关于真空器件全寿命管理系统设计与实现

国家新闻出版广电总局八七一台 张光礼

1 引言

无线局作为广播电视传输发射单位，真空器件管理在安全播出中占有重要地位。大中型真空器件、板卡等发射机基本器件的规范管理是发射机正常工作、全局安全播出的基本保障。

采用信息化技术进行真空器件管理，实现真空器件的唯一标识，真空器件入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等全生命周期管理，实现数据采集自动化，保证真空器件各个管理环节数据输入的速度和准确性，确保台站领导及机房工作人员及时准确地掌握库存的真实数据，实现全局上下贯通、资源共享、高效联动。

2 系统设计与实现

2.1 现状分析

目前无线局各直属发射台站真空器件库存数据、消耗情况数据等没有进行统一的采集与存储，不利于台站对本台备件和局端对全局真空器件的宏观调控。依赖人工的工作方式效率低，工作人员工作量大，并且物资设备数据的准确性受认为因素影响大。第三，全局对后勤物资以及真空器件等重要备件的管理缺乏大数据和云计算综合应用能力，更未能通过对这些管理数据的大数据分析，最终为全局物资的调配，以及台站设备、器件的管理、采购决策提供深层次、多方位的数据分析支撑。

2.2 总体设计

2.2.1 规模设计

总用户数不低于5000，在线用户数不低于2000。并发用户数要求不低于500等负载压力下，正确响应请求并保证响应时间优于行业标准，表单和报表响应时间无延时

2.2.2 结构设计

√ 采用B/S架构；浏览器端兼容业界主流的浏览器及其主流版本。其中，IE浏览器需要兼容IE10及以上版本；

√ 业务数据存储在MySql或Oracle11g数据库中；

√ 能调用分布式文件系统、分布式数据库管理系统；

√ 采用模块化开发，模块可插拔并为后期的应用开发预留接口；

√ 可扩展性强，适应业务变更，快捷增加功能模块；

√ 集中部署、分级控制；局机关宏观调控，各基层单位独立办公，且与其它基层单位业务相对独立。

2.2.3 风格设计

总体界面风格采用目前业界流行的设计风格、用户可自定义部分展示效果和内容，数据具备可视化展示效果。操作界面要求简单美观，易用性好，尽量减少人工输入。界面响应快速；

2.2.4 建设原则

先进性：采用当今国内、国际上最先进和成熟的软硬件技术，是新建的系统能够最大限度地适应今后技术的发展变化和业务发展变化的需要

安全性原则：系统应能提供有效的安全保密机制，保证各单位信息能够安全发送与接收。

可靠性原则：系统在设计上要充分考虑提供安全可靠的技术和管理方式，通过增加设计，提高质量和控制业务流程等多种手段加以保障。系统必须要保证其工作的高可靠性和高稳定性，保证常年的7X24不间断运行。一个中大型计算机系统每天处理数据量一般都较大，系统每个时刻都要采集大量的数据，并进行处理，因此，任一时刻的系统故障都有可能给用户带来不可估量的损失，这就要求系统具有高度的可靠性。因此系统采用具有容错功能的服务器及网络设备，选用双机备份、Cluster技术的硬件设备配置方案，出现故障时能够迅速恢复并有适当的应急措施；采用数据备份恢复、数据日志、故障处理等系统故障对策功能

2.3 架构设计

本系统采用J2EE的架构进行开发，采用现阶段成熟的基于MVC的Struts架构。WEB SERVER接受客户的访问／交易请求，并建立起安全通道之后，根据不同的业务请求，由专门的Action Servlet进行处理，该Servlet会根据不同的请求调用相应EJB或Javabean对数据库进行访问，并调用交易组件处理相应的业务方面的交易流程，最后根据配置文件定义的结果显示页面，将系统处理结果传输到用户端，从而实现了对用户业务请求的处理。交易业务逻辑利用EJB或Javabean进行封装，保证了逻辑的完整性和一致性。

表现层把结果以页面的方式呈现给用户，在本层中采用Servlet及JSP技术进行实现。同时为更方便界面的修改，我们采用了模板技术，模板是一些嵌有标识符的html页面，由JSP或Servlet进行解析。这样以后页面的修改只需懂HTML即可，无须修改JSP或Servlet程序。

在系统实现上，采用目前国际流行的面向对象技术、MVC的设计模式和纯JAVA技术，将整个系统从逻辑上分为展现层平台、中间应用服务平台和业务系统平台等几大部分，以提高整体网站系统的可扩展性、灵活性、易维护性。

图1

系统采用负载均衡结合双机热备等技术设计，保证系统的可用性，能够提高服务器工作效率，减轻服务器压力，提高处理响应速度，提高系统抗风险能力。

√ 存储之间的数据复制不经过网络，而是由数据库存储之间进行复制。

√ 两个存储之间的复制是完全实时的，不存在任何时间延时。

√ 主备存储之间的切换时间小于500ms，以确保系统存储时不产生延时。

√ 硬盘盘符及分区不因为主备存储之间的切换而改变。

√ 服务器的切换，不影响存储之间的初始化，增量同步及数据复制。

√ 某一存储设备的计划性停机，不影响整个服务器双机热备系统的工作。

√ 存储设备之间使用重复数据删除技术，完成增量同步工作。

√ 真正的7X24小时或切换的全冗余方案。

图2

2.4 性能设计

安全性设计：

操作安全性：由网络登录验证、数据库登录验证、应用系统使用验证三级组成。网络登录验证由操作系统完成，用于对具有网络资源访问权限用户的验证；数据库登录验证由数据库服务器完成，用于对具有数据库访问权限用户的验证；系统使用验证由应用系统完成，用于对具有应用系统使用权限用户的验证；应用系统将采用三种验证方式相结合的方式验证用户。

传输安全性：为了防止数据包被窃密，需在应用层上对此类数据包做加密处理，只有相应秘钥的人员或者系统才能完成解密。采用对称加/解密可以有效保证管理系统和局端系统之间数据交互的安全性。

在对称加密算法中，数据发信方将明文(原始数据)和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密。本项目采用DES加密算法。

DES是一种对称加密方式，其加密运算、解密运算使用的是同样的密钥，信息的发送者和信息的接收者在进行信息的传输与处理时，必须共同持有该密码（称为对称密码）。因此，通信双方都必须获得这把钥匙，并保持钥匙的秘密。这样的单钥密码系统的安全性依赖于以下两个因素：

第一，加密算法必须是足够强的，仅仅基于密文本身去解密信息在实践上是不可能的。

第二，加密方法的安全性依赖于密钥的秘密性，而不是算法的秘密性，因此，没有必要确保算法的秘密性，但是必须要保证密钥的秘密性。本项目的解密工作均在内网执行，因此密钥的秘密性均保存在内网环境中，不会被窃取。

图3

2.5 功能设计

系统主要包含五大功能模块：基础信息管理模块、全寿命管理模块、辅助决策管理模块、统计分析模块、系统管理模块。系统各功能模块之间相互独立，同时各模块间能够进行数据交互，使各个模块形成相互依赖的整体。

（1）基础信息管理模块，本模块主要实现对真空器件基础信息的管理，主要包括材料信息、材料类型、存货仓库、供应商、采购信息等。

（2）全寿命管理模块，本模块实现对真空器件进行全寿命管理，通过唯一标识对器件进行标识，基于物联网技术，随时追踪、记录某物资设备的使用状态。主要包括真空器件采购、真空器件验收、真空器件入库、真空器件出库、真空器件使用记录维护、真空器件报废、真空器件预警提醒等。

（3）辅助决策模块，本模块实现对真空器件实际运行情况进行分析，为台站领导决策提供依据，主要包含真空器件全寿命统计表、月损耗报表、电子管月报、电容月报等重要报表。

（4）统计分析模块，本模块实现对真空器件统计和分析，主要包含真空器件性价比分析、消耗分析、质量评估等。

（5）系统管理模块，本模块主要实现对系统的用户管理、角色管理和权限管理。系统用户数据从无线局大数据平台进行同步，系统管理员只能查询系统用户。系统管理员可新增、修改、删除系统中的用户角色。

2.6 接口设计

采用通用接口规范与标准；能够处理从各相关系统采集的运行数据（如，从发射机自动化系统和数据中心提取元器件实时运行数据），并根据业务规范进行解析。按已有接口或开发规范与现有系统集成。

与现有AD活动目录和CAS统一身份认证集成，实现用户同步和单点登录；

无线局大数据中心集成和数据交互，如，组织机构、器件基础信息、运行图、所在发射设备信息，等等；

与无线局门户集成，相关待办事宜、统计信息等在此展现；

与腾讯通RTX集成，将系统内的工作待办事宜、消息提醒、预警信息等推送至RTX。

3 结论

本系统的建立，使台站真空器件管理业务的全过程实现了数字化管理，使真空器件信息能够高度共享、器件统计数据准确可靠。系统建立减轻了无线局台站人员繁重的手工管理工作，提升了工作效率、降低库存占用、减少了人为工作错误。系统强大的统计分析功能为台站实现宏观调控、决策分析提供了强大技术支撑。系统建立促进了整个台站的经营管理水平以及服务水平的提升。为台站安全播出管理和决策提供深层次和多方位的数据支撑。