分布式管理平台

分布式管理平台（精选7篇）

分布式管理平台 第1篇

关键词：分布式,管理平台,物流信息交换,SaaS

电子商务的发展改变了企业以往的销售方式和消费者的购买方式[1], 从而也推动着现代物流行业的发展。如何将物流和信息流进行有效的集成是现代物流行业发展所面临的一个问题。现阶段我国物流信息化建设取得了一些成绩, 但整体发展水平还比较低, 存在不少制约因素, 具体表现在:1) 物流信息不对称、运作管理标准不一, 集成度低和适应性差, 业务模式和运作机制还停留在传统的信息系统架构模式, 从而导致行业数据共享困难;2) 大多数物流信息系统的成本较高, 而中小企业的起点很低, 市场缺少适合中小企业起步的信息系统[2];3) 物流活动有跨企业、跨行业和跨地域的特点, 会产生大量的物流信息, 而现有物流信息系统在应对高并发、大量数据处理以及业务不断增长等方面面临着严峻的挑战。该文提出了一个基于分布式架构的物流信息管理平台 (以下简称平台) 设计, 可以有效的应对上述问题。

1 平台设计

1.1 物理架构

平台架构如图1所示包含门户网站、中心服务器、物流信息管理服务器和客户机。门户网站旨在为平台管理员、平台用户 (如物流企业) 和物流活动的其他相关人提供一个用以访问平台公共服务的互联网入口。中心服务器存储了整个平台中物流信息的索引记录, 负责物流信息的路由和交换。物流信息管理服务器在地理上分布在不同地区, 负责存储该地区的物流信息。客户机通过基于C/S结构开发的客户端程序进行物流信息的管理工作。

物流信息管理服务器与其所服务的客户机组成一个高度自治的服务节点, 在其他服务节点发生故障或者服务器之间网络中断的情况下, 不会对本地物流信息管理造成影响, 因而具有稳定性高和扩展性强的优点。平台在业务访问请求超出现有处理能力的情况下, 通过增加服务节点来对访问请求进行分流, 从而较好解决了因处理能力不足而导致的性能瓶颈问题。

以中心服务器为顶层节点, 物流信息管理服务器为子节点构成了一个层次结构的分布式物流信息交换网络。通过该网络可实现物流信息在平台内外的交换与共享。

1.2 物流信息处理规则

按照[5]中的定义, 物流信息可分为静态物流信息和动态物流信息两种。静态物流信息是物流活动中保持稳定不变的信息, 如企业、各类单据、车辆信息, RFID卡信息。动态物流信息是随物流活动运动而变化的信息, 是物流状态在某一时刻的真实反应。

在本平台中, 静态物流信息和与之相关的动态物流信息存储在同一物流信息管理服务器上, 通过静态物流信息的全局唯一编码进行关联。物流信息管理服务器、物流信息进行统一编码, 编码在整个平台中具有唯一性。索引记录是用于描述物流信息存放位置的信息, 包含物流信息的编码和所在物流信息管理服务器的地址信息。

1.3 基于Saa S模式的服务节点设计

Saa S (Software as a Service, 软件即服务) 是一种新兴的软件模式[4], 其特点是:应用软件统一部署在服务器上, 并以服务的形式向用户提供, 因而减轻了终端用户硬件开销, 减少了终端客户维护、更新和管理软件的费用[3]。采用Saa S模式构建软件可以有效的解决物流企业尤其是中小型物流企业的信息化问题。

服务节点在设计上采用C/S结构、Web Service技术和Saa S模式。C/S结构可以充分利用两端硬件环境的优势, 将任务合理分配到Client端和Server端来实现, 降低了系统的通讯开销。Web Service技术具有开放性、平台独立性、松耦合性和可复用性等优点[1]。

为了给多个物流企业提供服务, 服务节点的逻辑架构分为应用服务层和基础服务层, 在数据存储上采用了数据库共享模式。应用服务层集中了用户管理、登陆、车辆管理、运单管理等核心业务, 基础服务层对应用服务层提供业务支撑, 主要包括Web Service接口、数据库访问、LDAP认证和事务管理等。在数据库共享模式下, 所有物流企业使用相同的数据库和表设计。不同物流企业的表数据通过平台分配的企业ID进行区分。

1.4 物流信息交换网络设计

物流活动具有跨企业、跨行业和跨地域的特点, 这使得物流信息需要在不同的物流信息管理服务器之间、平台内部和外部进行交换。平台通过物流信息管理服务器和中心服务器的物流信息交换软件实现信息在平台内外的交换。物流信息交换软件的模块如图2所示:

物流信息管理服务器的物流信息交换软件包含物流信息访问代理、物流信息同步和服务器间通讯接口三大模块。物流信息访问代理有三个功能:1) 当客户机访问的数据存放在别的物流信息管理服务器时, 由物流信息访问代理模块将请求发往中心服务器, 通过中心服务器的物流信息路由与交换功能从其他的物流信息管理服务器上取得所需要数据;2) 处理中心服务器转发的数据访问请求;3) 转发客户机发送的非本地物流状态信息。服务器间通讯接口用于同中心服务器进行交互, 采用Web Service技术进行开发。物流信息同步模块监控对本地物流信息的变更情况, 通过同步操作将变更信息发往中心服务器。

中心服务器的物流信息交换软件包含服务器间通讯接口、物流信息路由与交换、全局索引记录管理和门户网站交互接口四大模块。服务器间通讯接口模块用于同物流信息管理服务器进行交互。物流信息路由与交换模块处理来自门户网站和物流信息管理服务器的请求:对于路由与交换请求, 通过查询全局物流信息索引记录以确定要将该请求转发到哪一个物流信息管理服务器, 并将处理结果返回给数据请求者;对于同步请求, 则调用全局索引记录管理模块对全局索引记录进行相关处理。全局索引记录管理模块负责对全局索引记录进行查询、创建、变更等操作。门户网站交互接口以Web Service的方式为外部系统共享平台内部数据提供了访问接口。

1.5 工作流程

为实现物流信息交换, 平台定义了一套基于分布式物流信息交换网络的物流信息处理方法, 包含如下工作流程:

1) 平台用户注册

平台用户在门户网站提交注册申请, 平台管理员对申请进行审核。对于符合申请条件的用户, 平台管理员批准该申请, 并为其指定物流信息管理服务器。门户网站通过中心服务器将平台用户注册请求发送到物流信息管理服务器。物流信息管理服务器处理平台用户注册请求。

2) 门户网站查询请求处理

网站用户通过门户网站提交物流信息查询请求, 请求被转发到中心服务器。中心服务器在数据库中对物流信息的索引记录进行检索, 从检索结果获取存储该物流信息的物流信息管理服务器的地址, 然后将查询请求发送到物流信息管理服务器。物流信息管理服务器处理查询请求, 返回查询结果。

3) 客户端查询请求处理

物流信息管理服务器处理来自客户机的查询请求, 首先在本地数据库进行检索, 如果本地数据库存储了所需数据, 则将查询结果返回给客户机, 否则将请求转发到中心服务器。中心服务器对物流信息的索引记录进行检索, 从检索结果获取存储该物流信息的物流信息管理服务器的地址, 然后将查询请求发送到物流信息管理服务器。物流信息管理服务器处理查询请求, 返回查询结果。

4) 物流信息路由与转发

物流信息管理服务器处理客户机发送的动态物流信息 (如运单状态跟踪信息) 上传请求, 首先判断是否是本地的物流信息, 判断方法为与之关联的静态信息是否存放在本地, 如果是则存放在本地数据库, 否则将物流信息转发到中心服务器。中心服务器通过对物流信息的索引记录进行检索获取用于存储该物流信息的物流信息管理服务器的地址, 然后将物流信息转发到物流信息管理服务器进行存储。

5) 物流信息同步

物流信息管理服务器监控对本地物流信息进行的增加、删除操作, 一旦监测到上述状态变化, 则向中心服务器发起物流信息同步请求。中心服务器根据物流信息同步请求, 对全局索引记录进行更新。

2 结束语

本文所设计的基于分布式架构的物流信息管理平台, 旨在实现对物流信息的统一管理, 降低企业进行物流信息化建设的成本, 有效应对高并发、大量数据处理以及业务不断增长带来的性能瓶颈问题。对于该平台, 目前已经完成了一套演示系统, 经过调试运行, 表明该平台满足了之前所设想的应用需求, 并且运行良好。

参考文献

[1]杨明, 周国祥.基于Web Service的现代物流平台的设计与实现[J].安徽科技学院学报, 2010, 24 (1) :29-34.

[2]戴洪立.基于口岸物流网的物流公共信息平台建设研究[D].大连:大连海事大学, 2010.

[3]梁洁涵.SaaS模式的物流与采购一体化信息平台研究[D].北京:首都经济贸易大学, 2010.

[4]黄日胜, 周永福, 黄锡波.基于SaaS模式的现代物流管理系统的设计[J].计算机与数字工程, 2011, 39 (1) :78-79.

分布式管理平台 第2篇

近年来，我国中等职业教育规模迅速扩大，服务经济社会的能力有了较大提中，培养了大批面向生产、建设、服务和管理等一线岗位的中技能人才，对完善我国职业教育结构，实现职业教育大众化发挥了积极作用。中等职业教育“以服务为宗旨，以就业为导向”的思想，既满足了社会需求，又满足了个性需求，为我国走新型工业化道路，加快发展先进制造业和现代服务业，推进产业结构调整和经济增长方式转变，加快农村剩余劳动力转移，构建和谐社会做出了重要贡献。

“十一五”期间，教育部启动了示范性职业技术学院建设项目，这些学校的示范性建设带动和影响了全国中等职业学校的改革与发展，中等职业教育迎来了一个前所未有的发展机遇。虽然我国中等职业教育在政府的领导和社会各界的支持下取得了一定成绩，但是仍存在较多问题和不足，严重制约了中职教育的健康发展。目前，我国中职学校办学条件相对较差，“双师型”专业教师数量不足，质量保障体系不够完善，办学机制改革有待突破。随着我国教育体制的变革，中职教育规模的扩大，各校无论是“硬性”资源，还是“软性”资源都显得不够充分。同时，示范性学校的师资、教学等优质资源无法与其他中职学校进行良好的对接、共享，导致资源的重复开发，浪费了大量的人力、物力。

温家宝总理在《2010年政府工作报告》中指出:“……共享优质教育资源。继续加强职业教育。以就业为目标，整合教育资源，改进教学方式，着力培养学生的就业创业能力。”面对教学资源稀缺和中职教育规模扩大对教学资源需求的增加，我们提出分布式中等职业教育资源信息化管理平台的构建设想。通过该平台的建设，将不断推进教学资源的共享共建，提中优质教育资源的使用效率。

二、基于Web的分布式中等职业教育资源信息化管理平台

基于Web的分布式中等职业教育资源信息化管理平台的设计目标是构建一个可整合分散于空间各区域的，支持多种教学模式的，集教学、学习、实践和管理于一体的网络化信息平台。

1．平台架构

平台采用面向服务的体系架构，也称SOA架构。在这种架构下，软件功能以服务形式提供出来，各功能之间是相互独立的，以一种称为“松耦合”的协议机制来组合。因此，理论上系统可以无限扩大而无须担忧负荷过大。

基于SOA架构，在网络环境下，平台可以整合分散于各地的、不同接口的包括学校网站、分数据库、卫星电视等多模式的教育资源和信息，形成一个可被随时调用的分布式大型资源库，并且保持各分数据资源的独立性和完整性，为更大区域、甚至全国教育资源的整合、共享提供了可实现的途径。

2．子系统及其功能

教学资源整合是一项系统工程，涉及到参与教育活动的所有人员及所从事的相关活动。通过充分考虑中职教育的特点和教育活动中的一系列环节，我们提出了中职教育资源信息化管理平台子系统及其功能的构建内容。

(1) 教学管理与评价系统

该系统主要面向教学管理者和教学工作者。教学活动的直接从事者———教师可以通过该系统上传、发布教学视频、PPT、参考资料等多形式的教学材料，也可以下载已有的、存储于各分资源库中的材料，并通过系统提供的各种模块工具，自行组织、修改符合学习者个性差异的授课课件，便于优质资源的利用和再创新。

同时，教学管理者通过审查教学工作者发布的教学材料，可以全方位、多角度的对教师的教学、创新等能力进行评估，对教师全面素质的培养和教学质量的整体提中具有很大的促进作用。

(2) 自主学习系统

该系统主要面向中职学校的学生，也可以通过Internet向有继续教育需求的人员提供远程教育。美国心理学家布鲁纳认为:“发现不限于那种寻求人类尚未知晓之事物的行为，而是，发现包括着用自己的头脑来获得知识的一种形式。”这就是说要充分发挥学习者的主动性，通过自己的感知操作，引发学习者的好奇，并主动探索，发现问题、解决问题。

学生通过系统获取相应的信息并可同时完成自我教育，进而逐步形成信息素养教育模式，在信息网络时代，该教育模式对中职学校学生的综合素质培养具有潜在的帮助。

(3) 模拟实践系统

中职教育有别于普通中等教育的最大特色在于，其理论教学与实践教学紧密联系，学生实践环节的学时数可达到总学时数的50%左右，对实践教学的要求较中。而实训基地要求具备完善的训练项目、先进的设备、丰富的资源，对于一些欠发达地区、起步较晚的中职学校并不能达到此要求。

而该系统通过提供一系列模拟操作环节，可以作为学生实践活动的辅助项目。利用平台架构的“松耦合”特性，中职学校可以与其他中等学校、研究机构、企业形成联盟，并通过该系统调用其他机构较为成熟、优秀的模拟系统，进一步增强学生的操作能力和快速适应能力，为下一步步入社会打好坚实的基础。

(4) 信息监督管理系统

作为面向未成年人、学生的信息平台，安全、绿色的信息环境是教育的重要基础。该系统通过专门平台管理人员的维护和监管，设置了包括管理者、教学者、学生等人员的不同的操作和浏览权限，可以从后台管理和干预信息资源的传输、发布、阅读等行为，为教育者和学习者创造了纯净、优质的学习环境。

三、结论

通过建立分布式中等职业教育资源信息化管理平台，便于推行统一的教学资源标准，引领资源建设的方向，规范、整合和共享分散在各教学机构和个人的教学资源，并鼓励多个单位和个人共同参与到资源的开发与建设中。这种多方合作的模式可以大大拓宽资源收集途径，把以自然、零散形态分布的各种教育资源规范、有序地整合起来，提中教育资源的质量与利用效率，避免重复开发和浪费，为促进中职教育的全面、快速发展提供有效的途径。

参考文献

[1]程宜康.高等职业教育实践教学体系构建的探索与实践.2001年海峡两岸中等职业 (技职) 教育研讨会论文集, 2001.

[2]程建钢, 何良春等.分布式网络教育资源库的设计与实现[J].电化教育研究, 2004, (11) .

[3]肖君, 张永虑, 陈祝华.基于XML.RPC技术的分布式教育资源库系统[J].计算机工程, 2005, (31) .

分布式管理平台 第3篇

1.1 视频监控系统发展现状

安防视频监控系统纵观其发展历程，大致经过了三个发展阶段：模拟监控系统、数字监控系统和网络化多媒体监控系统。近年，随着网络系统的不断改善，解决了视频流在网络上的传输问题，使得设计建造超大型、大型网络化远程分布式视频监控系统成为可能，例如近年来的“平安城市”、“平安校园”等安防项目。网络化视频监控系统整体解决方案，正受到越来越多的行业用户的了解和认可，整个系统更趋向于平台化、智能化。

1.2 系统开发背景

广播发射台是国家重点安保单位，而安防视频监控作为技术防范的最有效手段，较早就已在这些单位投入使用，纷纷建立起了各自独立的闭路电视监控系统。

随着信息化工作的不断推进，上级主管部门意识到实施安防视频监控系统网络化管理的必要性，希望能通过科学技术提高自身的管理手段和管理方法，并为安全播音保驾护航。从而，适应高电磁辐射环境的广播发射台站视频监控系统网络化集中管理平台的设计开发得以实施。

2 系统需求分析

2.1 总体要求

集中管理平台的建设，要以先进的技术手段为依托，充分分析用户当前远程分布式视频监控系统的现状，设计开发出开放、统一、多级管理的，适用于用户要求的视频监控系统网络化集中管理平台。

2.2 技术要求

平台软件的总线架构采用CS/BS两种兼容架构。

支持多种数字压缩技术，兼容MPEG-2、MPEG-4、H.264等多种数字压缩格式，支持双码流及D1画质，用户可根据需求及网络环境情况灵活选用。

支持多硬件、多协议、多种视频接入方式。系统预留万能接口，对于不同的设备和不同的插件，系统应为其设计统一的接口协议，提高系统的兼容性。

适宜高电磁辐射环境。

2.3 功能要求

(1）电子地图功能。支持多级分层电子地图、内嵌电子地图功能，支持多级平面地图和矢量地图。

(2）支持多品牌矩阵、嵌入式硬盘录像机。只要能够提供标准的SDK软件开发包，符合协议标准，均可将其纳入系统管理范畴。

(3）日志查询功能。系统日志分为操作日志和维护日志，管理服务器接收各个控制终端和采集终端传来的日志文件，并分别存档在数据库中，授权用户可以在网络内利用IE浏览器察看日志文件。

(4）提供虚拟多级矩阵管理控制功能。可支持多种矩阵系统，可将多种型号的多个矩阵相互级联；具有矩阵管理功能，实现分级控制管理，多个用户可根据权限使用矩阵路由。

(5）对系统中的设备进行分组、分权、分控的管理。可以实现基于角色的用户管理，特别是PTZ网络控制及权限交割，网络用户对前端云镜及关联设备进行控制前，须向本地管理员提出申请，经过审核后，方可允许控制。

(6）服务器端通过系统管理员设定本地监控系统一切相关信息，并可根据权限设置调整前端设备。

3 系统设计

3.1 系统主要技术手段

3.1.1 系统体系结构

图1为平台系统体系结构图。平台系统以事件管理组件为纽带，将整个系统的各个模块联系在一起。事件管理组件负责接收来自各个子模块的消息，并将消息分发、反馈给子模块；事件管理组件还负责与其他视频录制系统及外部系统通讯。网络应用管理组件主要由用户安全模块组成，这个模块用于管理用户及相关组织机关的信息以及权限。记录方案组件负责视频监控、录像存储、音频会议等功能。网络应用管理组件和记录方案组件是相对功能独立的子系统，但它们又被事件管理组件联系在一起，彼此应用、制约，同时通过事件管理组件进行消息通讯和事件响应。系统的站点数据、用户数据、视频数据统一存储在后台数据库中。

3.1.2 采用COM组件技术实现功能模块化

COM组件技术是微软公司一种新的软件开发技术，可以开发出各种功能专一的组件，然后将它们按照需求组合，构成复杂的应用系统。COM组件技术主要强调独立开发和部署的程序之间的约定，它既是编程模型，也是平台技术。

通过运用COM组件技术，平台进行模块化设计，产生以下功能模块：综合管理模块、冗余紧急备用模块、系统监测管理模块、流媒体模块、系统存储模块、管理数据库模块等。这些模块可以自由组合并独立升级，保证平台的稳定性和先进性。

3.1.3 采用.NET技术构建平台框架

Microsoft.NET是微软公司推出的新一代软件开发模型，它简化了在高度分布式网络环境中的应用程序开发，非常适用这种远程分布式的视频监控系统的集成开发。

通过运用.Net技术简化了平台的开发过程，使得在ASP.NET下可以很容易地调用.Net组件。因此在开发基于ASP.NET的应用时，采用三层架构的模式，将业务逻辑提取出来，做成独立的组件，在ASP.NET的界面环境中进行调用，数据访问采用.Net类库中提供的ADO.NET。

3.1.4 数据库规范化和资源优化

采用Power Designer 9.5对数据库系统进行设计和建模。利用Power Designer可以直接生成数据库SQL文件的特点，按照需求规格说明书和系统结构设计说明书，直接进行建模并生成语句，并且按照第三范式对数据库进行了规范化的处理。同时为了提高数据库的性能、降低复杂性，对用户的角色信息进行了反规范化的处理。

采用数据库连接池技术，对数据库的连接统一进行配置、管理、监控，以及对数据库连接池的参数进行优化调整，提高应用程序的性能及可伸缩性，同时对应用中没有关闭或其他原因造成没有关闭的数据库连接由连接池统一进行管理。

3.2 系统内容设计

3.2.1 操作界面设计

系统为了提高易用性，在界面设计中有以下原则：

(1）用户界面适合于软件的功能。

(2）容易理解。

(3）风格一致。

(4）及时反馈信息。

(5）出错处理。

(6）适应各种用户。

(7）国际化。

(8）个性化。

系统为了提高美观程度，在界面设计中还应遵循以下原则：

(1）合理的布局。

(2）和谐的色彩。

系统主要的界面设计工作是C/S部分，这是主要的用户接口。因此系统界面设计的主导思想就是简洁，不同操作系统的风格尽可能保持一致。为此利用控件来进行页面的表示，可做到更高的可复用性。

3.2.2 用户管理设计

(1) 用户登录认证

功能描述：系统可以根据用户名和密码来识别要求登录用户是否为本系统用户。如果是，则允许进入下一步；如果不是，则不允许进入。

(2）权限访问控制

功能描述：出于需求考虑，系统中的用户会有多种不同的身份，而针对不同身份的用户，系统提供的服务也是不同的。所以，在用户登录过程中，系统需要区分不同身份的用户，从而控制他们的访问权限。

3.2.3 监控模块设计

(1) 监控设备状况

功能描述：系统用树形视图方式呈现所有监控节点的监控点，用户可以在此查看所有监控点运行状态，也可通过双击鼠标的方式来查看并配置监控点参数。通过该窗口，还可打开或关闭任何一个监控点的音频监听和音频对讲功能，并可控制音量大小。

(2）浏览监控图像

提供“无背景浏览”或“以电子地图为背景的浏览”。

(1) 无背景浏览

功能描述：先在浏览窗口中选中一块区域，区域选中后，该区域的边框变为红色，然后在配置原理图中双击监控地点的摄像头，即可在监控区浏览该摄像头图像。按照上述步骤，可以打开第二路、第三路……视频，即同时浏览多路视频。

(2) 电子地图为背景的浏览

功能描述：系统会在电子地图上显示出各个监控点具体位置，用户可以在地图上双击摄像机图标即可浏览。

(3）一机多屏显示

功能描述：分屏操作主要是将多路监控图像在一个监视器上能够同时显示。通过单击分屏窗口提供的“1、4、6、8、9、10、12、16”选项，可以进行相应数量的分屏，从而调整单路图像在画面中的位置、大小。

(4）放大/缩小图像

功能描述：可以放大、缩小正在浏览的某一路图像，使其在单分屏和当前图像大小之间进行切换。

(5）轮巡

功能描述：用户可以自行指定需要轮流查看的监控点。轮巡功能可以由用户从源设备列表中选择需要监控的摄像头或云台，并可单独指定监控时间及轮巡时间，也可按分屏方式进行轮巡。在实际使用过程中，可方便地采用手动方式进行视频轮巡的操作，可随时暂停、允许、禁止视频轮巡功能。

(6）云台镜头调整

功能描述：通过云台镜头控制面板，可以随时调整云台镜头的光圈及对焦，也可点击自动对焦按钮，使系统自动调整镜头的焦距等参数。用户可在该面板中随时调整镜头的位置及是否锁定镜头参数等；也可配合定时联动功能，在触发某条件时，自动调整云台镜头参数。

(7）监听声音

功能描述：选中某路视频后，单击鼠标右键，在弹出的菜单中单击“监听声音”即可监听所选监控画面的实时声音。还可以选中第二路、第三路视频……，利用相同的方法监听各路的声音，即系统可以完成混音功能。

(8）系统锁定

功能描述：当用户登录系统后，可根据用户所在组权限进行系统设定，为避免误操作，可手动锁定系统，使程序主界面配置区域中的图标全部被锁定，使之当前状态无法操作。用户可通过“菜单栏—>系统—>锁定”命令进行系统锁定。

(9）定时联动

功能描述：用来设置各种触发器，当满足触发条件后，实现不同的触发功能，从而促使各种功能输出的发生，如定时录像、移动侦测、告警等。

3.2.4 录像存储与播放

(1) 录像存储

录像分为两种方式：定时录像和手动录像。定时录像，即配合定时联动功能，在特定时段进行录像；手动录像，即人为进行操作，控制系统进行录像。

(2）播放录像

功能描述：用户可使用系统自带的播放程序来播放录像内容。通过浏览视频窗口浏览存储的所有视频监控及抓拍，也可通过指定日期和时间的方式搜索视频，从而实现视频的播放、拷贝等功能。

(3）告警

功能描述：通过设置定时联动功能，设定触发器，当满足触发条件时，进行相关告警，如警铃报警、开始录像、断开电源等。

4 系统实现

4.1 用户管理模块

用户管理模块是平台管理的核心模块，主要提供用户权限、增加用户、删除用户、修改用户密码、修改管理员密码等相关信息的操作。

根据图2用户管理模块时序图可以看到，在管理员成功登陆系统后，可调用“基础信息维护”对象，提出相应的维护消息，例如查询基础信息、新建基础信息、修改基础信息、删除/停用基础信息。“基础信息维护”对象将相应的消息发送给“信息维护明细”对象，“信息维护明细”对象对数据进行必要处理，并将处理后的结果发送给“维护结果提醒”对象，“维护结果提醒”对象根据“信息维护明细”对象处理后的相应结果，向“基础信息维护”对象发送一个处理结果的消息。

用户管理模块除了设定单个用户的权限之外，还可以对相同权限的用户进行统一管理，即把这些相同权限的用户划分在同一个组中，即通过“分组操作”来实现用户分组管理，共分为五个部分：用户列表、用户操作、分组操作、当前用户所属分组和用户分组树。

4.2 监控管理模块

监控管理模块负责视频监控数据的计划定制、视频监控及管理数据的相关信息的操作，并依据用户管理模块的权限信息进行视频流的分发管理。

用户可以通过WEB方式进行信息交互，信息交互界面包括工具栏、显示栏、云镜控制窗口、树形视图、地图窗口、浏览窗口等。

用户成功登陆系统后，系统首先分析用户身份，然后根据用户权限向事件处理中心事件管理组件对象发送请求（视频监控请求或视频管理请求），事件管理组件对象根据请求的类型，将请求转发给相应的对象（视频监控对象或视频管理对象），相应的对象对请求进行处理，并将处理结果返回给用户。

4.3 录像与存储管理模块

录像与存储模块主要提供视频实时录像及视频等信息的存储操作。

如图3所示，录像与存储模块采用多级管理方式。在该结构下不仅可对本级录像存储进行管理，并且上级体系可随时查看录像并下载到本地存储。

当用户成功登陆系统后，系统根据用户的角色权限决定向事件管理组件对象发送视频录像请求，当接收到视频录像请求后，会将该请求转发到“视频录像”对象，该对象通过调用相应设备，完成该请求，并将结果返回给事件管理组件对象，事件管理组件对象收到反馈后，再将反馈结果返回给用户。视频存储的事件流只面向管理员身份，并可分为手动录像和自动录像两种。

4.4 平台服务器抗干扰措施

由于该平台是面向大功率广播发射台站而设计开发的，因此高电磁辐射环境的抗干扰措施是要重点考虑的。

为了更好地保证系统稳定运行，减少高电磁辐射干扰，设计采取了以下几种措施：

(1）电磁屏蔽机柜

电磁屏蔽机柜通过金属对电磁波有衰减作用，并使其受到一定程度的阻挡，是常用的用屏蔽体阻止高频电磁场在空间传播的一种措施。

(2）良好的接地

良好的接地措施，可以泄放电荷，免遭雷击、漏电、静电等危害的发生，保护人身和设备的安全。

(3）干净的电源输入

如果输入到设备的交流电在进柜前就已经受到电磁辐射干扰，应考虑加装滤波器或具有电源滤波功能的UPS后备电源。滤波技术可以控制有害干扰的流向或吸收干扰，是抑制传导干扰的主要手段之一，也是提高电子设备抗传导干扰能力的重要措施。

5 结束语

系统通过对软、硬两方面件的定制研发和设计，最终形成了一个可以支持多硬件、多协议、多种视频接入方式，具有统一的、开放的、较高兼容性的分布式视频监控管理平台。

该平台的投入使用，有效地改变了广播发射台视频监控系统的孤岛现象，使得管理机构的信息化建设迈上了一个新的高度。当然，系统还有一些需要进一步优化和完善的地方，并且系统的管理与维护升级将是未来很长一段时间的工作。

参考文献

[1]曾魁.NET技术及发展前景.辽宁:沈阳师范大学软件学院, 2009.

新型分布式并网发电仿真平台 第4篇

随着能源和环境问题的日益突出,新能源发电成为现今研究的热门问题。新能源的大量接入改变传统电力系统的拓扑,从而影响电网的潮流分布及电网的稳定性[1,2]。此外由于能量需经过电力电子设备变换才能并入电网,也带来了电网与电力电子设备间相互影响的问题。以往,研究对象包含电力系统时,我们习惯选用电力系统仿真软件,如PSCAD、RTDS、PSASP等。并且共同仿真电力电子与电力系统更无合适的工具。软件仿真获取的结果,不能够准确反应实际情况。假如用实物做实验耗资太高。尤其涉及到庞大的电力系统,对电力系统做实验往往不现实。面对这种情况,我们选择折中考虑。采用RTDS搭建模拟电网装置,并将它与实际负载或者变流器相连接。研究新能源并网后,与电网的相互影响。

1 平台构成

平台简介:利用实时数字仿真系统(RTDS)搭建电网的模型,并实时地输出任意节点电压信号。然后利用数字功率放大器不失真地放大输出该信号。由RTDS和数字功放构成模拟电网装置。DSP控制变流器接到模拟电网,同时RTDS采集并网电流。在RTDS内部,以电流源形式注入到模拟电网中,来实现发电装置的输出功率并入电网。平台整体结构如图1。

常用的仿真工具大多为非实时的仿真程序。对于这些运行在数字计算机上的仿真程序来说,其限制在于为计算被仿真系统1 s的响应大多要花费数分钟乃至几小时的时间。这种非实时的仿真速度不能满足与外部物理控制设备和保护装置进行实时交互试验的需要。实时数字仿真器(RTDS)的出现是计算机技术、并行处理技术和数字仿真技术发展的产物。首先,并行处理技术的采用和专门设计的硬件保证了RTDS运行的实时性,RTDS可以运行在50μs级的步长上实时仿真较大规模的电力系统;其次,RTDS用来仿真电力系统各元件的模型和仿真算法是建立在已获得公认的当代使用面较广的电磁暂态分析软件包(EMTP,EMTDC等)的标准技术的基础上。

RTDS能实现与外界实物连接。但实际实验证实,RTDS的功率输出能力很低,仅能输出±10 V以内的信号,不能与外部变流器连接,无法满足分布式并网发电模拟装置的要求[3]。

功率放大器选用自主设计的数字功放。该类功放常用在音响设备中,输入的音频信号经过PWM调制变为相关的调制波。通过低通滤波器,滤除高次谐波,从而恢复输入的音频信号。数字功放相比其他类功放有着效率高,谐波含量少的优点。开关频率可达到300 k Hz。并且我们考虑电网的谐波范围大概在5 k Hz以内,前者是后者的60倍。因此,该功放对模拟电网引入的谐波可以忽略。

实验中变流器的主电路拓扑选为DC/AC,如图2。主电路参数:DC电源电压为70 V;变流器功率为420 W;最大输出电流6 A;开关频率5 k Hz。

2 RTDS搭建配电网模型

RTDS对于电力系统的仿真研究可以包含几乎所有的网络结构。从非常小的单电源的负载研究直到能代表一个完整的电力公司网络的基本动态特性的研究。因为RTDS仿真系统代表的系统特性包含了一个很大的频率范围(直流到4 k Hz),因此RTDS仿真系统提供的结果比传统的稳定和精确。同时,RTDS的插孔可直接对外输出网络节点的电压电流模拟量,范围分别是±10 V和±5 m A,需要外部功放放大后与设备连接[4,5]。依据RTDS以上的特点,在RTDS的图形用户界面PSCAD中,搭建配电网模型如图3。

配电网模型特点:配电网电压等级为380 V,配电网线路都简化为RL模型。选用放射状的配电网,并在配电线路中引入两条负载线路。线路末节点选作变流器并网节点。选用三相可控电流源代替变流器,受控源控制信号来自外部真实变流器的并网电流,电流参考方向以流入该节点为正。

3 数字功放原理

数字功放放大的是经脉宽调制(PWM)的数字信号,模拟信号的信息埋藏在脉冲的占空比中。单相信号的PWM调制方式最为直观。信号幅值越高,脉冲的宽度越宽。对于双向信号也可用PWM调制,占空比为50%时,脉冲宽度与间隔宽度1:1,表示信号幅值为0,占空比大于50%,幅值为正,幅值越高,占空比越接近1;占空比小于50%,幅值为负,幅值越高,占空比越接近0。工作原理如图4。

数字功放的开关频率采用300 k Hz,谐波的主要含量在开关频率倍数次以上。因此,低通滤波器的设计就很简单,并且对LC参数的要求很低,滤波器的体积也会较小。

隔离变压器主要有两个作用,一是输入信号与输出信号隔离,防止负载或者变流器引入干扰,影响数字功放工作;二是针对外界负载电压的要求,可以改变输出电压。

数字功放参数:单电源为50 V;单相输出功率300 W;电压0~50 V(峰值)信号输入±1 V内;随着输出电压的升高,最大输出电流变小。

4 并网变流器的控制策略

本实验变流器的控制目标是:通过调节注入到电网的有功功率,使并网点线电压稳定在380 V。为实现该目标,在此采用电压环为外环,电流环为内环的双环控制。从RTDS的DA输出端采集电网电压信号,经过调理电路后,送入DSP中处理。

为实现变流器有功P和无功Q的解耦,通常需将电网侧获取的电压、电流进行坐标变换,已达到解耦的目的。选择d轴与三相电网合成电压矢量重合,此时q轴分量为0。则电流d轴分量id为有功分量,q轴分量iq为无功分量。可以方便地实现网侧有功功率和无功功率的解耦控制[6,7,8]。三相静止坐标系到两相垂直旋转坐标系的正交变换矩阵为

利用坐标变换公式,根据基尔霍夫定律,同时选定变流器流向电网为正方向。通过复杂的推导和相应的三角函数运算,可得

式中:L,R为交流侧电感和等效电阻;id,iq为电网电流d,q轴分量;ed,eq为电网电压d,q轴分量;ω为电网基波电压旋转角频率。

由式(2)可看出,在旋转坐标系中,经电感作用会使d、q轴间产生耦合,控制系统只有通过解耦才能单独控制id、iq,式中d-q轴电流受到交叉耦合电压ωLid、ωLiq扰动和电网电压的扰动。因此引入电流前馈补偿以及电网电压前馈补偿,即可实现分别独立控制[9]。为此可采用前馈解耦控制策略(图5)。当电流调节器采用PI调节器时,则有式(3)。

结合式(2)、式(3),消除Ud、Uq得解耦后的d、q轴电流是解耦的,该方法展现了同步旋转坐标系的优点,有功电流和无功电流实现解耦和独立控制。PI调节器能实现无差调节,动态和静态响应令人满意和频率保持稳定。

5 数字功放测试结果

测试方法:运行RTDS建立的电力系统模型,通过DA输出A相波形,经过数字功放放大A相信号,对比输入波形与输出波形。变流器的控制结构如图6。

图7为A相信号经过数字功放后的波形。波形特点:功放放大后的波形UA与输入信号Ua形状完全一样,保证了同频同相,且输出波形的频率和幅值能快速的跟随输入信号变化。因此,数字功放很好地实现了弱信号到高压高功率波形的转换。

6 谐波注入测试结果

为了测试数字功放的频带特性,使RTDS的输出波形含有5次和7次谐波。实现方法:通过向RTDS建立的电网模型注入一定量的5次和7次谐波电流,实现RTDS输出三相畸变的波形。

图8为RTDS的输出波形。图9为数字功放输出的波形,其波形和RTDS输出波形相对应。可发现RTDS和示波器测得波形一样。因此,数字功放能很好地放大含有5次、7次乃至更高次谐波的电网。

7 变流器并网测试结果

分布式并网发电平台联合调试,RTDS建立电网等级为380 V,通过DA输出信号为±1 V,经过数字功放放大为30 V。变流器接到RTDS与数字功放组成的模拟电网上。通过低电压低功率的模拟平台,研究变流器与电网的相互影响。变流器输出有功、无功的波形如图10、图11。

通过DSP完成变流器并网的控制策略,程序中给定id=5A、iq=0;实际观测电网的A相电压Ua和并网电流Ia。此时电压与电流反向,电网向变流器注入有功功率。

程序中给定id=0、iq=5 A;此时,电压超前电流90°。变流器向电网吸收感性无功和输出容性无功。

本实验目的是通过调节注入到电网的有功功率,使并网点线电压稳定在380 V。利用RTDS的AD模块采集变流器并网电流,经受控电流源注入到电网模型中。图12为向RTDS内部注入功率的仿真结果。图示注入到电网的三相电流波形质量较好,且三相平衡,并网点的谐波含量少。

8 结论

利用分布式并网发电模拟平台,成功模拟了变流器稳定并网点电压的测试。说明该平台能够模拟变流器与电网之间的相互影响,因而对研究变流器与电网都具有重要意义。由RTDS和数字功放组成的模拟电网,充分利用了RTDS的实时性,且可以与实际变流器相连接。它的突出优点是模拟多种形态的电网,可研究针对不同情况的电网条件下,变流器所需的控制策略,这是实际试验无法进行的。实验中,采用小功率变流器,其结果可以为大功率变流器并网提供很好的参考。利用分布式并网发电模拟平台,可以减少大功率变流器并网研究的时间和投入成本。

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分布式激光切割运动平台控制研究 第5篇

激光切割机是光、机、电一体化高度集成的设备, 科技含量高, 与传统的机械加工相比, 激光切割的加工精度高、速度快、材料的利用率高, 有利于降低产品成本。在钣金加工方面优势尤为突出, 它具有加工零件精度高、加工周期短以及加工中无需传统冲压模块更换就可加工任意复杂零件的优点, 从而被越来越多的制造企业采用。

近几年对激光切割机技术的研究成为热点之一。文献[1, 2]研究了激光切割速度、切割质量与板材参数的关系以及切割质量的检测方法。文献[3~5]研究了激光切割设备, 研究激光切割设备中带传动机构和并联机构。随着激光技术的不断的发展, 文献[6~8]从三轴到六轴的激光切割系统的加工干涉和编程的相关问题进行了研究, 但对于多轴的数控系统的架构和控制在以上文章中并未提及。而多轴运动控制技术在激光技术中扮演着越来越重要的角色, 广泛应用于航空航天和汽车等领域[9]。在研究高速及高精度的多轴激光切割系统的过程中, 传统的单CPU运行控制模式, 已经满足不了现行的控制要求了。目前基于分布式的控制网络技术实现的多轴同步运动控制技术已经成为伺服驱动技术的发展趋势。本文利用分布式系统的设计方案对三轴激光切割设备进行模块设计, 主机和各驱动单元采用网络连接, 各单元模块可独立运行, 具有高度的内聚性。整个系统对外界看来是一个整体, 单元模块表现出透明性。分布式的激光切割机控制系统的实现, 使得系统可通过增加运动单元模块的方式扩展到多轴的激光切割控制中。

1 分布式控制系统的总体结构

三轴分布式激光切割控制系统的总体结构框架如图1所示。按激光切割系统的功能, 利用分布式系统的优势, 将整个系统分成了4个节点, 每个节点是一个独立运行的单元, 单元之间通过以太网进行连接。节点1为工作平台运动控制单元模块, 激光切割的过程中, 需要按预定的轨迹执行切割运动, 其工作平台的运动是设备必不可少的一个组成部分, 通过ARM控制器实现对X轴和Y轴的伺服电机进行控制, 实现其机床平台的运动控制。节点2为Z浮单元控制模块, 在激光切割设备中, 激光头一般安放在Z轴。在激光切割的运动过程中, 要始终保持激光头与切割板材之间的距离值恒定, 从而保证其切割过程中的激光的能量一致。为了达到激光头与板材的距离值恒定, 利用Z浮模块实现其伺服位置的控制。节点3为辅助单元模块, 机械保护和传感器模块也是机械设备不可缺少的单元之一, 节点3主要是实现了对限位开关、手动开关、传感器信号和输入输出量的控制。节点4为分布式激光控制系统的另一个重要的控制单元, 即工业控制计算机, 它主要完成的是激光切割路径轨迹的数字量生成, 在激光切割的过程中, 其工作平台运动的轨迹均是按照工业控制计算机生成的路径进行的。

2 运动平台的硬件设计

工作平台利用伺服电机的脉冲方向控制方式对其动作进行控制, 其工作平台的硬件连接图如图2所示。ARM芯片选用TI公司的stm32f107vc6作这主控制芯片, 其芯片内部拥有256KBROM和64KBRAM, 并且芯片内部集成了以太网模块, 用户只需要对外扩展一个物理层驱动芯片DP83848CVV, 便可通过以太网接口RJ45实现对外的连接。由于此芯片RAM容量较大, 而实现两轴的速度和方向生成所需要的RAM空间并不大, 故从其内部自带的RAM空间划出FIFO空间用做切割数据缓冲, 以便数据脉冲生成模块可以连续从RAM空间取出数据生成脉冲, 从而保证切割速度的一致性。用CPU内部的RAM作为数据缓冲的优势有:1) 与处理器的速度匹配度高, 其读写速度可完全与CPU一致;2) 可以减少外扩RAM的连线, 节约了CPU的IO口使用数量, 硬件的可靠性高;3) 节约费用, 可以不用购置大容量的FIFO芯片。

3 分布式控制系统运动平台数据

3.1 PC机加工轨迹生成算法

为了实现激光加工的路径, 应用伺服电机的方向和脉冲控制方式, 对轨迹进行时间插补实现。激光切割直线和圆弧轨迹, 利用恒进给速度时间插补算法[10]计算其脉冲值及方向值的算法。

3.1.1 直线加工数据生成算法

假设v为运动速度, t为插补时间间隔, 则有该时间内的运动长度为:

式中, v为速度, 单位为mm/min;t为插补时间, 单位ms。

根据机械结构, 可以知道其脉冲当量为n。故可以根据公式 (2) 和 (3) 计算出每个伺服电机单位时间内需要的脉冲数为:

即在设定的插补周期时间内需向X轴的伺服电机发送Nx个脉冲信号, 需向Y轴伺服电机发送Ny个脉冲信号。方向信号由直线与X轴的夹角a确定, 如果cosa值为正值, 则向伺服电机的输出正方向控制信号;如果cosa值为负值, 则向伺服电机的输出负方向控制信号。Y轴伺服电机的方向由sina数值确定其正负。

3.1.2 圆弧路径生成算法

公式 (8) 中的角度a未知, 故对tana计算十分困难。此处采用近似计算, 即用sin45o和cos45o代替sina和cosa。

即有:

又根据三角函数公式:

由公式 (1) 公式 (10) 可得:

由公式 (11) 和公式 (12) 计算的值除以脉冲当量n便可得到向伺服电机X和向伺服电机Y发送的脉冲个数Nx和Ny。其伺服电机的方向信号通过圆弧所在的期限确定, 其方向信号如表1所示。

3.2 工作平台运动数据组织

3.2.1 压缩运动数据的表示

通过文献[1]中所描述的, 板材为δ=1.3mm时, 激光切割速度最快可达v=9.3m/min。为了达到该数据, 则可以推出在插补时间为t=2ms, 脉冲当量为n=0.02mm时, 需要向轴输入的脉冲个数为:

由公式 (13) 计算的结果可以看出, 如果选取插补周期为2ms, 最多向伺服驱动器输入的脉冲个数为15个, 此值远远小于128, 故可以用7位表示脉冲个数。为了减少工作平台运动的数据量, 可以将方向数据和脉冲数据进行压缩为1字节, 利用1字节数据的最高位表示该脉冲的方向, 如果最高位是0表示正转;如果为1表示电机反转。用剩下的7位表示脉冲个数, 脉冲在插补周期为t=2ms时, 最多为127个。

3.2.2 ARM中FIFO缓冲区数据空间

为了保证数据的连续执行, 在节点1中开辟了一个FIFO空间, 用于数据的缓冲, 从而确保在以太网数据阻塞的情况下, 数据仍可以连续执行。ARM内的RAM空间大小为64KB, 可从其内部划出32K用于数据缓冲。FIFO中的数据按照2轴交替压缩数据保存, 以便于取数和脉冲及方向生成。

为了保证数据能顺利的执行, 在程序执行前对FIFO的容量进行查询, 工作平台运动之前FIFO空间先填满, 从而保证其网络的延时时间最长。在执行的过程中, 当FIFO容量小于一个阀值, 便向节点4发出一个请求, 请求其发送新一帧运动数据, 以便数据再次填满FIFO, 这样即使在网网络阻塞的情况下, FIFO中也有数据, 从而保证运动数据可连续取出。

为了数据能及时填满FIFO, 将FIFO空间划分成16个块, 每个块的大小为2KB。这样从FIFO中取走一块数据大小时, 请求节点4发一块数据进行补充, 直到数据全部发送完成。如果网络发生阻塞, 则最长的阻塞时间为:

Tmax=FIFO剩余容量大小/ (插补周期每周期取出字节数) =301024/ (22) =7680ms=7.6s (14)

利用FIFO可以保证UDP数据在阻塞的情况下, 数据仍然可以持续运行7.6s, 保证了激光切割过程中, 工作台运行平滑稳定。

3.2.3 UDP数据包格式

控制系统采用ARM实现, 基于ARM芯片的以太网程序利用瑞典计算机科学院的一个开源的TCP/IP协议栈LWIP实现。LWIP是轻型IP协议, 有无操作系统的支持均可以运行。其占用的内存和代码量的大小均适合小型的嵌入式系统应用。

LWIP利用API函数, 可以实现TCP和UDP两种以太网连接方式。TCP是面向连接的、可靠的字节流服务。进行数据通讯前, 必须在双方之间建立一个TCP连接。TCP具有超时重发, 丢弃重复等功能, 保证数据能从一端到另一端。UDP是一个简单的面向数据报的运输层协议, 但并不能保证它们能到达目的地。UDP不用事前建立连接, 故其传输的速度快。为了适应激光切割机的自身特点, 需要保证传输速度快和传输数据的准确性。在选择通讯协议时, 利用无连接的UDP保证其速度特性。为了实现UDP传输数据的可靠性, 对UDP数据报进行改进, 其改进的UDP数据包格式如图5所示。为了保证一个数据包的正确性, 利用UDP的检验和保证数据无错误。为了保证数据包不丢失和按序到达, 在UDP协议的基础上加上了总数据包数和每个包在总包中的序号数, 客户端可按序组织UDP数据包, 并且保证不丢包。

图1中节点4的PC机按时间插补算法生成压缩的运动数据, 并把数据按照改图 (7) 所示的UDP数据包封装成数据包, 由PC机利用UDP传输协议将数据送出。

4 实验

利用分布式运动平台实验验证, 以9m/min速度切割厚度为1.5mm不锈钢板, 其实物图片如图6所示。通过三轴分布式控制系统的实际调试, 切割样片的质量较好, 该控制系统较好地满足了激光切割机的控制要求。

5 结论

1) 为了实现分布式网络的实时性, 利用ARM的RAM空间进行数据缓冲, 有效的解决了分布式系统的网络阻塞问题。

2) 利用时间插补算法对运动的脉冲及方向数据进行了核算。

3) 改进的UDP数据包格式, 有效地保证UDP传输的可靠性。

4) 分布式工作平台运动控制系统具有可扩展性, 可增加驱动模块, 修改网络数据, 便可方便地做成多轴激光切割控制系统。

5) 分布式具可移植性的特点, 可直接将该方案移植到其它的工作平台运动的控制方案中。

摘要：为了实现高速、高精度的多轴激光切割系统, 本文提出了一种激光切割机分布式控制的控制方案。利用恒进给速度的时间插补算法实现了切割运动轨迹的压缩数据生成。利用嵌入式芯片和伺服电机搭建了二轴运动平台的硬件环境。为了实现分布式系统的实时性, 利用UDP网络传输快速性特点进行网络传输, 并用嵌入式芯片内部的存储空间实现了数据的缓冲, 确保了在网络阻塞情况下切割运动的连续性。为了满足分布式系统数据的可靠性要求, 应用改进的UDP数据包格式, 实现了以太网数据可靠传输。应用实例证明了分布式控制系统运动平台运动平稳、可靠, 分布式激光切割系统的实用性强。

关键词：激光技术,激光切割,分布式,插补

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分布式管理平台 第6篇

由于现有平台的主网运行信息存储内容单一, 没有集成所有主网运行信息与外部系统数据, 所以缺少综合展示整个电网运行信息的方式。随着智能电网技术的发展, 通过信息共享技术, 集中接入全部的主网运行信息与辅助外部信息, 为各级调度机构提供多维度的信息展示方式。

由于现有的平台缺乏运行信息的统一规范, 平台间信息交互能力差, 数据共享困难。目前, 国分调日志均有分类记录的性质, 存在分类目录不统一、涵盖范围不统一、记录模板不统一的问题。基于上述问题, 需要对调度日志在日志结构、记录规范以及信息交互方式上进行规范, 从而实现上述信息的实时共享与业务协同。

为了满足国分调协同办公与信息共享的新要求, 需要基于D5000管理平台的消息邮件传输方式, 在现有的OMS系统中集成实现具有“数据共享、业务协同、责任分区、界面统一”特点的基于分布式技术的多级电网协同共享平台。该平台不仅能够满足各级调度员综合查看当前电网运行信息, 而且可以满足国分省信息共享与协同办公的要求, 实现调度运行业务的实时高效协同。

本文首先基于国分两级六地部署的特点, 在现有智能电网调度支持系统的技术支撑下, 提出了基于分布式技术的多级电网协同共享平台设计架构, 支撑国分调信息共享与协同办公的要求。基于该架构, 详细阐述了信息共享与业务协同的实现方式, 包括日志记录规范、信息共享方式以及业务协同流程。通过规范信息内容, 统一日志模板, 为调度日志信息共享奠定了基础;基于一体化公共信息库实现调度日志信息的集中存储, 为国、分、省三级电网提供所需的日志信息;通过设定业务协同处理流程, 确保业务协同的高效、准确。最后对该平台的应用成效进行了分析和评价。

平台介绍

平台概况

基于分布式技术的多级电网协同共享平台按照国分两级六地的部署方式, 在国调建立信息共享库, 将国分调运行信息共享集成在OMS系统中, 通过D5000平台的消息邮件机制实现各单位之间的数据传输, 实现多级电网业务纵向协同共享。

平台架构

基于分布式技术的多级电网协同共享平台, 在架构设计上满足将电网运行信息集中接入在本平台, 通过主网运行信息展示功能综合展示当前主网运行信息;通过将国调及各分中心本地的日志记录实时上传到共享数据库, 从而支持在任何单位都可以查看整个电网缺陷异常、重大故障、重大检修的信息, 在本平台通过日志记录功能模块对外提供该功能;基于共享数据库, 在本平台中对历史的日志记录集成日志查询功能, 为国、分、省三级调度机构提供日志查询的功能。本平台设计架构如图1所示。

平台创新点

(1) 本平台将分布到不同系统中的电网运行、电力电量、值班人员等信息进行集成, 采用可视化技术展现电网的实时运行情况, 给调度员提供了全面透明的电网运行信息, 提高了调度员的工作效率。

(2) 通过两级调度之间的日志共享, 六家单位能了解当前主网的设备故障、检修、缺陷异常等关键信息, 使得调度员的调度工作更加准确及时, 使得调度日志实现了国分一体化运行。

(3) 提升了各级调度间协同办公的效率, 基于E文本和关系数据库实现临时紧急工作的快速流转, 实现了调度临时工作的一体化融合。

(4) 在综合查询模块, 实现了调度日志历史数据的多维度查询, 方便调度员使用。

信息共享与业务协同关键技术研究

日志记录规范

国分调采用统一的记录规范和统一的调度日志平台进行调度日志记录。调度日志包括共享部分和个性部分两部分, 共享日志对主网重大运行日志信息进行共享, 个性部分各单位根据实际需要进行扩展。

统一记录规范是建立信息共享的基础。根据国分调实际调度日志记录的需求, 将现有需要共享的调度日志信息分为故障、缺陷、检修、特殊事项四大类。

(1) 故障

对于故障设备记录, 分简单故障和复杂故障, 简单故障适用于单一元件故障, 对其他设备没有造成影响的记录。复杂故障适用于多重故障, 如某一设备故障带跳其它设备, 或某次恶劣天气造成多个设备跳闸的故障记录。简单故障统一规范设计模板如表1所示。

复杂故障可以根据故障起始原因或先后顺序进行拆分, 以简单故障模板进行标准化记录, 复杂信息通过文本方式记录。复杂故障统一规范设计模板如表2所示。

(2) 缺陷

对于异常缺陷, 参照《输变电一次设备缺陷分类标准 (试行) 》进行分类, 并添加缺陷影响, 缺陷处置等信息。缺陷统一规范设计模板如表3所示。

(3) 检修

对于检修设备, 内容通过III区的国分一体化计划检修系统中自动获取检修设备, 开竣工时间等, 检修影响等信息需要手动输入。

重大检修一项中, 集中展示全国主网架330k V及以上主设备检修情况, 主要包括线路、主变、母线、直流等。检修内容通过区的国分一体化计划检修系统中自动获取。其中, 国调及分中心检修系统中只检索管辖设备的检修申请单, 不检索许可设备, 以防止重复记录。调度员需手工填写控制要求, 主要为断面限额控制、分区解合环等。重大检修统一设计规范模板如表4所示。

(4) 特殊事项

特殊事项是指除故障、检修、异常三类外其他对跨区系统运行有影响的事项, 如特殊运行方式、严重自然灾害、重要调试等内容。特殊事项统一设计模板如表5所示。

信息共享

整个多级电网协同共享平台最关键的就是要实现国调及各分中心调度日志信息的集中共享, 在整个平台设计中, 支撑信息共享的共享信息库建立在国调。各分中心通过本地的OMS系统, 基于D5000平台提供的消息邮件的信息传输方式, 实现调度日志数据集中上传到共享数据库, 用户通过共享数据库获取所需要的调度日志信息。

基于2.1中的调度日志规范, 统一了各级调度机构日志信息存储与写入的规范。这样在国调层面只需要维护日志模板, 各分中心下载按要求填写使用即可。这样在数据结构和存储方式上, 国分两级保证了统一规范。在共享数据库中基于此日志模板可以快速的存储各地上传的日志记录, 避免了日志结构不一致所造成的中间处理环节。在整个信息共享设计中, 国调、各分中心填写故障、缺陷信息, 及时触发上报, 发送到公共信息库中。公共信息库定期完成数据更新, 同步发布到国调及各分中心, 实现信息共享。基于公共信息库, 用户通过Web技术访问查询历史的调度日志信息。信息共享方式如图2所示。

业务协同

在整个多级电网协同共享平台中, 国分调度间的业务协同是基于OMS系统, 实现业务流程的流转。为了保证业务协同工作的高效、可靠运行, 需要设计相应的业务协同处理流程。具体实现方式如图3所示。

整个业务协同处理过程如下:

第 (1) 步:分中心调度员在OMS中填写日志记录, 从设备模型中选取标准设备名称;

第 (2) 步:重要故障、异常、检修信息触发上报国调一体化公共信息库;

第 (3) 步:国调根据情况审核、补充相关内容;

第 (4) 步:国调调度员在OMS中填写日志记录;

第 (5) 步:重要故障、异常、检修信息触发同步至一体化公共信息库;

第 (6) 步:一体化公共信息库及时将所有故障、异常、检修数据发布至各分中心公共信息缓冲;

第 (7) 步:一体化公共信息库为综合查询 (WEB) 提供历史数据;

第 (8) 步:国调、分中心共同使用历史数据综合查询、搜索功能。

应用成效

综合展示

基于分布式技术的多级电网协同共享平台通过整合现有数据资源, 综合展示电力、电量、跨区交直流互联电网实时运行、国分调值班员、实时运行日志重要信息, 并综合利用气象、雷电、山火、水情等多服务信息, 为国、分、省三级调度机构提供了全景化主网运行信息的。主网运行信息的展示功能。在国调完成该功能, 各分中心、省调通过嵌入该功能模块即可, 操作简单、使用方便。展示界面如图4所示。

调度日志综合查询

基于分布式技术的多级电网协同共享平台, 提供调度日志综合查询功能, 主要实现在规范化录入并统一入库的基础上, 对故障、异常、检修等信息的模糊及高级查询, 方便了调度员对故障、异常、检修等信息的查询与相关业务分析。调度日志综合查询模块主界面如图5所示。

结语

分布式管理平台 第7篇

1 训练平台的结构与功能

该训练平台是以VFSML为基础, 采用VC++、DirectX和XML技术, 研制开发了“分布式灭火救援虚拟训练仿真平台IDTSFR1.0”软件, 具有较好的灵活性和扩展性。该系统在研制过程中主要解决了以下问题:场景通道的结构化设计;典型火焰、烟雾、泄漏气体等前景动态元素的快速生成算法和层次化处理算法;前景元素的精细化数据建模和与背景图像的无缝融合算法;网络环境下各子系统之间的信息传输协议、信息监、同步与更新等。该套软件结构主要由“训练任务编辑系统”、“训练监督控制系统”、“训练处置作业系统”和“训练过程评价系统”4个软件子系统构成, 为开展各类灭火救援计算机模拟训练提供了训练任务的组织开发和训练操作环境。其中, 基于图像的虚拟灾害场景的快速建模和仿真, 即开发实现灭火救援训练任务编辑系统, 是构建以场景为中心的灭火救援模拟训练系统的基础和核心。

1.1 训练任务编辑系统

训练任务编辑系统是整个训练平台的基础和核心, 它主要是生成虚拟训练环境, 包括虚拟火场、周围静态视景、动态视景等。在任务编辑系统中, 用户可以输入各种扑救对象的数字化照片或视频, 从而编辑生成与该对象相关的火灾或其他灾害事故, 并模拟事故发展蔓延的动态过程。

训练任务编辑系统可建立不同的训练内容 (即项目) , 每个训练内容包括若干个逻辑训练任务, 训练任务是训练内容的基本构成环节, 可以完整地描述灭火救援作战过程;每个训练任务由若干个训练场景组成, 训练场景是作战任务的具体体现, 可以较好地反映灭火救援作战的细节;每个训练场景包含4个窗口, 可以分别从灾害现场的4个不同方位表现出灾害现场的情况, 使参训人员能够更加全面地了解灾害现场情况。

在训练任务编辑系统中, 可以通过资源列表选择灭火救援场景设置和消防力量部署所需元素特效, 包括场景设置用的图像背景、效果、视频、遮罩等, 能够完整呈现出灭火救援灾害现场情况以及到场处置消防力量的部署, 同时结合元素属性、窗口属性及动画编辑等功能, 即可动态展现整个灭火救援处置或训练过程。

训练任务编辑系统生成的灭火救援虚拟训练场景, 为监督控制台提供了训练项目场景文件, 为展开灭火救援模拟训练奠定了虚拟训练环境基础;同时, 又可直接用训练任务编辑系统对灭火救援案例处置程序进行视频录制并加入语音讲解, 从而用于灭火救援预案制定、案例教学及培训等。

1.2 训练监督控制系统

监督控制台是用于控制和引导训练流程的软件控制台, 可以实现训练监管和触发功能。一是为参训人员同步灭火救援场景文件任务;二是依据训练目的对参训对象进行人员的分组以及任务分工;三是由监督控制台下达任务开始和结束的命令。该系统同时还可实现训练过程的语音交流, 并可记录保存受训者的所有操作内容, 以便训练结束后回放训练过程, 方便组训者分析评判训练效果以及制作灭火救援灾害处置程序演示视频。

监督控制台可通过学员列表窗口管理受训对象, 使受训对象进行独立训练或分组协同训练, 以更好地适应消防部队灭火救援训练实际, 有效地开展以提高基层指挥员作战能力为代表的想定作业训练, 或以提高部队整体作战能力为代表的战术演练等不同训练内容。

1.3 训练处置作业系统

训练处置作业系统是受训者部署灭火救援作战任务的操作系统, 它通过监督控制台的IP地址与其相连, 操作并播放监督控制台下达的场景文件, 完成灭火救援作战任务。

训练处置作业系统的用户可通过监督控制台进行人员分组和任务分配, 以完成不同训练模式的训练内容, 待控制台发出“开始训练”的命令后, 作业训练系统的用户便可以进行训练, 通过从资源列表中选取元素特效等, 完成火情处置, 即用户可根据当前场景下达的处置命令, 实现控制虚拟场景中的灭火救援装备和人员等场景构成要素的动态部署功能, 进而达到受训者完成灭火救援模拟训练以及施训者对参训对象进行考核的目的。

1.4 训练过程评价系统

该训练平台的评价系统主要用于对利用基于图像的灭火救援分布式网上训练平台训练的参训人员个人或各组灭火救援处置过程进行评判, 考评指标与权重具有很好的开放性和可拓展性, 施训者可以根据训练内容、考核对象的不同而制定相应的考核指标与权重, 而系统则可以对新的考核情况保存并处理, 科学合理地检验参训人员面对灾情时的临机处置能力及技战术应用能力等, 进而使训练过程评价系统的适用性更强。

同时, 基于图像的灭火救援分布式网上训练平台还具有作战训练过程的录制与播放功能, 用于录制与播放指定IP地址上的灭火救援网络模拟训练的实时场景, 以便参训人员的相互交流学习以及专家的科学评判。

2 训练平台的应用

2.1 灾害类型选定

以灾害的特点为基础, 可将灾害类型分为高层建筑类、石油化工类、人员密集场所类、危险化学品泄漏类、交通事故抢险救援类、地下工程类等。在灭火救援想定作业中, 应根据情况选择适合的灾害类型进行案例选定。

2.2 确定指挥层次

消防部队的灭火救援组织指挥, 在灭火救援实践中, 通常把中队长及其以下指挥员的灭火组织指挥称为基层灭火指挥;把大队或支队部门首长参加的灭火组织指挥称为中层灭火指挥;把总队领导或总队部门首长参加的灭火组织指挥称为高层灭火指挥。不同的火灾规模、火灾类型及复杂性、火灾的影响程度和参加的灭火救援力量决定了火场需要不同的灭火组织指挥的层次。

因此, 在利用基于图像的灭火救援分布式网上训练平台进行灭火救援想定作业时, 首先要确定组织指挥的层次, 即参与灭火想定作业的灭火救援指挥人员级别或受训人员的训练目的。

2.3 确定指挥流程

公安部消防局新颁发的《公安消防部队执勤战斗条令》对消防部队处置重特大灾害事故的组织指挥机构、指挥关系、指挥方式、人员的任务分工等给予了明确规定, 主要包括火警受理业务流程、灭火救援指挥流程、现场通信指挥业务流程等。因此, 在组织灭火救援想定作业时必须遵守《公安消防部队执勤战斗条令》中的规定, 以火灾扑救和应急救援等执勤战斗行动的时间发展流程进行任务的实施。

2.4 收集素材, 编辑场景

当确定灾害类型后, 便需要对选定的对象分别从该对象的各个方位以及周边环境进行数字照片记录, 特别是对灾害对象的重点部位进行全方位的记录。

将采集完成后的数字照片进行格式处理, 使其像素 (不超过1 024682) 达到合适的值, 并且将选取合适的素材复制至“训练任务编辑系统”系统中的“背景”的文件夹内, 打开任务编辑系统后即可在资源列表中的背景选项中选取使用。

2.5 选择应用模式

基于图像的灭火救援分布式网上训练平台的应用模式包括独立训练模式、成组训练模式和培训模式等, 主要适用于单个或多个参训人员的灭火救援训练与培训。

2.5.1 独立训练模式

独立训练模式由任务编辑系统将重点单位的重点部位进行火情编辑 (如图1所示) , 生成灭火救援任务。通过监督控制台, 将编辑完成的任务同步至登录后的各个客户端用户, 使每个客户端用户都能够单独实施操作, 完成灭火救援想定作业训练任务。

2.5.2 成组训练模式

成组训练模式由任务编辑系统将重点单位的重点部位进行火情编辑后 (如图2所示) , 生成灭火救援任务。通过监督控制台, 将登录后的客户端用户先进行分组, 再对每个小组内的成员进行任务分工, 最后由各组配合共同完成灭火救援战术演练任务。

2.5.3 培训模式

利用基于图像的灭火救援分布式网上训练平台的“训练任务编辑系统”可以对案例进行模拟再现, 以及对灾害处置的程序进行模拟演示, 结合语音系统讲解并将该处置程序录制成视频, 即可在灭火救援教学、培训课程中进行播放演示。此种模式可以形象、直观地展现灭火救援作战过程, 有效地提高消防教学、培训的效果。

2.6 评价与讲解

在利用基于图像的灭火救援分布式网上训练平台完成灭火救援想定作业和灭火战术演练后, 可通过该训练平台的考评系统对参训人员的灭火救援想定作业和灭火战术演练任务的完成情况进行评分。同时, 还可选择其中表现优异的训练案例进行单独选取, 并通过投影仪进行播放演示讲解, 为参训人员提供互相学习交流的平台。

2.7 语音通信的配合

在利用救援分布式训练平台组织训练和考核时, 可以利用语音通信的配合由组训人员进行灾情任务的说明和训练任务下达, 对于参训人员在训练过程中通过语音通信的配合则能够在更加真实的氛围中进行灭火战术演练任务操作。通过语音通信的配合, 还能在训练考核结束后进行训练讲评和讲解, 丰富了参训人员间的交流学习手段。

3 结束语

基于图像的灭火救援分布式网上训练平台的研发, 一方面可以针对不同的训练对象, 设计灭火救援的重点、难点险情, 形成不同的训练子任务, 使受训者以同一角色在逼真的训练环境中接受训练, 提高其临机处置能力, 可用于想定作业等训练教学中;另一方面, 可以依托现行的信息化建设平台, 构建集灭火救援作战指挥、技战术训练为一体的分布式模拟训练环境, 使受训者以不同角色在具有实战氛围的作战环境中接受训练, 提高其整体协同的作战能力, 可用于战术演练等训练教学中。该系统应用表明, 基于图像的灭火救援分布式网上训练平台具有操作简单、建模快、成本低、场景逼真、扩展性好等特点, 与消防部队、相关院校的信息化建设实际相适应, 符合公安部提出的大教育、大培训的要求, 既可提供逼真的灾害发生、发展过程, 也可以动态地体现灭火、救人等灭火救援作战环节, 对灭火救援指挥、技战术研究具有很好的使用价值, 对提高受训者的作战指挥能力具有良好的辅助作用。

摘要：开发基于图像的灭火救援分布式网上训练平台, 运用数字化照片或视频生成相关的火灾或其他灾害事故场景, 并模拟事故发展的动态过程, 营造实战化训练环境。平台分为训练任务编辑系统、训练监督控制系统、训练处置作业系统和训练过程评价系统等功能模块。以独立、成组等训练模式将训练平台应用于灭火救援想定作业、灭火战术演练、灭火作战预案等, 可为消防部队提供一种崭新的实战化模拟训练平台。

关键词：灭火救援,消防训练,模拟训练,训练平台

参考文献

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[2]刘艳, 邢志祥, 刘伟.虚拟现实技术在消防模拟训练中的应用研究进展[J].消防科学与技术, 2009, 28 (3) :214-216.

[3]陈驰, 任爱珠, 张新.基于虚拟现实的建筑火灾模拟系统[J].自然灾害学报, 2007, 16 (1) :55-60.