基于組態(tài)的大壩安全監(jiān)測(cè)任務(wù)系統(tǒng)

高 嵐，楊志峰，李 艷，花勝?gòu)?qiáng)

（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院/南京南瑞集團(tuán)公司，江蘇省南京市 210003）

基于組態(tài)的大壩安全監(jiān)測(cè)任務(wù)系統(tǒng)

高 嵐，楊志峰，李 艷，花勝?gòu)?qiáng)

（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院/南京南瑞集團(tuán)公司，江蘇省南京市 210003）

隨著大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)信息化建設(shè)的加速，如何進(jìn)一步提高大壩安全的監(jiān)測(cè)效率，降低運(yùn)管人員的工作負(fù)擔(dān)，就成為了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問題。本文從大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化運(yùn)行管理和使用的角度出發(fā)，探討建立一套自動(dòng)化的大壩監(jiān)測(cè)任務(wù)系統(tǒng)，解決大壩安全監(jiān)測(cè)的定時(shí)周期測(cè)量、監(jiān)測(cè)成果計(jì)算、在線實(shí)時(shí)報(bào)警等業(yè)務(wù)需求，并提供任務(wù)執(zhí)行發(fā)生異常時(shí)候的重試、日志及通知機(jī)制，以及可視化的任務(wù)監(jiān)視、管理視圖。實(shí)踐表明，本系統(tǒng)具有按需組態(tài)、運(yùn)行穩(wěn)定、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)，是一種具有良好工程應(yīng)用價(jià)值的輕量級(jí)的自動(dòng)化任務(wù)框架。

大壩安全監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)自動(dòng)化；任務(wù)框架

0 引言

隨著大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，行業(yè)信息化水平的不斷提高，越來越多的大壩安全運(yùn)管單位提出了“無人值班”（少人值守）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求，以提高運(yùn)管水平以及降低人力負(fù)荷。特別是，大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)裝置的發(fā)展水平已經(jīng)非常成熟，各種自動(dòng)化測(cè)量設(shè)備在行業(yè)中得到了較為普遍的應(yīng)用，因此相應(yīng)提出的一個(gè)自動(dòng)化軟件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就顯得必要而且急迫了[1-2]。

基于組態(tài)的大壩安全監(jiān)測(cè)任務(wù)系統(tǒng)是大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的一個(gè)重要組成部分，提供了一個(gè)完整的自動(dòng)化運(yùn)行機(jī)制，以支撐大壩安全監(jiān)測(cè)日常運(yùn)行管理的各種事務(wù)需求，如定時(shí)周期測(cè)量、監(jiān)測(cè)成果計(jì)算、在線實(shí)時(shí)報(bào)警、自動(dòng)年/月/日?qǐng)?bào)表生成等，并可提供任務(wù)執(zhí)行發(fā)生異常時(shí)候的重試、日志及通知機(jī)制，此外，系統(tǒng)也提供了可視化界面，實(shí)時(shí)顯示和刷新各個(gè)任務(wù)的執(zhí)行狀態(tài)，并提供掛起、取消指定任務(wù)的功能，故能滿足大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的各種需求，是大壩監(jiān)測(cè)信息化及建設(shè)智能水電廠系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)[3-4]。

1 系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計(jì)方案

1.1 系統(tǒng)定義

本任務(wù)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)本地化的大壩安全監(jiān)測(cè)中，日常運(yùn)行維護(hù)所涉及的多種業(yè)務(wù)需求的手工/周期性的操作執(zhí)行。

本系統(tǒng)以任務(wù)的方式，來抽象和定義大壩安全監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)操作，如數(shù)據(jù)采集、成功計(jì)算、實(shí)時(shí)報(bào)警、報(bào)表制作等，任務(wù)是一種具備原子性的業(yè)務(wù)操作包裝，即任務(wù)可以被執(zhí)行、被終止，但不可被分割、回滾，任務(wù)是任務(wù)系統(tǒng)管理的最小單位。

任務(wù)的種類主要包括即時(shí)任務(wù)、定時(shí)任務(wù)，其特點(diǎn)如表1所示。

以上述任務(wù)對(duì)象為基礎(chǔ)，本系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的管理機(jī)制和視圖。

表1 任務(wù)的種類

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)內(nèi)置了事件消息總線，各子任務(wù)對(duì)象可按需監(jiān)聽、產(chǎn)生、接收和處理各種系統(tǒng)事件，進(jìn)行任務(wù)間以及與系統(tǒng)外通信。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3 設(shè)計(jì)方案

1.3.1 基于XML的任務(wù)對(duì)象描述和存儲(chǔ)

本系統(tǒng)任務(wù)對(duì)象的描述、存儲(chǔ)以XML為載體。XML是一種跨平臺(tái)的，依賴于內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言，是當(dāng)前處理結(jié)構(gòu)化文檔信息的有力工具[5]。

任務(wù)的基本屬性如表2所示。

表2 任務(wù)的基本屬性

續(xù)表

1.3.2 延遲和重試機(jī)制

根據(jù)大壩安全監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，本系統(tǒng)特別考慮了任務(wù)的延遲執(zhí)行和重新執(zhí)行機(jī)制。

在大壩安全監(jiān)測(cè)的生成實(shí)踐中，與監(jiān)測(cè)設(shè)備間進(jìn)行先測(cè)量、后取數(shù)是較為常見的操作，通常情況下，監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)量需要一定的時(shí)間，因此取數(shù)操作因進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)延時(shí)；此外，由于通信的不穩(wěn)定性，例如基于GSM/GPRS的無線采集，取數(shù)操作易于失敗，這時(shí)候自動(dòng)重復(fù)取數(shù)，直到正確取回就顯得必要了。

在本系統(tǒng)中，任務(wù)可以設(shè)定延遲執(zhí)行時(shí)間間隔，在任務(wù)可以執(zhí)行時(shí)，將延遲至指定的時(shí)間間隔后；此外，本系統(tǒng)提供了多種重試樣式，如表3所示。

表3 任務(wù)重試的樣式集

通過延遲和重試機(jī)制，可以滿足大壩安全監(jiān)測(cè)中各種業(yè)務(wù)需求對(duì)于時(shí)序上的要求。

1.3.3 串行、并行設(shè)計(jì)

根據(jù)大壩安全監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，本系統(tǒng)提供了可組態(tài)的串行/并行任務(wù)執(zhí)行的機(jī)制。

在大壩安全監(jiān)測(cè)測(cè)量中，由于普遍的存在基于RS485/RS232的串口采集方式，其半雙工的通信特性，使得系統(tǒng)對(duì)于采集類型任務(wù)的串行執(zhí)行有了硬性需求，否則將導(dǎo)致系統(tǒng)召測(cè)的紊亂和異常；此外，在監(jiān)測(cè)量成果計(jì)算中，由于計(jì)算間存在彼此依賴關(guān)系，如果基于引張線的大壩水平位移監(jiān)測(cè)，其絕對(duì)位移量依賴于基于垂線的監(jiān)測(cè)量成果，這也體現(xiàn)了一種先后串行的時(shí)序關(guān)系；而其他業(yè)務(wù)需求，如實(shí)時(shí)報(bào)警、數(shù)據(jù)整編、報(bào)表制作等，則不存在此類制約關(guān)系，應(yīng)可并發(fā)執(zhí)行，以提高系統(tǒng)的工作效率。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了一種可組態(tài)的串行/并行執(zhí)行機(jī)制，借由任務(wù)的種類和屬性，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)任務(wù)的串行、并行共存的執(zhí)行方式，既保證了業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，也極大提高了效率。

1.3.4 定時(shí)周期設(shè)計(jì)

根據(jù)大壩安全監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，本系統(tǒng)提供了多種定時(shí)周期任務(wù)執(zhí)行的樣式，見表4。

表4 任務(wù)定時(shí)方式

通過本系統(tǒng)如上幾種定時(shí)方式，可以滿足大壩安全監(jiān)測(cè)中各種業(yè)務(wù)需求對(duì)于定時(shí)周期執(zhí)行上的要求。

1.3.5 任務(wù)實(shí)時(shí)管理

根據(jù)大壩安全監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，本系統(tǒng)提供了任務(wù)實(shí)時(shí)監(jiān)視和管理機(jī)制，所有任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)可實(shí)時(shí)的被查看，并可對(duì)任務(wù)進(jìn)行管理，管理操作包括：

（1）掛起。停止正在運(yùn)行的任務(wù)。

（2）移除。將任務(wù)刪除掉。

（3）恢復(fù)。將掛起的任務(wù)恢復(fù)成初始狀態(tài)，等待重新執(zhí)行。

所有任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間點(diǎn)、執(zhí)行結(jié)果，以及人工任務(wù)管理明細(xì)等，都將被記錄入日志庫(kù)，以備回放查詢。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)包含三個(gè)主要功能子模塊，分別為：

（1）任務(wù)的定義與存儲(chǔ)子模塊。

（2）定時(shí)任務(wù)自動(dòng)化周期執(zhí)行子模塊。

（3）即時(shí)任務(wù)觸發(fā)和執(zhí)行子模塊。

此外，還包括一些輔助功能模塊，如系統(tǒng)日志、系統(tǒng)消息通知、人機(jī)界面等。

2.1 任務(wù)的定義和存儲(chǔ)

本模塊的主要功能，是實(shí)現(xiàn)任務(wù)的組態(tài)和存儲(chǔ)。大壩安全監(jiān)測(cè)的各種業(yè)務(wù)需求，只要符合本系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行包裝，均可抽象成被系統(tǒng)統(tǒng)一管理和存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)對(duì)象。

任務(wù)定義的時(shí)序，在運(yùn)行期會(huì)成為串行執(zhí)行時(shí)候的時(shí)序；任務(wù)的各種與業(yè)務(wù)無關(guān)的屬性，如重試樣式、延遲間隔等，均在本模塊內(nèi)統(tǒng)一定義和管理。

本模塊如圖2所示。

圖2 任務(wù)的定義和存儲(chǔ)

2.2 定時(shí)樣式的設(shè)置

如上所述，本系統(tǒng)提供了多種定時(shí)周期執(zhí)行的方式，此外，本系統(tǒng)還支持多定時(shí)機(jī)制，即可對(duì)一組任務(wù)施加多種定時(shí)周期方式。

定時(shí)設(shè)置如圖3所示。

圖3 定時(shí)設(shè)置

2.3 任務(wù)監(jiān)視和管理

本系統(tǒng)提供了可視化的任務(wù)監(jiān)視和管理視圖，即時(shí)任務(wù)和定時(shí)任務(wù)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)在視圖上進(jìn)行刷新；通過掛起、移除、恢復(fù)等功能按鈕，可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的任務(wù)進(jìn)行管理。

任務(wù)監(jiān)視如圖4所示。

圖4 任務(wù)的監(jiān)視和管理

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種基于組態(tài)的大壩安全監(jiān)測(cè)任務(wù)系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的原理、架構(gòu)和設(shè)計(jì)方案，總結(jié)了本系統(tǒng)各關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，并給出了具體實(shí)現(xiàn)，并且在多個(gè)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中得到了實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的工程效益。

展望下一步工作，是本系統(tǒng)可以拓展成基于SOA的構(gòu)件，可以更為標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)管理服務(wù)，方便與系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的集成。

[1] 鄭健兵,向南,周錫瑯.分布式工程安全監(jiān)測(cè)采集通信軟件的功能及實(shí)現(xiàn).水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)[J].2010，（3）:46-49.

[2] 向南，高磊.分布式大壩安全信息系統(tǒng)集成.水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)[J].2010，（3）:42-45.

[3] 吳駿.利用COM＋組件技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成.水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)[J].2010，（5）:39-42.

[4] 王衛(wèi)列,向南,花勝?gòu)?qiáng),等.基于可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言的大壩通用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集服務(wù)，水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)[J].2010,（5）.

[5] 花勝?gòu)?qiáng),向南,張軒,紀(jì)菁.基于工作流和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的引供水事故應(yīng)急預(yù)案系統(tǒng).水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)[J].2011,35（2）.

高 嵐（1965—），女，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向：電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用。E-mail:gaolan@sgepri.sgcc.com.cn

花勝?gòu)?qiáng), 通訊作者，男,工程師,主要研究方向:計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)及應(yīng)用。

Customizable Dam Safety Monitoring Mission System

GAO Lan，YANG Zhifeng，LI Yan, HUA Shengqiang
（State Grid Electric Power Research Institute，Nanjing 210003,China）

With the improvement of dam safety monitoring technology, a new requirement to further improve the efficiency of dam safety monitoring is proposed. In this paper, a dam monitoring task system, providing regular operation task mechanism, as well as retry and delay function, is explored. This system also offers a visual task monitoring and management view. It is proved that the system is customizable, stable, and scalable, and a good lightweight task framework.

dam safety monitoring; automation; task framework