摘要:隨著電力營銷業務的不斷發展，對新業務的需求不斷增加，所需功能不斷提升，多系統間接口和交互的問題在當前電力營銷業務應用系統中更為突出，影響了電力營銷服務和應用的正常運營和發展。文中提出了基于微服務架構的微應用和微服務來實現應用和功能。

　　在此基礎上，描述了集成電力營銷業務信息系統的設計方法，并詳細闡述了整體架構中的各個技術層，包括應用接入層、微應用層、微服務層、數據資源層和基礎平臺層，通過統一信息系統的技術架構和實現技術，減少系統內的業務交互、界面交互、數據復制和數據傳輸，適合電力營銷業務的未來發展。最后，文中描述了電力營銷業務中充電和計費的典型業務場景。

　　關鍵詞:微服務,分布式服務總線,數據處理領域,電力營銷

　　0引言

　　目前的電力營銷業務應用系統由電力營銷業務管理、業務處理和應用平臺支持三大類信息系統組成[1-3]。這些系統存在以下問題:信息系統和業務領域之間存在多種交互;系統之間的接口是多種多樣的，技術采用不同的方式;數據在采用不同實現技術的多個系統之間復制;數據被多次復制并重復寫回;在水平和垂直系統之間存在不同的數據傳輸信道，并且其數據交換協議不是唯一的。

　　隨著電力營銷業務的不斷擴大，對新業務的需求不斷增加，所需功能不斷提升。上述問題影響了電力營銷服務和應用的正常運營和發展。在已有的研究成果基礎上[4]，通過引入微應用和微服務架構，提出了集成電力營銷信息系統，并采用業務應用訪問、業務應用服務訪問、數據訪問等綜合數據訪問方法，以適應未來電力營銷業務發展。

　　1設計背景

　　目前的電力營銷業務應用系統主要由電力營銷業務管理、業務處理和應用平臺支持等多個信息系統組成。多個信息系統支持電力營銷業務時，存在以下一些問題:信息系統和業務領域之間的多重交互;系統之間的接口技術方式不同;數據在具有不同架構的多個系統之間重復復制;系統之間存在數據交換協議不同的數據傳輸信道。

　　隨著電力營銷業務的不斷擴大，對電力營銷新業務的需求不斷增加，所需功能不斷提升[5-7]，上述問題顯得尤為突出。為此，本文采用微服務架構提高電力營銷的應用程序的可拓展性。微服務框架不是直接面向應用程序，而是通過微應用和微服務來實現應用程序和功能，為特定業務提供強大的信息支持。

　　因此本文所提出的綜合電力營銷信息系統即由一組微應用和微服務組成。每個微服務都在分布式服務總線上注冊，通過分布式服務總線推送微服務實現微應用之間的微服務調用[8-9]。微應用程序通過調用微服務實現業務邏輯，并為用戶提供與微應用進行交互的接口組件。

　　1.1微應用

　　微應用程序是向最終用戶呈現的直接操作軟件界面，它們是滿足最終用戶業務需求的功能組合，增強了用戶的操作體驗，并且在各種終端(如PC)上的客戶端容器上運行。微應用程序組是由業務緊密耦合的一個或多個第二級應用程序組合的集合，實現特定業務領域中的復雜業務場景和業務流程。微應用組和微應用是基于微服務框架的應用實現被組織以滿足業務目標或場景[10-12]。

　　微應用程序的集成注冊和訪問管理提供了一個或多個接口組件和功能菜單。微應用程序通過分布式服務總線調用微服務來實現業務邏輯，并通過組裝接口組件為最終用戶提供交互式接口。微應用程序提供了注冊到集成應用程序框架中的界面組件和功能菜單，通過調用集成應用程序框架，集成權限和集成處理組件來顯示。應用程序管理系統提供各種微應用程序的注冊管理功能，然后分發給最終用戶。

　　在微應用程序設計的原則中，需要根據相同類別的業務或緊密耦合的業務來設計和組合微應用程序。相同類別的業務是指屬于同一類別的一組業務功能或活動。緊密耦合的業務是指業務之間關系相對封閉的業務功能或活動。在設計過程中采用了面向服務和層次化的解耦架構設計方法，利用面向組件和面向服務的封裝來構建微應用技術框架。

　　1.2微服務

　　微服務是一種業務邏輯，它承擔單一責任，模塊化和相對獨立的邏輯功能，可以獨立部署、獨立運行，并通過輕量級通信機制為用戶提供最終價值[13-14]。微服務作為單一業務邏輯的功能，基于微服務框架的功能實現，具有獨立部署、輕量級通信、無接口、獨立于其他微服務、靈活可擴展性和動態擴展的特點。在微服務設計原則中，有必要保持微服務架構的簡單性，避免使用分布式數據庫，減少不必要的聚合服務，在微服務中實現完全獨立的業務功能。

　　根據現有的業務服務，有必要對高負載服務和高負載接入點進行分割。負載接入點的類別，應劃分為并發負載、長連接負載、高計算負載、數據庫負載、文件操作負載等。有必要避免將信息系統分割為大量的微服務，以降低系統部署、升級、運行和維護的復雜性。微服務應該按照數據關聯和邏輯通用的原則進行設計。數據關聯是指數據操作的特定概念對象，如CRUD(數據庫創建、讀取、更新和刪除)操作，而邏輯通用是指非數據庫操作的邏輯代碼塊具有一定的通用性，可以在不同微應用中被重用[15]。

　　2基于微服務的電力營銷系統體系架構

　　2.1概述

　　在該設計中，為了滿足電力營銷業務的需求，整體架構從上到下分為五層，即:應用接入層、微應用層、微服務層、數據資源層和基礎平臺層，每層為上層提供服務和支持。

　　①應用接入層電力客戶，電力公司員工，電力計量設備等通過應用接入層與集成電力營銷業務應用交互，需要相應的訪問控制，如應用訪問控制、呼叫接入控制、支付信道接入等。控制和獲取訪問控制，在用戶和電力設備可以訪問集成電力營銷業務應用之前。

　　②微應用層根據應用需求和業務場景，微應用層是基于電力營銷業務特征較小的一組;根據業務耦合和相關性，許多微應用可以形成微應用組。

　　③微服務層微應用層提供面向服務的支持和調用。根據服務特點，它分為兩部分:系統支持服務和電力營銷業務微服務。

　　④數據資源層數據資源層用于存儲、處理、分析和管理整個電力營銷業務的數據，并向上層提供集成的數據訪問和分析服務。

　　⑤基礎平臺層基礎平臺層為上層提供虛擬化計算資源，存儲資源和網絡資源，并對這些資源進行集成管理、監控、調度、分析和操作。

　　2.2應用接入層

　　在應用接入層的設計中，集成了訪問電力營銷所需要的應用程序，如交互式網站、面向最終用戶的移動應用程序等。業務應用程序通過應用程序訪問控制。當用戶通過電話或多媒體頻道進行訪問時，訪問要求實際上是在到達集成電力營銷業務應用程序之前路由呼叫訪問控制。

　　銀行柜臺、銀行終端、網上銀行等電力支付渠道在到達綜合電力營銷業務應用之前必須經過渠道訪問控制。訪問計量自動化設備也需要通過計量訪問控制。客戶可以通過移動應用程序、自助終端等全方位服務、多渠道一致性體驗和服務，完成業務擴展、充值、信息查詢、投訴報告、建議、故障報告和其他業務請求。電力企業的客戶服務人員、經理和業務人員可以通過營銷移動應用程序、微應用程序控制臺等完成信息收集、決策支持、統計查詢和其他業務操作。

　　應用程序訪問層分為以下四個部分:

　　①應用程序訪問控制

　　交互式網站、移動應用程序等應用程序部署在外網中，而微應用控制臺、大屏幕顯示等應用程序部署在內網中，內外網的應用訪問控制流程也有所不同。在應用程序訪問控制中，對于外部顯示應用程序，內容分發網絡技術可用于自動將用戶對Web服務訪問的請求路由到最接近用戶的可用節點服務器，以便改進對用戶的響應。用戶的Web服務訪問可以采用靜態和動態分離的頁面處理技術，降低微應用層和微服務層的請求頻率，減輕應用服務器的壓力，提高Web響應和訪問性能，最終提升用戶體驗。

　　②語音呼叫訪問控制

　　來自客戶的語音訪問通過本地運營商，然后匯聚到語音網關，完成呼叫者識別號碼的數據分析和分發，以及其他信息。語音協議通過語音路由器和會話邊界控制(SBC)設備進行轉換，傳輸到子中心SBC設備，最終傳送到呼叫平臺進行進一步處理。語音呼叫的訪問控制與內網應用程序的訪問控制基本相同。

　　③支付渠道訪問控制

　　支付渠道所采用的網絡信道有企業內部網、專用/光纖線路以及專用網絡信道等，這些網絡信道具有不同的訪問權限，需要針對性采用訪問控制策略。支付渠道的訪問控制策略包括安全認證、加密和解密、協議分析、數據監控和服務調用監控等。

　　④計量數據訪問控制

　　計量裝置負責收集和提供原始用電信息，分為終端子層和計量設備子層。低壓采集可能有幾種形式，包括光纖轉換器+電能表和光纖轉換器+收集器+電能表。終端子層從用戶計量設備收集信息，處理和凍結相關數據，并與上層系統交互。

　　計量裝置層實現諸如能量計量和數據輸出的功能。通信信道是系統和采集設備之間的鏈路，提供各種可用的有線和無線通信信道，并支持系統和終端信息交換的鏈路基礎。主要通信渠道有光纖專用網、公共無線網、230MHz無線專用網。通過這些信道獲取計量數據，需要進行安全認證、加密和解密、協議配置、數據分析和其他的訪問控制。

　　2.3微應用層

　　微應用層根據業務邏輯將應用程序封裝為交互式接口組件。根據業務場景的實際需要，實現了可由業務人員直接操作的微應用，為各種人機交互終端提供了一個集成的訪問入口。電力營銷微應用支持多種業務場景，以實現對業務需求的快速響應，并提供按需信息服務。

　　微應用程序在微應用層整體路由和編排后，通過多種渠道為電力客戶提供信息服務和支持，如營業廳、自助終端、語音服務、互動網站、移動應用、微信公眾號等;還通過各種渠道為客戶服務人員、商務人士、電力公司經理提供信息服務，如移動操作應用程序、微應用程序控制臺等。這些微應用可以根據電力營銷業務的業務功能分為六類:客戶服務和客戶關系管理、電力管理、電能計量和信息收集、市場和需求管理、智能電力消耗和綜合管理。

　　2.4微服務層

　　微服務層為微應用層提供服務支持和調用。根據服務特點，將微服務分為系統支持服務和電力營銷業務兩類。系統支持服務包括集成權限、集成處理、分布式服務總線等。為電力營銷業務信息系統提供通用和公共服務。電力營銷業務的微服務根據最小業務單元的業務邏輯實現霧化業務，并為組件封裝實現微應用提供集成業務接入支持。

　　分布式服務總線在微服務之間提供服務注冊、服務發現、負載均衡、服務路由和服務配置等功能。電力營銷業務的微服務可以根據電力營銷業務分為幾個一級業務功能，如95598業務處理、抄表管理、電力信息采集、分布式電力運營管理、供電服務質量評估、合同管理、會計管理、審計和工作質量、計量點管理、計量系統管理、客戶檔案信息管理、客戶服務電子商務、客戶關系管理、客戶聯系、能效管理、市場管理、線路損失管理、新安裝/增加容量和用電變化、營銷項目管理、電力檢查管理、電力信息收集、有序用電管理、資產管理、電力收集和會計管理、電動汽車充電和收費運營管理、營銷分析和決策支持和電力收費等。

　　2.5數據資源層

　　數據資源層包括三個域:數據處理域，數據分析域和數據管理域。數據處理域是保證電力營銷業務數據質量的關鍵。數據分析領域是挖掘電力營銷業務數據資源價值的核心。數據管理領域是實現電力營銷業務數據標準化、集成化和安全化的關鍵和保證。

　　①數據處理域

　　數據處理領域是電力營銷業務的數據存儲、處理和集成的中心。它是以前信息系統的各種分散數據庫的整合、開發和推廣。它為電力營銷業務的應用提供邏輯上集成的數據支持，主要包括業務處理數據庫和集成數據訪問服務。通過開發集成數據訪問服務，為應用程序和數據庫提供數據訪問的通道，可以使得微應用更輕松地訪問電力營銷業務的數據。統一數據模型與主數據的組合提高了跨專業數據的一致性和及時性。通過遵循統一數據結構，可以創建邏輯上統一的業務流程數據庫。

　　②數據分析領域

　　數據分析領域是電力營銷業務的全類和全時維度的數據聚合中心。它與處理領域的數據實時一致，為電力營銷業務的各種分析和決策應用提供完整的數據資源，高效的分析和計算能力，以及集成的運營環境。通過使用整個業務結構化數據構建企業數據倉庫，解決了整個業務數據的訪問和聚合問題。通過創建統一存儲服務，可以實現計量數據，非結構化數據和外部數據的統一存儲和管理，同時滿足業務處理應用程序和分析應用程序的要求。通過創建統一分析服務，它可以提供跨域分布式計算功能來構建分析應用程序。

　　③數據管理領域

　　數據管理領域提供從整個企業數據方面對企業數據的定義、存儲、訪問和其他方面的集成規劃和控制，以確保整個企業范圍數據的一致性、準確性和可靠性，提供強大支持企業內的跨專業和跨系統數據集成和應用。數據管理包括數據質量管理、數據模型管理、主數據管理和元數據管理。

　　2.6基本平臺層

　　基礎平臺層包括基本資源和管理這些基本資源的分布式云操作系統。在基礎資源中，通過虛擬化軟件，虛擬化了PC服務器、分布式存儲、網絡交換機等硬件資源。分布式云操作系統為應用程序提供標準化操作環境、提供靈活的計算能力、存儲空間和網絡吞吐量帶寬。基礎平臺層的虛擬化包括如下:

　　①計算資源虛擬化計算資源包括PC服務器，通過這些計算資源的虛擬化實現聚合的、靈活的、有效的和彈性的計算資源。PC服務器主要采用定制方式，提供不同的訪問集群，依據應用場景提供計算和存儲服務。

　　②存儲資源虛擬化存儲資源虛擬化是創建由集中存儲和分布式存儲組成的混合存儲資源池，以滿足存儲資源的不同數據需求。集中存儲資源的虛擬化工作是形成不同存儲設備資源的統一調度，并基于信息生命周期的概念為存儲資源分層構建，以提高存儲資源的利用率。應該根據分布式計算環境的要求創建分布式存儲資源。分布式存儲有兩種主要形式，一種在邏輯上等同于集中存儲，以提供共享存儲服務;另一種是提供分布式文件系統來提供共享存儲服務。

　　③網絡資源虛擬化網絡交換機可以使用傳統交換機，在特殊情況下，也可以使用SDN(軟件定義網絡)和InfiniBand交換機。在分布式基礎架構中，網絡虛擬化與云平臺的部署同步。基于SDN技術，可以建立靈活開放的網絡交換平臺，實現對網絡資源的統一控制、動態部署、按需使用和快速響應的應用需求。

　　3案例分析

　　基于以上研究成果，本研究對電力營銷業務中典型的計費和計費業務場景進行了系統驗證，如收費、收費糾正、收費統計、轉賬到達確認等。根據上述的技術架構，微應用層的微應用(界面組件)全部顯示在應用訪問層的微應用控制臺中。microapp_001可以根據實現的功能通過分布式服務總線從microserv_001到microserv_010調用必要的微服務。

　　微應用程序和微服務通過調用集成權限組件來實現權限管理，通過調用集成處理組件來安排業務流程。微服務通過集成的數據訪問組件訪問電力營銷計費和計費的數據庫。基礎平臺層為系統驗證提供必要的計算、存儲和網絡資源。

　　4結束語

　　本文提出了基于微服務框架的微應用和微服務架構來實現應用和功能。在此基礎上，通過統一信息系統的技術架構和實現技術，減少了業務交互、界面交互和數據接口，描述了集成電力營銷業務信息系統的設計方法，并在整體架構中闡述了各個技術層次。雖然本文系統地驗證了電力營銷業務收費和核算的典型業務場景，但有必要進一步分析和探討其他典型的業務場景，熟悉微應用和微服務的具體設計和實現。

　　微應用應選擇適度的規模和業務代表，提前進行試點設計和開發，然后根據每個業務應用的不同特點和生命周期中的轉換計劃逐步推進。在不影響業務正常運行的情況下，可以實現業務應用的平穩過渡，確保業務應用的穩定遷移，最終完成電力營銷業務信息系統向微應用和微服務的架構過渡和實施。

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