務器與應用服務器互相配合實現服務器端的各種功能。這種結構將客戶端的復雜性降到zui低，提高了系統兼容性，而在服務器端的集總管理使系統的安全性和穩定性得到充分保障。這種三層結構將有效地幫助電力市場系統實現近期和長遠的目標。
　　
　　國內外對多層體系結構編程技術的研究已經非常深入，但對其應用于電力市場系統開發的研究還很欠缺。文獻[3]對應用Web技術的電力市場即時信息系統的體系結構及其可靠性、及時性、安全性等做了介紹。文獻[4]在提及Internet在電力市場中的應用時主要集中于即時信息系統。文獻[5]中提出的基于Web的電力市場于Web服務器的應用，沒有邏輯應用層的概念。文獻[6]中描述了基于多層架構的電力市場系統的總體構成、功能模塊、網絡結構和軟硬件配置，但缺乏對系統整體設計、軟件體系結構等關鍵技術的詳細介紹。
　　
　　本文描述了基于Internet／Intranet的電力市場系統的多層（multi-tier）體系結構設計，在電力市場系統開發的實踐基礎上，提出了個具體的實現方案。
　　
　　1系統設計
　　
　　1．1Internet／Intranet結構
　　
　　電力市場系統包括主站端即電力市場交易中心的系統和廠站端的子系統。電力市場系統內部網（Intranet）由Web服務器、電子郵件服務器、數據庫服務器以及應用服務器和客戶端的PC機組成。
　　
　　廠站端和主站端的用戶通過Internet．瀏覽器訪問Web服務器，調用應用服務器和數據庫服務器提供的各種電力市場業務處理功能。電子郵件服務器為電力市場系統各用戶提供電子郵件的發送和接收服務。
　　
　　為了保證電力市場系統的安全，在Intranet與Internet連接時，必須采取必要的安全措施，主要手段是安裝防火墻。
　　
　　1．2系統體系結構
　　
　　圖1是本文提出的基于Web技術的電力市場系統軟硬件體系結構。可以看出，系統的應用邏輯集中在服務器端，服務器端分為響應網頁請求的網頁服務器和處理各種商務邏輯的應用服務器?？蛻舳耸呛唵蔚臑g覽器，這實際上是一種“零客戶端”的解決方案。數據庫服務器與客戶端的*分離保證了系統的數據安全性。　　
　　圖2是傳統的兩層應用體系的一般結構?？梢钥闯觯瑧贸绦虻慕缑婧蛻眠壿嫸荚诳蛻舳恕Ｓ捎趦蓪芋w系結構對客戶端的依賴，及其低下的運行效率，現代大型軟件系統正朝著多層、分布的方向發展，電力市場系統也將必然摒棄傳統的兩層結構。　　2系統實現
　　
　　本文提出了一個基于Internet／Intranet的電力市場系統的具體實現方案。文中涉及的關鍵技術在這個實例中均有體現。
　　
　　2．1J2EE體系結構
　　
　　基于Internet／Intranet的網絡編程技術已經成為當今開發新一代大型系統軟件的主流技術，電力市場系統也不例外，而系統的可擴展性、可操作性、多樣性、可用性和足夠的靈活性則是主要的考慮內容。
　　
　　這種平臺目前有3種技術實現方式：①Sun公司（SunMicrosystem）的Java2企業平臺（J2EEJava2EnterpriseEdition），其核心技術
　　
　　是基于企業JavaBeans（EnterpriseJavaBeans，即EJBs）的組件體系結構；②開放管理組織（OpenManagementGroup）提出的公共對象請求代理結構（commonobjectrequestbrokerarchitecture）；③微軟公司提出的分布Internet應用結構（WindowsDNA），其核心技術是使用COM牛模型實現的服務器端組件體系結構（DCOM+MTS）。
　　
　　本文推薦電力市場系統技術解決方案采用第1種方案，即J2EE，對比其余兩種方案的優勢在于以下幾方面：
　　
　　a．被大量的業界公司支持統一的工業標準。J2EE是由許多的業界公司合作提出的一個開放平臺，擁有業界的廣泛支持和眾多的中間件軟件提供商（比如IBM，Oracle，Inprise，Sun，Netscape等）。
　　
　　b．通過*的中間件服務來快速開拓市場，實現創新的理念。*的基于J2EE平臺的軟件產品可以方便地使用第三方開發的中間件，從而減少應用開發人員的工作量，使得開發人員可以專注于其擅長的商業邏輯部分的開發，而無須面面俱到。
　　
　　c．對投資的更好的保護和對變化的快速適應。電力市場系統軟件的發展對技術的要求日新月異，新的功能需求層出不窮，而且往往要求在復雜的互異系統中進行部署。服務器平臺應該具有使客戶端迅速適應這種變化的能力。一個設計良好的JZEE應用只需做很少量的改動就可以在互異的操作系統中進行部署。
　　
　　2．2WebLogic應用服務器
　　
　　本文的電力市場系統所采用的多層結構的組成部分如表1所示。　　
　　BEA公司的WebLogic應用服務器提供對J2EE組件技術和服務的支持。其中：組件技術包括Servlets，JavaServerPage和Enterprise
　　
　　JaveBeans；服務包括標準網絡通信協議（HTTP，HTTPS，IIOP等）、對數據庫系統訪問（JDBC）和消息系統服務（JavaMessageService和JavaMail）等。
　　
　　系統的應用邏輯被封裝在這些組件（EJB或者JavaBeans）中，而WebLogic應用服務器提供一個完整的管理平臺來管理組件，并且提供各種服務供應用邏輯使用。這樣，大大加快了開發時間，開發人員可以把精力集中在具體應用邏輯的開發上。
　　
　　3幾個關鍵技術
　　
　　3．1動態圖表顯示
　　
　　在電力市場系統中，基于瀏覽器頁面的動態圖表顯示是一項必須實現的關鍵技術。圖表的動態顯示和交互操作給電力市場系統操作人員帶來直觀的界面和操作上的便利。
　　
　　實現動態圖表顯示的典型方法有兩種。第1種方法是在服務器端將從數據庫提取的數據繪成圖，同時在服務器端生成圖形文件，并將頁面的鏈接指向該圖形文件。這種方法的zui大好處是生成的圖形文件比較小，對于網絡速度較慢的用戶（例如遠程撥號上網）比較適用，但是不能交互操作，對不同圖的表現形式（例如曲線圖、柱狀圖、餅圖）之間的轉換缺乏靈活性。第2種方法是在客戶端采用嵌入Applet，實現動態圖表顯示。Applet就是Java客戶端小程序，適合于實現一些較復雜的功能，Apple編譯后可直接嵌入HTML文件中，在瀏覽器中運行，可以提供給用戶一個動態的頁面，用戶在頁面中能夠實現與服務器的交互。本文采用這種方法。但是，由于Applet是運行在客戶端的Java小程序，其本身不能對服務器的數據進行存取，因此，如何實現客戶端的Applet與服務器端的Servlet的數據交換是實現該技術的核心問題。
　　
　　實現Applet與Servlet的數據通信有以下3種方式：
　　
　　a．使用URL／URLConneetion類。URL是一種URL連接類，提供了訪問網絡資源的方法，因為每個Servlet的標識是惟一的，所以利用URL類可
　　
　　以與遠端的Servlet通信。
　　
　　b．使用Socket（套接字）。Socket是網絡編程的重要實現途徑。Socket利用主機名和服務器端口號作為標識進行通信。在Java語言中，提供了java．net．Socket和java．net．ServerSocket類庫，它們對Socket編程需要的各種子功能進行完整的封裝，前者用于客戶端，后者用于服務器端。Applet編程中可以利用上述兩個Socket類中封裝的函數實現與Servlet的數據通信。
　　
　　C．使用RMI（remotemethodinvocation）。RMI是一種不同Java虛擬機互相調用對方對象函數、啟動對方進程的一種機制。在這種機制下，某一臺Java虛擬機上的對象在調用另外一臺Java虛擬機上的函數時，使用的程序語法規則和在當地Java虛擬機上對象間的函數調用的語法規則一致。正是這種機制給分布計算的系統設計、編程都帶來了極大的方便。只要按照RMI規程設計程序，可以不必過問在RMI之下的網絡細節例如TCP／IP，Socket等，更不必擔心其下面的軟硬件環境，任意兩臺Java虛擬機之間的通信*由RMI來負責。Applet和Servlet都是運行在Java虛擬機上的對象，因此，可以利用RMI的強大功能進行遠程通信。
　　
　　3．2分布式應用和分布式數據庫
　　
　　3．2．1分布式應用
　　
　　電力市場系統可以采用WebLogic的分布式集群技術，它將各個應用分布到不同的服務器上，然后將這些服務器組成一個集群（domain）來統一管理，這樣既實現了應用的分布性，又保證了管理的集中性。
　　
　　具體說來，可以把各個不同的應用子系統分布到不用的受控服務器（managedserver）上，然后用一個管理服務器（administrationserver）統一管理各個系統。
　　
　　這樣，各個應用分布在不同的機器上，形成一個彼此之間沒有耦合的體系結構，其優點如下：
　　
　　a．易于維護和管理。各個子系統在初始化時從管理服務器中讀取各自的配置文件，生成數據庫連接池、消息隊列服務池和應用組件線程池。這些連接池和線程池可以通過管理服務器動態進行運行期配置，而不必重新啟動服務器。
　　
　　b、易于升級擴充。通過管理服務器可以新建受控服務器，將新開發的應用動態地發布到新的服務器上；如果發現某個服務器由于訪問量過大而反應緩慢，可以動態地添加一臺新的服務器來減輕負荷。
　　
　　子系統和管理服務器之間可以通過JMS服務來互相通信，這樣，管理服務器上運行的監控程序可以監控當前整個系統的運行狀態。其中，在每個子系統上可以都開設一個消息通信服務，其他系統可以向它發送消息或者向它請求自己所需的消息。
　　
　　3．2．2分布式數據庫
　　
　　電力市場系統采用分布式數據庫來實現數據的分布式存儲和統一管理。通過對數據庫系統進行配置，可以把不同應用邏輯所使用的數據表分布到不同的物理機器上的數據庫中，這樣可以提高訪問效率。而當應用建立數據庫連接時只需要輸入統一的數據庫名稱，分布管理服務器將根據用戶所申請的數據動態地連接到對應的機器上。這一切對鏈接數據庫的應用來說是透明的，應用本身并不關心數據的具體存儲地點。
　　
　　3、3系統應用級的集群和冗余
　　
　　通過WebLogic應用服務器的集群功能，系統可以把多個應用子系統組成一個集群來提高應用的可靠性和可擴展性。一個集群對客戶端來說是透明的。集群結構有以下優點。
　　
　　a．可擴展性。一個多應用服務器組成的集群的處理容量比單一的應用服務器要大得多，而且新的服務器可以動態地加入來擴充處理能力。
　　
　　b．高可靠性。一個集群使用多應用服務器的冗余來防止其中某一臺服務器崩潰所造成的整個系統癱瘓。當一臺服務器崩潰時，其他服務器可以繼續響應客戶端的請求。
　　
　　WebLogic所提供的這些特性對于應用的編寫人員和使用人員都是透明的。應用編寫者無需關心服務器如何配置，只需專注于本身應用邏輯的實現，而客戶在向服務器發出請求時，也不關心服務器內部的處理。一個集群可以管理多個受控集群。一個受控集群在該集群的各臺服務器中提供某種特定的服務接口。HTTPsession狀態集群和對象集群是受控集群類型。另外，還有一些受控集群提供JMS消息隊列和JDBC連接池的集群服務。
　　
　　3．4數據通信服務管理
　　
　　本文介紹的電力市場系統的數據通信服務管理系統，建立在IBM公司的MQSeries通信中間件產品基礎之上，主要用VC++語言開發完成。數據通信服務程序建立了基于“事務—規則—任務”的消息處理機制，構造了一個基于Win32平臺的、標準化的、數據打包／解包／傳輸通信接口（協議）；加強了電力市場交易中心與各發電廠之間數據傳輸的穩定性、安全性、可靠性。
　　
　　數據通信服務管理系統的功能是：基于“事務—規則—任務”的消息處理機制，就是將電力市場交易中心和各發電廠的電力市場系統需要交換的數據，抽象描述為數據交換約束——規則；將可執行的規則分配給具體的事務；通過定義該事務所要處理的數據表，即完成了任務的定義；然后，數據通信服務程序對事務規則及時地解釋執行，產生不同的消息包，放人MQSeries消息隊列中；由MQSeries通道負責傳輸到目的地的消息隊列中，目的地的數據通信服務程序從隊列中取得消息包，將消息包解釋成有意義的數據庫操作命令，對目的地數據庫操作，或將消息包解釋成有意義的警示信息，給相應的應用程序使用。
　　
　　3．5網絡傳輸安全性
　　
　　為了保證電力市場交易中心及發電廠數據傳輸和消息傳輸的安全性，電力市場系統可采用基于SecureSocketsLayer（SSL）和TransportLayerSecurity（TLS）協議的TheJavaSecureSocketExtension（JSSE）體系結構進行網絡編程。其功能包括數據加密、服務器端和客戶端的安全認證以及數據完整性的保障。
　　
　　4范例
　　
　　本文將結合一個實際的電力市場系統中預調度計劃子系統的實現，對所提出的方案進行更明確的闡述。　　圖3是預調度計劃管理系統的實際結構。客戶端是普通的n瀏覽器，用戶在執行查看預調度計劃結果數據、設置計算參數等功能時，通過操作界面向網頁服務器發出請求，網頁服務器通過應用服務器訪問數據庫并反饋給用戶；另一方面，用戶在執行預調度計劃核心算法時，由客戶端向網頁服務器發出計算請求，網頁服務器調用計算服務器上的核心算法，同時接受其返回的信息，并將該信息反饋給客戶端；計算結束后，用戶又可以通過客戶端訪問網頁服務器，查看計算結果。整個過程牽涉到的各臺服務器分工明確，負擔合理，安全性得到了充分保證。
　　
　　通過此例可以看出，本文提出的基于Web技術的電力市場系統設計是可行的，它能充分保證系統運行的性和安全性。其中采用SSL加密技術對TCP／IPSocket通信協議提供安全保證。