在Linux下用Qt開發新一代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。１ 引言
調度員培訓模擬系統(Ｄｉｓｐａｔｃｈｅｒ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｓｉｍｕ-ｌａｔｏｒ，簡稱ＤＴＳ)是一個計算機系統，它可以按照被仿真的實際電力系統的數學模型來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，為調度員提供一個逼真的培訓環境，以達到既不影響實際電力系統的運行，又可以培訓調度運行人員的目的。
操作系統的發展，面對對象技術的出現，以及電力系統國際標準ＩＥＣ ６１９７０的制定，都給ＤＴＳ的發展提供了更廣闊的空間，其相應的發展也迫在眉睫。圖形數據一體化支撐環境(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發及整個系統的成敗。在以往的軟件結構上) ＤＧＳＥ通常僅包括底層通用圖形模塊、電力系統相關的圖形模塊、與離線庫和實時數據庫接口的支持模塊。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的ＤＴＳ圖形數據一體化支撐環境的技術方案，本方案經過反復測試以及用戶考驗證明，具有較高的穩定性和可靠性。
２ 相關技術分析
２．１ 操作系統
在中國，ＥＭＳ／ＤＴＳ的主流操作系統是ＵＮＩＸ和ＮＴ。隨著計算機的發展，更多的用戶接受了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器或ＲＩＳＣ工作站上。另一方面，在Ｌｉｎｕｘ平臺下開發圖形界面程序比在ＵＮＩＸ平臺下相對簡單和快捷。用Ｌｉｎｕｘ來開發可降低硬件成本并提高軟件開發效率。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、繼承性和多態性為軟件工程帶來了一場革命。同傳統的軟件開發方法相比，面向對象技術可以更直觀地對現實世界進行抽象，因此更符合軟件開發的規律，同時可使軟件開發和調試更加規范化。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展前景。在電力工業方面，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＋＋具有執行速度快、占用系統資源少的突出優勢，ＤＴＳ對系統的實時性要求很高，是開發ＤＴＳ的首選語言。加之以往很多電力系統軟件采用Ｃ語言開發，因此可以利用以往的工程成果，從而大大減少了開發的工作量。
Ｑｔ是Ｌｉｎｕｘ下的Ｃ＋＋用戶界面開發包，它具有以下優點：
（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）等操作系統上進行方便地移植。
（２）國際化支持好。已經有多個語言版本，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ＤＴＳ用戶界面的主流類庫?編寫百行的代碼才可實現的功能，用Ｑｔ只用十幾行就能實現，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。”目前，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格式進行輸出，同時可向同一個文件中以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，還有利于與不同開發商的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、數據維護現狀
ＤＴＳ的數學模型比較復雜，畫面信息量大，操作種類多，數據維護量大。以往的維護都是通過圖形維護數據庫等工具和手段來進行。由于圖形和數據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、網絡模型、系統參數等數據修改不能同步進行?從而影響了數據維護的形象直觀性。另外，不直接面向電力設備對象也導致了分散的數據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。由于沒有標準的信息交換接口及文件格式，所以各廠家的數據交互比較困難。
而本系統則將原有ＵＮＩＸ下Ｍｏｔｉｆ開發的系統向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的復雜性，這對大規模的并行開發起著舉足輕重的作用。
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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