發(fā)電廠機組級的性能計算和分析模塊作為監(jiān)控息系統(tǒng)SIS（SupervisoryInfOrmat*tem）的一個重要功能模塊，為其他模塊提供決策依據(jù)，是SIS執(zhí)行全廠綜合優(yōu)化服務(wù)的基礎(chǔ)。由于各發(fā)電廠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)千差萬別，設(shè)計開發(fā)具有通用性并且可擴展的發(fā)電廠機組級性能計算和分析模塊無疑具有重要意義。
組件對象模型COM（CompoentObjectModel）是Microsoft提出并在當(dāng)前被大量使用的分布式組件標準，具有很好的開放性、兼容性和可擴展性。本文介紹了COM技術(shù)在發(fā)電廠SIS機組性能計算模塊中的應(yīng)用。
一、機組性能計算模塊的結(jié)構(gòu)和功能
本文所開發(fā)的發(fā)電廠SIS系統(tǒng)的機組性能計算模塊主要由兩部分組成，包括系統(tǒng)組態(tài)和性能計算兩個子模塊，而性能計算模塊又是一個包括數(shù)據(jù)通信層、性能計算層和界面層的三層結(jié)構(gòu)模式。軟件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
發(fā)電廠系統(tǒng)組態(tài)模塊是一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的圖形組態(tài)界面，其中包括鍋爐、汽機、加熱器、凝汽器等設(shè)備的圖元組件。該模塊具有規(guī)格化布局、智能糾錯和自動連線的功能，通過直接拖拉移動各設(shè)備圖元就可很方便的得到系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖，并可以將發(fā)電廠系統(tǒng)和設(shè)備的相關(guān)信息存儲在組態(tài)圖文件當(dāng)中。機組性能計算分析模塊通過讀取組態(tài)圖文件獲得發(fā)電廠系統(tǒng)以及設(shè)備的一系列參數(shù)。性能計算組件通過相關(guān)接口讀取系統(tǒng)參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)庫接口層獲得計算中所需要的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，然后調(diào)用系統(tǒng)性能計算的通用模型函數(shù)對整個系統(tǒng)進行分析計算，得到一系列能反映發(fā)電廠性能和經(jīng)濟性指標的實時或離線的數(shù)據(jù)，zui后在界面層用報表或趨勢圖的形式顯示出來。
二、COM技術(shù)特點
COM是一種平臺獨立的、分布式的和面向?qū)ο蟮目蓜?chuàng)建交互式二進制軟件組件系統(tǒng)，是關(guān)于如何建立組件以及如何通過組件構(gòu)建應(yīng)用程序的一種編程規(guī)范。
從實際應(yīng)用的角度看，COM中zui基本的元素是組件對象，組件對象之間及組件對象與系統(tǒng)之間通過接口進行互操作。COM實現(xiàn)了對象的封裝，訪問對象的*途徑是通過接口。接口是一組邏輯相關(guān)的操作的集合，每個COM對象可以有多個接口，每個接口都是由一個共同的基類IUnknown接口派生，實現(xiàn)了對象接口查詢和生命期控制的基本功能。在由對象和接口構(gòu)成的COM基本框架中，采用全局*標識符GUID標識組件對象和接口，操作系統(tǒng)可通過查詢注冊表得到對象標識進行對象的創(chuàng)建和初始化。COM組件程序和客戶程序之間通信的橋梁是COM庫，COM庫中提供了對象創(chuàng)建和管理、內(nèi)存管理及一些標準化操作的相關(guān)函數(shù)。COM標準提供了可重用機制、進程透明性和安全性機制。此外，COM規(guī)范中還實現(xiàn)了可連接對象機制、結(jié)構(gòu)化存儲、命名綁定和統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸?shù)葦U展技術(shù)[1]。
COM應(yīng)用是基于客戶/服務(wù)器模型的，作為位于操作系統(tǒng)之上的標準中間件，使客戶端和服務(wù)器間實現(xiàn)了無縫連接和網(wǎng)絡(luò)透明的功能。COM應(yīng)用模型具有高穩(wěn)定性、強擴展性、高性能、可重用性、語言無關(guān)性以及進程透明性等諸多優(yōu)點。鑒于此，將COM技術(shù)融入了對SIS模塊的設(shè)計當(dāng)中。
三、基于COM機組性能計算模塊的軟件設(shè)計
3.1發(fā)電廠設(shè)備圖元組件
在本系統(tǒng)的機組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)模塊中，zui初構(gòu)想是將系統(tǒng)各設(shè)備模塊（包括鍋爐、汽缸、加熱器、凝汽器、泵等）都做成COM控件進行圖形加功能的組態(tài)，但由于發(fā)電廠機組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般相當(dāng)復(fù)雜，構(gòu)成各異，而且各個設(shè)備之間并不是獨立運行的，在運行時各設(shè)備間會相互影響，因此將各設(shè)備功能獨立出來進行組件只用來完成系統(tǒng)圖形組態(tài)，得到直觀的系統(tǒng)整體組成結(jié)構(gòu)圖。在圖元組件中定義了設(shè)備型式、設(shè)備運行狀況、位置序號等一系列屬性，各設(shè)備相關(guān)參數(shù)被作為圖元組件的屬性進行設(shè)定并保存。然后在機組性能計算模塊中通過讀取組態(tài)圖文件導(dǎo)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)，將系統(tǒng)作為一個整體對象進行下一步的性能計算和分析。
3.2機組性能計算動態(tài)鏈接庫組件
機組性能計算組件是系統(tǒng)的核心部分，主要包括熱力系統(tǒng)性能計算、鍋爐性能計算和機組性能綜合計算。以熱平衡、等效焓降以及智能分析等理論為基礎(chǔ)構(gòu)建了一組熱力系統(tǒng)和鍋爐性能計算的通用算法模型，然后用COM組件對這些算法模型進行封裝。COM組件可做成兩種類型，即進程內(nèi)組件（通常是動態(tài)鏈接庫DLL形式）或進程外組件[2]。不能直接進行客戶調(diào)用進程外組件的功能，必須通過代理（proxy）模塊和存根（stub）模塊實現(xiàn)過程調(diào)用。而客戶調(diào)用進程內(nèi)組件的功能是通過組件接口的虛函數(shù)表（VTable）直接進行的，因此效率非常高。針對機組性能計算組件對執(zhí)行速度要求高的特點，采取了通過進程內(nèi)組件（DLL方式）封裝算法模型以實現(xiàn)快速調(diào)用。
從發(fā)電廠性能計算流程和軟件靈活性方面考慮，將鍋爐性能計算組件和熱力系統(tǒng)性能計算組件分開設(shè)計。由于計算組件均不涉及到用戶圖形界面，故選用VC6.0中提供的ATL（ActiveTemplaibrary）進行開發(fā)，這樣的組件代碼會更加簡練。組件除了提供IUnknown和IDispatch等標準接口外，在鍋爐性能計算組件中還設(shè)計了IBoiLSys和IconnectDB等主要接口，IBoilSys接口提供了ReadBProp（讀取鍋爐相關(guān)參數(shù)），GetBEf（計算鍋爐效率）和GetBIH（計算輸入熱量）等一系列方法函數(shù)，而IconnectDB接口主要提供與數(shù)據(jù)庫通信的相關(guān)函數(shù)。在熱力系統(tǒng)性能計算組件中還設(shè)計了IHeaterSys,IEconomic和IconnectDB等接口，其中IHeaterSys接口提供了ReadHProp（讀取熱力系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)），GetHEf（計算汽機側(cè)效率），GetHDi（計算各加熱器抽氣量），GetH-VQ（計算單位蒸汽吸熱量），GetLoad（計算機組負荷）等一系列方法函數(shù)，IEconomic接口提供了GetEfd（計算發(fā)電效率），GetTHuse（計算汽機熱耗率）等一系列計算經(jīng)濟性的方法函數(shù)。
通過ATL將以上各組件編譯成DLL庫文件后，在客戶程序模塊中先初始化COM庫，并從類型庫中添加入組件的.tlb文件，就可以創(chuàng)建組件的包裝類，迸而創(chuàng)建組件對象，利用對象完成組件的各項功能。這種COM組件Client/Server實現(xiàn)模式如圖2所示。
將算法模型設(shè)計成了COM組件，系統(tǒng)便具有了COM的諸多優(yōu)點。比如若在以后運行過程中需要更新或修改算法模型，只要改變接口函數(shù)的具體實現(xiàn)部分，而無須重新設(shè)計組件和定義組件接口，重新編譯動態(tài)鏈接庫就可以完成對系統(tǒng)的升級。組件就如一個標準化的零件，為軟件的更新和復(fù)用提供了極大的方便。
3.3數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計
組件進行機組性能計算和分析時需要獲得相關(guān)的實時或歷史的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，組件與相關(guān)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫間的通信是通過數(shù)據(jù)庫接口進行的。MicroSoft推出的基于COM技術(shù)的OLEDB/ADO技術(shù)繼承了COM模型的配置靈活性和健壯性，而且為幾乎所有的關(guān)系數(shù)據(jù)源和非關(guān)系數(shù)據(jù)源提供了高性能的一致的訪問接口，具有良好的通用性和移植性和更快的訪問數(shù)據(jù)源的速度。OLEDB是一組全新的數(shù)據(jù)庫底層COM接口，它可以對不同數(shù)據(jù)源迸行轉(zhuǎn)換。組件化技術(shù)的應(yīng)用使得OLEDB程序?qū)崿F(xiàn)了功能分配，從而減輕了服務(wù)器端的負荷，因此提高了數(shù)據(jù)訪問性能。ADO對OLEDB中的大量接口進行了封裝，在模型層次上基于OLEDB，應(yīng)用上高于OLEDB，不提供底層控制。在VisualC++6.0的ATL中提供了TOLEDB模板類用于簡化OLEDB數(shù)據(jù)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)提供程序的設(shè)計[3]。基于VC6開發(fā)的本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫接口主要采用OLEDB來設(shè)計。
OLEDB由枚舉器（enumerator）、數(shù)據(jù)源（datasource）、會話（session）、命令（command）、行集（rowset）和事務(wù)（transaction）等幾種COM對象組成，各自都包含一系列COM接口，這些對象和接口機制支撐起面向應(yīng)用的OLEDB模板類。利用OTlFlDB模板類提供的方法函數(shù)進行數(shù)據(jù)庫編程，避免了直接調(diào)用COM組件對象和眾多復(fù)雜的接口，可簡化操作流程。
由于本系統(tǒng)是基于通用性的，數(shù)據(jù)源類型和位置具有不可確定性，因此可動態(tài)加載數(shù)據(jù)源是實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問的關(guān)鍵所在。通過打開一個數(shù)據(jù)鏈接屬性對話框進行數(shù)據(jù)源選擇和屬性設(shè)置。利用OLEDB模板類實現(xiàn)動態(tài)加載數(shù)據(jù)源的簡要原理性過程如下：
CDataSourcem-Connect;//數(shù)據(jù)源對象
CSessionm-Session;//會話對象
m-Connect.Open（AfxGetMainWnd（）->
GetSafeHwnd（））;//彈出數(shù)據(jù)鏈接屬性對話框，選擇數(shù)據(jù)源
USES-CONVERSION;
m-Session.Open（m-Connect）；//創(chuàng)建會話對象
OLEDB模板通過CAccessorRowset類使用訪問器（Accessor）和行集設(shè)置和檢索數(shù)據(jù)，并可通過Cac-cessorRowset的派生類CCommand執(zhí)行SQL數(shù)據(jù)查詢命令。CAccessorRowset模板類的結(jié)構(gòu)見圖3。
本系統(tǒng)中通過CColumns對象的open（）函數(shù)獲取數(shù)據(jù)源表中的列信息；然后通過CManualAccessor（手動存取器類）對象將數(shù)據(jù)源表中的所有列進行綁定操作，以便能快速地將各表的所有數(shù)據(jù)記錄以列表的形式顯示出來。
在獲取了數(shù)據(jù)源的表和列的具體信息后，接下來才可為程序中已定義好的各運算變量確定各自在數(shù)據(jù)源中對應(yīng)的表名和列名。在系統(tǒng)運行過程中通過CDynamicAccessor（動態(tài)存取器類）對象來動態(tài)創(chuàng)建訪問器并從行集中獲得特定列的數(shù)據(jù)信息，從而對各變量進行賦值。
通過以上操作過程就可基本實現(xiàn)機組性能計算模塊與現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫平臺間的數(shù)據(jù)通信。由于采用了OLEDB標準設(shè)計，系統(tǒng)為各類數(shù)據(jù)源提供了一個統(tǒng)一而且快速靈活的數(shù)據(jù)訪問接口。
四、結(jié)束語
本文設(shè)計開發(fā)的發(fā)電廠機組級的性能計算和分析模塊由于采用了COM技術(shù)，在設(shè)計開發(fā)中具有擴展方便、通用性好和靈活性高等優(yōu)點。作為SIS系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)模塊，在發(fā)電廠現(xiàn)場應(yīng)用中運行、性能穩(wěn)定，為SIS系統(tǒng)其他模塊的功能充分實現(xiàn)提供了可靠的保障。
SIS系統(tǒng)中的經(jīng)濟性分析、負荷分配和全廠調(diào)度等其他功能模塊也可采用COM組件的形式來構(gòu)架，會十分有利于系統(tǒng)集成和功能擴展。
