叶万余广东省清远供电局

裴辉东海颐软件股份有限公司


电量电费计算是电力营销治理中最为核心的工作之一，它提供一套电费的基础数据，此功能的优劣直接关系到供电企业的经营效益和客户服务质量的好坏。电量电费计算存在以下四个方面的需求：

由于电力用户复杂的电气装接关系现状、电价政策等因素，使得电费计算过程的算法和规则都相当复杂，要求电费算法必须能应对复杂的环境；

随着电力企业市场化经营模式的深入，用电政策的不断调整，以及客户个性化需求增多，导致电价以及电价结构的变更，要求电费计算必须支持灵活、复杂、多变的需求；

由于电费计算越来越向数据处理集中模式转移，所以要求必须保证电费计算高效；

由于电量电费计算和数据存在依靠关系，要求必须能够提供计算过程监控和错误纠错机制。

为了满足以上需求，要求电量电费计算系统采用更开放、更灵活的体系结构以及技术实现方案，充分体现系统的准确性、可追溯性、可维护性、监控能力、可治理性等。本文介绍了一种基于规则的可配置的设计思想,并采用基于J2EE和面向服务构架（SOA）构建的电量电费计算系统。该系统是由烟台海颐软件股份有限公司开发，并已经在广东电网公司清远供电分公司上线投入使用，取得了宝贵的现场应用经验。

1系统总体结构

电量电费计算系统按照算法与计算过程相分离的原则，实现算法描述、算法执行顺序规则、业务逻辑规则的可配置，降低算法描述、算法执行顺序规则、业务逻辑规则和核算之间的耦合度。系统的主要功能包括：电量电费算法配置、电量电费业务规则配置、自动测试配置、电量电费计算、自动测试、运算监控和核算引擎几个部分。系统总体结构如图1所示。

电量电费算法配置：通过图形界面操作，定义算法描述和算法执行顺序规则，存放于算法规则库。

电量电费业务规则配置：将计算过程中所涉及到的业务逻辑规则进行设置，存放于业务规则库。业务逻辑规则有益于检查电费档案数据以及数据间约束关系的正确性，除了建立稳健的数据结构外，系统提供了电费档案的合法性检查功能。例如，大工业电价不收基本电费显然不符合业务规则，按照此规则可以审核电量电费计算处理，并能提供纠错功能。

自动测试配置：电量电费计算是一个复杂算法的执行过程，系统采用自动测试用例模拟现场真实的电费计算，以减少甚至消除电费算法的错误。采用了图形化与命令行工具相结合的操作手段，建立自动测试库。随着项目实施过程的演进，积累了大量的算法测试用例，将这些测试用例组织治理起来，图形化地展示测试用例的层次关系，也可以人工定制非凡用例。测试用例用于系统上线前的电费计算正确性测试，以及系统维护过程中电费算法变更后的回归测试。通过测试用例可以准确无误地给出测试报告，以便于分析问题所在。通过测试用例的不断积累，可大大提高测试的效率和覆盖率，保证系统的可靠性。

核算引擎：在电量电费计算运行期，动态装配各种规则，并实现和计算引擎的绑定，完成电量电费的计算过程。根据电量电费业务规则的定义，可以实现电费计算的实时错误提示，甚至辅助纠错。

运算监控：实时监控到在线计算请求的状态，运行日志，以图形化方式展现负载的变化情况，包括请求数、请求计算的用户数等。通过对核算引擎的内存实时数据的监控，可以跟踪电量电费计算的执行过程、数据变化情况。

2要害技术

对一个确定的业务功能需要进行分层设计，分为界面表现层、业务逻辑层和数据访问层，这就是典型的三层结构。业务逻辑层采用基于组件化的分层设计，将业务规则进一步从业务逻辑层实现分离，形成业务逻辑规则库和逻辑执行规则库，如图2所示。


一个业务规则包含一组条件和在此条件下执行的操作，它们表示业务规则应用程序的一段业务逻辑。业务逻辑规则描述数据以及数据间的约束关系；逻辑执行规则说明细粒度业务逻辑之间的执行顺序以及关系；业务流程是在程序执行时根据规则的定义，实现动态装载，进行业务规则的检查，以及业务逻辑的执行。

业务规则库用于存储规则和规则元数据以及与规则有关的属性，用于存储、分类、查询、版本控制、权限控制、测试、提交等，使得规则的状态和有效性可以跟踪。

采用基于规则引擎机制，实现规则的数据对象的加载、解析、测试、比对和表达，激活那些符合当前数据状态下的业务规则。根据业务规则中声明的执行逻辑，触发应用程序中对应的操作，从而完成业务功能逻辑的实现。

例如，对于电量电费计算来说，形成了算法规则库和电量电费业务规则库。其中，算法规则包括：

开关量设置。如是否执行优惠政策、是否计算基本电费等。

规则定义。规则包括变损、线损的计算方法和分摊规则，子母表电量的扣减方法，参与功率因数计算的电量范围，转供用户有功电量、无功电量、需量对功率因数、基本电费的影响方式等等。

参数标准。如电费电价参数设定，包括目录电价项目和目录电价维护，加价项目和加价维护，政策性退补电价维护，功率因数调整标准维护，变损参数维护，分时电价系数，基本电费电价，分时时段等系数。这些参数通过参数表进行维护，当电价政策发生变化时，只需修改这些参数。

采用面向对象的方法进行电量电费算法描述分析，将其采用实体类和算法类的分离设计思路，构建基于策略模式的电量电费算法的业务模型，从而实现对算法规则的细分和抽象。如图3所示。


实体类主要是电价档案、电量电费档案、异常数据抽象构成不同的实体对象类。其中，电量电费档案是以用户、计量点、计量点关系、表、电量、变压器组、变压器等概念构成一个层次化的类结构。

算法类是各种算法规则，对于复杂的算法在普通算法基础上派生出非凡算法。将算法类的粒度进行划分，电量计算算法可以抽象细分成抄见电量、换表电量、套减电量、变损电量、变损分摊、线损电量、线损分摊等算法类，电费计算算法可以抽象细分成电量电费、加价电费、基本电费、功率因数调整电费、优待电费、退补电费等算法类。

在实体类和算法中间是算费引擎类。引擎类负责实体类的实例化、持久化以及按照配置的顺序进行算法的调度。引擎调度算法采用Strategy（策略）设计模式[1]以实现松散耦合。

J2EE架构集成了先进的软件体系架构思想，具有采用多层分布式应用模型、基于组件并能重用组件、统一完全模型和灵活的事务处理控制等特点。电量电费计算系统采用基于J2EE规范的三层体系结构，将表示逻辑、业务逻辑与数据逻辑相分离。系统逻辑上分为三层：客户层、服务层和数据层。系统体系结构如图4所示。


客户层负责人机交互，采用Web客户端。应用服务层由Tuxedo服务端提供统一的和基于面向服务架构的计算服务引擎。由WebLogic应用服务器和传统的交易中间件Tuxedo构成中间件层，作为系统的基础框架。WebLogic域通过Tuxedo网关WTC（WebLogicTuxedoConnector）和Tuxedo域交互，通过WebLogic域，将Tuxedo提供的业务组件服务封装成EJB或者WebService两种不同方式，提供Tuxedo服务的间接访问。应用框架层的公共服务由Web应用框架、安全治理、报表治理等组成。最上层是计算业务组件。数据层为Oracle数据库。

面向服务的体系结构（SOA）将分布在网络中的软件资源看作是各种服务，旨在提供摆脱了面向技术的解决方案，而不必考虑其后台实现的具体技术、具体运行平台、具体物理位置甚至其内部的通讯协议，从而实现更好的业务灵活性，使得企业能对变化快速有效地做出响应。

如图4所示，首先，将采用Tuxedo构建的计算服务，取代存储过程。采用标准C 在应用服务器实现电量、电费的计算，保证计算的效率和灵活性，并确保跨平台移植。

由于基于Web服务的标准化、松散耦合的面向服务体系结构（SOA）构建方式，提供灵活、灵敏的SOA架构，无疑是实现面向服务体系结构（SOA）的核心技术。进一步将电费计算引擎服务封装成WebService的方式，用于提供统一的计算服务。

3结束语

该系统已经在广东清远现场得到了很好的应用，实现了电量电费计算的灵活可配置，通过自动测试工具大大减轻了新旧系统核对电费的劳动强度。目前，系统已经配置了常见的20多个算法描述可供选择，并且将一些非常规的电费算法纳入到常规的电费算法中，如政策性退补计算。另外，通过算法配置功能可以实现根据业务的需要进行非凡的定制。例如，清远现场提出了一些农电特色的本地化需求，包括按田地亩数分摊电量的算法，以及五保户的非凡算法考虑等，都得到方便的解决。

参考文献

[1]ErichGamma,等.设计模式-可复用面向对象软件的基础.北京：机械工业出版社,2000.