电能计量器具全性能检验流程自动监控系统的建立

2017-11-02刘涛，郭伟，张涛，赵瑜

数字通信世界 2017年9期

关键词：器具计量流程

刘涛，郭伟，张涛，赵瑜

（1.北京国金源富科技有限公司，北京 100190；2.国网山西省电力公司太原市滨河供电公司，太原 030023）

电能计量器具全性能检验流程自动监控系统的建立

刘涛1，郭伟2，张涛2，赵瑜2

（1.北京国金源富科技有限公司，北京 100190；2.国网山西省电力公司太原市滨河供电公司，太原 030023）

本文为了解决上述问题，重点研发了一套自动监控系统，详细描述了系统的设计原理，以及如何将系统应用于电能计量器具全性能检验流程中，实现流程全程监控、数据实时上报，结果准确展现。

计量器具；自动监控

1 引言

随着国网公司“三集五大”建设的快速推进，各省计量中心陆续开始建设并逐步投入运行。电能计量器具质量监督管控的各个环节逐渐完善，尤其是“四线一库”集中检定、仓储、配送在生产调度平台的协调下运行稳定。为贯彻落实国家电网公司“集团化运作、集约化发展、精益化管理、标准化建设”的管理要求，加快两个转变，实现“一强三优”现代化工作的重要内容，山西省电力公司将建立省级计量中心电能计量器具全性能检验流程自动监控系统，加强电能计量器具全性能试验实时在线管控水平，对进一步整合计量资源，提升管理水平，优化队伍素质，建设世界一流电网、国际一流公司具有重大意义。

2 自动监控系统总体结构

电能计量器具全性能检验流程自动监控系统业务调度层次如图1所示：

图1 系统业务调度层次图

电能计量器具全性能检验流程自动监控系统业务调度层次分为调度层、工控层和设备层。调度层部署生产调度平台，与自动监控系统对接，实现对质检业务检验过程的调度和监控。

工控层由自动监控系统构成，与质检检验设备、质检仓储设备对接，实现对质检检验设备、质检仓储设备的控制，同时可接收生产调度平台的调度控制指令，并将质检业务的检验过程信息上送到生产调度平台。

设备层由各类硬件设备构成，并接受工控层的控制。

2.1 系统的业务架构

电能计量器具全性能检验流程自动监控系统包括实验数据采集与监控管理、检验任务流程管理、移动作业工具管理、实验室库房管理、实验室运行管理、RFID标签管理、实验数据综合分析和大屏幕综合展现等八大业务。具体如图2所示：

图2 系统业务架构图

实验数据采集与监控管理包括实验数据采集管理、检验工作监控等2个业务子项；检验任务流程管理包括样品检验任务管理、样品比对、样品试验、检验方案等4个业务子项；移动作业工具管理包括移动作业工具维护、移动作业任务等2个业务子项；实验室库房管理包括自动化库房管理、样品资产管理、自动出入库管理、公共信息查询等4个业务子项；实验室运行管理包括实验室管理、辅助功能等2个业务子项，RFID标签管理包括电子标签基础信息管理、标签打印任务管理等2个业务子项，实验数据综合分析包括综合查询分析、检验数据全流程分析等2个业务子项，大屏综合展示分析包括综合展示、视频展示等2个业务子项。

2.2 系统的应用架构

电能计量器具全性能检验流程自动监控系统的应用架构包括6大模块：流程管理、实验室运行管理、实验数据采集与监控管理、移动作业工具管理、实验室库房管理与系统支撑功能。并通过接口与计量生产调度平台等系统进行交互。系统应用架构见图3。

图3 系统应用架构图

3 自动监控系统技术架构

3.1 系统的技术路线

电能计量器具全性能检验流程自动监控系统的技术路线遵循Java EE技术体系，采用国网统一开发平台SG-UAP进行系统研发，利用一致的可共享的数据模型，按照展现层、应用逻辑层、业务逻辑层、数据访问层等实现多层技术体系设计，通过统一权限ISC的应用集成，可实现多系统间的单点登录。

表1 选型原则

3.2 系统的技术架构

电能计量器具全性能检验流程自动监控系统采用基于J2EE的多层技术架构，以提高系统的灵活性、可扩展性、安全性以及并发处理能力，同时通过数据接口实现与计量生产调度平台等其他业务应用的数据交互。

系统的技术架构采用目前WEB开发的主流四层架构，保证系统各个层次之间的独立，为今后可能存在的平台技术升级，保障足够的扩展性。参见图4。

图4 核心框架结构图

（1）数据层存放系统数据库，将计量中心质检全性能业务管理系统的建档、仓储、实验、质检等通过存储过程进行统计。

（2）支撑层分为数据访问、权限、数据统计分析和报表。

（3）逻辑层包括资产管理和数据管理与分析两大部分。资产管理分为实验室库房管理、RFID标签管理和实验室运行管理三部分；数据管理与分析包括实验数据采集与监控管理、实验数据综合分析两部分。

（4）展现层是通过浏览器完成对整个平台的应用。总共分实验数据采集与监控管理、质检室流程任务管理、移动作业工具管理、实验室库房管理、实验室运行管理等五大模块。

3.3 系统的技术方案

（1）基于J2EE的架构设计。计量质检全性能业务采用技术先进性与成熟性相结合的J2EE的多层技术构架，以提高系统的灵活性、可扩展性、安全性以及并发处理能力，同时，通过一体化平台实现与计量生产调度平台集成，并与质检室检测设备进行信息通信。

（2）基于SOA的设计理念。SOA是面向服务的体系结构，将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种通用的方式进行交互。这种具有中立的接口定义（没有强制绑定到特定的实现上）的特征称为服务之间的松耦合。松耦合的好处有两点，一点是它的灵活性，另一点是，组成整个应用程序的每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变时，它能够继续存在。

（3）基于组件技术设计。系统的设计应利用基于组件的开发理念，由一系列独立部署的组件组成。组件设计应该满足以下要求：组件多实例运行；组件粒度合理确定；组件接口定义稳定；系统设计须遵循高内聚、松耦合原则；系统必须提供独立于业务的共享信息服务；应综合考虑业务过程与组件实现的分离原则，建议利用流程管理、策略管理和界面集成技术，动态地定义系统的行为以实现系统功能；实现组件的分布透明访问机制。

4 自动监控系统安全体系

电能计量器具全性能检验流程自动监控系统安全需遵循公司信息安全的总体策略，安全防护强度达到公司内网安全防护标准。安全防护注重运行安全，避免造成安全风险扩散。

系统安全需从网络防护、用户认证和权限管理、数据存储、机房环境、管理制度等方面进行管理。

（1）网络安全。电能计量器具全性能检验流程自动监控系统运行在公司信息内网中，需借助公司安全防护体系和措施。对于移动终端、视频等的接入，需遵循国网安全相关的规范执行。

（2）应用安全。应用安全防护从身份认证、授权、输入输出验证、配置管理、会话管理、代码安全、加密技术、参数操作、异常管理、审核和日志、剩余信息保护、数据存储保密、数据存储完整、应用数据的备份与恢复等方面进行安全防护。

（3）数据安全。业务数据是系统正常运行的基础，必须确保业务数据在传输、处理、存储过程中的机密性、完整性和可用性。

（4）系统安全。系统安全包括操作系统、中间件、数据库系统的安全。应选择相对安全的操作系统、中间件和数据库系统，并禁止缺省口令和弱口令，对系统文件进行有效的保护，防止被篡改和替换。在系统网络上安装网络病毒防治服务器，并在内部网络服务器上安装网络病毒防治软件，在单机上安装单机环境的反病毒软件，定期进行病毒库的更新。

（5）物理安全。系统涉及到的物理运行环境主要包括应用服务器、负载均衡器等，对机房环境的要求总体上遵循国网公司关于机房建设的标准。

（6）安全管理。系统需要与其他业务系统进行数据和界面的交互，在网络、系统、数据、应用等各个层面都存在安全风险扩散和放大的风险，形成新的安全漏洞。因此，接入前要进行安全评估，并在安全加固后才允许正式投运。

系统要避免未经安全评估、未被正式许可的任何单位、人员、系统的访问和链接，尤其要重点监护突发的、临时的访问，避免高风险的访问方式导致系统的安全事故。

开发人员、运维人员对系统的操作需要制定工作规范和工作流程。对违反规范和流程的操作要能够及时监控和审核，减少人为的安全事故。

5 自动监控系统部署设计

5.1 硬件平台设计

山西省电力公司计量中心采用省级集中模式，在计量中心配置数据库服务器，用于全性能试验数据的存储和处理，前端由应用服务器构成，用以实现系统的业务逻辑处理和主题分析与查询，后端是接口服务器，用于支撑不同的数据交换工具（方式），实现与MDS系统、电能器具检测设备系统等业务系统之间的数据交换与流程集成。山西省电力公司计量中心物理架构部署如图5所示：

硬件环境建设主要内容：

（1）在山西省电力公司计量中心部署1套存储系统，用于存储全性能试验业务数据的存储。通过交换机与局域网多台服务器建立连接，实现高稳定性、高可靠性的数据集中和存储资源统一管理。

图5 集中物理部署架构图

（2）在山西省电力公司计量中心部署1台全性能试验业务数据库服务器连接到MDS数据库，组成全性能试验业务数据库服务器。为业务处理和主题分析与查询提供数据管理，安装weblogic，用于对端接口服务器通讯。安装中间数据库，实现全性能试验业务数据的采集。

（3）在山西省电力公司计量中心部署1台全性能试验业务应用服务器。部署web应用服务器中间件，用于全性能试验业务的运行。

系统部署的设备类别如表2所示：

表2 设备列表

为了保证网络的高可用性，数据中心的局域网网络采用冗余的交换设备、冗余的线路连接等措施，不仅可以保证单个设备、单条链路出现故障不会影响整个网络的正常运行，还能够实现网络流量中的动态负载均衡。

全性能试验业务的服务器部署在数据中心或相对独立的网络环境中，同公司办公网络逻辑隔离，保证全性能试验业务的安全，避免网络攻击或者网络滥用等行为对全性能试验业务的影响。

5.2 软件平台设计

系统软件平台包括操作系统、数据库管理系统、中间件软件，在软件平台选型中应采用主流的、成熟的并符合业界标准的软件产品。

（1）操作系统软件。操作系统包括数据库服务器、应用服务器，操作系统的使用建议如下：

⊙ 数据库服务器的主机操作系统应采用64位Red Hat操作系统.

⊙ 应用服务器可使用64位Red Hat操作系统。

⊙ 客户端采用Windows XP/Windows 7。

（2）数据库软件。目前，主流数据库系统软件如Oracle等完全满足上述要求。同时，考虑到营销相关系统已使用MySql数据库软件为主，基于系统继承性和数据复制的同构需要，选用MySql作为数据库管理软件。MySql为企业提供了满足当今关键任务应用程序的可用性和可伸缩性需求的工具和功能。并且能够通过购买选项和程序包来进一步得到增强。可以监控和优化组件发现系统瓶颈和设置合理参数，从而保证系统稳定、高效运行。

（3）应用服务器中间件。应用服务器软件建议采用国网框架采购内的 Oracle Weblogic 10G。