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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)度員培訓仿真系統(tǒng)Dispatcher Training Simulator)的一個重要組成部分，文中提出了一種基于Linux，并運用Qt對DTS圖形數(shù)據(jù)系統(tǒng)進行完善的新方案，此方案價格低廉、硬件兼容性好、編程簡便、維護方便、可移植性強、結構清晰、運行速度快，可為EMS／DTS的推廣開辟一條新路。文中詳細分析和設計了該系統(tǒng)。１ 引言
調(diào)度員培訓模擬系統(tǒng)(Ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｉｍｕ-ｌａｔｏｒ，簡稱ＤＴＳ)是一個計算機系統(tǒng)，它可以按照被仿真的實際電力系統(tǒng)的數(shù)學模型來模擬各種調(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)度員提供一個逼真的培訓環(huán)境，以達到既不影響實際電力系統(tǒng)的運行，又可以培訓調(diào)度運行人員的目的。
操作系統(tǒng)的發(fā)展，面對對象技術的出現(xiàn)，以及電力系統(tǒng)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(shù)據(jù)一體化支撐環(huán)境(ＤＧＳＥ)作為ＤＴＳ(調(diào)度員培訓仿真系統(tǒng)Ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ?軟件的重要組成部分它的好壞直接影響到ＤＴＳ上高級應用軟件的開發(fā)及整個系統(tǒng)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(tǒng)相關的圖形模塊、與離線庫和實時數(shù)據(jù)庫接口的支持模塊。本文第一次提出一個以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)境的技術方案，本方案經(jīng)過反復測試以及用戶考驗證明，具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。
２ 相關技術分析
２．１ 操作系統(tǒng)
在中國，ＥＭＳ／ＤＴＳ的主流操作系統(tǒng)是ＵＮＩＸ和ＮＴ。隨著計算機的發(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操作平臺中有很多的優(yōu)勢。因為，Ｌｉｎｕｘ的代碼是公開的，因而對Ｌｉｎｕｘ的改進更為容易，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(shù)的現(xiàn)有計算機中。而不像ＵＮＩＸ必須運行在強大的服務器或ＲＩＳＣ工作站上。另一方面，在Ｌｉｎｕｘ平臺下開發(fā)圖形界面程序比在ＵＮＩＸ平臺下相對簡單和快捷。用Ｌｉｎｕｘ來開發(fā)可降低硬件成本并提高軟件開發(fā)效率。實踐證明：當ＥＭＳ／ＤＴＳ運行在裝有Ｌｉｎｕｘ的ＰＣ機上時，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
面向對象技術具有封裝性、繼承性、多態(tài)性三大特點。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。該技術在八十年代末逐漸為工業(yè)界所接受并開始得到應用，且以其獨特的封裝性、繼承性和多態(tài)性為軟件工程帶來了一場革命。同傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法相比，面向對象技術可以更直觀地對現(xiàn)實世界進行抽象，因此更符合軟件開發(fā)的規(guī)律，同時可使軟件開發(fā)和調(diào)試更加規(guī)范化。進入九十年代以后，面向對象的技術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，面向對象技術應用于ＤＴＳ可大大改善ＤＴＳ開放性差、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，ＤＴＳ對系統(tǒng)的實時性要求很高，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：
（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(tǒng)上進行方便地移植。
（２）國際化支持好。已經(jīng)有多個語言版本，包括中文，從而解決了漢化問題。
（３）高度面向對象，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現(xiàn)的功能，用Ｑｔ只用十幾行就能實現(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）因為其類庫的本質可以與Ｍｏｆｉｔ類庫混編，且Ｑｔ具有不同的系統(tǒng)風格（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（可升級矢量圖形，Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ）是由國際ＷＷＷ委員會（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來描述二維圖形的語言�！蹦壳�，國外陸續(xù)涌現(xiàn)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，它同時也可以包含數(shù)據(jù)信息，所以，它能夠將ＤＴＳ中的圖形信息以ＳＶＧ格式進行輸出，同時可向同一個文件中以ＸＭＬ格式輸出數(shù)據(jù)信息，這樣不僅可供Ｗｅｂ調(diào)用或供第三方應用軟件使用，還有利于與不同開發(fā)商的ＥＭＳ／ＤＴＳ進行信息交換。此外，也可以向國際標準ＩＥＣ ６１９７０靠攏。
２．５ 圖形、數(shù)據(jù)維護現(xiàn)狀
ＤＴＳ的數(shù)學模型比較復雜，畫面信息量大，操作種類多，數(shù)據(jù)維護量大。以往的維護都是通過圖形維護數(shù)據(jù)庫等工具和手段來進行。由于圖形和數(shù)據(jù)是分開輸入和維護的，因此二者無法直接對應和同步，圖形修改與設備、網(wǎng)絡模型、系統(tǒng)參數(shù)等數(shù)據(jù)修改不能同步進行?從而影響了數(shù)據(jù)維護的形象直觀性。另外，不直接面向電力設備對象也導致了分散的數(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，數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)一致性也難以保證，數(shù)據(jù)的維護也極困難。由于沒有標準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，并用更為結構化的Ｃ＋＋語言和更方便的Ｑｔ ３．０圖形界面類庫來對其進行修改并完善其功能，從而使之向國際標準ＩＥＣ６１９７０靠攏，同時也提高了與其它系統(tǒng)的互操作性。
３ 體系結構設計
選擇合適的體系結構，對于軟件開發(fā)者來說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(tǒng)的復雜性，這對大規(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)體系結構設計如圖１所示。其中，Ｑｔ庫是Ｌｉｎ
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