刘国华 西北电力设计院 

 
　　[摘  要]随着电力系统的发展和自动化水平的提高，用户往往要运行多套系统，每套系统中要运行多个应用，这些应用和系统常常是分步实施的，必然存在系统的更新升级，带来软件稳定性、重复建设等问题。为此，介绍了中间件技术的概念、中间件的分类和中间件技术在电网调度自动化系统中的应用。
　　[关键词] 中间件技术 电网调度自动化系统 

　　随着电力系统的发展和自动化水平的提高，用户往往要运行多套系统，每套系统中要运行多个应用，这些应用和系统常常是分步实施的，必然存在系统的更新升级。传统的应用系统升级存在以下问题：（1）当用户对老的系统更新换代时，由于运行平台不兼容，用户原来的一些运行稳定可靠的软件不能再运行，用户长期积累的数据资料和二次开发的工作不能再保留；（2）当用户对系统中的某一部分的功能进行扩展时，如果用第三方软件，由于接口专用，要重复建设一些软件，如一些用户运行有多家应用软件，浪费了用户的资金和时间；（3）当用户进行后期功能的招标时，由于第三方软件的接口问题，往往使用户选择原来系统的厂家，不能选择最好的应用软件。因此，应用中间件技术对用户的意义是深远的。

一 什么是中间件

　　计算机技术迅速发展。从硬件技术看，CPU速度越来越高，处理能力越来越强；从软件技术看，应用程序的规模不断扩大，特别是Internet及WWW的出现，使计算机的应用范围更为广阔，许多应用程序需在网络环境的异构平台上运行。这一切都对新一代的软件开发提出了新的需求。在这种分布异构环境中，通常存在多种硬件系统平台(如PC，工作站，小型机等)，在这些硬件平台上又存在各种各样的系统软件(如不同的操作系统、数据库、语言编译器等)，以及多种风格各异的用户界面，这些硬件系统平台还可能采用不同的网络协议和网络体系结构连接。如何把这些系统集成起来并开发新的应用是一个非常现实而困难的问题。

　　为解决分布异构问题，人们提出了中间件(middleware)的概念。中间件是位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务，如图1所示，这些服务具有标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。

图1 中间件

　　中间件应具有如下的一些特点：

　　满足大量应用的需要；运行于多种硬件和OS平台；支持分布计算，提供跨网络、硬件和OS平台的透明性的应用或服务的交互
　　支持标准的协议；支持标准的接口 ；由于标准接口对于可移植性和标准协议对于互操作性的重要性，中间件已成为许多标准化工作的主要部分。对于应用软件开发，中间件远比操作系统和网络服务更为重要，中间件提供的程序接口定义了一个相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中间件升级更新，并保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需任何修改，从而保护了企业在应用软件开发和维护中的重大投资。

二 中间件的类型

　　目前中间件技术的应用非常广泛。在不同的应用领域，中间件所提供的功能不尽相同。

　　目前流行的中间件有以下几种：

1、面向消息的中间件

　　消息中间件是一种基于消息传递的通信软件，基于TCP/IP或其他网络协议，在一个分布式网络环境中，提供各种端到端的数据通信服务。 包括实时数据传输（同步、异步）、可靠队列、事件服务、消息生命周期等各种功能。适应各种网络结构和通信媒介。
消息中间件适用于需要进行数据交换的各种网络应用系统当中。

2、交易管理中间件

　　交易管理中间件是一个分布式应用系统开发、部署和管理的支撑平台，在一个分布式联机事务处理系统中，对业务处理流程、系统资源、应用程序进行有效的管理，从而保证数据一致性，提高系统效率和可靠性，使应用系统便以扩展，并缩短开发周期。
　　交易管理中间件是开发三层结构应用系统的基础支撑平台。适用于各种并发处理大量业务系统中。

3、对象中间件

　　对象中间件是一种基于面向对象技术实现的中间件，同时支持各种分布式对象的应用开发。主要用于解决面向对象、性能、数据一致性、应用集成等关键任务需求。对象中间件将面向对象技术与分布式计算结合起来，用户可以方便地在复杂的分布式环境中建立自己的面向对象应用。
　　对象中间件适合应用在各种分布式对象处理系统中。

4、应用服务器（web 中间件）

　　应用服务器是为了满足目前日益增长的Internet应用的需要。Internet应用，尤其是以Internet为基础的电子商务应用，要求实现信息的采集、管理、发布、交换、处理等。传统的Internet技术不能很好的满足要求，需要一个支撑平台完成对Internet应用的开发、管理和部署。

三 中间件在电网调度自动化系统（SCADA/EMS/DMS）中的应用

　　许多新的SCADA系统采用基于网络的分层结构实现，并独立出来数据采集系统和数据处理系统，系统将在一个广域网环境中实现对电网调度的集中安全监控和管理，因此如果SCADA系统能够基于中间件实现成三层结构的应用模式，将会在系统的开发周期，效率、安全、可靠性、扩展性方面得到很大的提高。并会对以此为基础的EMS和DMS系统提供更好的支撑。

　　SCADA系统数据类型一般都有以下几种：实时数据、历史数据、日志和报警、事故追忆、装置报告等事件记录。网络上的远程数据服务常有3种模式：“同步请求—应答”模式、“数据订阅”模式、“事件变化通知”模式。在数据的服务过程中， HMI(Human Machine Interface)始终是服务的接收方（客户），服务任务始终是服务的提供方，中间件负责屏蔽数据的多重来源。对于上层显示而言，不用关心面对的是哪个服务任务以及任务运行在何处。
　　中间件在一台计算机上只存在一个，但可以为一个或者多个HMI应用任务提供数据服务功能，如图2所示。

　　对应于SCADA系统提供的三种数据访问模式，中间件在组成上由多个COM组件构成，相应的包容器包括：实时数据远程服务组件、历史数据远程服务组件、事件信息远程服务组件。包容器除了支持基于DCOM的组件外，还包含SOCKET网络连接等其它功能，以便于和采集站进行数据通讯。中间件只向上层应用任务公开访问接口。包容器之间相互完全独立，只是在历史数据服务组件和事件信息服务组件中将调用实时数据服务组件提供的某些功能，但调用方式与上层应用任务完全相同。

　　总的来说，中间件的实现增强了SCADA系统的开放性和可配置性，具有以下特点：

　　1) 技术成熟性：数据访问中间件的实现采用比较成熟的软件组件技术（DCOM），不仅实现了整个系统配置的灵活性，同时，也由于技术的成熟性而一定保证了整个系统的稳定性能。
　　2) 系统扩展性：中间件的实现给系统带来的灵活的配置性，保证了整个系统的柔韧性和灵活性，也给系统后期良好的扩展性带来了可能。
　　3) HMI应用的实现：中间件的实现屏蔽了网络细节和数据来源，使得上层HMI应用可以只专注于数据的处理，给上层HMI任务的实现带来了很大的方便。

四 结束语

　　综上所述，中间件技术的日趋完善，为电网调度自动化系统软件的体系结构注入了新鲜的活力，改变了传统的客户/服务器的两层应用模式，简化了应用程序的开发复杂性，提高了软件可重用性、可移植性，节约了投资，将对分布式SCADA系统应用系统的开发、管理和部署带来巨大好处，在不久的将来，中间件将会成为象操作系统和数据库一样，成为开发各种电网调度自动化系统的必选基础软件。

参考文献：

　　[1] 何克忠，李伟，《计算机控制系统》，清华大学出版社
　　[2] 潘爱民，《COM原理与应用》，清华大学出版社