CN102082787A - 大用户智能用电信息互动应用框架 - Google Patents
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Abstract
大用户智能用电信息互动应用框架，包括通信管理服务器、安全管理服务器、应用服务器和终端应用框架，终端应用框架为Client端，通信管理服务器为Server端，两者之间形成C/S结构，通信管理服务器响应终端应用框架请求，安全管理服务器位于通信管理服务器与应用服务器之间，实现应用访问安全性控制，所有来自终端应用框架、由通信管理服务器转发至应用服务器的访问请求，均通过安全管理服务器的认证，应用服务器中部署应用功能组件，供终端应用框架调用。本发明面向电力企业提供了一种应用框架，使大用户通过网络接入到电力企业侧的信息网络，通过C/S或B/S的方式应用软件功能实现数据与指令的交互。
Description
技术领域
本发明属于软件工程与应用框架的技术领域，涉及智能用电领域大用户用电信息互动应用软件的设计、开发及部署，为一种大用户智能用电信息互动应用框架。
背景技术
国家电网公司以奉献清洁能源、促进经济发展、服务社会和谐为基本使命，提出建设涵盖电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的统一坚强智能电网。其中，研究供电公司和大用户之间的能量流、信息流和业务流，实现供电公司与大用户双向智能互动是智能用电的一个主要环节。
供电公司和用户之间双向互动是由电价、电能质量、能效管理、安全用电、增值服务等因素驱动的。供电公司需要采集大用户内部的变电站/配电房设备运行信息、电网故障信息、分类设备用电量信息、设备运行状态信息、电能质量信息、电能质量治理设备运行状态信息、储能信息、自发电信息、环境信息，再结合配电网信息、调度信息、变电计量等信息，实现供电公司和大用户之间智能用电互动，为大用户智能用电提供各种个性化、多样化、便捷化的服务。
供电公司与大用户的数据存储以往相对独立，供电公司侧严格执行了内外网分离的安全策略，供电公司未能建立有效的联系通道利用用户侧的用电数据，从而不能进一步提高用电服务质量，因此，双向智能互动的实现一方面需要借助于应用软件系统；另一方面必须要在大用户与供电公司之间建立起统一的数据、指令及应用功能的联系通道。为此需要设计一种应用框架体系，以保证大用户智能用电信息互动应用功能开发的规范性、便捷性，以及应用功能部署及运行的高效性和易扩展性。
发明内容
本发明要解决的问题是：目前供电公司与用户之间的互动手段不能满足需求，需要设计一种应用框架体系，以保证大用户智能用电信息与电力企业之间的互动应用功能开发的规范性、便捷性，以及应用功能部署及运行的高效性和易扩展性。
本发明的技术方案为：大用户智能用电信息互动应用框架，用于用户与电力企业的互动通信，包括通信管理服务器、安全管理服务器、应用服务器和终端应用框架，终端应用框架为Client端，通信管理服务器为Server端，两者之间通过网络连接，形成C/S结构，其中用户位于Client端，电力企业位于Server端，通信管理服务器响应终端应用框架发出的SOCKET、HTTP、RTP协议请求，安全管理服务器位于通信管理服务器与应用服务器之间，实现应用访问安全性控制，所有来自终端应用框架、由通信管理服务器转发至应用服务器的访问请求，均通过安全管理服务器的认证，应用服务器中部署应用功能组件，供终端应用框架调用。
通信管理服务器管理终端应用框架，在终端应用框架启动时管理其注册信息，并保持心跳掌握终端应用框架的健康状态；通信管理服务器上存放终端应用框架及其功能组件的程序文件，对其版本信息进行配置管理，根据配置信息响应终端应用框架及其功能组件的自动升级和扩展请求；
安全管理服务器符合J2EE标准，构建在WEB SERVER之上，对终端应用框架发出的HTTP请求，即URL进行安全认证；
通信管理服务器将终端应用框架发出的URL转发至安全管理服务器，安全管理服务器将URL中附加的加密认证串通过SOCKET发往通信管理服务器进行解密和身份验证，在获得验证通过信息后，创建会话信息，并将该URL发往应用服务器，应用服务器上的功能组件在提供服务响应时向安全管理服务器查证会话信息的合法性；
终端应用框架负责终端设备的初始化，通过反射机制动态加载应用程序实现终端的各项应用功能，终端应用框架提供以下内置功能组件：a)浏览器组件；b)广告播放组件；c)消息订阅组件；d)输入法组件；e)视频通话组件。
通信管理服务器采用集群式或分布式部署，在分布式部署的情况下终端应用框架根据通信管理服务器列表选择或切换可以到达的通信管理服务器；安全管理服务器及应用服务器采用集群式部署；应用服务器采用分布式部署；当终端应用框架通过互联网与应用框架的其它部分连接时，给通信管理服务器和安全管理服务器配置互联网固定IP地址，并部署在电力企业信息网络的外网区中。
所有应用功能组件以独立的压缩包形势部署在应用服务器上，并通过Web Service的方式调用电力企业信息系统原有业务应用功能，大用户智能用电信息互动应用框架设有class和jsp两种形式的安全访问控制接口程序，供应用功能组件开发使用。
本发明针对供电公司与用户之间的互动，提供了一种应用框架，框架提供了可在应用程序之间共享的可复用的公共结构，应用框架并不是包含构件应用程序的小片程序，而是实现了某应用领域通用完备功能的底层服务，使用这种框架的用户可以在一个通用功能已经实现的基础上开始具体的系统开发。框架是成熟、稳健的，应用框架注重于面向专业领域的软件重用，具有领域相关性，构件根据框架进行复合而生成可运行的系统。
本发明突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
1)应用框架：本发明提出了一套完整的应用框架，可以规范大用户智能用电信息互动系统的设计，加速开发过程，并提供了可靠高效的部署及运行模式；
2)安全性：本发明在架构设计上充分考虑了访问安全性控制，通过终端应用框架、通信管理服务器、安全管理服务器、应用服务器环环相扣的访问安全机制设计，有效避免盗链、伪造身份等未经授权的访问，满足供电公司侧的安全策略；
3)规范性：本发明遵照电网公司相关企业标准以及行业相关标准，且未使用任何第三方开发套件，满足用电信息互动的安全策略要求；
3)便捷性：本发明代码部分充分考虑了模块重用、层次分离、接口标准化和可移植代码的分离。针对通信、数据采集等方面都形成了相应的组件并且提供相应的SDK，增加二次开发的便携性；
4)高效性：本发明在数据库访问、应用执行效率、音视频传输上都保证了高效性，客户端达到1000个以上连接时一般应用可以保证1-2秒的响应速度；
5)扩展性：本发明在各个环节上都充分考虑了其扩展性，模型驱动、数据驱动、代码注入等技术在设计和开发过程中应被广泛采用。
附图说明
图1为本发明的应用框架示意图。
具体实施方式
本发明提出一个适用于大用户智能用电信息互动应用的应用框架，在符合国家电网公司对信息安全要求的前提下，该系统框架允许大用户通过专用网络或INTERNET等公用网络接入到电力公司侧的信息网络，通过C/S或B/S的方式应用软件功能实现数据与指令的交互。该框架充分考虑了对分布式部署、集群式部署以及多级部署等各种部署方式的支持；支持应用框架自身的自动升级及功能扩展；支持在线方式下各应用功能组件的自动升级与扩展；提供C/S及B/S架构下应用功能组件的集成标准及实现接口。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
如图1，本发明包括通信管理服务器、安全管理服务器、应用服务器和支持自动升级及功能扩展的终端应用框架，它们之间具有灵活的部署模式及应用功能组件的集成标准及实现接口。
终端应用框架为Client端，通信管理服务器为Server端，两者之间形成C/S结构，通信管理服务器负责响应终端应用框架发出的请求。安全管理服务器负责应用访问安全性控制，位于通信管理服务器与应用服务器之间，所有来自终端应用框架、由通信管理服务器转发至应用服务器的访问请求，都必须通过安全管理服务器的认证。应用功能组件部署在应用服务器上，符合一定的集成标准和实现接口，就可以被终端应用框架识别和调用。
通信管理服务器：管理终端应用框架，在终端应用框架启动时管理其注册信息，并保持心跳掌握终端应用框架的健康状态；负责响应终端应用框架发出的SOCKET、HTTP、RTP等多种协议请求；根据配置信息响应终端应用框架及功能组件的自动升级和扩展请求。
终端应用框架部署后每个实例都有唯一识别码，在其启动时将唯一识别码及相关信息发向通信管理服务器进行注册，通信管理服务器将这些信息与数据库中存放的注册信息进行比对，确认终端应用框架身份的合法性。注册成功后，通信管理服务器根据注册时间生成唯一的加密认证串，并附加在发送给终端应用框架的应用链接(URL)上，当监测到终端应用框架离线时，通信管理服务器将注销其注册信息及加密认证串。
在SOCKET通信上，支持不同类型服务器环境下的完成端口模型(AIX、LINUX等)，并对套接字池的管理算法进行了改进，增加链表方式优化池的运行效率；同时支持阻塞与非阻塞两种工作方式，非阻塞方式用于处理C/S间的程序调用及消息传递，具有很好的并发能力，阻塞方式用于处理文件流的传输，保证文件传递的事务完整性。
支持HTTP协议，通信服务器能够接收到终端应用框架发送的HTTP请求并将其转发至安全管理服务器。
支持RTP，用于向客户端提供实时视频与语音通信功能。
通信管理服务器上存放终端应用框架及其功能组件的程序文件，对其版本信息进行配置管理。接收到终端应用框架的升级请求时将新的程序文件传输到终端应用框架。
安全管理服务器：符合J2EE标准，构建在WEB SERVER之上，对终端应用框架发出的HTTP请求(URL)进行安全认证。
通信管理服务器将终端应用框架发出的URL转发至安全管理服务器，安全管理服务器将URL中附加的加密认证串通过SOCKET发往通信管理服务器进行解密和身份验证，在获得验证通过信息后，创建会话信息，并将该URL发往应用服务器。应用服务器上的功能组件在提供服务响应时会向安全管理服务器查证会话信息的合法性。该机制有效阻止盗链等未经安全认证的HTTP请求的发生。
应用服务器：符合J2EE标准，构建在WEB SERVER之上，组件化的部署业务应用软件，或登记并实现与外部业务应用之间的调用接口。
终端应用框架：负责终端设备的初始化，通过反射机制动态加载应用程序实现终端的各项应用功能。
终端应用框架提供完整的窗口管理器对应用程序的交互界面进行管理。
终端应用框架可通过自动更新程序实现框架所管理的应用的更新，同时也可以实现自身及功能组件的更新，此外也负责自动更新程序的更新。
终端应用框架拥有管理与终端自身相连的多种硬件设备的功能，包含利用加密狗加密自身硬件信息、利用智能卡读卡器扩展权限控制、利用红外触摸屏幕实现多点触摸功能等。
终端应用框架拥有守护进程不断检测自身运行环境的健康状况。
终端应用框架提供以下内置功能组件：a)浏览器组件；b)广告播放组件；c)消息订阅组件；d)输入法组件；e)视频通话组件。
部署模式：应用框架在设计上充分考虑了集群式和分布式的部署方式，并可以两者结合使用。根据框架应用场景的实际情况，考虑了支持大规模并发、多种网络接入、多级部署等情况。
通信管理服务器可以用集群的方式部署，也可进行分布式部署。在分布式部署的情况下终端应用框架可以根据通信管理服务器列表选择或切换可以到达的通信服务器。
安全管理服务器及应用服务器也可以用集群的方式部署。
应用服务器支持分布式部署。
当终端应用框架通过互联网接入时，需在电力企业信息网络的外网区中部署具有互联网固定IP地址的通信管理服务器及安全管理服务器。
典型的部署模式为集群式部署和分布式部署相结合，通信管理服务器、安全管理服务器、应用服务器在电力企业内网与外网区都以集群式进行部署，满足了不同的网络接入途径的需要。而应用服务器同时也在电力企业内网与外网区进行了分布式的部署。
应用功能组件的集成标准及实现接口：为保证应用框架的普适性，并考虑到应用功能组件的扩充、更新不应影响到整个框架的运行，应用功能组件以独立的压缩包的形势单独部署在应用服务器上，调用电力企业信息系统原有业务应用功能应通过Web Service的方式。
框架提供安全访问控制的接口程序(以class和jsp两种形式)供应用功能组件开发使用，以保证应用页面的访问能够被框架支持。
以南京某齿轮制造有限公司为例，在该企业电力管理中心的智能交互终端上部署了终端应用框架；从最近的变电站延伸电力光纤到企业电力管理中心，将该企业的智能交互终端连接到了供电公司内部网络；终端应用框架与部署在供电公司的通信管理服务器通信并获取它能够使用的各类功能的入口，显示在终端桌面上；当企业用电负责人使用这些功能时，访问请求被送到通信管理服务器后转交至安全管理服务器进行访问合法性的校验，校验通过后请求被转发至应用服务器，由应用服务器提供应用功能响应。应用功能以组件的形式发布在应用服务器上，增加新的服务组件或是升级已有的服务组件，对终端是没有影响的。
目前该用户使用本方案与供电公司间实现信息互动。可以实时的了解自身电力消费情况，并对历史情况进行多角度的分析；可以及时掌握有关停电、维修等计划信息；第一时间得到安全用电检查等方面的反馈信息；方便的查询申办业务的流转情况等，取得了很好的实际应用效果。
Claims (5)
1.大用户智能用电信息互动应用框架，其特征是用于用户与电力企业的互动通信，所述应用框架包括通信管理服务器、安全管理服务器、应用服务器和终端应用框架，终端应用框架为Client端，通信管理服务器为Server端，两者之间通过网络连接，形成C/S结构，其中用户位于Client端，电力企业位于Server端，通信管理服务器响应终端应用框架发出的SOCKET、HTTP、RTP协议请求，安全管理服务器位于通信管理服务器与应用服务器之间，实现应用访问安全性控制，所有来自终端应用框架、由通信管理服务器转发至应用服务器的访问请求，均通过安全管理服务器的认证，应用服务器中部署应用功能组件，供终端应用框架调用。
2.根据权利要求1所述的大用户智能用电信息互动应用框架，其特征是通信管理服务器管理终端应用框架，在终端应用框架启动时管理其注册信息，并保持心跳掌握终端应用框架的健康状态；通信管理服务器上存放终端应用框架及其功能组件的程序文件，对其版本信息进行配置管理，根据配置信息响应终端应用框架及其功能组件的自动升级和扩展请求；
安全管理服务器符合J2EE标准，构建在WEB SERVER之上，对终端应用框架发出的HTTP请求，即URL进行安全认证；
通信管理服务器将终端应用框架发出的URL转发至安全管理服务器，安全管理服务器将URL中附加的加密认证串通过SOCKET发往通信管理服务器进行解密和身份验证，在获得验证通过信息后，创建会话信息，并将该URL发往应用服务器，应用服务器上的功能组件在提供服务响应时向安全管理服务器查证会话信息的合法性；
终端应用框架负责终端设备的初始化，通过反射机制动态加载应用程序实现终端的各项应用功能，终端应用框架提供以下内置功能组件：a)浏览器组件；b)广告播放组件；c)消息订阅组件；d)输入法组件；e)视频通话组件。
3.根据权利要求1或2所述的大用户智能用电信息互动应用框架，其特征是通信管理服务器采用集群式或分布式部署，在分布式部署的情况下终端应用框架根据通信管理服务器列表选择或切换可以到达的通信管理服务器；安全管理服务器及应用服务器采用集群式部署；应用服务器采用分布式部署；当终端应用框架通过互联网与应用框架的其它部分连接时，给通信管理服务器和安全管理服务器配置互联网固定IP地址，并部署在电力企业信息网络的外网区中。
4.根据权利要求1或2所述的大用户智能用电信息互动应用框架，其特征是所有应用功能组件以独立的压缩包形势部署在应用服务器上，并通过Web Service的方式调用电力企业信息系统原有业务应用功能，大用户智能用电信息互动应用框架设有class和jsp两种形式的安全访问控制接口程序，供应用功能组件开发使用。
5.根据权利要求3所述的大用户智能用电信息互动应用框架，其特征是所有应用功能组件以独立的压缩包形势部署在应用服务器上，并通过Web Service的方式调用电力企业信息系统原有业务应用功能，大用户智能用电信息互动应用框架设有class和jsp两种形式的安全访问控制接口程序，供应用功能组件开发使用。
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Legal Events
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Owner name: NANJING POWER SUPPLY CO., JIANGSU PROV. POWER CO. Free format text: FORMER OWNER: NANJING POWER SUPPLY CO., JIANGSU PROV. POWER CO. JIANGSU SUYUAN HIGH-TECH CO., LTD. Effective date: 20130111 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20130111 Address after: 210008 Gulou District, Jiangsu, Zhongshan Road, No. 251, No. Applicant after: Jiangsu Electric Power Company Applicant after: Nanjing Power Supply Co., Jiangsu Prov. Power Co. Applicant after: Jiangsu Suyuan High-Tech Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 210008 Gulou District, Jiangsu, Zhongshan Road, No. 251, No. Applicant before: Jiangsu Electric Power Company Applicant before: Nanjing Power Supply Co., Jiangsu Prov. Power Co. Applicant before: Jiangsu Suyuan High-Tech Co., Ltd. |
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