劉 濤,郭 偉,張 濤,趙 瑜
(1.北京國(guó)金源富科技有限公司,北京 100190;2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司太原市濱河供電公司,太原 030023)
電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的建立
劉 濤1,郭 偉2,張 濤2,趙 瑜2
(1.北京國(guó)金源富科技有限公司,北京 100190;2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司太原市濱河供電公司,太原 030023)
本文為了解決上述問(wèn)題,重點(diǎn)研發(fā)了一套自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),詳細(xì)描述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理,以及如何將系統(tǒng)應(yīng)用于電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程中,實(shí)現(xiàn)流程全程監(jiān)控、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上報(bào),結(jié)果準(zhǔn)確展現(xiàn)。
計(jì)量器具;自動(dòng)監(jiān)控
隨著國(guó)網(wǎng)公司“三集五大”建設(shè)的快速推進(jìn),各省計(jì)量中心陸續(xù)開(kāi)始建設(shè)并逐步投入運(yùn)行。電能計(jì)量器具質(zhì)量監(jiān)督管控的各個(gè)環(huán)節(jié)逐漸完善,尤其是“四線一庫(kù)”集中檢定、倉(cāng)儲(chǔ)、配送在生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)的協(xié)調(diào)下運(yùn)行穩(wěn)定。為貫徹落實(shí)國(guó)家電網(wǎng)公司“集團(tuán)化運(yùn)作、集約化發(fā)展、精益化管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”的管理要求,加快兩個(gè)轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代化工作的重要內(nèi)容,山西省電力公司將建立省級(jí)計(jì)量中心電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),加強(qiáng)電能計(jì)量器具全性能試驗(yàn)實(shí)時(shí)在線管控水平,對(duì)進(jìn)一步整合計(jì)量資源,提升管理水平,優(yōu)化隊(duì)伍素質(zhì),建設(shè)世界一流電網(wǎng)、國(guó)際一流公司具有重大意義。
電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)調(diào)度層次如圖1所示:
圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)調(diào)度層次圖
電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)調(diào)度層次分為調(diào)度層、工控層和設(shè)備層。調(diào)度層部署生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái),與自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接,實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)檢業(yè)務(wù)檢驗(yàn)過(guò)程的調(diào)度和監(jiān)控。
工控層由自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成,與質(zhì)檢檢驗(yàn)設(shè)備、質(zhì)檢倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備對(duì)接,實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)檢檢驗(yàn)設(shè)備、質(zhì)檢倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的控制,同時(shí)可接收生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)的調(diào)度控制指令,并將質(zhì)檢業(yè)務(wù)的檢驗(yàn)過(guò)程信息上送到生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)。
設(shè)備層由各類(lèi)硬件設(shè)備構(gòu)成,并接受工控層的控制。
2.1 系統(tǒng)的業(yè)務(wù)架構(gòu)
電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控管理、檢驗(yàn)任務(wù)流程管理、移動(dòng)作業(yè)工具管理、實(shí)驗(yàn)室?guī)旆抗芾?、?shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理、RFID標(biāo)簽管理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析和大屏幕綜合展現(xiàn)等八大業(yè)務(wù)。具體如圖2所示:
圖2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)圖
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控管理包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集管理、檢驗(yàn)工作監(jiān)控等2個(gè)業(yè)務(wù)子項(xiàng);檢驗(yàn)任務(wù)流程管理包括樣品檢驗(yàn)任務(wù)管理、樣品比對(duì)、樣品試驗(yàn)、檢驗(yàn)方案等4個(gè)業(yè)務(wù)子項(xiàng);移動(dòng)作業(yè)工具管理包括移動(dòng)作業(yè)工具維護(hù)、移動(dòng)作業(yè)任務(wù)等2個(gè)業(yè)務(wù)子項(xiàng);實(shí)驗(yàn)室?guī)旆抗芾戆ㄗ詣?dòng)化庫(kù)房管理、樣品資產(chǎn)管理、自動(dòng)出入庫(kù)管理、公共信息查詢(xún)等4個(gè)業(yè)務(wù)子項(xiàng);實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理包括實(shí)驗(yàn)室管理、輔助功能等2個(gè)業(yè)務(wù)子項(xiàng),RFID標(biāo)簽管理包括電子標(biāo)簽基礎(chǔ)信息管理、標(biāo)簽打印任務(wù)管理等2個(gè)業(yè)務(wù)子項(xiàng),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析包括綜合查詢(xún)分析、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)全流程分析等2個(gè)業(yè)務(wù)子項(xiàng),大屏綜合展示分析包括綜合展示、視頻展示等2個(gè)業(yè)務(wù)子項(xiàng)。
2.2 系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)
電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用架構(gòu)包括6大模塊:流程管理、實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控管理、移動(dòng)作業(yè)工具管理、實(shí)驗(yàn)室?guī)旆抗芾砼c系統(tǒng)支撐功能。并通過(guò)接口與計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)等系統(tǒng)進(jìn)行交互。系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)見(jiàn)圖3。
圖3 系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)圖
3.1 系統(tǒng)的技術(shù)路線
電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)路線遵循Java EE技術(shù)體系,采用國(guó)網(wǎng)統(tǒng)一開(kāi)發(fā)平臺(tái)SG-UAP進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā),利用一致的可共享的數(shù)據(jù)模型,按照展現(xiàn)層、應(yīng)用邏輯層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層等實(shí)現(xiàn)多層技術(shù)體系設(shè)計(jì),通過(guò)統(tǒng)一權(quán)限ISC的應(yīng)用集成,可實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)間的單點(diǎn)登錄。
表1 選型原則
3.2 系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)
電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)采用基于J2EE的多層技術(shù)架構(gòu),以提高系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性、安全性以及并發(fā)處理能力,同時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)與計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)等其他業(yè)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)交互。
系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)采用目前WEB開(kāi)發(fā)的主流四層架構(gòu),保證系統(tǒng)各個(gè)層次之間的獨(dú)立,為今后可能存在的平臺(tái)技術(shù)升級(jí),保障足夠的擴(kuò)展性。參見(jiàn)圖4。
圖4 核心框架結(jié)構(gòu)圖
(1)數(shù)據(jù)層存放系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù),將計(jì)量中心質(zhì)檢全性能業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的建檔、倉(cāng)儲(chǔ)、實(shí)驗(yàn)、質(zhì)檢等通過(guò)存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
(2)支撐層分為數(shù)據(jù)訪問(wèn)、權(quán)限、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表。
(3)邏輯層包括資產(chǎn)管理和數(shù)據(jù)管理與分析兩大部分。資產(chǎn)管理分為實(shí)驗(yàn)室?guī)旆抗芾?、RFID標(biāo)簽管理和實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理三部分;數(shù)據(jù)管理與分析包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控管理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析兩部分。
(4)展現(xiàn)層是通過(guò)瀏覽器完成對(duì)整個(gè)平臺(tái)的應(yīng)用??偣卜謱?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控管理、質(zhì)檢室流程任務(wù)管理、移動(dòng)作業(yè)工具管理、實(shí)驗(yàn)室?guī)旆抗芾怼?shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理等五大模塊。
3.3 系統(tǒng)的技術(shù)方案
(1)基于J2EE的架構(gòu)設(shè)計(jì)。計(jì)量質(zhì)檢全性能業(yè)務(wù)采用技術(shù)先進(jìn)性與成熟性相結(jié)合的J2EE的多層技術(shù)構(gòu)架,以提高系統(tǒng)的靈活性、可擴(kuò)展性、安全性以及并發(fā)處理能力,同時(shí),通過(guò)一體化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)與計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)集成,并與質(zhì)檢室檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行信息通信。
(2)基于SOA的設(shè)計(jì)理念。SOA是面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu),將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱(chēng)為服務(wù))通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義的,它獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種通用的方式進(jìn)行交互。這種具有中立的接口定義(沒(méi)有強(qiáng)制綁定到特定的實(shí)現(xiàn)上)的特征稱(chēng)為服務(wù)之間的松耦合。松耦合的好處有兩點(diǎn),一點(diǎn)是它的靈活性,另一點(diǎn)是,組成整個(gè)應(yīng)用程序的每個(gè)服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)逐漸地發(fā)生改變時(shí),它能夠繼續(xù)存在。
(3)基于組件技術(shù)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)利用基于組件的開(kāi)發(fā)理念,由一系列獨(dú)立部署的組件組成。組件設(shè)計(jì)應(yīng)該滿(mǎn)足以下要求:組件多實(shí)例運(yùn)行;組件粒度合理確定;組件接口定義穩(wěn)定;系統(tǒng)設(shè)計(jì)須遵循高內(nèi)聚、松耦合原則;系統(tǒng)必須提供獨(dú)立于業(yè)務(wù)的共享信息服務(wù);應(yīng)綜合考慮業(yè)務(wù)過(guò)程與組件實(shí)現(xiàn)的分離原則,建議利用流程管理、策略管理和界面集成技術(shù),動(dòng)態(tài)地定義系統(tǒng)的行為以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能;實(shí)現(xiàn)組件的分布透明訪問(wèn)機(jī)制。
電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)安全需遵循公司信息安全的總體策略,安全防護(hù)強(qiáng)度達(dá)到公司內(nèi)網(wǎng)安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。安全防護(hù)注重運(yùn)行安全,避免造成安全風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散。
系統(tǒng)安全需從網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、用戶(hù)認(rèn)證和權(quán)限管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、機(jī)房環(huán)境、管理制度等方面進(jìn)行管理。
(1)網(wǎng)絡(luò)安全。電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行在公司信息內(nèi)網(wǎng)中,需借助公司安全防護(hù)體系和措施。對(duì)于移動(dòng)終端、視頻等的接入,需遵循國(guó)網(wǎng)安全相關(guān)的規(guī)范執(zhí)行。
(2)應(yīng)用安全。應(yīng)用安全防護(hù)從身份認(rèn)證、授權(quán)、輸入輸出驗(yàn)證、配置管理、會(huì)話管理、代碼安全、加密技術(shù)、參數(shù)操作、異常管理、審核和日志、剩余信息保護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保密、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完整、應(yīng)用數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)等方面進(jìn)行安全防護(hù)。
(3)數(shù)據(jù)安全。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ),必須確保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在傳輸、處理、存儲(chǔ)過(guò)程中的機(jī)密性、完整性和可用性。
(4)系統(tǒng)安全。系統(tǒng)安全包括操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全。應(yīng)選擇相對(duì)安全的操作系統(tǒng)、中間件和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),并禁止缺省口令和弱口令,對(duì)系統(tǒng)文件進(jìn)行有效的保護(hù),防止被篡改和替換。在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上安裝網(wǎng)絡(luò)病毒防治服務(wù)器,并在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上安裝網(wǎng)絡(luò)病毒防治軟件,在單機(jī)上安裝單機(jī)環(huán)境的反病毒軟件,定期進(jìn)行病毒庫(kù)的更新。
(5)物理安全。系統(tǒng)涉及到的物理運(yùn)行環(huán)境主要包括應(yīng)用服務(wù)器、負(fù)載均衡器等,對(duì)機(jī)房環(huán)境的要求總體上遵循國(guó)網(wǎng)公司關(guān)于機(jī)房建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。
(6)安全管理。系統(tǒng)需要與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)和界面的交互,在網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等各個(gè)層面都存在安全風(fēng)險(xiǎn)擴(kuò)散和放大的風(fēng)險(xiǎn),形成新的安全漏洞。因此,接入前要進(jìn)行安全評(píng)估,并在安全加固后才允許正式投運(yùn)。
系統(tǒng)要避免未經(jīng)安全評(píng)估、未被正式許可的任何單位、人員、系統(tǒng)的訪問(wèn)和鏈接,尤其要重點(diǎn)監(jiān)護(hù)突發(fā)的、臨時(shí)的訪問(wèn),避免高風(fēng)險(xiǎn)的訪問(wèn)方式導(dǎo)致系統(tǒng)的安全事故。
開(kāi)發(fā)人員、運(yùn)維人員對(duì)系統(tǒng)的操作需要制定工作規(guī)范和工作流程。對(duì)違反規(guī)范和流程的操作要能夠及時(shí)監(jiān)控和審核,減少人為的安全事故。
5.1 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)
山西省電力公司計(jì)量中心采用省級(jí)集中模式,在計(jì)量中心配置數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,用于全性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理,前端由應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成,用以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯處理和主題分析與查詢(xún),后端是接口服務(wù)器,用于支撐不同的數(shù)據(jù)交換工具(方式),實(shí)現(xiàn)與MDS系統(tǒng)、電能器具檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與流程集成。山西省電力公司計(jì)量中心物理架構(gòu)部署如圖5所示:
硬件環(huán)境建設(shè)主要內(nèi)容:
(1)在山西省電力公司計(jì)量中心部署1套存儲(chǔ)系統(tǒng),用于存儲(chǔ)全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。通過(guò)交換機(jī)與局域網(wǎng)多臺(tái)服務(wù)器建立連接,實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性、高可靠性的數(shù)據(jù)集中和存儲(chǔ)資源統(tǒng)一管理。
圖5 集中物理部署架構(gòu)圖
(2)在山西省電力公司計(jì)量中心部署1臺(tái)全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接到MDS數(shù)據(jù)庫(kù),組成全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。為業(yè)務(wù)處理和主題分析與查詢(xún)提供數(shù)據(jù)管理,安裝weblogic,用于對(duì)端接口服務(wù)器通訊。安裝中間數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集。
(3)在山西省電力公司計(jì)量中心部署1臺(tái)全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器。部署web應(yīng)用服務(wù)器中間件,用于全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)的運(yùn)行。
系統(tǒng)部署的設(shè)備類(lèi)別如表2所示:
表2 設(shè)備列表
為了保證網(wǎng)絡(luò)的高可用性,數(shù)據(jù)中心的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)采用冗余的交換設(shè)備、冗余的線路連接等措施,不僅可以保證單個(gè)設(shè)備、單條鏈路出現(xiàn)故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行,還能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量中的動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡。
全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)的服務(wù)器部署在數(shù)據(jù)中心或相對(duì)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,同公司辦公網(wǎng)絡(luò)邏輯隔離,保證全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)的安全,避免網(wǎng)絡(luò)攻擊或者網(wǎng)絡(luò)濫用等行為對(duì)全性能試驗(yàn)業(yè)務(wù)的影響。
5.2 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件平臺(tái)包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、中間件軟件,在軟件平臺(tái)選型中應(yīng)采用主流的、成熟的并符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的軟件產(chǎn)品。
(1)操作系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器,操作系統(tǒng)的使用建議如下:
⊙ 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的主機(jī)操作系統(tǒng)應(yīng)采用64位Red Hat操作系統(tǒng).
⊙ 應(yīng)用服務(wù)器可使用64位Red Hat操作系統(tǒng)。
⊙ 客戶(hù)端采用Windows XP/Windows 7。
(2)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。目前,主流數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件如Oracle等完全滿(mǎn)足上述要求。同時(shí),考慮到營(yíng)銷(xiāo)相關(guān)系統(tǒng)已使用MySql數(shù)據(jù)庫(kù)軟件為主,基于系統(tǒng)繼承性和數(shù)據(jù)復(fù)制的同構(gòu)需要,選用MySql作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件。MySql為企業(yè)提供了滿(mǎn)足當(dāng)今關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序的可用性和可伸縮性需求的工具和功能。并且能夠通過(guò)購(gòu)買(mǎi)選項(xiàng)和程序包來(lái)進(jìn)一步得到增強(qiáng)??梢员O(jiān)控和優(yōu)化組件發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)瓶頸和設(shè)置合理參數(shù),從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行。
(3)應(yīng)用服務(wù)器中間件。應(yīng)用服務(wù)器軟件建議采用國(guó)網(wǎng)框架采購(gòu)內(nèi)的 Oracle Weblogic 10G。
本文提出的電能計(jì)量器具全性能檢驗(yàn)流程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),通過(guò)建立一種新的檢驗(yàn)管理模型,對(duì)整個(gè)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)的被試品、試驗(yàn)信息、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及試驗(yàn)人員實(shí)現(xiàn)閉環(huán)管理,規(guī)避實(shí)際中可能出現(xiàn)的各類(lèi)管理漏洞、提升管理效率是質(zhì)檢業(yè)務(wù)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。
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10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.09.008
TM933.4文獻(xiàn)標(biāo)示碼:A
1672-7274(2017)09-0020-04