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在Linux下用Qt開發(fā)新一代DTS圖形數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分析
摘要：DTS圖形數(shù)據(jù)系統(tǒng)是DTS(調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)Dispatcher Training Simulator)的一個(gè)重要組成部分，文中提出了一種基于Linux，并運(yùn)用Qt對(duì)DTS圖形數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行完善的新方案，此方案價(jià)格低廉、硬件兼容性好、編程簡便、維護(hù)方便、可移植性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)清晰、運(yùn)行速度快，可為EMS／DTS的推廣開辟一條新路。文中詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)。１ 引言
調(diào)度員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)(Ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｉｍｕ-ｌａｔｏｒ，簡稱ＤＴＳ)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它可以按照被仿真的實(shí)際電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來模擬各種調(diào)度操作和故障后的系統(tǒng)工況，并將這些信息送到電力系統(tǒng)控制中心的模型內(nèi)，為調(diào)度員提供一個(gè)逼真的培訓(xùn)環(huán)境，以達(dá)到既不影響實(shí)際電力系統(tǒng)的運(yùn)行，又可以培訓(xùn)調(diào)度運(yùn)行人員的目的。
操作系統(tǒng)的發(fā)展，面對(duì)對(duì)象技術(shù)的出現(xiàn)，以及電力系統(tǒng)國際標(biāo)準(zhǔn)ＩＥＣ ６１９７０的制定，都給ＤＴＳ的發(fā)展提供了更廣闊的空間，其相應(yīng)的發(fā)展也迫在眉睫。圖形數(shù)據(jù)一體化支撐環(huán)境(ＤＧＳＥ)作為ＤＴＳ(調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)Ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ?軟件的重要組成部分它的好壞直接影響到ＤＴＳ上高級(jí)應(yīng)用軟件的開發(fā)及整個(gè)系統(tǒng)的成敗。在以往的軟件結(jié)構(gòu)上) ＤＧＳＥ通常僅包括底層通用圖形模塊、電力系統(tǒng)相關(guān)的圖形模塊、與離線庫和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫接口的支持模塊。本文第一次提出一個(gè)以Ｑｔ為底層圖形模塊、用Ｃ＋＋和Ｑｔ圖形用戶界面類庫開發(fā)的ＤＴＳ圖形數(shù)據(jù)一體化支撐環(huán)境的技術(shù)方案，本方案經(jīng)過反復(fù)測試以及用戶考驗(yàn)證明，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。
２ 相關(guān)技術(shù)分析
２．１ 操作系統(tǒng)
在中國，ＥＭＳ／ＤＴＳ的主流操作系統(tǒng)是ＵＮＩＸ和ＮＴ。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，更多的用戶接受了Ｌｉｎｕｘ這種自由軟件形式。作為操作系統(tǒng)的替代品，把Ｌｉｎｕｘ用作ＥＭＳ／ＤＴＳ操作平臺(tái)中有很多的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)�，Ｌｉｎｕｘ的代碼是公開的，因而對(duì)Ｌｉｎｕｘ的改進(jìn)更為容易，此外，Ｌｉｎｕｘ還有很多可以免費(fèi)獲得的工具。更突出的優(yōu)勢(shì)是Ｌｉｎｕｘ硬件兼容性好，可以運(yùn)行在絕大多數(shù)的現(xiàn)有計(jì)算機(jī)中。而不像ＵＮＩＸ必須運(yùn)行在強(qiáng)大的服務(wù)器或ＲＩＳＣ工作站上。另一方面，在Ｌｉｎｕｘ平臺(tái)下開發(fā)圖形界面程序比在ＵＮＩＸ平臺(tái)下相對(duì)簡單和快捷。用Ｌｉｎｕｘ來開發(fā)可降低硬件成本并提高軟件開發(fā)效率。實(shí)踐證明：當(dāng)ＥＭＳ／ＤＴＳ運(yùn)行在裝有Ｌｉｎｕｘ的ＰＣ機(jī)上時(shí)，它的速度比運(yùn)行在裝有ＵＮＩＸ的ＲＩＳＣ工作站上要快許多。
２．２ 面向?qū)ο蠹夹g(shù)
面向?qū)ο蠹夹g(shù)具有封裝性、繼承性、多態(tài)性三大特點(diǎn)。這些特性將大大提高軟件的可靠性、可維護(hù)性、重用性和擴(kuò)充性。該技術(shù)在八十年代末逐漸為工業(yè)界所接受并開始得到應(yīng)用，且以其獨(dú)特的封裝性、繼承性和多態(tài)性為軟件工程帶來了一場革命。同傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法相比，面向?qū)ο蠹夹g(shù)可以更直觀地對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象，因此更符合軟件開發(fā)的規(guī)律，同時(shí)可使軟件開發(fā)和調(diào)試更加規(guī)范化。進(jìn)入九十年代以后，面向?qū)ο蟮募夹g(shù)更顯示出其強(qiáng)大的生命力和廣闊的發(fā)展前景。在電力工業(yè)方面，面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用于ＤＴＳ可大大改善ＤＴＳ開放性差、擴(kuò)充性差、以及難維護(hù)等方面的不足。
２ ．３ Ｃ＋＋和Ｑｔ ３．０
在目前面向?qū)ο蟮木幊陶Z言中，Ｃ＋＋具有執(zhí)行速度快、占用系統(tǒng)資源少的突出優(yōu)勢(shì)，ＤＴＳ對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求很高，是開發(fā)ＤＴＳ的首選語言。加之以往很多電力系統(tǒng)軟件采用Ｃ語言開發(fā)，因此可以利用以往的工程成果，從而大大減少了開發(fā)的工作量。
Ｑｔ是Ｌｉｎｕｘ下的Ｃ＋＋用戶界面開發(fā)包，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（１）支持多平臺(tái)。其程序可在ＭＳ Ｗｉｎｄｏｗｓ系列（Ｗｉｎｄｏｗｓ ９５、Ｗｉｎｄｏｗｓ ９８、Ｗｉｎｄｏｗｓ ＮＴ、和Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００）和ＵＮＩＸ／Ｘ１１ 系列（Ｌｉｎｕｘ、Ｓｕｎ Ｓｏｌａｒｉｓ、ＨＰ－ＵＸ、Ｄｉｇｉｔａｌ ＵＮＩＸ、ＩＢＭ ＡＩＸ、ＳＧＩ ＩＲＩＸ）等操作系統(tǒng)上進(jìn)行方便地移植。
（２）國際化支持好。已經(jīng)有多個(gè)語言版本，包括中文，從而解決了漢化問題。
（３）高度面向?qū)ο�，模塊化高，編寫程序簡單明了。一般來說，用Ｍｏｔｉｆ?在ＵＮＩＸ上開發(fā)ＤＴＳ用戶界面的主流類庫?編寫百行的代碼才可實(shí)現(xiàn)的功能，用Ｑｔ只用十幾行就能實(shí)現(xiàn)，因而可使程序員從繁瑣的編程中解脫出來，以專注于程序本身的內(nèi)容。
（４）因?yàn)槠漕悗斓谋举|(zhì)可以與Ｍｏｆｉｔ類庫混編，且Ｑｔ具有不同的系統(tǒng)風(fēng)格（包括ＵＮＩＸ），并能很好地和Ｍｏｔｉｆ用戶界面溶合在一起?因而它是很好的優(yōu)化ＤＴＳ的工具。
２．４ ＳＶＧ
ＳＶＧ（可升級(jí)矢量圖形，Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）是由國際ＷＷＷ委員會(huì)（Ｗ３Ｃ）組織于２０００年８月２日制定的一種新的二維矢量圖形格式。Ｗ３Ｃ對(duì)ＳＶＧ的解釋是：“ＳＶＧ是一種使用ＸＭＬ來描述二維圖形的語言。”目前，國外陸續(xù)涌現(xiàn)了許多ＳＶＧ文檔的顯示、編輯和轉(zhuǎn)換工具，也包括瀏覽器插件。例如，在Ｗｉｎｄｏｗｓ中裝上Ａｄｏｂｅ的ＳＶＧ Ｖｉｅｗｅｒ后，ＳＶＧ文件就能在ＩＥ中被瀏覽。
因?yàn)椋樱郑潜旧硪彩牵兀停�，它同時(shí)也可以包含數(shù)據(jù)信息，所以，它能夠?qū)ⅲ模裕又械膱D形信息以ＳＶＧ格式進(jìn)行輸出，同時(shí)可向同一個(gè)文件中以ＸＭＬ格式輸出數(shù)據(jù)信息，這樣不僅可供Ｗｅｂ調(diào)用或供第三方應(yīng)用軟件使用，還有利于與不同開發(fā)商的ＥＭＳ／ＤＴＳ進(jìn)行信息交換。此外，也可以向國際標(biāo)準(zhǔn)ＩＥＣ ６１９７０靠攏。
２．５ 圖形、數(shù)據(jù)維護(hù)現(xiàn)狀
ＤＴＳ的數(shù)學(xué)模型比較復(fù)雜，畫面信息量大，操作種類多，數(shù)據(jù)維護(hù)量大。以往的維護(hù)都是通過圖形維護(hù)數(shù)據(jù)庫等工具和手段來進(jìn)行。由于圖形和數(shù)據(jù)是分開輸入和維護(hù)的，因此二者無法直接對(duì)應(yīng)和同步，圖形修改與設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)模型、系統(tǒng)參數(shù)等數(shù)據(jù)修改不能同步進(jìn)行?從而影響了數(shù)據(jù)維護(hù)的形象直觀性。另外，不直接面向電力設(shè)備對(duì)象也導(dǎo)致了分散的數(shù)據(jù)庫中過多的交叉信息，因而造成大量冗余信息的輸入和維護(hù)，數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)一致性也難以保證，數(shù)據(jù)的維護(hù)也極困難。由于沒有標(biāo)準(zhǔn)的信息交換接口及文件格式，所以各廠家的數(shù)據(jù)交互比較困難。
而本系統(tǒng)則將原有ＵＮＩＸ下Ｍｏｔｉｆ開發(fā)的系統(tǒng)向Ｌｉｎｕｘ下移植，并用更為結(jié)構(gòu)化的Ｃ＋＋語言和更方便的Ｑｔ ３．０圖形界面類庫來對(duì)其進(jìn)行修改并完善其功能，從而使之向國際標(biāo)準(zhǔn)ＩＥＣ６１９７０靠攏，同時(shí)也提高了與其它系統(tǒng)的互操作性。
３ 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
選擇合適的體系結(jié)構(gòu)，對(duì)于軟件開發(fā)者來說是最重要的決策之一。良好的軟件體系結(jié)構(gòu)可以降低軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性，這對(duì)大規(guī)模的并行開發(fā)起著舉足輕重的作用。
新一代的ＤＴＳ圖形數(shù)據(jù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖１所示。其中，Ｑｔ庫是Ｌｉｎ
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