摘 要：分析了在電力市場環境下，當前SCADA系統信息集成的局限性，將基于XML Web service的面向服務架構（SOA）技術引入其中，設計基于SOA的SCADA系統調度端平臺架構，實現分布式服務功能交互。 關鍵詞：SOA，SCADA系統，XML, Web service Abstract: With the rapid development of power market , there is limitation when current SCADA system share information with other information systems . In order to solve this problems above , this paper pulls in SOA architecture based on XML Web service , and design the new architecture of SCADA system management platform , in order to comply the distributed function. Key word: SOA, SCADA system, XML, Web service 0 引言 　　調度自動化系統是運用計算機、通信和控制技術，對調度中心管轄的設備，進行數據采集、監視和控制，以實現自動測量、自動信號、自動控制和自動調節等功能。主要由數據采集及監控、狀態估計、安全分析、潮流優化和經濟調度等模塊組成。隨著電網技術和計算機技術的發展，在調度自動化系統中需要集成來自不同廠商的硬件設備、操作系統、數據庫平臺和網絡協議等，由此帶來的異構性給應用軟件的互操作性、兼容性以及升級能力造成了嚴重問題。形成大量分散異構的“信息孤島”，針對此現象，本文提出一種基于SOA的分布式架構在調度自動化系統中的應用設想。 1 當前SCADA系統介紹及其局限性 　　從集中式，經開放式向分布式發展的過程。到目前為止，電網能量管理系統的調度系統的發展已經歷經三代，這三代系統的結構可以歸納為主機終端結構、客戶一服務器結構（即C/S結構）和功能分布式結構3種，如圖1-a，圖1-b和圖1-c所示 。 [align=center] [/align] 　　目前廣泛使用的是C/S結構。傳統的C/S結構是對以前單機系統得擴展，解決了執行效率和多用戶同時使用的問題，這種模式盡管有以下優點：可通過網絡環境發布信息、分布數據;特性良好的人機界面;使用分布式管理，均衡了負載;性價比高等，但經過一段時間的使用和推廣后，一些缺點也逐漸顯露，如不同應用使用不同客戶端軟件，維護工作量大，每一次的升級都意味著要全部更新所有客戶端，大部分應用依賴特定系統開發平臺，可移植性，可擴展性差導致靈活度不夠，無法滿足應用軟件規模的擴大和各種軟件集成的迫切要求，也不能適應復雜多變的軟、硬件環境。為了解決這些問題，對原有系統結構進行改進，出現了分布式多層應用程序架構，這種架構最大優點就是將用戶表示層、業務邏輯層、數據層剝離，每層獨立，表示層負責用戶界面和外部接口邏輯，業務層負責核心的商業規則和業務邏輯，數據層負責讀取和更新存儲器中的數據，即通常所謂的三層架構。 　　調度自動化系統不僅要能夠完成監控要求,還要和其他應用子系統如安全分析子系統，優化和經濟調度子系統進行互連和互操作。對于這一點,傳統的C/S模型是無能為力的。而分布式對象模型可以提供分布式異構環境下應用系統互連和互操作的標準,使得系統在具有很好的開放性的同時,也提供了很好的可擴展性,便于新的應用模塊的擴展。 2 SOA與Web service技術概述 　　SOA（Service-Oriented Architecture），如圖2所示。它是一種體系架構，它將應用程序的功能單元稱為服務，這些服務之間通過定義良好的接口和契約聯系起來。接口采用中立的方式進行定義，獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。服務映射到業務功能，實現服務的組件通常映射到業務實體和操作它們的業務規則。實現服務的軟件實體通常是粗粒度的，松散藕合的，基于消息通信模型的。 　　Web Service為分布式系統提供了支持，其平臺和語言中立性使得跨平臺的互操作，系統地整合更加容易，其技術的成熟化使得SOA架構思想得到很好的應用。從目前研究應用的幾大軟件廠商共同協商的標準來看，Web Service技術無疑是最方便的。Web Service的關鍵技術如下。 [align=center] 圖2 SOA架構[/align] 　　2.1 SOAP 　　簡單對象訪問協議SOAP（Simple Object Access Protocol）執行和調用服務間的通信。當Web service建好以后，需要調用它時，SOAP提供了標準的RPC方法調用Web service。SOAP規范定義了SOAP消息的格式，以及怎樣通過HTTP協議來使用SOAP，它是基于XML的，繼承了XML的開放性和可擴展性，可解決多個應用之間的一致性問題。 　　2.2XML 　　XML是web serivces的核心基礎技術,是SOAP實現的關鍵所在，是Web服務平臺中表示數據的基本格式，是Web服務通信協議的數據編碼方式。主要優點與平臺無關。XML解決了數據表示的問題，但它沒有定義一套標準的數據類型，更沒有說怎么去擴展這套數據類型。W3C制定的XML Schema（XSD）就是專門解決這個問題的一套標準。它定義了一套標準的數據類型，并給出了一種語言來擴展這套數據類型。 　　2.3 WSDL 　　WSDL（Web Service Description Language）Web服務器描述語言是用XML文檔來描述Web服務的標準，是Web服務的接口定義語言，由Ariba、Intel、IBM、MS等共同提出，通過WSDL，可描述Web服務的三個基本屬性： 　　·服務做些什么——服務所提供的操作（方法） 　　·如何訪問服務——和服務交互的數據格式以及必要協議 　　·服務位于何處——協議相關的地址，如URL 　　WSDL使得描述服務成為可能，同時也讓客戶能夠以標準的方式對這些服務進行調用，而不需要知道更多的底層協議，如SOAP和HTTP等。 　　2.4 UDDI 　　UDDI（Universal Description , Definition, and Integration,統一描述、定義和集成）用來發布、查找服務。用戶可以在上將其服務進行注冊，以便其它用戶訪問。目錄入口是一個描述了服務及其如何提供服務的禮文件。目錄也包含了一些搜尋用戶需要的服務方法，并提供信息、聯系方式和鏈接的技術數據，以滿足需要的服務。同時，通過提供的標準接口，用戶可以發布自己的服務供其他實體調用，也可以查詢特定服務的描述信息，并動態地綁定到該服務上。 3 基于SOA的調度系統總體架構設計 　　第一層是電力信息系統層，根據服務契約從每個現有的信息系統（EIS）中分離出實現一定業務功能的基本服務。在信息系統層,將企業現有的EIS封裝成一個或多個Web基本服務,對外提供統一的接口（如一個或多個WSDL）。將它們原來以各種API形式暴露的接口用WSDL重新描述,然后使用HTTP +SOAP的消息傳輸方式作為與外界交互的橋梁。在SCADA調度系統中可以劃分的系統功能有：報文處理，數據采集，數據維護，子站和監視等。第二層是傳輸層，采用企業服務總線（ESB）作為傳輸連接服務的“橋梁”。ESB所提供的基于標準的連接服務,可將應用中實現的功能或者數據資源轉化為服務請求者能以標準的方式來訪問的服務。服務提供者首先把提供的Web服務發布到企業私有的UDDI,同時在ESB上配置一些基礎的元數據,如Web服務容器類型、調用方式（動態/靜態）等，當有一個請求Web服務時,ESB把該Web服務作為一個功能提供給要使用的系統,每個功能通過唯一的標識號標識,則系統只需要向ESB發送該Web服務的數據接口標準的SOAP消息,ESB就會自動的執行該Web服務,并把處理結果發送給服務請求系統。第三層是服務層，原企業應用系統提供的通常是細粒度的API接口,經過Web封裝是將API用基于XML的WSDL重新描述,此基本服務依然是細粒度的,而SOA思想中要求服務單元是粗粒度的,在服務層重新組合基本服務,使服務具有一定粗粒度。SCADA系統基礎服務網管服務、安全服務、數據服務。第4層是業務層。在這一層中利用已經封裝好的各種服務來構建電力系統中的具體的業務流程。第五層是表示層，這是暴露給客戶或合作伙伴使用的服務接口,以Web服務的形式提供。 [align=center] 圖3 SOA架構的SCADA調度系統結構圖[/align] 4 結論 　　本文拋磚引玉地介紹了面向服務的體系結構（SOA）在SCADA的應用, 采用基于XML的Web Service技術為異構系統之間實現無縫的連接和集成，在系統內部使用傳統的緊耦合系統架構而在系統之間采用松耦合的系統架構,這樣既可以保持同構系統內部的體系獨立完整,又能實現異構系統互相通信集成而構成整體，實現電力信息的共享和整合，促進電力系統信息集成的應用與管理水平的提升 參考文獻 　　1 楊樸，游大海等.SCADA系統的XML Web服務實現.電力系統及其自動化學報.2003年8月第15卷第4期 　　2 麻麗娜，苑津莎等.基于Web services的電力企業應用集成技術研究與實現.電力系統通信.2005，（11）. 　　3 桂友武，黃煙波.用SOA與Web services進行企業集成的框架設計.信息技術.2007，（10） 　　4 許衛兵，孫佐，陳繼軍.面向服務架構（SOA）的電力系統信息集成研究.中國儀器儀表.2007，（6） 　　5 董文煒.基于SOA的分布式Web應用系統的研究.西北工業大學碩士論文.2007 　　6 吳家菊，劉剛等.基于Web服務的面向服務（SOA）架構研究.現代電子技術.2005,（14） 　　7 宋朝青.利用分布式組件對象模型構建SCADA系統網絡模型.電力系統自動化.2000,（9） 　　8 凌曉東.SOA綜述.計算機應用與軟件.2007，（10）