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在Linux下用Qt開(kāi)發(fā)新一代DTS圖形數據系統的分析
摘要：DTS圖形數據系統是DTS(調度員培訓仿真系統Dispatcher Training Simulator)的一個(gè)重要組成部分，文中提出了一種基于Linux，并運用Qt對DTS圖形數據系統進(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(jiǎn)便、維護方便、可移植性強、結構清晰、運行速度快，可為EMS／DTS的推廣開(kāi)辟一條新路。文中詳細分析和設計了該系統。１ 引言
調度員培訓模擬系統(Ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｉｍｕ-ｌａｔｏｒ，簡(jiǎn)稱(chēng)ＤＴＳ)是一個(gè)計算機系統，它可以按照被仿真的實(shí)際電力系統的數學(xué)模型來(lái)模擬各種調度操作和故障后的系統工況，并將這些信息送到電力系統控制中心的模型內，為調度員提供一個(gè)逼真的培訓環(huán)境，以達到既不影響實(shí)際電力系統的運行，又可以培訓調度運行人員的目的。
操作系統的發(fā)展，面對對象技術(shù)的出現，以及電力系統國際標準ＩＥＣ ６１９７０的制定，都給ＤＴＳ的發(fā)展提供了更廣闊的空間，其相應的發(fā)展也迫在眉睫。圖形數據一體化支撐環(huán)境(ＤＧＳＥ)作為ＤＴＳ(調度員培訓仿真系統Ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ?軟件的重要組成部分它的好壞直接影響到ＤＴＳ上高級應用軟件的開(kāi)發(fā)及整個(gè)系統的成敗。在以往的軟件結構上) ＤＧＳＥ通常僅包括底層通用圖形模塊、電力系統相關(guān)的圖形模塊、與離線(xiàn)庫和實(shí)時(shí)數據庫接口的支持模塊。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(hù)界面類(lèi)庫開(kāi)發(fā)的ＤＴＳ圖形數據一體化支撐環(huán)境的技術(shù)方案，本方案經(jīng)過(guò)反復測試以及用戶(hù)考驗證明，具有較高的穩定性和可靠性。
２ 相關(guān)技術(shù)分析
２．１ 操作系統
在中國，ＥＭＳ／ＤＴＳ的主流操作系統是ＵＮＩＸ和ＮＴ。隨著(zhù)計算機的發(fā)展，更多的用戶(hù)接受了Ｌｉｎｕｘ這種自由軟件形式。作為操作系統的替代品，把Ｌｉｎｕｘ用作ＥＭＳ／ＤＴＳ操作平臺中有很多的優(yōu)勢。因為，Ｌｉｎｕｘ的代碼是公開(kāi)的，因而對Ｌｉｎｕｘ的改進(jìn)更為容易，此外，Ｌｉｎｕｘ還有很多可以免費獲得的工具。更突出的優(yōu)勢是Ｌｉｎｕｘ硬件兼容性好，可以運行在絕大多數的現有計算機中。而不像ＵＮＩＸ必須運行在強大的服務(wù)器或ＲＩＳＣ工作站上。另一方面，在Ｌｉｎｕｘ平臺下開(kāi)發(fā)圖形界面程序比在ＵＮＩＸ平臺下相對簡(jiǎn)單和快捷。用Ｌｉｎｕｘ來(lái)開(kāi)發(fā)可降低硬件成本并提高軟件開(kāi)發(fā)效率。實(shí)踐證明：當ＥＭＳ／ＤＴＳ運行在裝有Ｌｉｎｕｘ的ＰＣ機上時(shí)，它的速度比運行在裝有ＵＮＩＸ的ＲＩＳＣ工作站上要快許多。
２．２ 面向對象技術(shù)
面向對象技術(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、可維護性、重用性和擴充性。該技術(shù)在八十年代末逐漸為工業(yè)界所接受并開(kāi)始得到應用，且以其獨特的封裝性、繼承性和多態(tài)性為軟件工程帶來(lái)了一場(chǎng)革命。同傳統的軟件開(kāi)發(fā)方法相比，面向對象技術(shù)可以更直觀(guān)地對現實(shí)世界進(jìn)行抽象，因此更符合軟件開(kāi)發(fā)的規律，同時(shí)可使軟件開(kāi)發(fā)和調試更加規范化。進(jìn)入九十年代以后，面向對象的技術(shù)更顯示出其強大的生命力和廣闊的發(fā)展前景。在電力工業(yè)方面，面向對象技術(shù)應用于ＤＴＳ可大大改善ＤＴＳ開(kāi)放性差、擴充性差、以及難維護等方面的不足。
２ ．３ Ｃ＋＋和Ｑｔ ３．０
在目前面向對象的編程語(yǔ)言中，Ｃ＋＋具有執行速度快、占用系統資源少的突出優(yōu)勢，ＤＴＳ對系統的實(shí)時(shí)性要求很高，是開(kāi)發(fā)ＤＴＳ的首選語(yǔ)言。加之以往很多電力系統軟件采用Ｃ語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，因此可以利用以往的工程成果，從而大大減少了開(kāi)發(fā)的工作量。
Ｑｔ是Ｌｉｎｕｘ下的Ｃ＋＋用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)包，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（１）支持多平臺。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）等操作系統上進(jìn)行方便地移植。
（２）國際化支持好。已經(jīng)有多個(gè)語(yǔ)言版本，包括中文，從而解決了漢化問(wèn)題。
（３）高度面向對象，模塊化高，編寫(xiě)程序簡(jiǎn)單明了。一般來(lái)說(shuō)，用Ｍｏｔｉｆ?在ＵＮＩＸ上開(kāi)發(fā)ＤＴＳ用戶(hù)界面的主流類(lèi)庫?編寫(xiě)百行的代碼才可實(shí)現的功能，用Ｑｔ只用十幾行就能實(shí)現，因而可使程序員從繁瑣的編程中解脫出來(lái)，以專(zhuān)注于程序本身的內容。
（４）因為其類(lèi)庫的本質(zhì)可以與Ｍｏｆｉｔ類(lèi)庫混編，且Ｑｔ具有不同的系統風(fēng)格（包括ＵＮＩＸ），并能很好地和Ｍｏｔｉｆ用戶(hù)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ＳＶＧ的解釋是：“ＳＶＧ是一種使用ＸＭＬ來(lái)描述二維圖形的語(yǔ)言�！蹦壳�，國外陸續涌現了許多ＳＶＧ文檔的顯示、編輯和轉換工具，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。
因為ＳＶＧ本身也是ＸＭＬ，它同時(shí)也可以包含數據信息，所以，它能夠將ＤＴＳ中的圖形信息以ＳＶＧ格式進(jìn)行輸出，同時(shí)可向同一個(gè)文件中以ＸＭＬ格式輸出數據信息，這樣不僅可供Ｗｅｂ調用或供第三方應用軟件使用，還有利于與不同開(kāi)發(fā)商的ＥＭＳ／ＤＴＳ進(jìn)行信息交換。此外，也可以向國際標準ＩＥＣ ６１９７０靠攏。
２．５ 圖形、數據維護現狀
ＤＴＳ的數學(xué)模型比較復雜，畫(huà)面信息量大，操作種類(lèi)多，數據維護量大。以往的維護都是通過(guò)圖形維護數據庫等工具和手段來(lái)進(jìn)行。由于圖形和數據是分開(kāi)輸入和維護的，因此二者無(wú)法直接對應和同步，圖形修改與設備、網(wǎng)絡(luò )模型、系統參數等數據修改不能同步進(jìn)行?從而影響了數據維護的形象直觀(guān)性。另外，不直接面向電力設備對象也導致了分散的數據庫中過(guò)多的交叉信息，因而造成大量冗余信息的輸入和維護，數據庫間數據一致性也難以保證，數據的維護也極困難。由于沒(méi)有標準的信息交換接口及文件格式，所以各廠(chǎng)家的數據交互比較困難。
而本系統則將原有ＵＮＩＸ下Ｍｏｔｉｆ開(kāi)發(fā)的系統向Ｌｉｎｕｘ下移植，并用更為結構化的Ｃ＋＋語(yǔ)言和更方便的Ｑｔ ３．０圖形界面類(lèi)庫來(lái)對其進(jìn)行修改并完善其功能，從而使之向國際標準ＩＥＣ６１９７０靠攏，同時(shí)也提高了與其它系統的互操作性。
３ 體系結構設計
選擇合適的體系結構，對于軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)是最重要的決策之一。良好的軟件體系結構可以降低軟件系統的復雜性，這對大規模的并行開(kāi)發(fā)起著(zhù)舉足輕重的作用。
新一代的ＤＴＳ圖形數據系統體系結構設計如圖１所示。其中，Ｑｔ庫是Ｌｉｎ
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