可视化平台范文

可视化平台范文（精选8篇）

可视化平台 第1篇

“十一五”期间,青海省电力公司(以下简称青海电力)积极贯彻执行国家电网公司SG186工程的总体部署,经过不懈努力,全面完成SG186工程建设,并首批通过国家电网公司验收。信息化作为推进公司实现建设坚强智能电网、深入推进“两个转变”的核心保障体系,作用日渐突出,对信息系统的安全稳定运行要求也日益提高,建立一套完善的信息可视化监控系统已成为当务之急。

1 信息运行可视化监控需求分析

目前,青海电力共完成了36套信息系统的建设,拥有各类型PC服务器101台、小型机43台、网络及安全设备653台。公司建设坚强智能电网、“三集五大”、SG-ERP及灾备中心的需求,都使得信息运行在组织发展、技术支撑以及流程制度方面面临着严峻的挑战,需要公司建设资源高度集成、管理高度集中,灵活高效、坚强统一、安全可靠的信息调度运行体系。

青海电力SG186工程建设顺利竣工以来,已建成的底层信息系统数目众多,但由于这些系统与产品分散建设,缺乏统一规划与精细管理,不具备集中展示功能,且可视化效果较差,迫切需要对底层系统进行数据集成、统一展现,通过大屏幕将信息运行概况大范围、多角度地展现,把原本分散在各个底层系统的信息统一展示,反映被监管对象的关联关系,提升公司的管理水平。

根据国家电网公司的要求,青海电力已建成信息系统调度运行体系,实现主动、集中、统一的信息调度运行管理;建设信息调度运行监控中心,实现信息运行可视化,实现全公司信息平台和业务应用的安全监控、统一调度及信息安全的一体化联合防御和应急处置,提高信息系统的运行管控能力,提升业务支撑水平,确保信息运行安全。

2 平台技术架构及功能实现

系统架构由2部分构成,即可视化内部系统和外部系统。可视化内部系统前端界面展现通过用户界面框架(Windows Presentation Foundation,WPF)实现,以Java为开发平台实现后端服务。内部通过Socket实现实时数据“推送”交互,通过Web Service实现其他实时性要求不高的外部系统间数据请求交互。主要的外部系统包括:信息运维综合监管系统(Information Operation Integrated Management System,IMS)、信息应用综合查询分析系统(Application of Information Search and Analysis System,IAS)等。数据采集由外部系统以WebService推送方式或者内部系统通过综合数据平台主动去抓取实现。内部系统与外部系统通过制定统一标准模型及数据采集注册服务实现外部系统可扩展、可配置。平台软件架构如图1所示。

2.1 前端展现层

信息运行可视化平台的界面展现部分和传统的基于表格、文本框类的界面不同,其界面的主要组成部分是以图表为主要元素组成的,在界面风格上更类似于组件方式的应用,具备良好的视觉展现效果;应用程序以投到大屏上的应用为主,由于主屏、侧屏及环屏分辨率各不相同,因此应用程序具有支持高分辨率、高性能、高可定制性要求的功能。

基于以上考虑,应用程序前端界面设计采用基于微软的WPF技术来进行开发,界面展现中的二维图形工具主要由以下5部分组成(见图2)。

1)图形对象模型:基于图形成果管理的图形规范,实现一个完全可扩展的、面向对象的、可定制的对象模型,它是整个图形平台的基础。

2)图形控件:提供图形展示、基本操作和编辑功能的WPF/SilverLight控件,可以直接提供给用户使用。

3)图形编辑器:基于图形控件开发的、用于创建、编辑和保存图形文件的编辑器。鉴于使用范围和它的作用,采用WPF技术实现图形构件设计期“所见即所得”。

4)图形转换接口:提供对第三方图形格式支持的扩展接口。

5)通信接口:提供图形构件与基于SOA服务的集成业务数据的交互。

2.2 后端服务层

信息运行可视化平台以面向服务的体系结构SOA为出发点,深入贯彻软件即服务的理念,将服务以组件的形式构建,有效地降低模块之间耦合度,并提高了软件可复用度和可扩展性。

由于信息运行可视化平台数据采集涉及多个业务系统、不同技术平台,可视化平台作为异构平台解决方案,内部体系结构为.Net+Java,充分发挥.Net端技术(如WPF)在图形界面方面的优势和Java跨平台等特点,扬长避短,以Web Service、TCP/IP、JMS、HTTP、FTP、Flat File及DB等作为数据传输协议或者交互方式,与内部和外部系统进行数据交互,并提供业务组件和核心组件服务。

数据采集支撑平台采用国际标准进行开发设计,后台服务采用标准Java语言开发,能够支持多种硬件平台,前台采用。系统的功能架构采用主流开放性的SOA架构。系统内部采用面向对象技术进行开发,遵循高内聚、低耦合的原则,优化内部结构。系统对外提供统一的、符合SOA架构的Web Service接口,保证能和其他系统互联和集成一体,方便实现与其他系统间的接口。

系统提供的开放式环境,主要包括以下几方面。

1)提供标准的数据库访问接口。ODBC API及JDBC API,都可以满足应用系统与数据库交互的需要。

2)基于标准的图形用户编辑、生成工具及访问接口。提供标准的图形编辑工具,实现标准的图形及典型的柱图、饼图、曲线图绘制生成,并提供API,支持对图形的动态访问控制。

3)标准的网络通信应用层协议、应用基本函数及调用接口。基本的网络通信采用标准的TCP/IP协议,应用及数据调用接口采用符合SOA架构体系的Web Service接口。

4)开放式系统软件运行任务调用接口。以Web Service作为服务调用的主要接口,实现系统任务的相互调用。

5)系统软件集成的开放环境。以Web Service做为应用集成的主要手段,便于与其他系统进行应用集成。

3 应用验证

青海电力充分考虑到信息与通信专业紧密协作的特点,在已实现全省范围内信息、通信资源统一调配的前提下,将通信监控纳入到调控中心可视化建设范围,实现信息、通信一体化调度。信息运行可视化平台中通信监控数据包括490个站点、586条光缆、587个网元的运行状况及实时告警信息,数据采集采取XML文件传递方式,在通信监控系统侧将监控数据封装成预订格式的XML文件,经网络传输后在信息运行可视化平台侧完成XML文件解析及入库等操作。可视化监控画面如图3所示。

信息运行可视化平台以信息通信运行监控为主体,进行多方数据的融合和关联。通过设计网络监控、应用监控、运行监控和经营实况4类展示模式,以242张图表、51个实时动态指标、168个日监测指标、37个月指标,全面直观反映青海电力信息系统运行情况和生产经营管理水平。

系统通过各种展示模式的快速切换,以多视角、直观和创新的形式,合理有效地利用各种显示设备和技术,实现了功能实用、展示专业、灵活扩展的目标。

4 结语

信息通信调控中心信息运行可视化平台基于对信息通信资源、业务系统运行、应用和信息安全的整体可视化监控需求进行开发设计,与信息运维综合监管系统(IMS)、信息应用综合查询分析系统(IAS)及通信综合监控系统充分结合,实现全面、实时、全景式的可视化监控。

通过结合公司信息通信专业管理体制和特点,信息通信调度运行监控中心从促进协作、提升管理的角度,抓住跨部门协作的关键,横向贯通主要核心业务领域的信息流,从而使管理层能够透视公司信息通信运行状况,并发现问题。通过可视化数据挖掘,实现对众多底层信息系统数据的可视化,提高决策水平。通过该项目实现公司监控数据可视化、信息可视化、业务可视化、流程可视化、场景可视化、联合指挥决策、经营成果可视化。

摘要：在分析了目前青海省电力公司信息运行工作对可视化监控及经营成果展示实际需求的基础上,根据信息系统运行监控的特点,设计并实现了可视化平台。平台采用了组件化的设计思路和面向对象技术,以Java作为后台服务开发工具,以微软最新的WPF作为前台界面展现工具,数据集成接口开发遵循SOA规范,通过配合大屏幕展现,可实现信息、通信系统运行状况实时监控并兼顾公司经营成果展示,对提高公司信息、通信运行管理水平有很大的现实意义。

关键词：信息运行,可视化,组件化

参考文献

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可视化平台 第2篇

依托可视化智能指挥调度平台，满足110指挥中心在公安信息化中转型与升级需求，真正发挥110指挥中心在集成指挥体系中的“最强大脑”作用，成为打击违法犯罪的前沿阵地和救助群众的综合平台。平台由以下功能模块构成：指挥调度平台门户、常态/重大警情指挥调度、可视警情研判预警、动态巡防勤务管理、警情警力实时监控、预案流程精细管理、指挥调度考核管理。

战平结合，分级指挥平台分常态、战时两种状态分别建立配套指挥模式与工具，打造上下贯通、协调联动、反应灵敏的实战指挥架构。

动中备勤，囤警街面

建立“大警种”多级治安防控体系，通过全警报备、统计、监督、考核一体化的信息管理，提升

灵活布警，主动防控 视频巡查与街面巡逻互补，警力部署与警情变化同步，做到警情“一目了然”、警力“一呼百应”，以动制动、以快制快、主动防控。

圈层封控，城门“落锁”

可视化平台 第3篇

因此, 集团公司资金管理当前急需充分应用信息化手段进行资金分析研究, 固化核心指标、监控关键数据、分级统计分析, 进行可视化界面展示, 以避免数据混乱、人为操作失误、数据滞后等, 为集团各级管理者提供及时、准确、直观的资金信息, 将财务人员从繁琐的劳动中解放出来, 使之更多地思考和参与到企业的管理当中。

一、资金管理可视化分析平台的搭建

目前, 我国大型集团公司为了提高集约化管理程度, 集团内部的信息平台已逐步建成, 企业的各项业务处理均可通过相对统一的信息系统进行, 信息系统可提供、储存的数据正以几何倍数增长, 这使得集团公司资金管理可利用的各项数据越来越丰富, 搭建跨数据库、多级权限的资金数据监控分析可视化管理平台在技术上成为可能。由于国内集团公司的内部控制、现金预算、资金运作模式逐步趋同, 因此下面以A集团公司为例, 通过该公司资金管理可视化分析平台的构成和实际应用来进一步探讨资金管理可视化分析平台工具的实用性、易用性及可操作性。

A集团公司作为关系国家能源安全和国民经济命脉的大型国有骨干企业, 财务业务系统数据量庞大, 系统性能要求高, 并发用户多, 在此基础上要实现对海量资金管理数据实时的、多维度的、多模式的查询和分析, 并以可视化的丰富图形展现信息的目标难度很大。因此, A集团公司委托专业的软件股份有限公司根据集团的特点, 结合A集团公司目前使用的资金系统的管理数据, 利用强大的OLAP分析引擎, 为企业量身定做资金管理可视化分析系统, 该系统的整体架构如图1所示。

二、资金监控分析平台的主要内容

A集团公司通过对现有的资金管理业务流程和内容的梳理, 分析了资金管理业务系统实际应用中存在的问题, 对资金管理可视化分析系统建设内容作完整规划, 为企业量身定做面向公司管理决策层的资金综合分析平台, 通过资金管理驾驶舱、账户管理分析、资金监控分析、现金预算分析及资金分析报告等主题, 对企业资金数据进行多维度、多模式的查询、分析、挖掘、监控和预测, 实现企业资金的可视化精确管理, 帮助管理者及时掌握公司账户开立情况、资金运行状况、现金预算执行情况, 从而据此信息快速决策, 提高管理效率和提升企业竞争能力。详细的系统功能框架图如图2所示。

1. 关键指标分析。

系统以地图、仪表盘等形式监控A集团公司本部及各下属单位关键指标的当前状况, 并对每个指标的近12个月变化趋势进行分析, 掌握A集团公司关注的资金运作总览。

2. 账户对比分析。

对账户实际数、监控账户数、控制账户数等指标进行对比分析、结构分析, 同时能够穿透查询具体单位的账户明细信息。

3. 账户变动分析。

从单位和银行维度对账户的新增、减少情况进行趋势分析、对比分析及排名分析。同时, 对新增监控账户进行对比分析。

4. 低效账户分析。

结合公司资金的运作规律, 根据一定的判断规则识别基层各单位的低效账户, 对基层各单位的账户个数与低效账户个数进行对比, 并展示低效账户的详细情况, 具体包括账户用途、交易笔数以及交易明细。

5. 资金归集分析。

考核对比各基层单位的资金归集情况, 并对外部银行余额在各银行和各账户用途的分布情况进行结构占比分析。同时, 可穿透查看公司的存款在各银行账户的详细情况。

6. 资金存量分析。

从单位、银行、账户用途维度对资金存量进行对比分析、结构分析。

7. 资金存量预警。

对各单位的资金存量与银行存款限额进行对比并对超限额单位予以预警, 同时反映各单位当月每日存量与限额的对比情况。

8. 收支余趋势。

展示公司整体的收支余趋势, 并将收入中的主营业务收入作为“收”中的重点内容单独反映其趋势。同时, 可选择具体单位查看该单位的收支余趋势和主营业务收入趋势。

9. 资金收支分析。

从单位、银行维度, 对A集团公司自定义时间段内的收入和支出进行对比分析和结构分析, 并辅之以余额展示。同时, 可查看具体单位的收支余在各银行间的分布, 也可查看各单位的收支余在某银行中的对比情况。该功能下分为银行间对比、单位间对比两个子主题。

1 0. 待支付单据统计。

将已走完审批流程但尚未付款的资金支付单据界定为待支付单据, 通过对各单位不同单据类型的待支付单据金额进行统计分析, 展示当前资金存量以及资金缺口情况。既可查看A集团公司整体的资金缺口情况以及待支付单据金额按单据类型、预计付款时间统计的分布情况, 也可查看具体单位的资金缺口及待支付单据详情。

1 1. 现金预算总体分析。

按日展示A集团公司本部及各基层单位现金预算综合偏差、现金流入和流出的预算完成进度情况, 各单位预算偏差排名情况, 并可以穿透查看具体现金预算科目的预算数、实际数详情, 帮助管理者逐层挖掘造成省公司预算综合偏差较大的具体原因是由哪些科目造成的。

1 2. 各单位预算执行分析。

在对各单位进行预算偏差排名分析中, 对于预算执行情况较差的单位, 可以在此分析主题下进一步分析造成差异的具体原因是哪些预算科目, 并且可查看各个预算科目的单据状态分布情况, 有针对性地展开分析。

1 3. 现金预算科目执行分析。

针对某个现金预算科目, 横向对比分析各单位、各部门的预算执行情况, 并提供包括处于四种不同单据状态下的明细数据查询, 为公司本部对基层各单位、基层各单位对部门预算执行考核提供依据。

1 4. 资金分析报告。

自动获取资金业务数据、报表数据和单据数据, 根据定义好的模板自动生成资金分析报告, 同时支持资金报告模板设置、个性化文本编辑、表格编辑等功能, 满足管理者随时查询、导出、打印资金分析报告的需要, 使报告的及时性、准确性大大提高, 并切实减轻业务人员的工作量。

三、资金监控分析平台应用案例

1. 加强账户动态管控。

A集团公司将银行账户管控标准和账户动态管理理念植入资金监控分析平台, 通过系统监控账户管理的合规性, 动态分析账户的使用效率, 形成“按需开立、密切监控、低效撤销、确保合规”的动态账户管理模式 (详见图3) , 实现了账户开立、监控、变更、注销全过程的动态管理。

主要流程说明:

关键节点1:建立银行账户管控标准。A集团公司以银行账户开立规则为基本原则, 结合各基层单位的实际情况, 对账户开立规则进行了细化。

关键节点2:银行账户合规性监控。各单位财务部门通过资金监控分析平台实时监控银行账户变动情况, 对银行账户进行多口径分析, 关注异常的增减变动。当某单位银行账户不符合管控标准时, 管理人员根据系统预警及时分析原因, 通知相关单位注销不符合标准的账户, 以保证各单位银行账户始终符合管控标准。

关键节点3:银行账户使用效率监控。A集团公司根据各类账户的使用效率制定了符合工作实际的低效账户的标准, 将其植入公司的资金监控分析平台并与银行传入的账户交易数据进行分析对比。当发现某账户属于低效、无效账户时, 系统自动预警。管理人员便对该账户的性质、近几个月的收支情况进行分析, 确定账户使用效率低下的原因。对确实属于低效、无效的账户, 依据公司考核办法中关于“低效账户占比”指标的规定对相关单位进行考核, 及时进行销户, 以保持公司银行账户体系“精简、高效”。

2. 加强账户资金收支全过程管控。

为了加强账户资金的过程管控, A集团公司借助资金监控分析平台实现了对资金收支的全过程跟踪、分析。对不同状态的单据采用不同的处理方式, 以保证资金支付审批的全过程可控, 使每日资金头寸调度和资金预测更加科学、准确, 资金管控水平显著提高, 资金使用效率明显提升, 资金存量和资金成本得到有效控制 (详见图4) 。

主要流程说明:

关键节点1:资金支付审核进度分析。为了实现对资金支付的全过程管控, A集团公司将支付单据按照审核进度细分为“已支付、审核完毕待支付、审核中、未发起”四种状态, 对不同状态的单据采用不同的处理方式, 以保证资金支付审批全过程可控。资金监控分析平台能够对上述四种状态进行统计分析, 使管理者能够对资金支付需求的情况进行总体把控。

关键节点2:审批过程动态监控。对于“未发起”和“审核中”的单据, 财务部门将按照单位、部门、单据类型进行明细分析, 确定单据属于哪个单位、部门, 属于何种性质, 执行到哪个环节, 财务部门通过电子“进度督促单”的方式督促相关单位和部门及时完成审批过程, 进而实现从业务发起到财务执行的全过程动态监控。

关键节点3:资金支付需求分析。单据审批完成后进入待支付状态, 财务部门首先对单据的支付日期进行分析, 判断是否需要次日支付, 若非次日支付事项, 则下一日继续分析监控;若需要次日支付, 则列入资金支付计划。然后对列入计划的单据类型进行分析, 判断是否为刚性支出, 统计出次日需要支付的总金额和刚性支出金额, 作为资金头寸调度的依据, 刚性支出金额是次日最小支付额度。

关键节点4:账户资金头寸调度。确定次日需要支付的总金额和刚性支出金额后, 财务部门分析资金头寸, 调度资金。首先, 通过资金调度分析平台对当日资金收入进行分析, 监控当日资金流入情况和各金融机构、各账户现金收入结构。调度分析平台与各金融机构信息系统实现集成, 能够实时掌握公司主营业务收入情况, 为资金头寸调度做好准备。其次, 对账户资金存量进行分析。分析各单位、各金融机构、各账户的资金余额, 并根据账户性质对资金存量结构进行统计分析。最后, 财务部门根据前日账户资金余额和资金收入情况计算当日资金收支余和当日资金存量, 与资金支付需求 (尤其是刚性支付需求) 相对比, 若能够满足资金支付需求 (至少满足刚性资金支付需求) 则次日支付资金;若不能满足刚性需求, 则在当月的融资额度内及时提款。

关键节点5:账户资金查询与预警。各单位财务部门在资金收支管控过程中会随时对账户资金情况进行分析, 实时监督主营业务收入的资金归集情况、资金存量是否超过资金备付标准。最后五天内若基层单位仍超过备付标准, 则系统自动预警, 提醒资金管理人员及时支付资金, 保证账户资金控制在安全合理的范围内, 压降资金存量, 提高资金使用效率。

四、资金监控分析平台取得的成效

1. 搭建资金监控分析平台, 提高工作效率。

A集团公司结合自身的管理实际, 全面依托信息化手段实现资金管理目标, 开发应用的资金监控分析平台, 可对海量数据进行快速而准确的多维度、多模式的查询、分析、挖掘、监控和预测, 直观地展现管理者所关注的信息, 大大缩短了以往手工查找、匹配、测算和分析的过程, 提高了工作效率, 提升了数据的及时性、准确性和可靠性。

2. 推进账户动态管理, 实现账户的精简、高效。

A集团公司通过资金监控分析平台, 可自动获取公司本部及各下级单位资金账户开立、撤销的信息, 并通过柱图、饼图、表格等形式按银行、账户用途展现账户分布情况, 动态监控各单位账户的增减变动情况。同时, 公司制定了不同的账户效率标准, 并将该标准固化至资金监控分析平台, 按照一定的判定标准, 分析不同账户用途下的低效账户, 并可穿透查看交易明细, 为账户撤销提供合理依据, 实现了账户全过程动态监控, 形成“按需开立、密切监控、低效撤销、确保合规”的动态账户管理模式。通过应用资金监控分析平台, A集团公司的银行账户数量得到压降, 账户压降率达到30.56%, 账户使用效率和质量得到提升, 进一步优化了“安全规范、精简高效”的账户体系。

3. 加强资金支付全过程管理, 资金支付过程可控、在控。

A集团公司按照审核进度将资金支付单据细分为“已支付、审核完毕待支付、审核中、未发起”四种状态, 对不同状态的单据采用不同的处理方式, 帮助管理者及时掌握公司整体乃至部门的预算执行进度与偏差情况, 督促各部门及时进行资金支付, 实现资金支付的过程控制, 保证资金支付审批全过程可控、在控。

4. 应用资金监控分析平台, 提升资金管控水平。

通过运用资金监控分析平台, 加强了资金收支过程管理, 全面掌控资金收支情况, 提高了资金预测能力, 为合理调度安排资金、制定资金配置方案提供了有力保障, 资金管控水平显著提高, 资金使用效率明显提升, 资金存量和资金成本得到有效控制。2013年A集团公司平均月末资金存量比去年同期下降19.05%, 取得资金效益1 830万元。

5. 实现资金管理报告自动生成, 提升管理时效性。

A集团公司通过资金监控分析平台自动获取数据, 根据定义好的报告模板, 实现资金管理报告的自动生成、实时查询、自定义编辑、一键导出和打印等功能, 从很大程度上减轻了资金管理人员整理数据、编写报告的工作量, 大大提高了资金管理报告的时效性和数据的准确性, 帮助管理者在最短的时间内通过资金管理报告获悉公司整体的资金运行状况。

随着集团公司管理要求的变动以及外部金融市场环境的转变, 集团公司资金管理的重点、管理者关注的焦点也会不断调整变动, 资金管理可视化平台作为大数据的分析展示平台, 其功能亦可以按照企业不断变化的需求进行变动拓展。如针对我国西北地区银行承兑汇票流转数量大, 可进行集团内银行承兑汇票的监控、分析展示, 便于管理者在降低资金风险的同时做出科学、合理的处理;根据公司资金分布情况、金融贷款结构, 结合外部商业银行存贷利率、票据贴现率等信息, 制定更加高效的资金运作方案等。

摘要：资金优化配置与合理使用、资金的效益与安全是集团资金管理的核心。目前, 集团公司资金管理面临着管理过程控制薄弱、数据分析滞后等问题, 急需充分应用信息化手段加强资金监控、分析管理, 提供多层次、全方位的资金管理可视化平台, 进而提升集团公司资金管理标准化、精益化水平, 更好地满足企业管理层的决策需要。

可视化平台 第4篇

尽管15年前业界就曾有过“大型机将死”的说法, 但直到今日, 在全球各重要行业中, 我们依旧能够看到大型机的身影。据最新市场数据显示, 全球大型机市场总量从2000年的350万MIPS增至2010年的1750万MIPS, 实现了400%的增长。

大型机踏上“复兴之路”

大型机市场的增长缘于主导厂商不懈的努力, 比如IBM已经累计投入了15亿美金, 使得大型机的处理速度较原来相比提高了60%。

“CA作为大型机市场份额最大的独立软件开发商的首要任务, 是在不断保持大型机技术的传递性和技术可拓展性的同时, 设计出功能更加强大的大型机管理平台, 而这也是CA Technologies大型机2.0战略的核心宗旨。”CA Technologies大型机总经理Dayton Semerjian表示。

据介绍, 此次推出的一系列创新管理产品与培训, 都是CA Technologies大型机2.0战略的重要组成部分, 其目的主要是为了革新现有的大型机管理策略, 颠覆传统大型机的管理方式, 通过强化客户体验, 令经验不足的人员也可有效地管理平台。

摆脱“装机久、维护难”困局

在很多从事过大型机管理工作的技术人员看来, 装机时间漫长和日常操作复杂是大型机最主要的两项弊病。

在传统的“黑屏绿字”的SMPE安装软件界面上, 技术人员往往需要花费大量时间来获取和安装大型机上的软件, 不但耗时且繁琐。CA MSM的出现适时地解决了这一问题它像一个贴心的“大型机安装能手”, 能够极大地简化大型机软件的获取、安装和维护问题。

比如某用户安装70个大型机产品需要花费50天时间, 但通过使用CA MSM, 其安装时间被缩减成7小时, 软件维护时间也缩短了80%, 产品安装时间更是减少为原来的1/4。据悉目前, 全球已经有超过350名行业客户在使用CA MSM。

可视化平台 第5篇

市场竞争的加剧,市场环境的瞬息万变,使得提高产品质量、降低生产成本、缩短交货期成为离散制造企业核心竞争力的集中体现,而这依赖于企业能否及时根据生产系统的运行状况进行制造资源的合理优化与配置。在实际生产过程中,由于缺乏有效的手段来实时监测生产系统的运行状态,故易造成生产过程不透明、信息滞后等问题,对作业车间的资源优化配置和生产调度造成了很大困难。为了解决上述问题,传统制造企业亟需一种能够直观掌握生产系统运行状态的可视化监控平台。

目前,国内外专家从不同角度对生产过程监控问题进行了研究。文献[1]为解决复杂产品制造过程中生产计划进度信息和生产异常信息实时监控问题,构建了一种面向复杂产品制造过程的可视化监控系统;针对质量监控与调整中噪声信息对测量数据质量影响的问题,文献[2]提出了一种基于统计过程控制与工程过程控制集成的制造过程质量监控与调整方法,并实现了产品加工质量的在线优化;文献[3]利用射频识别(RFID)中间件技术 实现了关 键制造节 点状态监 控;Senkuvienèt等[4]提出了一种能够实时显示设备运行状态(如有效工作时间、非有效工作时间和资源利用率等)的可视化方法,使设备管理更加实时化、透明化;高振清等[5]提出了基于多代理技术的制造过程可视化监控系统框架,但未详细阐述其实现过程;孙伟等[6]提出了一种机加工设备运行关键参数的监测方法,为设备的维护决策提供数据支撑;为了实现制造设备的广泛互联和远程诊断,刘日良等[7]利用MTConnect技术实现 了数控设备运行状态的远程监测;针对多品种小批量机加车间监控可视性低、生产进度信息实时性差等问题,尹超等[8]基于flexsim软件构建 了一种能动态反映车间生产进度、物料消耗情况、零件加工信息的机加车间生产任务执行情况的动态可视化监控系统;针对复杂产品装配执行过程中物料流与信息流脱节的问题,孙惠斌等[9]提出了一种装配执行过程网模型,以提高装配执行过程在线监控的实时性和准确性。文献[10]提出了一种基于生产过程的实时监控系统,该系统具有良好的可配置性和可拓展性,并能实时监控各类设备的工艺过程信息。

综上所述,国内外学者在生产过程实时监控领域取得了许多有价值的成果,但研究对象大都偏向于部分工况,并没有从生产系统全局角度出发,此外,上述系统不具有开放式的框架结构,且可拓展性较差、资源可重用度不高。鉴于此,本文借鉴已有的研究成果,提出一种基于实时信息驱动的生产系统实时可视化监控平台(real-time visualization monitoring and control platform,RTVMP)及其运行模式,以提升生产过程的透明化程度,为管理者决策提供数据支撑。

1 制造资源本体模型与IMPV

本文采用面向对象和基于本体相结合的资源建模方法,建立统一、规范的制造资源本体模型(resource ontology model,ROM),将制造资 源的运行信息实时反映在ROM中,通过建立信息感知集成单元(data collection and Integrated unit,DCIU)与ROM间的多层次关系及动态映射模型,实现制造资源运行信息的统一感知与发布,从而解决离散制造车间多源信息集成问题。通过建立DCIU与IMPV的映射模型,将制造资源运行状态反映在IMPV模型对象中,并以可视化的形式动态展示,从而实现生产系统运行状态的实时监测,使生产过程透明化。

1.1 ROM

制造资源是生产信息的载体(信源),制造资源的不同导致生产过程信息呈现多源异构特性,信息之间呈现独立性。本体作为知识的良好载体,有很好的概念层次结构以及对逻辑推理的有效支持;可实现各个层次信息领域本体之间的独立性,具有良好的可扩展性和互操作性,能够为多源异构信息集成提供一致性的语义环境。本文根据生产过程中各种相关信息的内涵及其依赖与从属关系,结合资源本体和元资源建模方法对制造资源领域的知识进行描述和建模[11],并使用形式化的方法进行表达。

定义1元资源BObj属于制造资源基本粒度,是不可再分的单元资源。元资源BObj由元资源标识Base-ID、元资源数据项DataItem所组成,其描述方 法为BObj∷ = {Base-ID,DataItem1,DataItem2,…,DataItemN},元资源数据项DataItem可以定义 为DataItem ∷ = {BDIID,ItemPro1,ItemPro2,ItemPro3,…,ItemPro N},其中BDIID是数据项 的唯一标 识,元资源属 性ItemPro由属性名 称ProName、属性值ProValue、属性数据 类型ProDataType、属性描述ProDes来表征,即ItemPro∷ = {ProName,ProValue、ProDataType,ProDes},其中属性 数据类型有STRING、BOOL、WORD等。

定义2组合资源ComObj具有可再分性,是多个元资源或组合资源的组合体,其描述方法为ComObj∷ = {COID,CO-Set1,CO-Set2,…,CO-Set N,CO-Rels}。组合资源集CO-Set是元资源在一定的约束条件下耦合而成的,描述方法为CO-Set∷ = {COSID,SetPro1,SetPro2,…,SetPro N,∑BObj,COS-Rels},其中COSID为组合资源集标识,SetPro为组合资源集属性,其描述与元资源属性描 述一致,∑BObj为元资源 集合,COS-Rels表示元资源之间的逻辑关系集合,CO-Rels表示组合资源之间的逻辑关系集合,逻辑关系有继承关系、组合关系、依赖关系等。

1.2 IMPV

IMPV是制造资源的抽象化表达形式,能够实时反映制造资源的运行状态,此外,IMPV支持监控对象的自定义配置,从而能够灵活监控生产系统各环节的实时工况,IMPV由对象数据模型、可视化表征模型和对象操作模型三部分组成,即IMPV∷={Ob-DataModel,ViewSet-Model,ObOperateModel}。

定义3对象数据 模型Ob-DataModel是IMPV的数据集 合,Ob-DataModel由对象实 体Entity和对象关系EntityRel组成,即Ob-DataModel∷={Entity,EntityRel},对象实体Entity则由数据集DataSet和数据集关系DataSetRel所组成,其描述方法为Entity∷ ={DataSet,DataSetRel},每个数据集DataSet有多个数据项Item所组成,即DataSet∷ = {Item1,Item2,…,ItemN},数据项Item可以定义 为Item ∷ ={ODIID,ItemPro1,ItemPro2,ItemPro3,…,ItemPro N},其中ODIID是数据项 的唯一标 识,数据项属性ItemPro由属性名称ProName和属性数据类 型ProType来表征,即ItemPro∷ ={ProName,ProType},数据集关联关系DataSetRel是数据项之间的内在逻辑关系ItemRel的集合,ItemRel可表征为ItemRel∷ = {ItemS,ItemG,Rel},其中ItemS源数据项,ItemG为目标数据项,Rel为两者的关联关系。

定义4可视化表征模型ViewSet-Model是IMPV界面呈现形式的集合,ViewSet-Model由视图样式Style和视图样 式关系StyleRel所构成,即ViewSet-Model∷ = {Style,StyleRel},其中Style可表征为Style∷ = {ID,Color,Location,Size,Image,UDA},其中ID是视图样式的唯一标识,Color是视图的颜色样式,Location为视图的空间位置基准,Size为视图的空间尺寸基准,Image为视图关联图形样式,UDA为视图的用户自定 义属性。 StyleRel可表征为StyleRel∷={StyleS,StyleG,Rel},其中StyleS源视图样式,StyleG为目标视图样式,Rel为两者关联关系。

定义5对象操作模型Ob-OperateModel是IMPV对象操作类的集合,主要分为基本操作集BaseOpSet和复杂操 作集ComOpSet,基本操作类实现对象的单一界面交互操作,如改变位置、大小、拖放等操 作,BaseOpSet∈ {Resize,Click,ForeColorChanged,Remove,AddElement,…},复杂操作类是实现基本操作类无法实现的交互操作,属于用户自定义操作,主要包含数据检索、组合动态表征 和信息发 布等操作,ComOpSet∈{DataRetrieval,DataAnalysis,AndonStatistics,InfoFeedBack,…}。

2 RT-VMP体系架构

如图1所示,RT-VMP平台框架分为物理感知层、网络通信层、IMPV建模及运作层和人机交互层。

物理感知层主要由RFID和各类感知传感器构成。其中,RFID、扫描仪等能够激活信息载体(如电子标签、二维码)并采集信息载体中的资源信息;传感器通过功能元件等对制造过程中的各种资源的状态、参数值进行感知、转换和输出,并能够按一定数据帧将信息输出。同时提供对其他层的数据服务功能。能够在不改变其他层数据关系的情况下,只需改变数据接口层中对数据库的连接即可适应数据服务层的变化,从而有效地保持系统的可扩展性和灵活性。

IMPV建模及运作层是系统功能应用的实现层,由IMPV建模模块和运行模块组成,其中IMPV建模模块负责构建各类监控对象,包括其数据格式、显示及交互方式的定义。IMPV运行模块通过解析监控对象模型获取组态信息,并根据与信息感知集成单元(DCIU)中变量的映射关系获取制造资源运行信息和增值信息,并以配置的可视表征样式呈现。

人机交互层提供可视化监控平台的人机操作画面,用户可以根据监控需求的变化对监控对象本体模型库、监控任务界面等模块进行动态配置,对变量库、可视表征库和对象操作类进行维护。

3 RT-VMP关键实现方法

3.1 资源感知与信息集成

生产系统的运行状态是制造资源运作情况的综合反映,准确掌握生产系统的运行状态依赖于对生产过程各类制造资源(MR)运行信息的全面感知、集成、共享与处 理,本文从MR -ROM、ROM-DCIU、DCIU-IMPV、IMPV-IMPV映射模式入手来描述制造资源状态实时感知与信息集成过程,如图2所示。

智能制造单元(IAgent)由元制造资源和组合资源构成,制造过程中由制造资源产生各类原始生产事件,通过建立多层次事件间的关联模型,应用关键事件处理引擎对关键事件所涉及的各级多层次事件进行遍历,以获得各制造资源状态信息,根据前文中ROM的定义,为各类制造资源构建基于XML资源数据模型,并按照统一规则将制造资源状态信息映射到XML资源数据模型中,从而实现制造资源运行信息的语义化描述与统一发布,即实现MR-ROM的映射。

DCIU是信息集成的核心单元,由变量库、算法库、约束规则库和映射规则库组成,其中变量Var可描述为Var∷={ItemPro1,ItemPro2,…,ItemPro N,Map,Res,Alg},其中ItemPro是制造资源ROM本体中数据项,Map则是数据项与变量间的映射规则,Res则是映射过程中的约束,如非空约束、类型约束 等,Alg则是处理 算法,如CPK、OEE等指标的算法,算法库中各算法以dll文件的形式进行封装,便于算法的维护与调用。按照配置的算法对输入数据项值进行处理增值后输出变量值,通过变量库动态调用与发布,从而实现底层制造 资源运行 信息的增 值与共享,即ROM-DCIU的映射;Ob-DataModel是IMPV运行的基础,由多个数据集组成,通过建立数据集中各Item与Var间的对应 关系即可 实现DCIUIMPV映射。

IMPV对象模型由Ob-DataModel、ViewSetModel和Ob-OperateModel三个组件组成,组件之间的映射关系可分为以下三种类型:1一对一映射是基本的映射关系,如Ob-OperateModel中尺寸变更类ElementResize只能改变ViewSetModel的图元尺寸ViewStyle-Size;2一对多映射多用于复杂对象操作,如Ob-OperateModel中对象添加类ElementAdded会调用其他各组件实现模型对象初始化;3多对多映射也是多用于复杂对象操作,如设备状态和质量状态均可触发对象报警ElementAlert,而ElementAlert则可以同时触发图元 颜色ViewStyle-Color和图元尺 寸ViewStyle-Size的变化。

3.2 IMPV实例化方法

为满足生产运行状态监控的多样化和动态性要求,RT-VMP应该具备监控任务的灵活定制与动态组合特性,IMPV是制造过程可视化监控对象的抽象化表达形式,通过配置对象数据模型、可视化表征 模型和对 象操作模 型的参数 以及与DCIU中变量间的映射关系,定义不同监控对象,从而使用户可以自由调整监控对象及监控粒度。IMPV实例化过程如图3所示。

(1)对象数据模型是IMPV的基础,可视化表征模型、对象操作模型均依赖其数据来运作。采用面向对象的思想与聚类技术,在对象元模型的基础上,通过结构化派生与对象处理构建以数据集为载体的对象实体,并定义其数据接口以及与其他对象实体间的逻辑关系,实现对象数据模型的构建,对象数据模型与监控对象实体是一一对应关系。此外,通过配置数据项与DCIU中变量间的映射关系实现数据的实时获取,当监控需求变更时只需更改数据项关联的DCIU变量而不需要变更底层数据采集接口。

(2)可视化表征模型是IMPV的人机交互接口,它实时呈现了来自制造现场的各类原始数据和增值数据,在对象数据模型的基础上,定义可视化表征模型界面图元各视图样式参数与对象数据模型中数据项之间的映射关系,如Equipment实体对象的数据项Alert值为TRUE时,其可视化表征模型的视图颜色样式为RED,并进行闪烁。

(3)对象操作模型是控制IMPV可视化呈现的操作方法的集合,同时也集成了一些如数据查询、数据分析等功能。因此,在构建对象操作模型时从两方面入手,一方面是建立对象操作类与图元视图样式间的映射关系,如ElementResize方法就是变更视图的ViewStyle-Size,从而能够调整视图大小;另一方面是定义数据查询接口与数据分析算法 等,从而实现 一些复杂 的实体对 象操作。

(4)在IMPV各模型定义完成后,对其数据结构和逻辑映射关系进行序列化,进而形成一个对象本体模型,用户根据实际需求定义不同监控对象,形成对象本体模型库,另外对象本体模型库可以导入导出,从而能够实现监控任务的可配置化,配置完成后须经序列化存储,用户通过平台可随时调用配置文件并反序列化,从而能够从不同层级便捷灵活地监控生产系统运行状态。

4 RT-VMP应用实例

以安徽某汽车发动机制造企业为例,其发动机种类较多,是典型的多品种、小批量生产模式,另外由于发动机装配精度要求较高且产品本身结构较为复杂,其装配过程需求由多条装配线协作完成,一般可分为缸盖分装线、活塞连杆分装线、曲轴分装线和总装线。发动机生产过程的复杂性要求各业务部门能够实时掌握生产过程各环节状态,进而协调一致才能保证生产的顺利进行。为此,根据第2章提出的基于实时信息驱动的制造过程可视化监控体系,基于.NET构架设计并开发了该企业的1.5TGDI发动机装配线实时可视化监控系统。

由于车间生产系统运行状态的实时监控涉及范围广、监控对象繁多,因此,本文通过对车间设备运行状态的监控来阐述RT-VMP的运行流程,首先利用本体建模工具建立车间设备资源的领域本体,利用xml、owl语言等对资源进行统一、规范化描述,这样能够屏蔽资源的异构性,规范制造资源描述,为设备运行信息的集成提供统一的语义环境。设备模型数据片段如下:

其次,需要选择合适的数据通道实现设备状态信息的实时采集,该发动机装配车间内所有加工设备均由PLC控制,故均支持OPC通信协议,测量设备不支持OPC通信协议,如海克斯康三坐标仪(需要通过监听PC-DMIS触发事件获取设备运行状态)和阀孔检测仪等,另外数控机床采用SINUMERIK840D数控系统,故需要结合设备厂家提供的接口定义数据格式,通过对设备运行信息和加工信息进行定义,再按照一定的规则映射到通用XML文档中,从而实现制造资源实时运行信息的感 知与集成。 然后通过 基于ROMDCIU映射模型,按照模型解析规则及匹配机制映射对输入参数进行匹配验证,同时按照配置的数据增值算法对输入参数进行增值,增值后的信息以数据服务的形式发布,有效降低平台耦合度,便于信息共享与集成。

根据用户组态配置和数据描述解析并实例化IMPV各模型组件,根据DCIU-IMPV的映射模型向DCIU发送消息订阅,当消息事件发生变化时,DCIU从订阅者队列中遍历消息的订阅者并发布消息。IMPV获取信息变更后根据模型间映射关系及相关数据变更调用Ob-OperateMode组件和ViewSet-Model组件,通过Ob-OperateMode实现图元的动作变更,通过ViewSet-Model图元的可视表征,并将实时数据匹配到Ob-DataModel中,从而完成实时工况的可视化显示,从而实现生产管理的透明化、实时化和远程化。

通过系统的应用,实现了生产系统运行信息的动态感知,对生产过程中设备运行情况、物料消耗状态、生产异常、产品加工质量等进行了有效的监控,提升了企业管理水平及决策的时效性,有效地改善了该车间的生产效率和产品质量,降低了生产成本。据统计,2012年至2014年该厂均处满负荷生产状态,系统在2013年实施应用后,车间生产率提高了7.9%,订单延时率降低了30%,设备维护成 本降低了40%,具体数据 如表1所示。

5 总结

本文针对生产系统运行状态监控问题,提出并实现了一种基于实时信息驱动的生产过程可视化监控平台,并将其应用于某发动机装配车间,通过构建IMPV实现了装配车间监控对象的可配置化和组态化,用户能够自由定制监控任务和需求,通过建立ROM-IMPV逻辑映射模型以及多功能交互式信息终端采集信息的方法,实时、准确、全面地获得装配车间生产过程中设备、物料、生产进度和人员等实时信息,并通过IMPV可视化表征组件实时呈现,从而使生产过程透明化,为管理层提供决策支持。该系统很好地满足了企业对生产实时监控的需求,后续研究将在信息增值和生产过程动态优化控制两个方面展开,结合数据分析和数据挖掘等方法,对多源信息进行增值运算,以精准掌握制造系统运行状态并预测系统潜在的异常;同时研究生产过程的动态优化与反馈控制方法,使系统具备一定的协同优化能力。

摘要：针对目前由于缺乏有效的手段支持离散制造过程实时监控,导致生产车间透明程度低、信息流实时性差等问题,采用面向对象的方法构建制造资源本体模型(ROM)和一种支持生产系统实时监控的对象模型(IMPV),并定义了IMPV的对象数据模型、可视化表征模型、对象操作模型和信息交互控制模型。在此基础上,设计并实现了一种支持制造过程实时可视化监控的体系架构,详细讨论了IMPV的实例化方法以及基于规则映射的资源感知与信息集成模式,最后将该可视化监控系统应用于某发动机装配车间中,取得了良好的应用效果。

可视化平台 第6篇

一、“两警”实时监测应用

1. 可视化监控预警

利用电子卫星地图坐标信息,标注全区学校地理分布、教育装备分布以及整体教育装备使用率情况等。利用四色 ( 红、黄、蓝、绿 ) 预警对学校软件类、计算机类、可连接网络类、实验教学类的设备进行实时动态监控,超出设定阈值时发出动态颜色闪烁预警 ( 如图1所示 )。红色表示使用率在30% 以下,黄色表示使用率在30% ~ 60%,蓝色表示使用率在60% 以上,绿色表示正在使用状态。做到对问题的提前预防,出现问题及时处理,有效地减少了各类事件的发生及影响,使每个教育装备都能充分发挥其效益,为教育主管部门、教育装备管理部门以及学校领导提供管理、监督、决策的科学依据。

2. 实时性监控报警

使用各类报警功能,即时处理问题。当服务器不在运行状态时发短信或邮件通知相应管理员;多媒体系统在线时间超出设定的阈值时报警;实验预约而没有实际落实,系统自动识别后发送信息;实验仪器设备报损时,发送报警等。使决策领导及教育装备管理人员能够实时地了解到教育装备的动态运转情况。

二、“四管”实现动态管理

1. 实验室管理

任课教师提前通过平台预约实验课,选择并提交实验名称、实验组数、实验时间等信息,自动形成和现有纸质版本相同的实验预约单。实验仪器设备管理员在收到实验预约后,根据清单提前为任课教师准备好实验所需的仪器设备,系统自动记录实验仪器设备的使用率。通过实验室安装取证摄像头,验证是否按照预约时间上课,并自动统计其实验开齐、开足率。

2. 台账管理

预导入目前正在使用的《教学仪器配备标准目录》,在目录中出现的是教学仪器的实时数据,根据学校应配数量,实际配备数量,显示教学仪器缺口数量,便于管理员掌握相关信息,登记完账目明细后,目录对应改变实际教学仪器数量。教学仪器管理员选择教学仪器进行明细登记,包括教学仪器购入、盘存、调拨以及报损等整个生命周期。

3. 报表管理

报表由日报、周报、月报、年报构成,内容包括计算机运行、设备使用率、实验开齐率、网络访问记录、数据库性能等业务类报表。对比报告:对比同类型资源的可用性和性能指标。趋势报表:分析资源的可用性趋势,由特定时间段内的历史数据分析出曲线,生成图表进行比较。可用性报表:关注设备和资源的可用性。故障分析报表:着重于未解决故障、重大故障次数等。事件统计报表:统计主机、网络设备、应用的事件发生次数,,并按照事件的严重级别和优先级进行分析统计。

4. 手机端管理

实现手机端管理,学校行政部门或人员通过手机APP端实时了解本校的教育部装备情况及使用情况;学科教师实现手机端预约实验;管理员实现手机端管理。管理员用手机登录平台,如果相关教育装备有异常,对应查找造成该异常的原因。手机端对教育装备的展示同样分为实验仪器使用率、服务器、办公计算机、多媒体教室,反映出当前各教育装备的运行状态。通过图形的方式展现设备运行的情况,展现实验仪器设备使用率、计算机运行情况、网络访问情况等。实现手机对计算机的远程关机、重启、结束进程、报修等操作。初步实现了4A( 即:任何时间、任何地点、任何人员对任何相应的教育装备 ) 快捷管理。

三、“一报”实行科学评估

“一报”是指自动生成简报。通过自动生成简报,按不同时间段 ( 年 / 季 / 月 ) 设计简报,生成简报,查看简报。即时了解学校的教育装备运行情况、各学校使用排名情况,及时发现问题、制定相应决策。实现了分析型报告的系统自动生成,大大提高了分析人员的工作效率,节省了大量的人力成本。通过简报把各校教育装备的使用效益,纳入年终教育装备督导考核体系,并由平台提取装备管理使用情况督导考核基础数据。

四、结束语

可视化平台 第7篇

为此, 鲁东大学鼓励学生入学后参与专业教师的科研项目, 与课堂教学培养相辅相成, 借鉴近年来流行的CDIO (构思、设计、实现、运作) 工程教育模式[1], 探索工程教育改革的实践。本文结合项目驱动和案例驱动模式, 在教学中以实际项目为案例, 针对当前我省农业生产现状, 结合农产品市场发展情况, 按照UML的“4+1”模型视图用例驱动的思想, 对面向智能手机的农业信息综合服务平台进行了分析与设计, 由业务领域获得用户需求后, 围绕农业资讯、供求信息、专家诊断、三农论坛等重要模块, 进行了用例建模、静态建模和动态建模。[2,3]

1 传统教学中存在的问题

“软件工程”和“软件系统分析与设计”都是软件工程与计算机专业的必修课程, 具有很强的实践性, 它们的教学目的是提高学生的工程设计实践能力, 更好地理解问题, 更清晰地捕获需求并进行设计, 以创建可扩展性强、可维护性好的软件系统。但是在实际教学过程中, 学生经常因抽象的技术、方法、原理产生迷惑, 无法运用到实际项目开发中, 多数教师也缺少项目经验, 教学过程的双向互动十分困难。

本文提出一种案例驱动与项目驱动相结合的教学模式, 选择企业实际项目、成熟项目或者学生较为熟悉的项目, 能够更好地激发学生的学习热情, 促进知识的掌握和动手能力的培养, 也符合CDIO大纲有关“个人专业能力与个人素质”的培养要求。下面以基于Android的农业信息服务平台作为案例进行描述。

2 案例的可视化建模

2.1 问题陈述与系统需求

针对农作物信息量巨大、多维、动态、地区差异大等特点, 农户希望得到及时、全面的市场信息、技术资讯, 获得供应环节中的农资价格信息、农资市场、新品信息以及销售环节中的农产品价格行情、农产品市场分析等。此外, 还需要进行农业技术查询与科教视频点播。本文设计的农业信息服务平台需要提供以上内容。

由此, 针对农业 信息服务 进行领域分 析和业务 过程分析, 从原始需求 得到系统 的问题陈 述 (Problemstatement) , 提炼系统的愿景, 进行涉众 (Stake holder) 分析, 进一步归纳出用户的功能需求与非功能需求, 从中确定各个参与者 (Actor) 和对应的业务用例、系统用例 (Use case) 。

2.2 系统分析

2.2.1 体系结构分析

根据整个软件系统的结构, 划分为数据层、应用层和客户层三部分。数据层由My SQL数据库服务器实现, 包括数据存储层和数据访问层;应用层由J2EE服务器实现, 包含基础服务层、业务逻辑层 (Java类) 和控制层 (MVC框架) 三部分;而客户层的Android程序由XML+Servlet Java Applet实现。

2.2.2 类的建模

分析阶段主要识别问题域相关的类, 来自于领域知识、用户需求、领域模型或者业务模型。这里, 根据问题陈述和系统需求, 可以识别出用户类、管理员类、农业资讯类、供求信息类、三农论坛类、专家诊断类、帮助文档类等, 找到类与类之间的关系后, 可得到类模型图。

2.2.3 用例分析

描述用例模型中各个用例的事件的基本流、分支流和备选流, 沿着不同的事件路径得到各个场景, 对不同场景分别建立对应的交互图 (UML2.0中分为顺序图和协作图) , 包括普通用户注册管理个人信息、普通用户登录、普通用户查看农业资讯、普通用户回帖、普通用户发表帖子、专家诊断、普通用户供求信息管理。 (由于空间受限, 交互图略去)

2.3 系统设计

根据需求分析阶段确定的农业平台的功能要求, 设计出在计算机网络环境条件的实施方案。

2.3.1 用例设计

在用例设计中针对前面分析的用例通过协作图、顺序图 (以及状态图) 进行细化, 以便于划分子系统及其接口, 找出发生重用的部分, 组织为设计模型。

2.3.2 静态建模

这里主要进行类图、对象图和包图的细化。在之前类建模的基础上, 确定每个类的属性和方法, 并重构类模型图。

2.3.3 动态建模

主要通过活动图和状态图来描述。

根据需求分析, 为了描述用户在系统中的各种操作, 将本系统主要划分为6个活动图, 分别是与用户登录有关的活动图、与普通用户浏览农业资讯有关的活动图、与普通用户供求信息管理有关的活动图、与专家诊断有关的活动图、与用户发帖和回帖有关的活动图、与普通用户注册有关的活动图。

系统的状态图, 依据角色的划分, 可以得到与管理员有关的状态图和与用户有关的状态图。

2.4 实现模型

农业信息服务平台主要有农业资讯、供求信息、三农论坛、专家诊断和登录功能。另外, 系统开发所需Android客户端 (浏览农业信息) 、服务器端 (发布农业信息) 的硬软件开发环境可以通过部署图表达, 此处略去。

系统分前台用户端和后台管理员端, 客户端采用Android技术进行开发, 服务器端使用Java Web技术, 数据库使用My Sql。农业信息服务平台包括农业资讯、供求信息、三农论坛、科教视频、专家诊断等模块。用户通过注册账号登录系统, 能够满足用户对新闻信息的浏览、供求管理、实时发布帖子和回帖、观看视频等。管理员对后台功能模块的管理主要是对数据的增加、删除、查询、修改操作。由此实现的软件功能正确, 满足了预期需求。

3 结语

在课堂教学中, 可以通过“智能手机农业信息服务平台”来演示如何使用UML的多种视图描述系统的需求、静态模型、动态模型与实现模型, 来确定系统中对象的动态行为, 为系统的实现奠定了良好的基础。

参考文献

[1]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究, 2008 (5) :35-37.

[2]彭莹琼, 张永红, 尹晴, 黄大星.基于UML的农业决策支持系统建模研究[J].农机化研究, 2008 (9) :156-157, 161.

可视化平台 第8篇

为应对电网发展的挑战与新技术带来的革新,国家电网公司进行了大规模的信息化系统建设,推广与应用了大批关键核心业务系统,尤其在电网生产控制领域,例如数据采集与监控系统、能量管理系统主站系统、调度生产管理信息系统、配电管理系统主站系统、集控站系统、脱硫监测主站系统等。同时,新上线的220 k V、500 k V的变电站站内监控系统已基本上采用安全性和可靠性更高的Unix操作系统及比较成熟的Oracle大型数据库。Unix与Windows服务器、网络设备、数据库等已成为支撑业务系统724 h运转的基础平台。

随着信息技术在电力系统各专业使用的不断扩大和深化,电力系统对计算机网络和信息基础平台的依赖性越来越高,而这些系统和平台所采用的技术日益复杂、设备日趋多样化,这就要求这些信息系统在可用性、稳定性、易用性、易维护性等方面具有更优良的指标值[1]。

1 可视化已成为主流

1.1 可视化技术

可视化技术是指利用计算机图形学、计算机图像处理技术,把数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来,并进行直观展示、交互处理的技术,给予人们深刻与意想不到的洞察力。随着计算机技术的飞速发展,可视化技术的应用范围已大大扩展,它被人们用来研究人机界面、数据表示、算法处理、显示方式等一系列问题,可视化技术已逐渐成为认识客观事物本质和变化规律的得力助手[2]。

以数据文本显示等简单方式对信息系统和基础平台进行监视和分析已不能满足电网信息化发展的需求,迫切需要一些新方法和新技术全面、直观地监视系统运行情况;能够突出显示对系统运行有关键意义的数据;能够通过分析计算找出系统的薄弱环节;能够有效地处理和管理系统中各种各样的信息,电网信息系统和基础平台运维工作迫切需要引进可视化技术。

1.2 可视化管理

可视化管理是指利用具备可视化功能的核心业务系统,让管理者、调度员等相关人员能够有效掌握企业信息,实现管理、决策上的透明化与可视化,这样管理效果可以渗透到企业物资、电力生产、电力营销、电力调度等各个环节。可视化管理能让企业的各种信息与流程更加直观、透明,发现问题的本质与发展规律,并能得到更有效的整合、应用与传播,从而实现管理的透明化、可视化。

对于信息系统运维人员,要想获得网络设备、主机、存储、应用等信息系统资源的各项指标信息,需要进行复杂的操作以及长期的技术积累。可视化管理可以突破技术瓶颈,短期内迅速提高员工的工作效率,保证系统稳定、安全、可靠运行。

2 电力系统运维可视化平台的研究

2.1 国内外及行业研究概况

1)金融行业。国内金融行业的企业信息化发展的主题是集中管理,重点包括数据集中和应用系统集中2方面。集中管理使孤立的信息孤岛变成相互联系、相互关联的有机信息,使一些潜在的基本数据变成现实的经过整合、分析处理的信息,挖掘出信息的深层次价值,从而实现金融企业经营资源、管理流程的优化配置与有效整合,减少管理决策的盲目性、被动性,提高了应用系统的可靠性,更好地发挥业务系统的价值。2005年后,金融行业开始信息系统服务管理的实施,金融行业的信息化投资的重点也由“硬件”向“软件”方向转变,更加注重各种成熟实践经验和解决方案的采用,包含主机安全运营管理、管理维护工作、风险控制与评估、事件与变更管理、性能分析等方面。图1为金融行业信息运维管理发展经历的3个重要阶段。

2)电信行业。与银行业最初的分散式运行维护结构相同,当前每个电信企业的各地分公司都有自己独立的业务系统和开发维护人员。2004年后,电信业开始运维大集中建设,电信行业信息运维管理的发展经历了3个重要阶段(见图2)。

2.2 电力系统运维可视化平台分析为保障电网信息系统的高可

用性、稳定性,要求运行管理维护人员必须加强业务系统监控和管理工作,提高运维效率,整合各种资源。因此,建设电力系统运维可视化平台,就是要实现对电网各业务系统的“主动监控、统一管理、可视化运维”的一体化平台目标,积极主动发现问题、准确定位电网各业务系统中存在的故障、隐患、风险,最大限度保障与发挥各业务系统的应用价值,为各业务应用系统的运行提供良好的分析条件与坚实的技术保障,进而弥补系统运维空白,深入提高运维工作效率,加强业务管理,提高各项上级考核指标。电力系统运维可视化平台的建设应充分满足以下要求。

1)对U P S电源、网络设备(交换机、防火墙等)、服务器、数据库(Oracle等)和各业务信息系统、GPS设备等各类业务信息系统对象的状态、性能、分析指标、日志等相关信息进行实时监控。

2)对电网各业务系统的各种信息资源进行集中监控、统一管理、预警分析的功能。

3)采集到的所有信息,包括事件信息、性能数据、日志数据、分析数据进行带时标存储、分析,告警,形成有效的告警信息、图表与拓扑展示、报表定制与生成功能。

4)电力系统运维可视化平台的使用不能降低、影响各业务系统的运行环境、安全性、稳定性,具有轻量级、功能强大的特点。

5)电力系统运维可视化平台不仅满足监视各业务系统的运行状态,也要满足对自身各部分的运行情况、占用资源进行有效监视与管理功能。

6)具备用户浏览与操作过程记录功能,并通过用户分层分级管理、相应权限和相关功能的划分,实现对不同用户分层分区的有效安全访问控制管理。

7)电力系统运维可视化平台具备数据采集端信息接口、服务端数据接口、用户端访问接口,为其他相关系统或平台提供广泛的接口功能与满足网络异常等情况的需要。

电力系统运维可视化平台需实现对电力各业务系统运行情况的采集、处理、整合、应用、发布等功能,集中、准确、实时在线反映各业务系统的各方面的信息,并具备分层采集、集中展现、统一管理、分析预警、优化控制等功能。同时,在此基础上,对电力各业务系统的相关信息进行统计分析与挖掘,预测关键信息的变化趋势,并进行相应的预警识别,提取出对各业务系统有重大影响的状态告警、阈值告警、分析告警等,为运维管理和决策分析提供有效、准确的分析依据。电力系统运维可视化平台的建设应重点侧重于及时发现各类预警、性能异常、系统日志、硬件故障等,提高管理人员、调度人员、运维人员对各类事件的响应速度与处理方法[3]。

3 电力系统运维可视化平台设计

3.1 电力系统运维可视化平台设计原则

电力系统运维可视化平台设计应符合电网调度IEC60970、信息系统技术规范和数据标准的要求,满足电力二次系统安全防护的要求,保证系统的先进性、可扩展性、可靠性、实用性。系统设计主要遵循以下原则。

1)统一规划原则。运维可视化系统建设必须明确发展方向和思路,坚持统一规划,在全局、宏观上做到统筹安排,合理规划,实施对整体架构和数据模型的统一管控。

2)分步实施原则。运维管理体系的建立和完善不可能一蹴而就,需要有长期的计划步骤实施,必须循序渐进,遵循分阶段和迭代实施的原则。(1)横向扩展:从个别的业务系统扩展到所有的业务系统,规模上逐步从小到大。(2)纵向加深:功能上逐步完善、丰富和细化,模块和子模块数量从少到多,从有到优。(3)制定计划:制定计划,“有重点、分阶段”展开。

3)高性能原则。高性能主要体现在2个方面:(1)电力系统运维可视化平台的运行对被监控设备的影响降到最低,不改变已运行系统的运行现状与环境,适应各个平台与设备的接入和监控,占用的资源(包括CPU、内存、硬盘、数据库、网络带宽资源)要尽可能的少,满足设定的目标要求;(2)电力系统运维可视化平台要有一定的广度与深度的数据收集效率,不仅满足系统预警的功能,还需满足系统性能分析与优化的功能,具有相应图表展示、报表生成等功能。

4)可视化原则。在数据的组织上,应当以图表、关联、对比等展示数据规则,展现关键数据的发展趋势。

3.2 电力系统运维可视化平台总体架构

电力系统运维可视化平台主要包括数据信息的采集、处理、存储、统计、分析、展现、应用、发布等过程,涉及到整个业务系统的全过程[4]。电力系统运维可视化平台总体架构分为监控资源层、数据采集层、数据处理层、界面展现层和用户层,其中数据采集层、数据处理层、界面展现层为整个电力系统运维可视化平台的核心层次。电力系统运维可视化平台的总体架构如图3所示。

3.2.1 监控资源层

监控资源层是指被监控的对象,主要包含精密空调、UPS电源、主机的相关重要信息、数据库(Oracle等)、网络(交换机、防火墙)、各业务系统实际的相关情况等。同时,为了能够更系统、全面地发现、分析问题,还包括主机硬件信息、系统日志等信息。

3.2.2 数据采集层

由于采用模块化设计,数据采集层主要由数据采集(Agent)模块组成,主要功能包括以下2个方面[5]。

1)数据采集模块按照配置文件设定的采集任务与采集策略,实时统一调配被监控设备上的数据采集模块采集、监控、预警本地的监控信息、设备的运行状态信息、数据库相关信息、系统相关日志、动力环境等,通过TCP/IP,SNMP,SYSLOG等协议实时与数据处理层进行交互。

2)为了满足网络异常的影响,数据采集模块除了将采集的系统信息与数据处理层实时交互外,还应将采集的信息导成规范的格式(E语言等)存放在相应的目录,满足系统离线、网络异常等需求,增加了电力系统运维可视化平台的灵活性、可靠性,保障业务系统监视的连续性、完整性。

3.2.3 数据处理层

数据处理层主要功能包括以下4个方面:

1)对采集或接收到的各种原始数据进行存储、对原始事件进行标准化处理;

2)原始数据存库后进行历史查询与分析,并根据原始事件信息进行状态预警、阈值预警、分析预警、日志预警等告警分析;

3)根据状态预警、阈值预警、分析预警、日志预警4类预警的具体情况,结合每类预警的具体特征和告警门槛,告警服务接口自动生成告警信息,通过告警窗口、推送画面、短信等方式及时展现给相关人员进行预警、分析、处理;

4)将与数据采集层交互接收到的信息进行存储并给每个信息打上存储时标,为历史、趋势分析做准备,并且以时间分辨率的形式标示每个信息的先后顺序,分析异常、事故的前因后果。同时,为判断网络的延迟、服务器的时间等提供重要依据。

3.2.4 界面展现层

由于数据采集层采集的信息在广度、深度都比较复杂,需通过界面展现层进行人机交互,进行可视化展示。同样,界面展现层也按照模块化、松耦合设计,充分挖掘关联本质信息进行展示,主要通过业务系统拓扑图、图表、告警、曲线、报表、历史查询等方式展现给相关用户,并提供用户、设备、权限、日志等各种配置管理功能界面。界面展现层可视化设计如图4所示,主要包括3个流程。

1)挖掘数据信息的特征,从系统的角度,全面地展现监控信息的本质、发展、规律。

2)结合用户的感知,根据业务的实际需要,将用户的感知、工作方式方法潜移默化地融入到系统中。

3)融入探索过程,通过可视化技术,根据系统的特点、分析、参数的不断调节,实现事故的智能预警、经验与管理的不断学习与探索。

3.3 电力系统运维可视化平台的可视化整合

电力系统运维可视化平台的可视化整合主要体现在以下4个方面。

1)系统运行状态可视化(实时监控):主要包括网络拓扑结构可视化、业务系统拓扑结构可视化、机房视图可视化、应用视图可视化、监控对象可视化等。

2)各类资源台账可视化(梳理资源):主要包括综合布线管理可视化、配置管理可视化等。

3)工作可视化(流程管理):主要包括工作任务可视化、工作处理流程可视化等。

4)过程可视化(任务管理):主要包括对数据的处理、接收、存储、日志提供可视化窗口提示、告警可视化提醒、报表的可视化展示等。

通过电力系统运维可视化平台的可视化整合,可以实现以下功能。

1)可视化信息展示和分析:信息可视化在电力系统运维可视化平台服务中起着举足轻重的作用,主要体现在可视化信息展示和可视化信息分析2个方面。随着电网信息系统规模的扩大,通过可视化来推动业务系统的发展进程,提供更优、更深、更全洞察力,并将电力系统运维可视化平台重点集中在如何提供突破性的业务见解上。

2)将多种信息整合,提供完整的视图:可视化管理的重要性越来越突出,静态数据已经不能满足值班员、运维员、管理员的需要。可视化管理能够整合多种应用的信息,并加以动态、实时地展现,使管理者获得快速的洞察力,帮助他们制定决策、应对特殊情况和协助确保责任性。

3)确保智能的业务决策:可视化管理以直观的图形化方式,为用户提供所需的全部信息,用户在必要时可以方便地进行深入调查和研究,确保智能、及时的业务决策。可视化管理可对源数据进行合理的分析,并将结果信息以清晰明了的方式展现给用户。

4 关键技术与特点

1)先进的可视化技术。利用先进的计算机数据、图形处理技术及通信技术,实现对系统资源的有效采集、处理、分析、监视、应用与发布,通过提取关键信息与可视化展示,并结合通用的、可扩展的Web技术,包括Java Script、XML(可扩展标记语言)、SVG(可缩放矢量图形)、微软VML(矢量可标记语言)等语言进行系统开发,大大提高运维效率的直观性。

2)先进的可视化管理理念。电力系统运维可视化平台实现了“实时监控、精益管理、闭环控制、分析规划”的可视化管理目标,更多地将可视化管理与信息运维理念、ITSM等融入到电网调度业务系统的运行监控中,结合电力调度自动化EMS系统实时在线、实时采集、实时存储的理念,实现了电力系统各业务系统的可视化管理。

3)跨平台、通用性强。该系统可以在所有主流平台上运行。操作系统方面包括Linux,IBM AIX,HP Unix,Windows等各种平台及版本;数据库软件包括Oracle,SQL Server,My SQL等支持SQL语句的数据库软件。

4)在满足《电力二次安全防护规定》的基础上,采用采集的信息具备导出/导入/转发等灵活接口功能的理念,满足系统离线、掉线、异常等各种需求,增加了运维的灵活性,保障系统的可靠性。

5 结语

电力系统运维可视化平台实现了数据的“横向集成、上下贯通”,覆盖包含网络、主机、数据库等基础架构及标准运维流程,逐步实现运维管理“实时监控、精益管理、闭环控制、分析规划”的目标[6]。随着电力系统管理规范、各项考核指标体系的不断完善以及智能电网建设的需要,电力系统运维可视化平台也将逐步规范化和标准化,为公司各业务系统正常运行提供强有力的技术支撑,提高信息系统运行效率,降低运营的成本,保障各业务系统运行的可靠性。

参考文献

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[4]徐崇岭,张军明,马文杰.IT集中监控系统的设计与实现[J].中国金融电脑,2008(4):28–32.

[5]杨旭升,盛万兴,王孙安.多Agent电网运行决策支持系统体系结构研究[J].电力系统自动化,2002,26(18):45–49.YANG Xu-sheng,SHENG Wan-xing,WANG Sun-an.Study on multi-agent architecture based decision support system for power system operation[J].Automation of Electric Power Systems,2002,26(18):45–49.