導(dǎo)語：如何才能寫好一篇分布式系統(tǒng)設(shè)計原則，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】分布式系統(tǒng) 測試技術(shù) 應(yīng)用

信息時代背景下，分布式系統(tǒng)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的重要組成部分，在優(yōu)化模塊性能等方面發(fā)揮著積極地促進作用，面對網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新形勢，分布式系統(tǒng)缺陷日漸突出，且受到該系統(tǒng)范圍逐漸擴大的影響，在很大程度上增加了測試難度，不利于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進一步發(fā)展。因此，加強對分布式系統(tǒng)測試技術(shù)及應(yīng)用的研究具有重要意義。

一、分布式系統(tǒng)概念及特點

分布式系統(tǒng)主要是指將網(wǎng)絡(luò)計算機作為基礎(chǔ)，將組件分布其中，通過信息傳遞，對通信及動作進行有效協(xié)調(diào)和控制，以此來完成任務(wù)和目標的系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)有效地部署了網(wǎng)絡(luò)化計算機系統(tǒng)，例如：Internet、intranet等。

分布式系統(tǒng)特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，異構(gòu)性。網(wǎng)絡(luò)作為分布式系統(tǒng)生存及運行的基礎(chǔ)，由于受到網(wǎng)絡(luò)類型、硬件、操作系統(tǒng)等方面多樣化的影響，使得該系統(tǒng)具有異構(gòu)性特點；其次，開放與并行性。分布式系統(tǒng)開放性特點主要是受到資源共享服務(wù)的影響，另外，在整個系統(tǒng)運行過程中，由于用戶處于不同狀態(tài)及客戶端，同時訪問同一資源，在沒有進行協(xié)調(diào)及控制情況下，勢必會造成不一致檢索等問題，使得其自身具有較強的并發(fā)性；最后，故障獨立性。由于計算機、網(wǎng)絡(luò)都存在獨立性，且在長期運行過程中，不可避免的會出現(xiàn)各類故障。除上述特點之外，該系統(tǒng)還具有安全性、透明性等特點。

二、分布式系統(tǒng)測試技術(shù)分析及應(yīng)用

（一）模塊間通信鏈路接管技術(shù)分析

分布式系統(tǒng)中包含了多個模塊，為了實現(xiàn)各個模塊之間的交流及通信，需要搭建鏈路，通常情況下，主要通過流方式及數(shù)據(jù)報兩種方式實現(xiàn)通信鏈路連接，由于系統(tǒng)運行時，一個模塊可能會與多個模塊建立通信，為了滿足通信需求，需要對其進行針對性處理，建立上、下游模塊，并通過啟動上游模塊主動監(jiān)聽―向下游模塊發(fā)送請求―獲取授權(quán)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報，從而完成通信鏈路連接目標，為分布式集群模擬及異常注入奠定堅實的基礎(chǔ)。

（二）集群模擬技術(shù)分析

該項技術(shù)主要是針對通用測試而言的，基于對實際情況的考慮，本文采用一種數(shù)據(jù)錄制―回放形式，實現(xiàn)集群模擬目標。在具體應(yīng)用過程中，主要通過兩個步驟構(gòu)建模型：第一步，數(shù)據(jù)錄制，需要獲取上游模塊發(fā)送的請求數(shù)據(jù)以及后端接收請求數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行有效處理，將響應(yīng)數(shù)據(jù)反送給上游模塊，由此，在進行數(shù)據(jù)錄制時，需要明確方向，避免信息獲取混亂。

第二步，數(shù)據(jù)回放，主要是將錄制相應(yīng)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立詞典，通過模擬后端分布式系統(tǒng)，進而滿足上游模塊，為用戶提供服務(wù)。通過兩方面共同配合，促使請求包與相應(yīng)報耦合，實現(xiàn)集群模擬目標。

（三）通信異常注入技術(shù)分析

通常情況下，在針對系統(tǒng)進行測試過程中，會將網(wǎng)絡(luò)通信異常測試邏輯接入到上述兩項技術(shù)當(dāng)中，利用這種交互方法了解和掌握網(wǎng)絡(luò)異常，提高檢測準確性，以此來實現(xiàn)檢測目標。在實際應(yīng)用中，主要采取兩種途徑：一種是分散式，另一種是集中式。兩種途徑都存在優(yōu)勢及缺點，在選擇時，要結(jié)合實際情況，堅持合理性原則，選擇最佳方案，提高測試準確定，進而實現(xiàn)檢測目標。

（四）高性能獲取數(shù)據(jù)源技術(shù)分析

數(shù)據(jù)源獲取在分布式系統(tǒng)測試過程中，占據(jù)十分重要的位置，測試離不開數(shù)據(jù)支持，由此，高性能數(shù)據(jù)源重要性不言而喻，在具體應(yīng)用過程中，將高性能網(wǎng)絡(luò)庫Libevent對讀寫事件進行注冊和執(zhí)行，并將多線程技術(shù)進行處理，促使獲取與轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)實現(xiàn)同步，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源高性能獲取目標，以此來為分析和研究提供數(shù)據(jù)支持。

通過對各項技術(shù)在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)可知，集群模擬在實際測試過程中，能夠?qū)⒓涵h(huán)境等因素模擬的更加真實、形象，保證了集群模擬真實性，且將拓撲結(jié)構(gòu)作為基礎(chǔ)的集群，其上下游環(huán)境與實際相一致，不僅如此，數(shù)據(jù)量也能夠保持一致性。另外，環(huán)境作為測試的重中之重，也是耗時最多的過程，本文創(chuàng)新數(shù)據(jù)錄制―回放模型，能夠?qū)⒄鎸嵀h(huán)境模擬出來，不僅有效節(jié)省了人力、物力，還能夠顯著提高測試有效性。除此之外，高性能獲取數(shù)據(jù)源技術(shù)，能夠為測試提供更加準確的數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)工作順利進行奠定堅實的基礎(chǔ)。在分布式系統(tǒng)應(yīng)用范圍日漸拓展情況下，加強對系統(tǒng)進行測試成為調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)的有效途徑，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，測試技術(shù)也將逐漸朝著智能化等方向發(fā)展。

三、結(jié)論

根據(jù)上文所述，分布式系統(tǒng)測試作為一項綜合性、復(fù)雜性工作，其測試技術(shù)選擇合理與否直接影響測試結(jié)果。因此，在實際測試過程中，工作人員要堅持合理原則，結(jié)合實際情況，選擇合適測試方法，獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，促使測試工作順利進行，調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)整體性能，進而促使系統(tǒng)最大程度上發(fā)揮積極作用。

參考文獻：

[1]郭銀章，徐玉斌，曾建潮.分布異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)據(jù)訪問設(shè)計[J].太原重型機械學(xué)院學(xué)報，2010.

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關(guān)鍵詞：互斥算法；令牌；臨界區(qū)

一、引言

在單機操作系統(tǒng)中，臨界區(qū)、互斥以及其他有關(guān)同步問題，通常是用信號量和P*V操作、管程來解決。而在分布式系統(tǒng)當(dāng)中，各個進程被認為是運行在不同的處理機上，為了防止出現(xiàn)以下情況：多個進程同時處于臨界區(qū)；臨界區(qū)外的進程阻塞其他的進程；有些進程在臨界區(qū)外無休止的等待等等，多處理機系統(tǒng)的互斥不能簡單地用單機的方法來實現(xiàn)，而是要用更為方便和高效的手段來實現(xiàn)多處理機系統(tǒng)的互斥。

解決進程互斥問題有軟件的方法和硬件的方法，本文重點介紹軟件方法，硬件方法從略。

二、經(jīng)典互斥算法的探討

（一）集中式算法

算法：選擇一個進程作為協(xié)調(diào)器，用于協(xié)調(diào)臨界區(qū)得進入。

特點：協(xié)調(diào)器在同一時間只允許一個進程進入臨界區(qū)，故能保證互斥；因為請求消息是順序排隊得，不會出現(xiàn)“餓死”現(xiàn)象；單一的協(xié)調(diào)器是瓶頸。

（二）分布式算法

算法：想進入臨界區(qū)的進程首先建立一個消息，該消息包括待進入的臨界區(qū)名、進程名和時間戳。一個進程收到消息后，會有如下操作：不在臨界區(qū)內(nèi)且不想進入的話回復(fù)一個消息；在臨界區(qū)內(nèi)的話不回消息，將請求放入隊列；不在臨界區(qū)，也想進入的話就比較時間戳，時間戳小的進入。

特點：算法復(fù)雜，易出現(xiàn)“餓死”現(xiàn)象，系統(tǒng)不健壯；但它從理論上表明了算法的可行性，必將發(fā)展出實際可行的算法。

1、Lamport算法。特點：Lamport算法統(tǒng)一定序所有對臨界段的請求，按先來先服務(wù)的原則讓請求臨界資源的進程進入其臨界段；進程Pi發(fā)送的請求消息形如request（Ti，i），其中Ti=Ci是進程Pi發(fā)送此消息時對應(yīng)的邏輯時鐘值，i代表消息內(nèi)容；每個進程保持一個請求隊列，隊列中的請求消息根據(jù)?準關(guān)系定序，隊列初始為空。

2、Ricart and Agrawala算法。特點：算法實現(xiàn)了進程互斥，其控制是全分布的。因為進入臨界區(qū)是根據(jù)時間戳的順序來安排的（即先來先服務(wù)方式），所以根本不可能有進程“饑餓”現(xiàn)象發(fā)生。死鎖也不可能發(fā)生，因為不存在環(huán)路等待。問題：其一，當(dāng)有一個進程請求進入臨界段時，所有其他進程都被牽連到。這就是說，每個進程都要知道其他進程的名字，當(dāng)有新進程出現(xiàn)時，必須把新進程名字通知其他各進程，同時新進程要獲知全部其他進程名。其二，如果某一進程故障，那么該算法因無法收到全部應(yīng)答消息而崩潰。其三，沒能進入臨界區(qū)的進程只能頻繁地暫停，因而只適用于小的進程集。

（三）令牌環(huán)算法

算法思想：整個系統(tǒng)只有一塊令牌，只有令牌持有者才具有進入臨界區(qū)的資格。當(dāng)進程i從進程i-1接到令牌時，它檢查是否想進入臨界區(qū)，如果是，則進入，待其推出后，將令牌傳遞給進程i+1；如果不想進入，則直接把令牌向下傳遞。

問題：一是令牌丟失，事實上，檢測令牌丟失是很困難的。二是進程故障，較容易恢復(fù)。

三、算法的改進（基于令牌的解決方案）

將令牌的概念引入到分布式的Ricart和Agrawala算法中，通過令牌即動態(tài)的單一點控制，使用對稱的不同定義，這個算法要求的消息數(shù)在0到2（n－1）之間。在這個算法中，進程Pi收到來自Pj的回答消息后可以進入臨界區(qū)（假設(shè)它得到所有其他進程的回答消息）任意次而無需再請求Pj的許可。因為當(dāng)進程Pi收到Pj的回答消息時，隱含在該消息中的授權(quán)保持有效直到Pi收到來自Pj的請求消息。

算法思想：進入臨界區(qū)的進程保留令牌。初始時，令牌被賦予任意一個進程。希望使用臨界區(qū)的進程Pj不知道哪個進程擁有令牌，所以它通過向所有其他進程廣播一個帶時戳的消息來請求令牌。如果當(dāng)前擁有令牌的進程Pi不再需要使用臨界區(qū)，它就按照i＋1，i＋2，……n，1，2，……i－1的順序搜索其他進程，找出第一個j，滿足Pj最后一次請求令牌的時戳大于在令牌中記錄的Pj最后一次擁有令牌的時戳，也就是說，Pj有一個未決的請求。于是，Pi把令牌傳遞給Pj。注意，優(yōu)先級不是嚴格基于每個請求的時戳的，但是，由于令牌是沿著一個方向環(huán)繞傳遞的，所以不會有饑餓現(xiàn)象發(fā)生。算法：

P（i）：＝?鄢[請求資源消費釋放資源處理-請求-消息其他]

分布式－互斥（distributed-mutual-exclusion）：＝||P （i：1...n）

以下變量用于每個Pi中：

clock：0，1，...，（初始化為0）

token_present：Boolean（除了一個進程，對所有其他進程均為F）

token_held：Boolean（F）

token：array（1...n）of clock（初始化為0）

request：array（1...n）of clock（初始化為0）

每個Pi中的函數(shù)定義如下：

其他：=所有其他不請求進入臨界區(qū)的動作

消費：=進入臨界區(qū)后消費資源

請求資源：=

[token_present＝T

[send（request_signal，clock，i）toall；

receive（access_signal，token）；

token_present：=T；

token_held：=T

]

]

釋放資源：=

[token（i）：＝clock；

token_held：=F；

min j in the order[i＋1，…，n， 1，2，…，i＋2，i－1]

∧（request（j）>token（j））

[token_present：=F；

send（access_signal，token）to Pj

]

]

處理-請求-消息：：=

[receive（request_signal，k，j）

[ request（j）：=max（request （j），k）；

token_present ∧token_held 釋放資源

]

]

四、以上各種算法的性能分析

Lamport的算法需要3（n－1）個消息和兩個時間單位的延遲來保證n個進程的互斥，消息量很大，且發(fā)送的應(yīng)答信號的目的并不是出于可靠性。

Ricart和Agrawala算法在消息量上有了一定的改進，需要2（n-1）個消息來保證。

改進后的算法即基于令牌的Ricart和Agrawala算法：當(dāng)請求進程沒有持有令牌時，以上算法需要n個消息（n－1個用于廣播請求，1個用于傳送令牌）；當(dāng)請求進程持有令牌時，以上算法需要0個消息。

五、結(jié)論

集中式算法比較健壯，不會出現(xiàn)“餓死”現(xiàn)象，但是單一的協(xié)調(diào)器是系統(tǒng)瓶頸。

分布式算法雖然沒有前一算法健壯，但是從理論角度論證了分布式算法的可行性。

基于令牌的算法比非基于令牌的算法的時間復(fù)雜性和消息復(fù)雜性小。不會發(fā)生饑餓現(xiàn)象，不需要關(guān)心當(dāng)前誰在臨界區(qū)中，是通過競爭的方式進入臨界區(qū)。這在基于令牌的Ricart和Agrawala算法中得以驗證。

綜上所述，基于令牌的算法在排除了令牌丟失和進程故障等問題之后，在今后的分布式系統(tǒng)中，能有更好的應(yīng)用。

參考文獻：

1、徐甲同.高級操作系統(tǒng)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,1998.

2、Nancy A Lynch著;舒繼武等譯.分布式算法[M].機械工業(yè)出版社,2004.

3、劉丹,劉心松等.基于讀寫特征的分布式互斥算法[J].電子學(xué)報,2004(2).

4、Jie Wu.分布式系統(tǒng)設(shè)計(Distribute System Design)[M].機械工業(yè)出版社,2001.

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關(guān)鍵詞：綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS） 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS） 火災(zāi)報警系統(tǒng)（FAS）

1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)概念

曾經(jīng)國內(nèi)地鐵各系統(tǒng)之間大多是獨立管理，分立設(shè)置，不僅難以實現(xiàn)系統(tǒng)資源共享，而且存在維護管理困難等問題。而地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)解決了這一難題。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)是以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和電氣自動化技術(shù)為基礎(chǔ)的計算機集成系統(tǒng)，集成了多個城軌自動化專業(yè)子系統(tǒng)，對城軌各專業(yè)進行統(tǒng)一監(jiān)控，實現(xiàn)信息資源共享，建立一個面向運營指揮和維修管理的統(tǒng)一的綜合信息平臺。其中綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）系統(tǒng)中集成系統(tǒng)包括：電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）；環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）；火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）?；ヂ?lián)系統(tǒng)包括：閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）；廣播系統(tǒng)（PA）；屏蔽門/安全門系統(tǒng)（PSD）；信號系統(tǒng)（SIG）；自動售檢票系統(tǒng)（AFC）；門禁系統(tǒng)（ACS）；乘客信息系統(tǒng)（PIS）；時鐘系統(tǒng)（CLK）。

2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則

2.1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）的設(shè)計原則 ①ISCS系統(tǒng)通過先進的計算機系統(tǒng)及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)對各自動化系統(tǒng)資源信息進行共享互通。②ISCS系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式三級控制、兩級管理的體系結(jié)構(gòu)和運行方式。③當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，ISCS系統(tǒng)應(yīng)能迅速轉(zhuǎn)變應(yīng)急模式，如自動由正常運行方式轉(zhuǎn)為災(zāi)害運行方式，從而方便了對防災(zāi)、救援和事故處理的方式及縮短時間。④ISCS系統(tǒng)對總系統(tǒng)實施群組控制和模式控制，對子系統(tǒng)實施聯(lián)鎖功能和點對點控制。⑤為了適應(yīng)高架車站與地下車站的運行環(huán)境，ISCS系統(tǒng)設(shè)計必須滿足可靠性與安全性。

2.2 火災(zāi)報警系統(tǒng)（FAS）的設(shè)計原則 ①國家提倡“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的消防工作方針，作為FAS系統(tǒng)設(shè)計必須嚴格實施執(zhí)行。②全線車站、控制中心和車輛段、地下區(qū)間隧道、主變電所以及停車場均為監(jiān)控管理范圍。③指揮救災(zāi)能力對于換乘車站主體及相鄰的區(qū)間隧道而言按照同一時間發(fā)生一次火災(zāi)考慮，對于全線而言按照同一時間發(fā)生一次火災(zāi)考慮。④如何與各級消防部門進行接口，實現(xiàn)與各級消防部門的互連互通是中央級FAS系統(tǒng)必須考慮的問題。⑤為了滿足火災(zāi)自動報警行業(yè)管理要求和規(guī)范，作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)的FAS系統(tǒng)，必須擁有相關(guān)設(shè)備和功能的集成模式。⑥在各個車站控制室內(nèi)，除了火災(zāi)報警系統(tǒng)自動控制外，還必須設(shè)置緊急啟動按鈕從而可以手動控制消防專用設(shè)備，如消防泵、排煙風(fēng)機等。

2.3 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控（BAS）子系統(tǒng)設(shè)計原則 ①為了對本線各個車站內(nèi)的所有機電設(shè)備（如：給排水、自動扶梯、直梯、照明、屏蔽門、通風(fēng)、空調(diào)等）進行全面的監(jiān)視和管理，BAS系統(tǒng)應(yīng)該分為控制中心和車站兩級管理模式，從而實現(xiàn)中心、車站、就地三級控制的方式，這樣不僅能滿足環(huán)境調(diào)控的要求，而且可以節(jié)約能源，綠色環(huán)保。②BAS系統(tǒng)分為中央級-車站級-現(xiàn)場級-受控設(shè)備級的組成模式，采用現(xiàn)場分散控制和中心集中管理的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。③某些機電設(shè)備如地下車站環(huán)控系統(tǒng)的風(fēng)機、風(fēng)閥等，因為其有防排煙的功能，所以要納入BAS系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。如果發(fā)生火災(zāi)，由火災(zāi)報警系統(tǒng)下達預(yù)定的災(zāi)害運行指令模式，BAS系統(tǒng)及時接收并優(yōu)先對指令進行就地執(zhí)行。④對于高架車站而言，節(jié)約投資，方便運營管理是BAS 系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮的一點。

3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能

3.1 控制中心功能 監(jiān)控全線各個車站的電力、火災(zāi)報警、廣播電話、閉路電視、通風(fēng)、制冷、照明、自動扶梯等機電設(shè)備的運行狀態(tài)，并能實時提供事故報警，從而方便及時處理現(xiàn)場事故。要與中央時鐘接口，接收主時鐘信息，統(tǒng)一整個城軌系統(tǒng)全線時鐘。與中央列車自動監(jiān)控系統(tǒng)接口，接收列車在隧道滯留的位置信息。接收各個車站典型測試點的濕度、溫度、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)。檢測全線用水量。定期輸出各類實時數(shù)據(jù)報告。

3.2 車站控制室功能 協(xié)調(diào)全站機電設(shè)備的運行情況，偶爾需要進行人工調(diào)整。定時記錄該站各個典型測試點的參數(shù)，如集水池的高低水位及危險水位等，并發(fā)出報警信號。向OCC控制中心及時傳送各類機電設(shè)備信息，并執(zhí)行所有的指令。監(jiān)控本車站的火災(zāi)報警、閉路電視、廣播、通風(fēng)、電力、及電話、給排水、直梯、照明、自動扶梯等機電設(shè)備的運行狀態(tài)，并能實時提供事故報警，從而方便及時處理現(xiàn)場事故。

3.3 就地級（現(xiàn)場級）功能 實時執(zhí)行車站控制室的所有的控制指令。

及時向車站控制室傳送所控機電設(shè)備的工作狀態(tài)及運行情況。

具有獨立工作和運行能力。

可就地進行調(diào)試與控制。

4 結(jié)束語

作為國際主流技術(shù)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)是國內(nèi)城市軌道交通自動化系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。國內(nèi)城市在建設(shè)城市軌道交通時，應(yīng)該對城軌進行綜合分析評價，結(jié)合自己城市的投資規(guī)模和實際情況，采用最合適的綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）結(jié)構(gòu)和模式。

參考文獻：

[1]林廣利，尹貽林.綜合交通樞紐綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成設(shè)計研究[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2011（01）.

[2]郭永泉.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成信號ATS的研究[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2008（06）.

篇4

隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運行設(shè)備在線狀態(tài)檢測、變電站運行操作培訓(xùn)仿真、液晶顯示、遠程監(jiān)控等技術(shù)日趨成熟，以及計算機高速網(wǎng)絡(luò)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用，“三化”改造和無人值班變電站的進一步發(fā)展，要求變電站綜合自動化系統(tǒng)運行高效、實時、可靠，從而提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行水平。

一、綜合自動化技術(shù)應(yīng)用

1.1 設(shè)計原則和特點

綜合自動化系統(tǒng)設(shè)計過程中始終貫穿著充分保證可靠性這一原則，采用分散分層分布式模塊化結(jié)構(gòu)，各保護、測量、控制、通信等各個模塊之間既相互獨立又互相聯(lián)系。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2.1 微機監(jiān)控系統(tǒng)采用分散分層分布式系統(tǒng)。

變電站運行管理為無人值班值守方式。微機監(jiān)控系統(tǒng)采用分散分層分布式系統(tǒng)。

1.2.2 各裝置優(yōu)化組合

主變保護及測控裝置、110kV線路保護裝置采用分別組屏方式，布置在二次設(shè)備室。35kV饋線、10kV饋線、電容器組站用變等設(shè)備采用微機型保護測控一體化裝置組屏安裝在二次設(shè)備室。其它智能設(shè)備可通過通信口接入監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2.3微機監(jiān)控系統(tǒng)

微機監(jiān)控系統(tǒng)分為站級控制層和間隔級控制層，網(wǎng)絡(luò)按雙網(wǎng)配置。間隔級控制層設(shè)備配置雙以太網(wǎng)接口。將采集和處理后的數(shù)據(jù)信號，經(jīng)雙絞線傳輸?shù)秸炯壙刂茖?，各間隔級單元相互獨立，不相互影響。站級網(wǎng)絡(luò)采用基于TCP/IP協(xié)議的自適應(yīng)10/100M雙以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)（A、B網(wǎng)）。應(yīng)用層協(xié)議使用DL/T 667-1999標準。

1.2.4系統(tǒng)通訊能力

綜合自動化系統(tǒng)具備為雙串口、雙網(wǎng)絡(luò)通訊能力，系統(tǒng)配備相關(guān)通訊接口及通訊設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)度SCADA系統(tǒng)能同時實現(xiàn)以串口方式及網(wǎng)絡(luò)方式同時進行通訊，選用的通訊規(guī)約為DL/T 634-5-101-2002、DL/T 634-5-104-2002和新部頒CDT。遠動通道具備2路數(shù)字串口通訊、2路數(shù)字模擬通訊、2路網(wǎng)絡(luò)通訊。通道具有防雷、過壓保護裝置。

調(diào)制解調(diào)器滿足CCITT標準的要求，傳送電平0～20db可調(diào)，接受電平-40～0db，低于-40db發(fā)告警信號，通道誤碼率小于10-5時，調(diào)制解調(diào)器能正常工作。其調(diào)制方式為FSK。同步方式為同步或異步可設(shè)置，與調(diào)度通信方式為異步方式。

1.3硬件的配置

1.3.1監(jiān)控主機

計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該用標準的、網(wǎng)絡(luò)的、分布功能和系統(tǒng)化的開放式的硬件結(jié)構(gòu)。所有設(shè)備部件均應(yīng)采取緊鎖措施，抗振性能好，并且更換拆卸方便，I/O測控裝置的部件在輸入、輸出回路上都必須具有電氣隔離措施。一個元件故障不引起誤動作，一個單元故障不影響其它單元。監(jiān)控系統(tǒng)站控層與間隔層的通信介質(zhì)應(yīng)為屏蔽雙絞線或光纖，以保證通信可靠性。

1.3.2 操作員工作、繼保工程師工作站

操作員工作站是站控層數(shù)據(jù)收集、處理、存貯及發(fā)送的中心以及所內(nèi)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的主要人機界面，用于圖形及報表顯示、事件記錄及報警狀態(tài)顯示和查詢，設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)的查詢，操作指導(dǎo)，操作控制命令的解釋和下達等

工程師工作站主要由計算機系統(tǒng)管理員進行系統(tǒng)維護使用，可完成數(shù)據(jù)庫的定義、修改，系統(tǒng)參數(shù)的定義、修改，報表的制作、修改，以及網(wǎng)絡(luò)維護、系統(tǒng)診斷等工作，與操作員工作站互為熱備機，正常時作為操作員工作站運行。

1.3.3 系統(tǒng)配置一臺微機五防工作站

應(yīng)具有防止誤拉、合斷路器；防止帶負荷拉、合隔離開關(guān)；防止帶電掛接地線；防止帶地線送電；防止誤入帶電間隔的功能（五防）。

通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯閉鎖軟件實現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能，同時在受控設(shè)備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路。計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置防誤工作站。遠方操作時通過防誤工作站實現(xiàn)全站的防誤操作閉鎖功能，就地操作時則由電腦鑰匙和鎖具來實現(xiàn)，在受控設(shè)備的操作回路中串接本間隔的閉鎖回路。

1.4 電源

系統(tǒng)站級控制層交流電源由在線式UPS供電。其他交流電源由站用變交流系統(tǒng)提供。二次設(shè)備室的設(shè)備由變電站直流系統(tǒng)220V電源供電。直流電源應(yīng)采用專用進口直流小開關(guān)，并具有合適的斷流能力和指示器。

二、系統(tǒng)功能介紹

2.1微機監(jiān)控系統(tǒng)的功能

2.1.1 數(shù)據(jù)庫的建立與維護

2.1.1.1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)建立如下數(shù)據(jù)庫

（1） 實時數(shù)據(jù)庫：裝入計算機監(jiān)控系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)，其數(shù)值應(yīng)根據(jù)運行工況的實時變化而不斷更新，記錄著被監(jiān)控設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。實時數(shù)據(jù)庫的刷新周期及數(shù)據(jù)精度應(yīng)滿足工程要求。

（2） 歷史數(shù)據(jù)庫：對于需要長期保存的重要數(shù)據(jù)將存放在歷史數(shù)據(jù)庫中。歷史數(shù)據(jù)應(yīng)能在線存儲2年，所有歷史數(shù)據(jù)應(yīng)能轉(zhuǎn)存至光盤作長期存檔。

2.1.3 控制操作和同期檢測

2.1.3.1 控制方式

控制方式為四級控制：即就地控制、間隔層控制、站控層控制、遠方遙控。操作命令的優(yōu)先級為：就地控制間隔層控制站控層控制遠方遙控。

2.1.3.2 同期檢測

計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有同期檢測功能，同期電壓輸入分別來自斷路器兩側(cè)PT的單相電壓。當(dāng)兩側(cè)均無壓或一側(cè)無壓時，允許合閘；當(dāng)兩側(cè)有壓，必須滿足同期條件時，才允許合閘。同期判斷在間隔層測控單元上進行，同步成功與失敗均有信息輸出，同步測量時間應(yīng)滿足規(guī)程規(guī)范要求。

2.1.4 電壓―無功自動調(diào)節(jié)

根據(jù)變電站的運行方式和運行工況，按照上級調(diào)度部門確定的電壓曲線和無功補償原則，自動投切無功補償設(shè)備及調(diào)節(jié)變壓器分接頭。設(shè)“自動/手動”選擇開關(guān)，選擇操作方式。調(diào)節(jié)控制的正?；虍惓２僮骶鶓?yīng)有操作報告。

2.1.5 報警處理

設(shè)備狀態(tài)異常、故障、測量值越限及傳輸通道故障等，計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)輸出報警信息。并相應(yīng)的推出事故畫面。報警分事故報警和預(yù)告報警兩類。報警顯示具有模擬光字牌分類告警畫面和確認功能。

2.1.6 運行管理功能

計算機監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)運行要求，可實現(xiàn)如下各種管理功能：

（1） 運行操作指導(dǎo)：對典型的設(shè)備異常/事故提出指導(dǎo)性的處理意見，編制設(shè)備運行技術(shù)統(tǒng)計表，并推出相應(yīng)的操作指導(dǎo)畫面；（2） 事故分析檢索：對突發(fā)事件所產(chǎn)生的大量報警信號進行分類檢索和相關(guān)分析，對典型事故宜直接推出事故指導(dǎo)畫面；（3） 在線設(shè)備分析：對主要設(shè)備的運行記錄和歷史記錄數(shù)據(jù)進行分析，提出設(shè)備安全運行報告和檢修計劃；（4） 操作票：根據(jù)運行要求開列操作票；（注：也可由獨立設(shè)置的微機防誤裝置開列操作票）；（5） 模擬操作：提供電氣一次系統(tǒng)及二次系統(tǒng)有關(guān)布置、接線、運行、維護及電氣操作前的實際預(yù)演，通過相應(yīng)的操作畫面對運行人員進行操作培訓(xùn)。（6） 變電站其它日常管理，如操作票、工作票管理，運行記錄及交接班記錄管理，設(shè)備運行狀態(tài)、缺陷、維修記錄管理、規(guī)章制度等。 （7） 管理功能應(yīng)滿足用戶要求，適用、方便、資源共享。各種文檔能存儲、檢索、編輯、顯示、打印。（8） 應(yīng)具備操作人員、監(jiān)護人員的二級密碼和自行修改使用者自己密碼的管理功能。

三、結(jié)語

篇5

【關(guān)鍵詞】變電站自動化 遠程維護 技術(shù)方案實現(xiàn)

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2013）35-092-01

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展， 變電站自動化正在從有人值班向無人值班、無人值守過渡， 遠程的監(jiān)控和維護已經(jīng)成為趨勢。目前變電站的維護任務(wù)并沒有獨立出來， 而是簡單地分配到各個職能班組。由于各個專業(yè)分屬不同的部門管理， 使得工作安排和協(xié)調(diào)程序繁瑣， 甚至貽誤了故障處理的時間， 以致威脅到電網(wǎng)的安全運行。因此， 有必要考慮采用先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化技術(shù)對變電站的遠程維護工作進行合理的分配和解決。

一、變電站遠程維護系統(tǒng)功能分析

（1）維護系統(tǒng)與變電站自動化系統(tǒng)。變電站自動化系統(tǒng)的常規(guī)組成包括： 保護設(shè)備及其他IED加當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)加遠動系統(tǒng)。由于變電站遠程維護系統(tǒng)（ remo te maintenance sy stem， 縮寫為RMS） 和遠動系統(tǒng)共用同一遠動傳輸網(wǎng)絡(luò)， 因此以認為遠程維護系統(tǒng)是遠動系統(tǒng)的功能擴展， 前者的存在豐富了遠動信息的內(nèi)容。

變電站管理模式的發(fā)展趨勢可歸納為： 有人值班無人值班， 就地操作遠方監(jiān)控， 就地維護遠程維護。當(dāng)運行人員不在現(xiàn)場時， 所有故障的處理全部要依靠維護系統(tǒng)提供的分析結(jié)果， 而維護系統(tǒng)的設(shè)備故障預(yù)警功能也可防患于未然， 以降低系統(tǒng)的維護成本和事故影響。因此， 可認為變電站遠程維護系統(tǒng)是變電站自動化系統(tǒng)的一個輔助子系統(tǒng)， 其存在增強了變電站自動化系統(tǒng)的健壯性和可維護性。

（2）RMS 維護對象。綜合考慮維護系統(tǒng)各類用戶的不同需求， 變電站遠程維護系統(tǒng)的維護對象定位于： 變電站內(nèi)的各類主機、所有IED、二次設(shè)備、一次設(shè)備、站內(nèi)電源系統(tǒng)、變電站側(cè)的遠動系統(tǒng)及主站側(cè)的遠動系統(tǒng)。

（3）RMS 用戶。為充分利用遠程維護系統(tǒng)， 使其為變電站的正常運行服務(wù)， 可以把遠程維護系統(tǒng)的用戶分成三類： 遠程維護工程師、遠程運行調(diào)度員和遠方設(shè)備制造商。其中遠程維護工程師負責(zé)維護工作的總決策和調(diào)度； 遠程運行調(diào)度員負責(zé)監(jiān)控變電站的運行情況， 如有異常， 則通知維護工程師解決； 設(shè)備制造商則在維護工程師不能解決問題的情況下， 得到授權(quán)后通過遠程維護系統(tǒng)獲得相關(guān)的設(shè)備維護信息， 進行遠程設(shè)備的維護工作。這三類用戶之間通過遠程維護系統(tǒng)建立聯(lián)系， 在其協(xié)助下共同完成變電站的維護工作。他們分布于網(wǎng)絡(luò)的不同地方， 距離遙遠， 這種系統(tǒng)用戶的分布性決定了遠程維護系統(tǒng)的分布式構(gòu)架， 只有采用分布式對象技術(shù)才能使得網(wǎng)絡(luò)上的每位用戶都能夠高效、安全地使用本系統(tǒng)。

（4）RMS 功能分析。按照系統(tǒng)是否已發(fā)生故障， 遠程維護功能可分為正常維護和故障維護。正常維護是指在系統(tǒng)運行正常的情況下應(yīng)能及時消除被維護對象存在的隱患和缺陷， 避免事故的發(fā)生， 即遠程維護系統(tǒng)的預(yù)警功能； 故障維護是指在控制中心監(jiān)控界面上出現(xiàn)異常的情況下， 能迅速進行故障定位， 找出故障原因并及時采取相應(yīng)措施， 迅速進行故障隔離， 將設(shè)備故障對整個變電站自動化系統(tǒng)造成的影響降到最低限度。出于以上考慮， 為支持遠程維護請求， 可以把RMS 的功能總結(jié)如下。

①設(shè)備實時監(jiān)測： 遠程維護模塊根據(jù)預(yù)先定義的規(guī)則實時檢查對應(yīng)設(shè)備的運行， 一旦發(fā)現(xiàn)有故障， 立即隔離故障模塊， 啟用備用模塊。②遠程控制： 支持授權(quán)用戶（遠程運行站）對設(shè)備的遠程控制， 例如遠方啟動、遠方停運和遠方整定等功能。③遠程測試： 對遠程維護主站的用戶而言， 應(yīng)有進行遠程測試的權(quán)限， 即對遠程設(shè)備進行離線仿真測試和在線測試。④遠方程序下載： 提供程序下載， 使用戶能夠根據(jù)下載的程序更方便地進行設(shè)備的測試工作。⑤自動故障記錄： 所有設(shè)備的停電和故障記錄都應(yīng)被寫入存儲器， 以便設(shè)備恢復(fù)運行時重新為遠方提供基本的維護數(shù)據(jù)。⑥SOE 記錄： 設(shè)備的動作事件順序記錄。⑦參數(shù)修改記錄： 遠程維護模塊內(nèi)包含一個實時更新的設(shè)備參數(shù)修改記錄， 并在預(yù)先指定的時間間隔送至遠程維護站。⑧分析設(shè)備運行性能： 遠程維護模塊應(yīng)定時記錄和分析設(shè)備需要被監(jiān)測的參數(shù)， 給出設(shè)備的運行性能和設(shè)備完好情況的技術(shù)指標。⑨事故預(yù)警： 遠程維護模塊應(yīng)能根據(jù)當(dāng)前的運行數(shù)據(jù)和以前的事故記錄進行事故預(yù)報， 以方便檢修人員把此類設(shè)備放入檢修計劃內(nèi)。另外， 維護系統(tǒng)還將進一步分析如果設(shè)備故障將對電網(wǎng)安全運行造成的影響， 為運行人員提供電網(wǎng)運行狀況的預(yù)報。⑩安全檢查： 對有維護請求的遠程用戶進行身份驗證。防止有不安全的數(shù)據(jù)入侵系統(tǒng)。

另外， 在系統(tǒng)的性能上， 要保證遠程維護數(shù)據(jù)的實時性、維護策略的正確性和維護信息的完整性； 保證遠程維護系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)、分析方法和測試手段對網(wǎng)絡(luò)上所有擁有相應(yīng)權(quán)限的用戶共享。

（5）系統(tǒng)實現(xiàn)原則：一是遠程維護策略制定和實施的正確性。維護策略的制定需要考慮多方面因素。對于遠程維護站而言， 維護策略的制定即指設(shè)備維修計劃和運行異常時故障的定位。由于系統(tǒng)的維護范圍廣泛， 監(jiān)控界面上顯示運行異常狀況并不能為維護工程師的決策提供充足的信息， 各種假象增加了決策的難度。另外， 系統(tǒng)的分布性和網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定也會對遠程維護策略制定和實施的正確性造成影響。二是變電站通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性。在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下， 如何保證運行于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上的分布式對象間的通信， 以提高維護系統(tǒng)的開放性及適用范圍則是設(shè)計人員必須要考慮的一個方面。三是已有系統(tǒng)與遠程維護系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。對于已有變電站， 在盡可能降低成本、保證系統(tǒng)性能的前提下， 如何充分利用已有的資源為變電站遠程維護系統(tǒng)服務(wù)是一個難點。四是網(wǎng)絡(luò)流量的控制。遠動信道有多種類型， 如光纖、微波、電話線等， 考慮到國家電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的建成和完善， 并且各類占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的應(yīng)用已經(jīng)開始在各地電力系統(tǒng)普及， 在有限的網(wǎng)絡(luò)資源上， 能夠就地實現(xiàn)的功能一定不依賴于網(wǎng)絡(luò)。五是系統(tǒng)的安全性。安全性對電力系統(tǒng)至關(guān)重要， 各種安全技術(shù)層出不窮， 但是黑客技術(shù)也在不斷同步翻新， 如何建立一個相對安全的系統(tǒng)， 對整個電網(wǎng)的安全運行都有著不可忽視的重要意義。

以上實現(xiàn)原則同時也是變電站遠程維護系統(tǒng)的設(shè)計重點和難點， 設(shè)計的每一步都應(yīng)在綜合考慮上述因素的條件下進行。

二、RMS 維護策略與實現(xiàn)方案

考慮到變電站遠程維護系統(tǒng)的分布式特點， 如何利用現(xiàn)有的先進技術(shù)實現(xiàn)RMS 對二次設(shè)備和站控層主機的維護是首先應(yīng)該解決的問題。

實時監(jiān)測Agent負責(zé)讀取設(shè)備運行參數(shù)， 根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則檢查其運行情況， 對于符合事故或預(yù)警定義的狀態(tài)， 立刻向決策Agent 發(fā)送報警信息， 同時在預(yù)先指定的時間間隔把一些定時采集的數(shù)據(jù)送至決策Agent。決策Agent 是高層決策層， 主要負責(zé)對從實時監(jiān)測Agent 傳來的設(shè)備數(shù)據(jù)和報警信息做出相應(yīng)處理?？刂艫gent 是設(shè)備執(zhí)行層， 主要負責(zé)設(shè)備的遠程控制和遠程測試工作。

變電站遠程維護系統(tǒng)的維護對象和用戶的分布性決定了分布式對象技術(shù)是系統(tǒng)設(shè)計的最佳選擇。分布式對象技術(shù)是計算機軟件業(yè)流行的一種設(shè)計思想， 系統(tǒng)功能的分布性和各子系統(tǒng)之間的松耦合性這兩大特點使得整個系統(tǒng)在穩(wěn)定性大大增強的同時， 也達到了高效利用資源的目的， 系統(tǒng)始終能夠保持在最佳工作狀態(tài)。

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。變電站遠程維護系統(tǒng)采用全分布式構(gòu)架， 主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)通過基于IP 的國家電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。遠程維護站、遠程運行站和制造商維護站一起構(gòu)成主站系統(tǒng)， 是直接與用戶接觸的部分， 具有友好的人機界面； 位于站內(nèi)的各個維護Agent 則一起構(gòu)成子站系統(tǒng)， 這是與被維護對象密切相關(guān)的部分， 所有的維護功能都通過子站系統(tǒng)作用到被維護對象上。

（2）遠程維護控制器的實現(xiàn)。遠程維護控制器是系統(tǒng)的重要集成器件，通過網(wǎng)絡(luò)接口， 它可以同時連接于站內(nèi)局域網(wǎng)和下層輕量級網(wǎng)上， 是遠程用戶與各個IED 信息交互的總。控制器一旦監(jiān)測到有舊類型的設(shè)備連接在端口上， 立刻開辟與端口對應(yīng)的存儲空間以存放各類維護數(shù)據(jù)， 同時生成對應(yīng)的Agent 對象以響應(yīng)遠方的維護請求， 在被維護設(shè)備和遠程用戶之間建立透明連接。

（3）維護Agent 間的協(xié)調(diào)配合。系統(tǒng)各Agent間的通信分為二類： 各用戶Agent 之間通信、用戶A gent和設(shè)備維護Agent之間通信。維護命令從遠程維護站下達到各個被維護對象（包括運行站）， 讀取各個設(shè)備的自檢信息和維護工作記錄， 如發(fā)現(xiàn)事故原因即采取相應(yīng)行動。如果有必要， 遠程維護站可通知制造商維護站通過瀏覽器連接到站內(nèi)的Web服務(wù)器定位相應(yīng)設(shè)備進行維護， 維護完畢后由遠程維護站讀取相應(yīng)維護記錄。

（4）開放性的保證。Web 瀏覽器不僅是超媒體信息的瀏覽工具， 而且正在逐步成為人們進行事務(wù)處理的通用終端?？蛻舳瞬恍枰~外的軟件配置就可以共享遠方的數(shù)據(jù)和方法。對于遠程維護系統(tǒng)而言， 這種做法尤其方便了設(shè)備制造商， 只要遠程維護站向其發(fā)出維護請求并給予相應(yīng)權(quán)限， 那么不管在什么地方， 只要設(shè)備制造商能連上Internet并且有一個Web瀏覽器工具， 就可以完成相關(guān)設(shè)備的維護工作。

（5）安全性的保證。由于分布式系統(tǒng)比單臺計算機系統(tǒng)更容易遭受攻擊， 因此遠程維護系統(tǒng)的安全保證顯得尤為重要。其安全性集中體現(xiàn)在三個方面： 一是制造商維護站的接入安全；二是網(wǎng)絡(luò)病毒入侵的防范； 三是網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊的防范。

系統(tǒng)對病毒和黑客的防護措施除了在站內(nèi)主機安裝防病毒軟件和在網(wǎng)絡(luò)出口處安裝防火墻外， 還可以利用每臺主機內(nèi)部的維護Agent模塊完成此功能。雖然IED大部分是單片機設(shè)備， 基本不存在被病毒感染的危險， 但是考慮到部分IED 由高位CPU構(gòu)成， 并且從長遠角度來看， IED有直接接入IP網(wǎng)絡(luò)的趨勢。因此， 系統(tǒng)應(yīng)在所有設(shè)備的維護Agent模塊中添加安全監(jiān)測功能， 由于維護Agent 具有一定的智能性和很強的自學(xué)習(xí)能力， 故能夠隨著周圍環(huán)境的變化適當(dāng)調(diào)整自身的維護策略， 保證系統(tǒng)具有較高的安全性。

三、結(jié)語

本文對變電站遠程維護系統(tǒng)的維護范圍、使用對象和功能進行了詳細分析， 并指出了系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)重點和原則。提出了包括設(shè)備的遠程維護策略以及維護控制器的設(shè)計。雖然變電站遠程維護方面的研究還是起步階段， 但是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展給該領(lǐng)域的研究提供了無限廣闊的空間。另外， 考慮到變電站遙視系統(tǒng)的普及， 變電站遠程維護系統(tǒng)也可以將遙視作為一種輔助維護手段， 使遠程維護站可以更加全面地分析整個變電站的維護狀況。因此，遠程維護將使得變電站的維護工作變得更加簡單而高效。

參考文獻：

[1]金新顏.地區(qū)電網(wǎng)RT U 遠程維護系統(tǒng)的探討.浙江電力

[2]汪 蕓.CORBA 技術(shù)及其應(yīng)用.南京： 東南大學(xué)出版社

篇6

關(guān)鍵詞:分布式文件系統(tǒng);全球地理信息系統(tǒng);即插即用技術(shù);資源動態(tài)調(diào)度

中圖分類號:TP391文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)02-057-03

Research of Quick Insertion and Usage Method Based on Distributed File System

TIAN Xiaobo,XU Xin

(Electronic Science and Engineering Institute,National University of Defence and Technology,Changsha,410073,China)

Abstract:By the theory of global partition,every partition slice can contact with its geographical information data storage after the globe is partitioned.In the occasion of practical usage,dynamic data movements of different partition slice are usually needed,the devices which store information get in and out of system frequently.Distibuted file system is now the main resolvement for massive data storage,but hardly applied in global GIS.Based on distributed file system brings forward corresponding key techniques and methods including network quick insertion and usage,network searching techniques and global multi_dimentional data module designing,for the fulfillment of agile getting in and getting out with the storage devive.This paper supplies positive idea and method for management of global GIS.

Keywords:distibuted file system;global geographical information system;quick insertion and usage;dynamic resource movement

0 引 言

地理信息系統(tǒng)(GIS)是一個用于管理、分析和顯示,并在不同系統(tǒng)和地點的用戶間傳遞地理信息數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。隨著科技的不斷進步,數(shù)字化地球日益成為關(guān)注的焦點,對地理信息系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生了更高的要求,全球化即是一個重要的發(fā)展趨勢。全球地理信息系統(tǒng)的概念是由Gold提出的[1],他認為全球GIS與傳統(tǒng)GIS的主要區(qū)別包括基于全球網(wǎng)格支持對海量數(shù)據(jù)處理,以及直接基于球體或橢球體的表面操作。地理信息系統(tǒng)向全球化、多維化、支持多分辨率及多尺度數(shù)據(jù)、支持PB級規(guī)模數(shù)據(jù)存儲調(diào)度的方向發(fā)展將是未來GIS的趨勢。

全球GIS的發(fā)展為地理信息數(shù)據(jù)的存儲調(diào)度帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)。要實現(xiàn)全球GIS,需要構(gòu)建一個高可靠性、高可用性、高穩(wěn)定性、超大規(guī)模吞吐率的地理信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)作為應(yīng)用平臺。傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)將海量的數(shù)據(jù)積累在少數(shù)的計算中心,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)超負荷工作,大量終端的處理能力閑置[2]。然而,分布式文件系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)訪問每個節(jié)點的存儲空間,使得分布在各個節(jié)點的存儲資源形成虛擬的存儲設(shè)備,具備成本低廉,容錯性強,安全性高等特點,其應(yīng)用體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢,非常適合構(gòu)建全球GIS應(yīng)用平臺。

地球經(jīng)過相關(guān)剖分理論進行剖分,構(gòu)建分布式文件系統(tǒng)后,全球地理信息數(shù)據(jù)將按照剖分區(qū)域分別存儲在對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)存儲節(jié)點上。為了滿足分布式文件系統(tǒng)高度的可擴展性和靈活性,廣義的存儲節(jié)點可以是計算機終端設(shè)備,也可以是移動電子硬盤、光盤、USB閃存等移動存儲介質(zhì)。分布式文件系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是頻繁的節(jié)點失效,每時每刻任何網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都可能因產(chǎn)生故障而退出系統(tǒng);隨著數(shù)據(jù)量的不斷增長,系統(tǒng)將不斷擴充其存儲容量,增加相應(yīng)的存儲節(jié)點;當(dāng)用戶需要查詢某一地理區(qū)域的數(shù)據(jù)時,都會將對應(yīng)的存儲節(jié)點納入整個文件系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)調(diào)度。以上應(yīng)用都需要對存儲節(jié)點做頻繁變動。這里突破傳統(tǒng)意義上設(shè)備層次的概念,提出基于分布式文件系統(tǒng)的即插即用技術(shù),即存儲節(jié)點不需要經(jīng)過文件系統(tǒng)進行復(fù)雜的識別、配置。在盡可能短的時間段內(nèi)完成納入及退出整個文件系統(tǒng)的過程,在物理層次、協(xié)議層次、應(yīng)用層次實現(xiàn)接入后,即可以立即投入使用。

1 架構(gòu)體系

隨著計算機技術(shù)的進步,各種相關(guān)理論、產(chǎn)品、技術(shù)不斷應(yīng)運而生,移動存儲介質(zhì)呈現(xiàn)出空前的多樣化,連入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備也不再局限于個人電腦和工作站等傳統(tǒng)意義上的計算機,還包括許多個人通信設(shè)備和移動存儲設(shè)備,例如3G手機、數(shù)碼相機、電視機機頂盒等智能設(shè)備[3]。這些設(shè)備都可以成為分布式文件系統(tǒng)的存儲節(jié)點。基于分布式文件系統(tǒng)的即插即用技術(shù)對上述設(shè)備的具體支持體現(xiàn)在以下幾個方面:

1.1 物理層次

負責(zé)物理連接上的配置與使能。當(dāng)存儲地理信息數(shù)據(jù)的硬件實體接入分布式文件系統(tǒng)后,系統(tǒng)不需要預(yù)先獲悉硬件實體的位置,以及安裝驅(qū)動程序,只需通過判斷硬件實體的描述信息,即可決定是否接納該設(shè)備成為自身的存儲節(jié)點,具體流程見圖1所示。

圖1 即插即用物理層次的流程圖

1.2 協(xié)議層次

在物理層次的基礎(chǔ)上,負責(zé)實現(xiàn)存儲節(jié)點與分布式文件系統(tǒng)的交互工作。具體包括:

1.2.1 加入和退出協(xié)議

研究將存儲相應(yīng)地理信息數(shù)據(jù)的硬件實體接入分布式文件系統(tǒng)后的認證,以及用戶對存儲所需地理信息數(shù)據(jù)的硬件實體利用完畢后,系統(tǒng)確認硬件可以安全移除的機制。

在加入時,硬件實體自身的描述信息,以備系統(tǒng)識別。系統(tǒng)根據(jù)描述信息決定是否接納該硬件實體形成系統(tǒng)節(jié)點,并更新系統(tǒng)節(jié)點列表。在退出時,硬件實體發(fā)出退出申請,系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用狀態(tài)決定是否允許該節(jié)點脫離系統(tǒng)。

1.2.2 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

負責(zé)設(shè)計三維地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)傳輸模型,在設(shè)計的過程中考慮如下幾個問題[4]。

(1) 通用化原則。

從應(yīng)用角度分析,三維地理空間信息涉及多個業(yè)務(wù)部門,應(yīng)用背景存在較大差異,具有數(shù)據(jù)分散,類型多樣,多源異構(gòu)等特點。設(shè)計數(shù)據(jù)模型時,應(yīng)當(dāng)考慮通用性,以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與交換。

(2) 面向?qū)ο笤瓌t。

在三維地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型中各個層次都要面向?qū)ο?具體實現(xiàn)時不僅要采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法,而且面向問題域分析所采用的概念模型也要面向?qū)ο?。此外提供給用戶使用和二次開發(fā)也應(yīng)是描述空間實體對象的一些類的集合[5]。

(3) 兼容性原則。

對數(shù)據(jù)的處理常需要導(dǎo)入或?qū)С龇植际轿募到y(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù),所以設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸模型時,必須考慮與其他應(yīng)用軟件的兼容性。

1.2.3 數(shù)據(jù)校驗協(xié)議

基于三維地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型,負責(zé)對節(jié)點之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行檢驗,研究應(yīng)對傳輸過程中數(shù)據(jù)錯誤的解決方案,為系統(tǒng)的高可靠性提供支撐。

1.2.4 節(jié)點校驗協(xié)議

負責(zé)通過驅(qū)動系統(tǒng)定期監(jiān)測所屬節(jié)點的工作狀態(tài)及性能,使得用于擴充系統(tǒng)容量的節(jié)點加入系統(tǒng);強制損壞或工作失常的節(jié)點退出系統(tǒng),實現(xiàn)節(jié)點按需在線、分時段在線。保證對用戶查詢數(shù)據(jù)的快速響應(yīng),同時保證系統(tǒng)的高穩(wěn)定性及擴展性。

1.3 應(yīng)用層次

在存儲實體經(jīng)過認證加入分布式文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,按照業(yè)務(wù)邏輯,結(jié)合資源性能參數(shù)及用戶指令動態(tài)分配和調(diào)度各個存儲節(jié)點的功能及數(shù)據(jù),形成任務(wù)流程并執(zhí)行完成任務(wù)。

應(yīng)用層次是基于物理及協(xié)議層次的,旨在建立面向任務(wù)的資源調(diào)度模型,設(shè)計面向任務(wù)的數(shù)據(jù)資源動態(tài)調(diào)度協(xié)議,協(xié)調(diào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源調(diào)度效率與代價,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效率調(diào)度分發(fā)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境即插即用技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境即插即用技術(shù)是實現(xiàn)基于分布式文件系統(tǒng)即插即用的基礎(chǔ),該技術(shù)基于網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境,面向應(yīng)用層次需求,總體目標是將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成一個靈活、易于管理的工具[6],使分布式文件系統(tǒng)的各個節(jié)點所裝載的數(shù)據(jù)及服務(wù)可以動態(tài)地加入或移出系統(tǒng)。

該技術(shù)的核心思想是在分布式文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)一組新的協(xié)議,實現(xiàn)系統(tǒng)與節(jié)點之間的自由交互,其中的關(guān)鍵部分如下:

(1) 發(fā)現(xiàn)協(xié)議。

發(fā)現(xiàn)協(xié)議用于自動識別系統(tǒng)環(huán)境節(jié)點的增減變化,通過分析節(jié)點的描述信息,對其進行身份驗證。通過驗證發(fā)現(xiàn),協(xié)議驅(qū)動系統(tǒng)總線將節(jié)點納入分布式文件系統(tǒng)所屬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,并更新系統(tǒng)的節(jié)點信息列表。

(2) 查找協(xié)議。

基于對象類型的查找協(xié)議是分布式文件系統(tǒng)節(jié)點之間互相發(fā)現(xiàn)和交互的基礎(chǔ)[7],該協(xié)議為系統(tǒng)中的可用節(jié)點及服務(wù)提供集中注冊。每個節(jié)點在加入系統(tǒng)之前,首先利用查找協(xié)議查找系統(tǒng),再按照加入?yún)f(xié)議的規(guī)范進入系統(tǒng),正式成為系統(tǒng)的一部分。

(3) 租約協(xié)議。

租約協(xié)議實現(xiàn)用戶對系統(tǒng)節(jié)點的合理占用。對請求使用某節(jié)點資源的用戶進行需求等級篩選,保證最需要者優(yōu)先;當(dāng)租約到期時,系統(tǒng)收回節(jié)點資源,用戶通過更新租約不斷延長對節(jié)點資源的占用。

2.2 網(wǎng)絡(luò)資源搜索技術(shù)

多任務(wù)、多層次、面向?qū)嶋H需求的地理空間數(shù)據(jù)應(yīng)用是基于分布式文件系統(tǒng)的全球GIS的最終目的,在龐大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中快速、準確地定位用戶所需的數(shù)據(jù)資源是解決網(wǎng)絡(luò)資源搜索技術(shù)的關(guān)鍵[8]。

在比較分析各分布式文件系統(tǒng)資源搜索模型優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,本文認為采用建立在分布式哈希表(DHT)技術(shù)基礎(chǔ)上的分布式結(jié)構(gòu)化搜索模型能夠加速查詢的速度,提高安全性,并且占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬較少,因此是該技術(shù)的發(fā)展趨勢。

如圖2所示,應(yīng)用層次的事件感知、網(wǎng)絡(luò)存儲等通過分布式哈希表調(diào)用哈希函數(shù)產(chǎn)生資源名稱。當(dāng)前,DHT技術(shù)正受到研究者們的密切關(guān)注,是P2P資源搜索模型研究的焦點。采用DHT技術(shù)的典型搜索模型有CAN模型和Tapenstry模型、麻省理工學(xué)院的Chord模型、以及MicroSoft的Pastry模型。

圖2 哈希表概念圖

2.3 全球多維GIS數(shù)據(jù)模型的設(shè)計

數(shù)據(jù)模型用于抽象表達現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)與信息,全球范圍的空間信息包含尺度、波段、時間、類型等多個維度,涵蓋了時間、空間、頻譜等多種分辨率。全球多維GIS數(shù)據(jù)模型是用于描述上述全球范圍的地理空間信息,并能夠?qū)崿F(xiàn)高效存儲,快速訪問和易于擴展等特性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

目前,現(xiàn)有的時空數(shù)據(jù)模型仍然以二維平面GIS為基礎(chǔ),無法做到真正的時空一體化[1]。主要表現(xiàn)在時間與空間分離,時空內(nèi)涵單一,無法反映地理現(xiàn)象的變化等?；谌騁IS的多維數(shù)據(jù)模型設(shè)計應(yīng)建立在概念層、邏輯層、物理層的基礎(chǔ)上。三個層次的相互關(guān)系如圖3所示。

圖3 全球GIS多維數(shù)據(jù)模型設(shè)計層次的關(guān)系圖

圖3表明,從顯示世界的實體過渡到可在計算機中處理的數(shù)據(jù)模型需要經(jīng)過一系列的設(shè)計流程。此外,對全球GIS多維數(shù)據(jù)模型的設(shè)計還必須考慮與應(yīng)用軟件環(huán)境以及其他GIS應(yīng)用軟件相互兼容的問題。目前國內(nèi)外的一些研究機構(gòu)已經(jīng)開發(fā)出了一些3D造型軟件,或在原來的2DGIS中增加了三維功能,但是海量三維模型的建立、管理用戶軟件界面設(shè)計方面還有待進一步研究[9]。

2.4 面向任務(wù)的數(shù)據(jù)資源動態(tài)調(diào)度技術(shù)

在現(xiàn)實應(yīng)用中,需要考慮以下問題:當(dāng)用戶產(chǎn)生使用某地理空間數(shù)據(jù)的申請時,所對應(yīng)分布式文件系統(tǒng)的節(jié)點可能處于非工作狀態(tài),而激活該節(jié)點并將其納入系統(tǒng)可能耗費較大的時間損耗[10];但系統(tǒng)所有的節(jié)點同時處于工作狀態(tài)也會造成不必要的資源浪費,付出昂貴的代價。

本文對解決上述問題提出初步構(gòu)想,認為可以采用面向任務(wù)的數(shù)據(jù)資源調(diào)度技術(shù)。具體講,設(shè)計基于任務(wù)的數(shù)據(jù)調(diào)度模型,采用主動、被動兩種調(diào)度協(xié)議。

通過主動調(diào)度協(xié)議,用戶可以發(fā)送若干類數(shù)據(jù)請求。系統(tǒng)對用戶的身份進行驗證后,檢測對應(yīng)節(jié)點是否處于工作狀態(tài),對于尚未啟動的節(jié)點,則以最快速度進行啟動,并納入系統(tǒng),待數(shù)據(jù)傳輸過程結(jié)束后,系統(tǒng)收回用戶對節(jié)點的占有權(quán);通過被動協(xié)議,用戶不發(fā)送數(shù)據(jù)請求。由系統(tǒng)通過熱點分析對用戶可能關(guān)注的地理空間所對應(yīng)的存儲節(jié)點進行篩選,激勵其處于在線工作狀態(tài),并不斷更新熱點區(qū)域列表,實現(xiàn)按需在線。

3 結(jié) 語

隨著地理信息系統(tǒng)理論和技術(shù)的不斷發(fā)展,構(gòu)建全球地理信息系統(tǒng)將是必然趨勢。針對分布式文件系統(tǒng)中頻繁的存儲介質(zhì)移入移出以及對熱點區(qū)域持續(xù)關(guān)注等的現(xiàn)實需求,本文以研究分布式文件系統(tǒng)節(jié)點即插即用技術(shù),面向應(yīng)用需求,為用戶提供快速、準確的地理信息數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用能力為目標,分析了關(guān)鍵技術(shù)并提出解決方案。

參考文獻

[1]程承旗,郭輝.全球地理信息系統(tǒng)(GGIS)構(gòu)架體系初探[J].地理信息世界,2007(6):25_29.

[2]宋智.基于P2P的分布式存儲研究[D].上海:上海大學(xué),2005.

[3]于鉉.基于Jini體系結(jié)構(gòu)的分布式系統(tǒng)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2003.

[4]孫敏,趙學(xué)勝,趙仁亮.Global GIS 及其關(guān)鍵技術(shù)[J].武漢大學(xué)學(xué)報:信息科學(xué)版,2008(1):41_43.

[5]吳信才,童恒建.三維地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的設(shè)計[J].計算機工程,2004(6):93_94.

[6]張紅蘭.服務(wù)的分布式體系應(yīng)用探討[D].青島:中國海洋大學(xué),2006.

[7]羅強.即插即用技術(shù)研究――Jini分析和Ipnp設(shè)計[D].成都:電子科技大學(xué),2001.

[9]樊文平,劉榮,宋富林.三維地理信息中3D模型研究綜述[J].地理信息世界,2005(5):37_38.

[8]王永會,宋曉宇,許景科.空間數(shù)據(jù)的混合樹索引結(jié)構(gòu)與訪問引擎的研究[J].小型微型計算機系統(tǒng),2008(8):1 503_1 505.

篇7

【關(guān)鍵詞】電信集團；網(wǎng)絡(luò)運維管理；信息系統(tǒng)；設(shè)計方案

基于電信集團的長期發(fā)展建設(shè)目標，其運維管理需要與公司的發(fā)展水平相適應(yīng)，因此，需要對從事的業(yè)務(wù)進行更加精細化、信息化的管理。信息系統(tǒng)作為運維管理中的核心內(nèi)容，起著非常重大的作用，文章主要針對電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容進行探討，并根據(jù)實際情況即隨著信息技術(shù)的發(fā)展以往的主機管理信息系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)的分布式系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)變，試論述其方案設(shè)計的方向。

1電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)的概述

電信集團屬于一個大型的企業(yè)，其管理的事務(wù)多而繁復(fù)，管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用能夠極大程度上幫助企業(yè)管理，而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步，現(xiàn)在多基于網(wǎng)絡(luò)的分布式系統(tǒng)發(fā)展即分布式管理信息系統(tǒng)。當(dāng)前各企業(yè)的的管理信息系統(tǒng)正處于提高水平階段，電信集團也不例外。據(jù)調(diào)查，網(wǎng)絡(luò)運維管理中出現(xiàn)的問題過半的比率是由于操作不當(dāng)引起的，另一部分則是由于系統(tǒng)的不完善。電信集團作為網(wǎng)絡(luò)運營商，需要保證IP所承載的安全和穩(wěn)定，現(xiàn)目前通信企業(yè)主要采用的是SSH管理模式、VNC管理模式等，主要對網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)容進行維護。

2電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題

當(dāng)前電信集團的網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)正處于提高水平階段，因此，系統(tǒng)的不完善會導(dǎo)致諸多問題的出現(xiàn)，極大的制約了網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)發(fā)揮其作用。主要存在問題有以下四個方面：

2.1系統(tǒng)運維管理維護難

電信集團網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所涉及的內(nèi)容繁復(fù)，包含了大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主機終端等，而這些東西又分別支持著集團的各種業(yè)務(wù)進行活動，進行管理的人員也不盡相同。管理狀態(tài)的分散化決定了系統(tǒng)運維管理的維護困難，不利于統(tǒng)一化和整體化。

2.2賬號共享的安全性

雖然網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)中各程序都有唯一的賬號密碼體系，但是在集團內(nèi)部，為了方便操作，通常會制定統(tǒng)一的賬號密碼進行賬號共享，對安全性造成極大的威脅。2.3賬號流程管理不善電信集團的業(yè)務(wù)量非常大，用戶可通過多種賬號登錄方式進行訪問，但是用戶和業(yè)務(wù)間基本屬于短連接方式，有可能造成多重交叉，使賬號流程的管理十分混亂。而訪問的方式又過于簡便和多樣，如果在使用某種訪問方式時系統(tǒng)不能對其進行甄別，很容易造成漏洞。

2.4缺乏審計

每個業(yè)務(wù)間的運行和管理應(yīng)該是相互獨立的，因此，審計也應(yīng)該相互獨立。但是在實際情況中，審計內(nèi)容欠缺，發(fā)生問題時只能追尋到具體發(fā)生時間，而具體賬戶破壞很難追查。此外，不同操作系統(tǒng)所記錄的日志內(nèi)容詳細程度不同，容易發(fā)生操作失誤。

3電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)功能需求分析

電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)的設(shè)計，主要基于其所應(yīng)具備達到功能需求而制定。因此，針對設(shè)計方向，對功能需求進行以下三方面分析：

3.1基本管理功能

大型的網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)需要建立一套基本的管理功能使其最后反饋于更高層次的運維管理中?；竟芾砉δ馨ǎ壕W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)信息管理維護、網(wǎng)絡(luò)運行信息查詢與統(tǒng)計、二維地圖信息的網(wǎng)絡(luò)定位等。這些功能可以對一些配置信息或物理網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一的規(guī)劃管理，如網(wǎng)絡(luò)節(jié)點位置。此外，還可以對信息進行數(shù)據(jù)管理和處理，如網(wǎng)絡(luò)分布的空間區(qū)域信息。當(dāng)具備這些基本功能配置時，系統(tǒng)運維管理維護的困難可以很容易被解決，同時還可以發(fā)散其他功能作用。

3.2服務(wù)端業(yè)務(wù)管理

網(wǎng)絡(luò)運行業(yè)務(wù)中的資源管理大致可以分為三類：①資源需求管理，電信集團屬于大型企業(yè)，運維管理需要從全局出發(fā)，對網(wǎng)絡(luò)運行資源的需求和運行進行統(tǒng)一的管理。如在計劃申報環(huán)節(jié)時，工程部門提供相關(guān)文件并得到責(zé)任工程師審核簽字后，記錄信息系統(tǒng)中。②資源巡查管理，其功能是針對網(wǎng)絡(luò)及管線狀態(tài)進行巡查。建立巡檢計劃后，如若出現(xiàn)問題，要進行事件報告、事件定位和查詢、派發(fā)巡檢任務(wù)、增設(shè)事件巡查這一整個環(huán)節(jié)的相關(guān)處理程序。③邏輯資源管理，主要包括SDH系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、業(yè)務(wù)平臺等一系列的運行資源。在邏輯資源管理中，干線光纖是極為重要的通信資源，并與之前的二維地圖功能進行整合，有利于進行網(wǎng)絡(luò)運維管理。

3.3移動端業(yè)務(wù)管理

這類管理信息系統(tǒng)指場外操作人員持終端或分站點計算機進行相應(yīng)的資源狀態(tài)等信息的發(fā)送，而用戶也會通過這些終端提供分點數(shù)據(jù)并最終進行網(wǎng)絡(luò)運行數(shù)據(jù)整合。這類系統(tǒng)有許多實際操作功能，如對常使用的GIS功能進行延伸，可進行地圖放大、縮小等服務(wù)。此外，移動終端功能還支持用戶進行信息管線設(shè)施資料等內(nèi)容的查詢，或與服務(wù)端里面的資源巡查管理功能相結(jié)合，實現(xiàn)巡線任務(wù)記錄。

4電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)的設(shè)計

通過對信息系統(tǒng)的功能需求分析，針對所涉及的部分進行具體的系統(tǒng)設(shè)計，同時為電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題進行改善補充。設(shè)計方案要重點突出對電信集團的貢獻作用和與之相適應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)，避免出現(xiàn)設(shè)計矛盾。

4.1電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

電信集團的網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)的設(shè)計，最重要點是要符合其安全性能要求。同時設(shè)計原則要滿足操作靈活、可靠安全、審計嚴格等特點，用戶對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的相關(guān)操作和控制能夠更加規(guī)范化，記錄內(nèi)容真實具體，降低問題出現(xiàn)的頻率。結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫整體結(jié)構(gòu)、服務(wù)端子系統(tǒng)、移動端子系統(tǒng)三個方面。數(shù)據(jù)庫整體結(jié)構(gòu)采用瀏覽器結(jié)構(gòu)且支持移動終端訪問，通過“用戶界面———訪問接口層———二維空間圖層———網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)信息、網(wǎng)絡(luò)資源數(shù)據(jù)———巡線事務(wù)信息”這一整個流程圖進行管理。服務(wù)端子系統(tǒng)，包括之前功能分析里面的資源需求管理，即對每種工程資源進行時間設(shè)置管理，制定最晚完成時間，同時將所要進行的任務(wù)層層分解，了解每個子節(jié)點對應(yīng)的資源狀況；資源巡檢管理，根據(jù)計劃編制填寫與計劃相關(guān)的人員、時間等內(nèi)容，同時利用GIS地圖進行道路巡線路徑制定，并保存提交到數(shù)據(jù)庫；邏輯資源管理，需要實現(xiàn)對邏輯對象的創(chuàng)建、配置更新等功能，且每個功能需要有一一對應(yīng)的參數(shù)化配置，此外，還要對更新的配置增設(shè)重載功能接口等處理和計算方法。

4.2電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)模塊設(shè)計

系統(tǒng)模塊設(shè)計主要是指對之前存在的問題進行改善性方案設(shè)計。①統(tǒng)一認證和鑒別用戶身份。對網(wǎng)絡(luò)運維管理中各信息系統(tǒng)的維護困難狀況，審計操作為管理人員創(chuàng)建獨立的登錄賬號，并先登錄在管理信息系統(tǒng)內(nèi)，再登錄到目標服務(wù)器中，確保身份識別。針對不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)處理，通過session保存登錄信息。②用戶訪問權(quán)限控制。系統(tǒng)運維管理人員可以通過用戶賬戶、操作命令等對其訪問權(quán)限進行控制，具有包括訪問范圍、登錄時間、授權(quán)機制。此外，進行遠程訪問時，要進行同步監(jiān)控防止出現(xiàn)違規(guī)操作的行為。③歷史操作記錄查詢。支持界面查詢功能，如發(fā)生網(wǎng)絡(luò)安全事故，電信集團可根據(jù)歷史記錄進行查詢，并最終確認網(wǎng)絡(luò)地址、時間、用戶名等相關(guān)信息。信息的查詢同時要以表格輸出的形式進行書面報告，方便運維管理人員的后續(xù)管理。

5結(jié)束語

文章從電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容進行分析論述，最后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和模塊設(shè)計兩個方面提出了設(shè)計方案，最終建立一套完善的網(wǎng)絡(luò)安全運維管理信息系統(tǒng)。有利于電信集團實現(xiàn)集中的運維管理，降低問題發(fā)生的頻率，最終實現(xiàn)電信集團的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]殷學(xué)強.電信集團網(wǎng)絡(luò)運維管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（14）：48~50.

[2]石堅.校園網(wǎng)絡(luò)運維系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京理工大學(xué)，2013.

[3]田永利.通信臺站運維管理信息系統(tǒng)工臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2014.

[4]胡杰.綜合管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].東南大學(xué)，2015.

篇8

關(guān)鍵詞 任務(wù)驅(qū)動 中職教育 實訓(xùn)

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A

Talking about the Application of "Task-driven" Method in

Computer Training Teaching

LIU Yuan

(Xingning Vocational and Technical School, Xingning, Guangdong 514500)

Abstract Vocational education is actually training education, how to embody the core philosophy of education of skill development in vocational education, vocational training is an important subject of teaching. In this paper, "task driven" teaching in computer training teaching staff in the application of a number of useful attempts and explorations, received a certain effect, and are summarized and refined.

Key words task-driven; vocational education; training

計算機實訓(xùn)中實施“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法,是指將本專業(yè)所要學(xué)習(xí)、掌握的知識與技能細化在各個精心設(shè)計的任務(wù)之中，學(xué)生通過對教師所設(shè)計的任務(wù)進行分析、思考；在教師以任務(wù)方式引導(dǎo)下，學(xué)生邊學(xué)邊練（做），并以獨立或協(xié)作的形式完成各個學(xué)習(xí)任務(wù)，從而真正達到對所學(xué)知識與技能的吸收效果。事實上，計算機實訓(xùn)中實施“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法的核心是要讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，以達到學(xué)生真正掌握知識與技能之目的。

1 誘發(fā)學(xué)生參與“任務(wù)驅(qū)動”的激情

“任務(wù)驅(qū)動”在教學(xué)本質(zhì)上應(yīng)是通過“任務(wù)”來誘發(fā)、加強和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)動機；但如何構(gòu)建任務(wù)驅(qū)動的情境或平臺來誘發(fā)學(xué)生呢？筆者認為在實訓(xùn)中，教師通過創(chuàng)設(shè)精巧的“現(xiàn)實任務(wù)”能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲望，把學(xué)生必須學(xué)習(xí)、掌握的知識與技能巧妙地、有機地滲透在一個個任務(wù)當(dāng)中，使學(xué)生在融洽與和諧的情境過程中完成“現(xiàn)實任務(wù)”，以達到理解學(xué)科知識、掌握技能的目的。

例如，在《SQL SERVER 2000》課程實訓(xùn)中，一般要求學(xué)生能根據(jù)一個實際需求完成一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。它強調(diào)從需求分析、數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)整理、系統(tǒng)設(shè)計到系統(tǒng)實現(xiàn)全過程的參與。對初學(xué)者來說，應(yīng)該根據(jù)實訓(xùn)情況，科學(xué)合理的將它可以分成若干個小的模塊或任務(wù)，直到每個小的模塊或任務(wù)可實現(xiàn)具體的操作或執(zhí)行為止；具體做什么系統(tǒng)由學(xué)生自主確定，當(dāng)然系統(tǒng)的可用性必須參照現(xiàn)實中的操作性，功能不能過于簡單；系統(tǒng)基本的功能如：增加數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)查詢等功能是必須實現(xiàn)的；如：設(shè)計“成績管理系統(tǒng)”，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過聯(lián)系實際不斷地提出問題：成績管理需要管理學(xué)生信息，包括學(xué)生信息管理模塊：學(xué)生基本信息管理、課程信息管理、成績信息管理模塊、成績統(tǒng)計打印等。同時把班上的學(xué)生分成若干組（6-8組），每組（5-8人）比較合適，并設(shè)組長。這樣、通過一步步誘發(fā)學(xué)生參與任務(wù)的熱情，學(xué)生學(xué)習(xí)的動機便得到不斷的維持與加強。

2 “任務(wù)驅(qū)動”的設(shè)計應(yīng)滿足學(xué)生與課程的內(nèi)在需求

在“任務(wù)驅(qū)動” 的實訓(xùn)中,所設(shè)計的任務(wù)能否滿足學(xué)生與課程的內(nèi)在需求是整個實訓(xùn)過程中的核心，所以任務(wù)的設(shè)計要具備兩個特征：

（1）承接性。設(shè)計任務(wù)時應(yīng)進行周密性考量，盡量把學(xué)過的專業(yè)知識、技能且與本次任務(wù)相關(guān)的和即將要學(xué)的知識組成一個有機的整體，這樣學(xué)生在任務(wù)的實施過程中既能體會溫故而知新的快樂，又能收獲學(xué)習(xí)新知識的成就；同時在設(shè)計任務(wù)時還需要考慮到留給學(xué)生一定的擴展空間,這樣才會有利于培養(yǎng)學(xué)生的探索意識。

（2）實用性。任務(wù)必須能夠通過實訓(xùn)來完成,應(yīng)盡量避免設(shè)置一些抽象、空洞或完全理論化的任務(wù)；若想任務(wù)具有吸引力,任務(wù)必須具體化、實用化；驅(qū)動任務(wù)實用性對學(xué)生來說是最直觀的感受,有了直觀的感受，學(xué)生才會積極主動的去參與,如果學(xué)生對你設(shè)計的任務(wù)感到空洞,那該任務(wù)的設(shè)計從某一程度來說也是失敗的,所以設(shè)計的任務(wù)必須讓學(xué)生有直觀感受，具有躍躍欲試的吸引力。

例如，由于講授《網(wǎng)站設(shè)計及應(yīng)用》課程之前，學(xué)生們已經(jīng)學(xué)習(xí)過《WINDOWS 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)管理》和《SQL Server 2000 數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用》；所以在《網(wǎng)站設(shè)計及應(yīng)用”》的綜合實訓(xùn)中，基于驅(qū)動任務(wù)設(shè)計必須滿足上述兩個基本特征，我讓學(xué)生們組建一個含在線評論、 圖片瀏覽等功能的QQ個人主頁簡易網(wǎng)站，版式及其它具體內(nèi)容不限，但能夠在實訓(xùn)室內(nèi)以域名形式訪問自己的網(wǎng)站，且網(wǎng)站的更新能夠通過實訓(xùn)室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)進行完成。這樣的任務(wù)設(shè)計能巧妙地使學(xué)生把以前學(xué)過的“使用IIS搭建Web網(wǎng)站”、“使用IIS搭建FTP服務(wù)器”、“配置DNS服務(wù)器及DNS客戶機”、“數(shù)據(jù)庫后臺技術(shù)”等主要知識技能與動態(tài)網(wǎng)頁設(shè)計技術(shù)中所要求掌握的“ Web 與SQL Server 的連接方法”、“網(wǎng)頁腳本中如何嵌入SQL 命令”、“如何在網(wǎng)頁中動態(tài)生成表格”、“網(wǎng)頁內(nèi)容如何分行顯示及翻頁”等結(jié)合應(yīng)用起來，形成一個具備承接性與實用性的驅(qū)動任務(wù)，既給學(xué)生們帶來一份直觀的感受，又滿足了計算機專業(yè)課程教學(xué)的內(nèi)在要求。

3 引導(dǎo)學(xué)生剖析“任務(wù)驅(qū)動”，提出并解決自己的問題

在實訓(xùn)中，我們必須有意識地培養(yǎng)學(xué)生剖析任務(wù)、分解任務(wù)、解決任務(wù)的習(xí)慣。一個成功有效的“任務(wù)驅(qū)動”從知識點的角度上來分析，除了趣味性、直觀及實用性外，往往可以分解成細小的任務(wù)，但這些細小的任務(wù)又組合成“任務(wù)驅(qū)動”的整體，彼此獨立而又不缺乏聯(lián)系。所以，當(dāng)學(xué)生面對任務(wù)時，首先引導(dǎo)學(xué)生剖析“任務(wù)驅(qū)動”包含有哪些專業(yè)知識與技能，從知識與技能的應(yīng)用方面出發(fā)，分類歸納出哪些任務(wù)是對已學(xué)習(xí)知識與技能的應(yīng)用并認真權(quán)衡自己的認知水平及應(yīng)用能力，哪些任務(wù)對自己來說是全新的或不能及時解決的，通過剖析任務(wù)，形成自己的“問題任務(wù)”，帶著問題去尋求解決任務(wù)的方式方法。

例如,在進行有關(guān)《電子商務(wù)技術(shù)》的實訓(xùn)中，要求學(xué)生組建網(wǎng)上交易仿真平臺。引導(dǎo)學(xué)生先瀏覽淘寶網(wǎng)或電信電話費在線充值的網(wǎng)站，再讓學(xué)生分析出本次任務(wù)包含：動態(tài)網(wǎng)站的組建、SQL在網(wǎng)頁中嵌套、網(wǎng)上交易。而網(wǎng)上交易對學(xué)生而言是本次“任務(wù)驅(qū)動”新知識的應(yīng)用即電子貨幣、數(shù)字證書、EDI 等的應(yīng)用；學(xué)生必須把剛學(xué)的Windows Server 2003 中的數(shù)字證書的一些知識點應(yīng)用于自己的任務(wù)中。又如在《Visual Basic 6.0程序設(shè)計》的實訓(xùn)中，以“德育管理系統(tǒng)”為例，針對學(xué)生違紀事件的錄入、查詢與編輯等功能，涉及表、視圖、查詢、調(diào)用存儲過程以及窗體等對象的認識、理解與操作；在編輯學(xué)生記錄窗口中有學(xué)生的照片，學(xué)生就會涉及到VB中的圖像控件不能與SQLServer2000表中的Image字段直接綁定，但可以將圖像控件的Picture屬性設(shè)置為某個磁盤文件的知識內(nèi)容等。因此，在實訓(xùn)中開展“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)，必須引導(dǎo)學(xué)生剖析任務(wù)、分解任務(wù)、解決任務(wù)，找到各個任務(wù)的突破點、結(jié)合點，使學(xué)生的思路始終圍繞任務(wù)運轉(zhuǎn)起來，從而達到在任務(wù)驅(qū)動下，有目的，有效率的實訓(xùn)。

4 “任務(wù)驅(qū)動”要敢于打破傳統(tǒng)課堂實訓(xùn)的限制

由于計算機學(xué)科中的很多知識與技能，在理論上顯得抽象，只有通過實訓(xùn)來驗證，加深對其的理解與體會。所以，“任務(wù)驅(qū)動”的開展就顯得尤其必要，但是有些任務(wù)的開展在傳統(tǒng)的課堂實訓(xùn)環(huán)境中卻很難有層次地實施。例如，針對《無線網(wǎng)絡(luò)的組建》中有關(guān)“無線路由器的應(yīng)用”，在傳統(tǒng)課堂實訓(xùn)環(huán)境中，學(xué)生對信號的穩(wěn)定、加密，信道的選擇、信號的有效距離、無線分布式系統(tǒng)（WDS）間信任與通訊等難得有親身的體會。為了學(xué)生深刻體會無線路由器在網(wǎng)絡(luò)擴展中的應(yīng)用，設(shè)計了“有線網(wǎng)絡(luò)1―無線路由模塊―有線網(wǎng)絡(luò)2”的實訓(xùn)任務(wù)；實訓(xùn)地點設(shè)在離有線網(wǎng)絡(luò)1的直線距離達一千多米的休閑草地上，并搬來10多部電腦，3-5人為一組；實訓(xùn)大樓第5樓且面向休閑草地的外墻上安裝了B-LINK路由器1，用來把有線網(wǎng)絡(luò)1以無線信號的方式發(fā)送出去，在休閑草地上以無線路由器2為中心搭建有線網(wǎng)絡(luò)2；通過這樣的“任務(wù)驅(qū)動”，學(xué)生不僅對無線信號的穩(wěn)定、加密、信道的選擇、信號的有效距離、無線分布式系統(tǒng)等有所頓悟，更重要的是對無線分布式系統(tǒng)間信任模式的三種選擇（懶人模式、橋接模式、中繼模式）區(qū)別、路由器WAN口的設(shè)置、哪個路由器中DHCP的開啟與否有了切身的感受；擺脫了傳統(tǒng)課堂實訓(xùn)開展“任務(wù)驅(qū)動”的限制，帶給學(xué)生賞心悅耳的實訓(xùn)感受，把 “任務(wù)驅(qū)動” 教學(xué)法在實訓(xùn)中的優(yōu)勢表現(xiàn)得淋漓盡致。

5 采用學(xué)習(xí)效果評價體系來權(quán)衡實訓(xùn)中的“任務(wù)驅(qū)動”

在計算機實訓(xùn)中開展“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，當(dāng)學(xué)生完成了實訓(xùn)的階段任務(wù)后，它的效果如何，不妨采用學(xué)習(xí)效果評價體系來作出權(quán)衡?？蓢@學(xué)生反思問題的解決過程即學(xué)生自我評價、學(xué)生間相互評價、教師點評三個方面進行點評，同時教師的點評以表揚鼓勵為主，同時挑選出幾個有代表性的完成的任務(wù)，對他們的任務(wù)成果進行展示、分析、歸納。一般可采取以下幾個步驟進行：

首先，讓學(xué)生介紹自己在整個“任務(wù)驅(qū)動”過程中的實施情況，對自己的任務(wù)進行評述，有哪些優(yōu)缺點或提出完善的措施。

其次，學(xué)生間對彼此所完成的任務(wù)進行質(zhì)疑，交流任務(wù)完成過程的心得體會，同時學(xué)生間可推薦他們公認的榜樣，與教師的推薦榜樣作出縱橫對比。

最后，教師根據(jù)“任務(wù)驅(qū)動”過程中學(xué)生的完成情況、出現(xiàn)的典型問題等作出點評，引導(dǎo)學(xué)生作出歸納與總結(jié)，同時注明任務(wù)中需要完善的內(nèi)容及方向。

6 總結(jié)

中職教育實際上就是實訓(xùn)教育，計算機實訓(xùn)教學(xué)中實施的“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，能充分體現(xiàn)學(xué)生以任務(wù)驅(qū)動為動力、教師為引導(dǎo)、學(xué)生主動參與的學(xué)習(xí)過程。因此，教師必須進行角色轉(zhuǎn)換，在計算機實訓(xùn)教學(xué)中積極推廣“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法，為社會培養(yǎng)出具有實際動手能力的一線技能人才。

參考文獻

[1] 梁紅.計算機“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法的運用原則[J].廣西教育,2007.7.

篇9

【關(guān)鍵詞】 NET 辦公自動化 B/S SQL

OA系統(tǒng)是將現(xiàn)代化辦公和計算機網(wǎng)絡(luò)功能結(jié)合起來的一種新型的辦公方式。本辦公自動化系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)條件下，為了實現(xiàn)辦公無紙化和自動化設(shè)計和開發(fā)的，系統(tǒng)功能貼近單位辦公實際需求，在操作上簡單規(guī)范容易上手，數(shù)據(jù)統(tǒng)一用一個數(shù)據(jù)庫存放，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享。系統(tǒng)在內(nèi)網(wǎng)實現(xiàn)資源共享，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫管理，用戶可以自由的通過局域網(wǎng)方便的訪問辦公自動化系統(tǒng)，而不必在安裝任何客戶端軟件，提高了系統(tǒng)的安全性、可維護性和可擴展性。系統(tǒng)設(shè)計的主要思想是數(shù)據(jù)服務(wù)器集中存儲用戶的信息和各個應(yīng)用模塊的信息，然后通過統(tǒng)一身份認證服務(wù)實現(xiàn)對用戶的集中管理、集中認證和統(tǒng)一授權(quán)。

從構(gòu)架結(jié)構(gòu)上來講，采用基于三層架構(gòu)設(shè)計思想，遵循統(tǒng)一數(shù)據(jù)出口和統(tǒng)一數(shù)據(jù)入口的原則提供共享機制。通過對上層應(yīng)用服務(wù)的請求，調(diào)度下層業(yè)務(wù)邏輯及其相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的資源，完成以事件為驅(qū)動的工作流和數(shù)據(jù)流的運行。系統(tǒng)從邏輯上可劃分為表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層。當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用改變時，只需更新服務(wù)器上相應(yīng)的應(yīng)用組件，用戶就可以使用新的業(yè)務(wù)處理邏輯，避免了用戶端應(yīng)用程序版本控制和更新的困難。

系統(tǒng)依附網(wǎng)絡(luò)使用，讓辦公管理更為方便快捷，切實解決公司信息及其傳遞的數(shù)字化，改變辦公方式、減輕員工勞動強度、減少辦公成本。系統(tǒng)是基于J2EE架構(gòu)的B/S分布式系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由個人辦公、綜合辦公、人力資源、系統(tǒng)管理幾個模塊構(gòu)成。本系統(tǒng)的功能模塊圖如（圖1）所示。

辦公自動化系統(tǒng)主要實現(xiàn)用戶辦公規(guī)范化、自動化。首先，用戶利用注冊并按照角色分配好權(quán)限的賬號登錄本系統(tǒng)，系統(tǒng)按照檢測到的用戶身份登錄相關(guān)界面，用戶獲得對應(yīng)界面模塊的操作權(quán)操作本系統(tǒng)，用戶端不需要安裝任何客戶端。

（1）系統(tǒng)功能的劃分：下面，將詳細介紹系統(tǒng)中各個功能模塊的主要功能。

1）個人辦公模塊：個人辦公模塊包括個人資料、內(nèi)部郵件。個人資料模塊主要包括用戶個人信息的設(shè)置與修改包括密碼、聯(lián)系方式等；內(nèi)部郵件的發(fā)送、接收、保存、刪除。個人辦公模塊即保障了用戶帳號的安全也方便用戶之間工作聯(lián)系和工作任務(wù)的完成。2）綜合辦公模塊：該模塊主要包括對公文和公告的管理。公文辦理主要分為待辦公文、已辦公文、檔案查閱。主要為了完成公文的擬制、審批、查詢等功能；公告管理主要是公告的與管理，實現(xiàn)公司通知、信息的快速傳達。綜合辦公模塊方便了各部門協(xié)調(diào)工作和信息的傳達，提高了辦事效率。3）人力資源模塊：該模塊主要包括請假和組織機構(gòu)兩部分。公出（請假）單模塊主要包括填寫公出（請假）單、待審核公出（請假）單、查詢公出（請假）單；組織機構(gòu)可以查看全校各部門人員、職務(wù)、分工。4）系統(tǒng)管理模塊：該模塊包括用戶管理和角色管理兩部分。用戶管理主要用于用戶的添加、修改、刪除以及權(quán)限的分配；角色管理用于權(quán)限的分組，用戶權(quán)限的獲得主要是來自角色組權(quán)限。權(quán)限的不同決定了可操作模塊的區(qū)別。

（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指根據(jù)用戶的需求，在某一具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上，設(shè)計數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和建立數(shù)據(jù)庫的過程。本系統(tǒng)使用SQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的規(guī)范論是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的理論基礎(chǔ)，其目的是研究關(guān)系模式中各個屬性之間的依賴關(guān)系及其對關(guān)系模式的影響。

本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計使用的是ERA方法，ERA方法基本思想是：在將一個組織的有關(guān)數(shù)據(jù)組成為數(shù)據(jù)庫管理以接受的模式之前，先設(shè)計一個與數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)、存取方式無關(guān)的概念性數(shù)據(jù)模型，然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)模式。該方法包括三個組成部分，即表示現(xiàn)實客觀事物的實體、實體之間的關(guān)系、實體或者聯(lián)系之間的屬性。

本章首先介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計，給出了系統(tǒng)總體設(shè)計產(chǎn)生的功能模塊圖。然后，根據(jù)總體功能模塊圖，介紹了系統(tǒng)功能的劃分。合理地劃分好功能模塊后，又詳細介紹了各個功能模塊和子模塊的設(shè)計。數(shù)據(jù)庫設(shè)計是應(yīng)用中最重要的一部分。首先介紹了數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一些基本知識和經(jīng)驗，然后據(jù)此設(shè)計得到了本系統(tǒng)的E-R圖，并對此進行了詳細描述。

參考文獻：

[1]李天平.NET深入體驗與實戰(zhàn)精要[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

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1變電站自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及特點

1.1 集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I/O接口，集中采集變電站的模擬量和數(shù)量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監(jiān)控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護、控制及監(jiān)測等功能，后臺機完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。此類結(jié)構(gòu)對監(jiān)控主機的性能要求較高，且系統(tǒng)處理能力有限，開發(fā)手段少，系統(tǒng)在開放性、擴展性和可維護性等方面較差，抗干擾能力不強，該結(jié)構(gòu)在早期自動化系統(tǒng)中應(yīng)用較多，目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式。

1.2 分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 按變電站被監(jiān)控對象或系統(tǒng)功能分布的多臺計算機單功能設(shè)備，將它們連接到能共享資源的網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)分布式處理。其結(jié)構(gòu)的最大特點是采用主、從CPU協(xié)同工作方式，各功能模塊如智能電子設(shè)備（Intelligent Electronic Device，IED）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，將變電站自動化系統(tǒng)的功能分散給多臺計算機來完成。各功能模塊（通常是多個CPU）之間采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或串行方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，選用具有優(yōu)先級的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)較好地解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，提高了系統(tǒng)的實時性。 其結(jié)構(gòu)方便系統(tǒng)擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統(tǒng)自問世以來，顯示出強大的生命力。但目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。

1.3 分散（層）分布式結(jié)構(gòu) 分散（層）分布式結(jié)構(gòu)采用“面向?qū)ο蟆痹O(shè)計。所謂面向?qū)ο?，就是面向電氣一次回路設(shè)備或電氣間隔設(shè)備，間隔層中數(shù)據(jù)、采集、控制單元（I/O單元）和保護單元就地分散安裝在開關(guān)柜上或其他一次設(shè)備附近，相互間通過通信網(wǎng)絡(luò)相連，與監(jiān)控主機通信。目前，此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在自動化系統(tǒng)中較為流行，主要原因是：①現(xiàn)在的IED設(shè)備大多是按面向?qū)ο笤O(shè)計的，如專門的線路保護單元、主變保護單元、小電流接地選線單元等，雖然有將所有保護功能綜合為一體的趨勢，但具體在保護安裝接線中仍是面向?qū)ο蟮?；②利用了現(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢，省去了大量二次接線，控制設(shè)備之間僅通過雙絞線或光纖連接，設(shè)計規(guī)范，設(shè)備布置整齊，調(diào)整擴建也很簡單，成本低，運行維護方便；③系統(tǒng)裝置及網(wǎng)絡(luò)魯棒性強，不依賴于通信網(wǎng)和主機，主機或1臺IED設(shè)備損壞并不影響其它設(shè)備的正常工作，運行可靠性有保證。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點是功能分散，管理集中。

分散（層）分布有兩層含義：其一，對于中低壓電壓等級，無論是I/O單元還是保護單元皆可安裝在相應(yīng)間隔的開關(guān)盤柜上，形成地理上的分散分布，如文獻[2]所示的系統(tǒng)；其二，對于110kV及以上的電壓等級，即使無法把間隔單元裝在相應(yīng)的開關(guān)柜上，也應(yīng)集中組屏，在屏柜上明確區(qū)分相應(yīng)間隔對應(yīng)的單元，在物理結(jié)構(gòu)上相對獨立，以方便各間隔單元相應(yīng)的操作和維護。

2變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)的功能

2.1 微機保護：是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護實現(xiàn)故障記錄、存儲多套定值、適合當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ档裙δ堋?/p>

2.2 數(shù)據(jù)采集 ①狀態(tài)量采集：狀態(tài)量包括：斷路器狀態(tài)，隔離開關(guān)狀態(tài)，變壓器分接頭信號及變電站一次設(shè)備告警信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統(tǒng)，也可通過通信方式獲得。保護動作信號則采用串行口（RS-232或RS485）或計算機局域網(wǎng)通過通信方式獲得。②模擬量采集：常規(guī)變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓，線路電壓，電流和功率值。饋線電流，電壓和功率值，頻率，相位等。此外還有變壓器油溫，變電站室溫等非電量的采集。模擬量采集精度應(yīng)能滿足SCADA系統(tǒng)的需要。③脈沖量：脈沖量主要是脈沖電度表的輸出脈沖，也采用光電隔離方式與系統(tǒng)連接，內(nèi)部用計數(shù)器統(tǒng)計脈沖個數(shù)，實現(xiàn)電能測量。

2.3 事件記錄和故障錄波測距 事件記錄應(yīng)包含保護動作序列記錄，開關(guān)跳合記錄。其SOE分辨率一般在1～10ms之間，以滿足不同電壓等級對SOE的要求。變電站故障錄波可根據(jù)需要采用兩種方式實現(xiàn)，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監(jiān)控系統(tǒng)通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數(shù)字化的波型及測距結(jié)果送監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)存儲和分析。

2.4 控制和操作閉鎖 操作人員可通過CRT屏幕對斷路器，隔離開關(guān)，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統(tǒng)故障時無法操作被控設(shè)備，在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)保留人工直接跳合閘手段。操作閉鎖應(yīng)具有以下內(nèi)容：①電腦五防及閉鎖系統(tǒng)②根據(jù)實時狀態(tài)信息，自動實現(xiàn)斷路器，刀閘的操作閉鎖功能。③操作出口應(yīng)具有同時操作閉鎖功能。④操作出口應(yīng)具有跳合閉鎖功能。

2.5 同期檢測和同期合閘 該功能可以分為手動和自動兩種方式實現(xiàn)?？蛇x擇獨立的同期設(shè)備實現(xiàn)，也可以由微機保護軟件模塊實現(xiàn)。

2.6 電壓和無功的就地控制 無功和電壓控制一般采用調(diào)整變壓器分接頭，投切電容器組，電抗器組，同步調(diào)相機等方式實現(xiàn)。操作方式可手動可自動，人工操作可就地控制或遠方控制。

無功控制可由專門的無功控制設(shè)備實現(xiàn)，也可由監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)保護裝置測量的電壓，無功和變壓器抽頭信號通過專用軟件實現(xiàn)。

2.7 數(shù)據(jù)處理和記錄歷史數(shù)據(jù)的形成和存儲是數(shù)據(jù)處理的主要內(nèi)容，它包括上一級調(diào)度中心，變電管理和保護專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：①斷路器動作次數(shù)②斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數(shù)的累計數(shù)③輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間。④獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間⑤控制操作及修改整定值的記錄，根據(jù)需要，該功能可在變電站當(dāng)?shù)厝繉崿F(xiàn)，也可在遠動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。

2.8 系統(tǒng)的自診斷功能：系統(tǒng)內(nèi)各插件應(yīng)具有自診斷功能，自診斷信息也象被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機和遠方調(diào)度中心或操作控制中心。

2.9 與遠方控制中心的通信 本功能在常規(guī)遠動‘四遙’的基礎(chǔ)上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統(tǒng)的遠動系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有通信通道的備用及切換功能，保證通信的可靠性，同時應(yīng)具備同多個調(diào)度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM應(yīng)相互獨立。保護和故障錄波信息可采用獨立的通信與調(diào)度中心連接，通信規(guī)約應(yīng)適應(yīng)調(diào)度中心的要求，符合國標及IEC標準。

2.10 防火、保安系統(tǒng)。從設(shè)計原則而言，無人值班變電站應(yīng)具有防火、保安措施。

3 變電站綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展

變電站綜合自動化在一些新建變電站的運行中表明其技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、安全可靠，經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)達到一定的水平，在我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造與建設(shè)中不僅中低壓變電站采用了自動化技術(shù)實現(xiàn)無人值班，而且在220kV及以上的超高壓變電站建設(shè)中也大量采用自動化新技術(shù)，從而大大提高了電網(wǎng)建設(shè)的現(xiàn)代化水平，增強了輸配電和電網(wǎng)調(diào)度的可能性，降低了變電站建設(shè)的總造價。