分布式系統(tǒng)設(shè)計原則精選(九篇)
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第1篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
【關(guān)鍵詞】電商應(yīng)用 分布式 系統(tǒng)架構(gòu) 虛擬化 規(guī)劃設(shè)計
1 系統(tǒng)設(shè)計原則與目標(biāo)分析
分布式計算系統(tǒng)的研究一直是計算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的一個研究熱點，隨著云計算、虛擬化、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的推廣普及，分布式計算的理論研究也越來越受到研究者的重視。研究分布式計算的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和理論，揭示與分析分布式系統(tǒng)的底層問題（資源調(diào)度、分配、通信、協(xié)調(diào)、同步及不確定等），研究基本的算法概念與實現(xiàn)技術(shù)變得非常重要。
隨著淘寶、京東等電子商務(wù)平臺的網(wǎng)絡(luò)購物應(yīng)用的快速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式從CS架構(gòu)向著分布式平臺架構(gòu)演進(jìn)。本文針對具有電商類業(yè)務(wù)應(yīng)用特點的分布式架構(gòu)平臺進(jìn)行分析，提出一種面向電商應(yīng)用的分布式環(huán)境系統(tǒng)架構(gòu)，以適應(yīng)快速發(fā)展的電子商務(wù)應(yīng)用。
2 電商應(yīng)用的平臺技術(shù)分析
淘寶、京東等電子商務(wù)平臺，以及12306鐵路訂票系統(tǒng)等網(wǎng)站，其本質(zhì)上是一種分布式請求應(yīng)用，其應(yīng)用的特點不同于網(wǎng)絡(luò)搜索類應(yīng)用。這類請求通常情況下是數(shù)據(jù)的實時檢索，而相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)搜索引擎的檢索結(jié)果通常是通過蜘蛛程序預(yù)前爬取到的靜態(tài)搜索結(jié)果。這類電子商務(wù)類應(yīng)用，往往需要與電子商務(wù)的支付平臺相連接，其連接需要通過加密的、經(jīng)過安全認(rèn)證的網(wǎng)絡(luò)連接保證可靠性，可以把該類應(yīng)用統(tǒng)稱為“電商應(yīng)用”。這類應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并不像搜索類業(yè)務(wù)復(fù)雜，但是其數(shù)據(jù)并發(fā)及數(shù)據(jù)間的協(xié)同互鎖問題更重要，安全性、容錯性和并行讀寫的問題更突出。在電子商務(wù)平臺有類似優(yōu)惠促銷活動時，或網(wǎng)絡(luò)購票系統(tǒng)定時開放票源的時候，表現(xiàn)出來的大數(shù)據(jù)量并發(fā)訪問，會對系統(tǒng)架構(gòu)造成較大的沖擊。
本文針對具有電商類業(yè)務(wù)應(yīng)用特點的分布式架構(gòu)開展研究，對其分布式系統(tǒng)的體系架構(gòu)、資源的分配調(diào)度、云端資源的虛擬化調(diào)度與配置等問題展開分析。
2.1 技術(shù)對比
在現(xiàn)有的分布式技術(shù)的理論研究和分析中，對底層資源的分配和調(diào)度處理多采用不同的技術(shù)手段。并行計算技術(shù)的實現(xiàn)通常是一臺計算機(jī)，配備有多處理機(jī)，多處理機(jī)之間進(jìn)行合作協(xié)同計算，最終結(jié)果由一臺計算機(jī)來處理。分布式計算技術(shù)是多網(wǎng)的計算機(jī)，有各自的主機(jī)和處理器，通過網(wǎng)絡(luò)分配共享計算任務(wù)和計算信息。云計算則是計算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送計算命令給服務(wù)器，讓服務(wù)器執(zhí)行計算任務(wù)并將結(jié)果返還給發(fā)送命令的計算機(jī)。從處理對象的關(guān)系來看，并行計算是由單個計算機(jī)用戶完成的，分布式計算是由多個計算機(jī)用戶合作完成的，云計算是沒有用戶直接參與，而是交給網(wǎng)絡(luò)另一端的服務(wù)器來完成資源的分配與調(diào)度。
2.2 平臺分析
分布式環(huán)境的開放研究平臺已有很多，比較有代表性的平臺包括Hadoop、BOINC（Berkeley Open Infrastructure for Network Computing）、SETI@home等。其中有代表性的Hadoop架構(gòu)是在借鑒Google的MapReduce框架體系的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
Hadoop實現(xiàn)了一個分布式文件系統(tǒng)（Hadoop Distributed File System），用戶可以在不了解分布式底層細(xì)節(jié)的情況下，開發(fā)分布式程序。HDFS有著高容錯性的特點，并且設(shè)計用來部署在低廉的硬件上，適合那些有著超大數(shù)據(jù)集（large data set）的應(yīng)用程序。但在中間處理過程中，系統(tǒng)復(fù)雜度較高，map/reduce處理數(shù)據(jù)時對數(shù)據(jù)的并發(fā)性、互斥性及容錯性考慮不足。本文提出一種新的架構(gòu)，對于分布式大數(shù)據(jù)量并行計算的解決方案不同于復(fù)雜的hadoop，中間計算結(jié)果不依賴于hdfs，使用不同于map/reduce的設(shè)計模式解決問題。
3 電商應(yīng)用的系統(tǒng)平臺設(shè)計
3.1 平臺業(yè)務(wù)流程設(shè)計
電子商務(wù)解決方案通常分為直銷方案和供應(yīng)鏈集成方案。直銷方案常用于商業(yè)零售，一個商業(yè)組織通過虛擬商店來招攬客戶，客戶通過瀏覽器獲得想要的產(chǎn)品。供應(yīng)鏈集成方案的目標(biāo)是傳送一個動態(tài)的數(shù)據(jù)流，以實時數(shù)據(jù)聯(lián)系各地的貿(mào)易伙伴。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，所有參與供應(yīng)鏈解決方案的參加者必須采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的流暢和無縫傳輸。
電子商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供網(wǎng)上交易和資金轉(zhuǎn)帳等服務(wù)。根據(jù)商務(wù)規(guī)則進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)處理，定單處理，信息交流，促銷和廣告；對商務(wù)數(shù)據(jù)存儲及檢索，提供目錄管理，安全性管理和通信服務(wù)，提供開發(fā)組件、企業(yè)數(shù)據(jù)庫等必需的工具。
普通的分布式處理應(yīng)用一般是顯示事先編寫好的靜態(tài)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)變化較小，網(wǎng)頁內(nèi)容更新速度慢。如搜索引擎業(yè)務(wù)應(yīng)用，其搜索結(jié)果通常是根據(jù)之前其他用戶曾經(jīng)提交的搜索關(guān)鍵詞，由系統(tǒng)預(yù)先在后臺通過蜘蛛程序的抓取，在整個互聯(lián)網(wǎng)中獲取到有用的頁面數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)分類處理后保存在google的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，新用戶的搜索過程只是在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中將已建立起來的數(shù)據(jù)關(guān)系重新在web頁面呈現(xiàn)。再比如gmail的郵箱服務(wù)，由google公司開發(fā)的gmail郵箱服務(wù)將用戶的郵件保存在不同的分布式存儲系統(tǒng)，用戶的郵件內(nèi)容更新較慢，數(shù)據(jù)量較小，這些特點決定了，普通的分布式處理在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計過程中并不需要過多的考慮數(shù)據(jù)的并發(fā)性、互斥性及容錯性等特點。
而電子商務(wù)類網(wǎng)站不同于普通的分布式應(yīng)用，其以商務(wù)數(shù)據(jù)處理為主，數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，數(shù)據(jù)流入量大、數(shù)據(jù)交換頻繁，因此數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行效率直接影響整個電子商務(wù)系統(tǒng)的效率，數(shù)據(jù)的安全性也直接影響著系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行。
基于以上的分析，可以看到，分布式應(yīng)用從早期的分布式計算任務(wù)分配、發(fā)展到分布式數(shù)據(jù)爬取、再到分布式數(shù)據(jù)的大規(guī)模并行處理，其核心體系架構(gòu)針對不同的應(yīng)用，表現(xiàn)出不同的特征。
3.2 平臺架構(gòu)實現(xiàn)
分布式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計在性能上要求：
（1）數(shù)據(jù)分布式存儲。
（2）請求分布式調(diào)度。
（3）多結(jié)點分布式部署。
（4）雙重備份、熱切換等。
系統(tǒng)設(shè)計中最重要的是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、分布式資源分配及模塊間資源調(diào)度通信等問題。本文提出的分布式框架，提供并行計算模式，用于利用多機(jī)多核處理器的計算能力；提供分布式緩存用于使用多機(jī)內(nèi)存能力；提供遠(yuǎn)程文件操作用于利用遠(yuǎn)程多機(jī)硬盤存儲能力；提出完整的分布式協(xié)同和鎖，用于實現(xiàn)多機(jī)的協(xié)作和通訊?？蚣芴岢龊唵我子玫腁PI接口，實現(xiàn)對多臺計算機(jī)處理器、內(nèi)存、硬盤的統(tǒng)一利用，從而獲取較大的計算能力解決復(fù)雜問題。
設(shè)計的架構(gòu)在系統(tǒng)設(shè)置“商”，“生產(chǎn)者”，“倉庫”的幾個核心概念?！吧a(chǎn)者”為一個計算節(jié)點，可以部署在多個機(jī)器，它由開發(fā)者實現(xiàn)，計算時，“生產(chǎn)者”到“倉庫”獲取輸入資源，再將計算結(jié)果放回“倉庫”返回給“商”。“商”負(fù)責(zé)承包一個復(fù)雜項目的一部分，可以理解為一個分配任務(wù)和調(diào)度程序，它由開發(fā)者自己實現(xiàn)，開發(fā)者可以自由控制調(diào)度過程，比如按照“生產(chǎn)者”的數(shù)量將源數(shù)據(jù)切分成多少份，然后遠(yuǎn)程分配給“生產(chǎn)者”節(jié)點進(jìn)行計算處理，它處理完的中間結(jié)果數(shù)據(jù)不限制保存在hdfs里，而可以自由控制保存在分布式緩存、數(shù)據(jù)庫、分布式文件里。如果需要結(jié)果數(shù)據(jù)的合并，可以新建立一個“生產(chǎn)者”的任務(wù)分配進(jìn)行完成。多個“生產(chǎn)者”之間進(jìn)行責(zé)任鏈?zhǔn)教幚怼？偟膩碚f，是將大數(shù)據(jù)的復(fù)雜分布式計算，設(shè)計為一個鏈?zhǔn)降亩唷吧獭杯h(huán)節(jié)去處理，每個環(huán)節(jié)包括利用多臺“生產(chǎn)者”機(jī)器進(jìn)行并行計算，無論是拆分計算任務(wù)還是合并結(jié)果，都可以設(shè)計為一個單獨的“生產(chǎn)者”環(huán)節(jié)。這樣做的好處是，開發(fā)者有更大能力去深入控制并行計算的過程，去保持使用并行計算實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的完整性，而且對各種不同類型的并行計算場景也能靈活處理，不會因為某些特殊場景被map/reduce的框架限制，并且鏈?zhǔn)降拿總€環(huán)節(jié)也方便進(jìn)行監(jiān)控過程。
對分布式協(xié)同方面，簡化樹型結(jié)構(gòu)，用兩層結(jié)構(gòu)取代；簡化回調(diào)多線程等待編程模型，用更直觀的容易保證業(yè)務(wù)邏輯完整性的內(nèi)容變化事件以及狀態(tài)輪循取代；簡化臨時節(jié)點和序列節(jié)點等類型，取代為在創(chuàng)建節(jié)點時是否指定保持心跳，心跳斷掉時節(jié)點會自動刪除。系統(tǒng)提出沒有單點問題，可以有任意多個復(fù)本，它的復(fù)制不是定時而是基于內(nèi)容變更復(fù)制。實現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)者選舉算法，在領(lǐng)導(dǎo)者服務(wù)器當(dāng)機(jī)情況下，會自動將請求切換到備份服務(wù)器上，選舉出新的領(lǐng)導(dǎo)者?；谠摽蚣芸蓪崿F(xiàn)分布式配置信息、集群管理、故障節(jié)點檢測、分布式鎖、等協(xié)同功能。
對文件的處理方面，提供對集群文件的操作支持，包括：
（1）元數(shù)據(jù)訪問，添加刪除，按塊拆分， 高性能并行讀寫等。
（2）對集群文件的解析支持。
（3）對整形數(shù)據(jù)的高性能讀寫支持。
（4）兩階段提交和事務(wù)補(bǔ)償處理。
4 結(jié)束語
本文針對具有電商類業(yè)務(wù)應(yīng)用特點的分布式架構(gòu)平臺進(jìn)行分析，所設(shè)計的系統(tǒng)平臺實現(xiàn)了分布式協(xié)同，用兩層結(jié)構(gòu)取代樹型結(jié)構(gòu)，用直觀的保證業(yè)務(wù)邏輯完整性的內(nèi)容變化事件以及狀態(tài)輪循取代回調(diào)多線程等待編程模型。
參考文獻(xiàn)
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第2篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
關(guān)鍵詞：變電站 綜合自動化系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.1 面向間隔的分布式系統(tǒng)
將變電站的輸變電路線分為許多間隔，如進(jìn)線間隔、變壓器間隔、出線間隔等。各間隔設(shè)備相對獨立，僅通過站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并同站級計算機(jī)進(jìn)行通信。每一間隔層按遙測、遙信、遙控、保護(hù)等多CPU分布配置，且在設(shè)計上引入計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，功能分配采用盡可能下放的原則，這種結(jié)構(gòu)雖然可靠性大大提高，任一間隔故障不會影響其它間隔，但是對于每一間隔來說可靠性就比較低，如果間隔內(nèi)任一個發(fā)生故障，則會影響整個間隔。
1.2 面向?qū)ο蟮姆植际较到y(tǒng)
即一個單元對一個對象，每一根進(jìn)線、每一根出線、每臺變壓器、電容器等都可作為對象。這是一種真正的全分布式的變電站綜合自動化系統(tǒng)，它打破了原有二次設(shè)備的功能界限，根據(jù)變電站綜合自動化的要求重新組合。這種面向?qū)ο蟮姆植际较到y(tǒng)符合國際電工委員會的技術(shù)規(guī)范，是今后的發(fā)展方向。它具有以下特點：系統(tǒng)可靠性大大提高，局部故障不影響系統(tǒng)運(yùn)行；模塊間相對獨立，互相影響??；數(shù)據(jù)共享性好；系統(tǒng)運(yùn)行效率高；多功能的綜合控制方式，使得設(shè)備的運(yùn)行管理十分簡單，維護(hù)量少；抗干擾能力強(qiáng)；可擴(kuò)展性好；站內(nèi)二次設(shè)備所需電纜大大減少，節(jié)約投資。
2、雙網(wǎng)絡(luò)與單網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)
站級管理層與保護(hù)監(jiān)控層之間的數(shù)據(jù)及命令傳遞，可采用雙網(wǎng)絡(luò)或單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對110 kV樞紐變電站，采用雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)便于在數(shù)據(jù)流量很大時保證能快速傳遞各類信號，并提高其可靠性。采用雙網(wǎng)絡(luò)方式時，通常將監(jiān)控和保護(hù)獨立組網(wǎng)，在輸電線路或電氣設(shè)備故障保護(hù)動作后，可利用保護(hù)網(wǎng)快速傳遞錄波數(shù)據(jù)。由110kV及以下變電站規(guī)模較小，數(shù)據(jù)流量不大，110kV及以下變電站采用單網(wǎng)絡(luò)即可很好地滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?/p>
3、RS485或CAN現(xiàn)場總線網(wǎng)
3.1 RS485 總線
RS2485 總線較早應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)，目前仍為許多系統(tǒng)所采用，其缺點主要有：對于較小規(guī)模系統(tǒng)，有足夠的傳輸率，實時性有保證，但隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，系統(tǒng)性能迅速降低?？垢蓴_及安全性較差，一般只適宜于在控制室內(nèi)部使用，不能用于開關(guān)場及開關(guān)間隔內(nèi)，即不適用于分散安裝的分布式系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上只能有一個主節(jié)點，其余均為從節(jié)點，各I/O單元橫向通信必須經(jīng)過站級計算機(jī)進(jìn)行，系統(tǒng)靈活性差。數(shù)據(jù)通信方式是命令響應(yīng)式，節(jié)點只有在收到主節(jié)點的命令后才能響應(yīng)，一些重要的變位信息得不到及時上送，實時性較差。無檢錯糾錯功能。通信規(guī)約由各廠家自定，不同系統(tǒng)設(shè)備間難以互聯(lián)。
3.2 CAN 總線型網(wǎng)絡(luò)
采用短幀傳送，且每幀均有CRC 校驗和其它檢錯措施，抗干擾能力強(qiáng)，只需采用廉價的雙絞線傳輸就可保證誤碼率≤10-11。網(wǎng)絡(luò)直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km，此時傳輸速率為5kbit/s，而當(dāng)傳輸距離為40m時，傳輸速率可達(dá)1Mbit/s。按多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息，而且還可按點對點、一點對多點和全局廣播等方式傳送信息，通信方式靈活。網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點可以設(shè)置成不同的優(yōu)先級別，并采用非破壞性總線裁決技術(shù)，當(dāng)有兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點會自行暫停發(fā)送，但優(yōu)先級高的節(jié)點卻不受影響繼續(xù)發(fā)送，從而大大地節(jié)省了總線沖突裁決時間，以保證整個系統(tǒng)的實時性。網(wǎng)絡(luò)上某個節(jié)點異常時，有自動關(guān)閉總線的功能，切斷該節(jié)點與總線的聯(lián)系，以保證總線上其它操作不受影響。CAN網(wǎng)絡(luò)符合ISO11898技術(shù)規(guī)范，具有良好的開放性和硬件支持環(huán)境。
4、后臺操作系統(tǒng)
4.1 WindowsNT操作系統(tǒng)
硬件向上兼容性好，不需要人工進(jìn)行硬件的優(yōu)化配置。支持軟件多，可移植性強(qiáng)，易于二次開發(fā)和功能擴(kuò)展。有全方位多功能的系統(tǒng)配置組態(tài)功能，包括系統(tǒng)配置、圖形、報表、曲線、事件處理方式等，使系統(tǒng)生成修改極為快捷、靈活、方便；多種報表配置生成及輸出，全部基于Excel 電子報表，便于管理并與其他工具接口；標(biāo)準(zhǔn)的大型數(shù)據(jù)系統(tǒng)SQL Server 或Sybase 作為實時及歷史數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)容量大，保證了數(shù)據(jù)完整性和一致性，易于維護(hù)并能與其它系統(tǒng)無縫連接。界面直觀，通用性強(qiáng)，用戶普遍會使用，減少培訓(xùn)的工作量。系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性略差，有時由于任務(wù)多易發(fā)生死機(jī)。安全性不高，易受計算機(jī)病毒的侵入?；谠摬僮飨到y(tǒng)的應(yīng)用軟件有的具有識別碼，從保密的角度限制了它的使用范圍。
4.2 SCOUN IX 系統(tǒng)
硬件兼容較為嚴(yán)格， 一般的PC 機(jī)顯卡在圖形環(huán)境下不能兼容，即使兼容，其分辨率也較低，大多≤1024×768。需要對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，這項工作一般使用人員難以勝任。支持軟件較少，應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)軟件要自行編制。操作系統(tǒng)為英文環(huán)境，對國內(nèi)用戶來說較難掌握。有較長時間的運(yùn)行經(jīng)驗及完善改進(jìn)，穩(wěn)定性好，安全性高，軍工、金融等行業(yè)對可靠性要求較高的網(wǎng)絡(luò)普遍采用。
5、變電站自動化系統(tǒng)應(yīng)能實現(xiàn)的功能
5.1 微機(jī)保護(hù)
是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)， 包括線路保護(hù)， 變壓器保護(hù)， 母線保護(hù)， 電容器保護(hù)及備自投， 低頻減載等安全自動裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能：
（1）故障記錄；（2）存儲多套定值；?。?）顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?；?）與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息， 動作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值， 校對時鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。
5.2數(shù)據(jù)采集及處理功能
5.2．1 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、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等。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。
5.2.2 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， 電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。
5．3 控制和操作功能
操作人員可通過后臺機(jī)屏幕對斷路器， 隔離開關(guān)， 變壓器分接頭， 電容器組投切進(jìn)行遠(yuǎn)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。
5.4 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， 并把數(shù)據(jù)送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護(hù)與維修， 可對其各部分采用查詢標(biāo)準(zhǔn)輸入檢測等方法實時檢查， 能快速發(fā)現(xiàn)裝置內(nèi)部的故障及缺陷， 并給出提示， 指出故障位置。
5.5 人機(jī)聯(lián)系系統(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、斷信息也像被采集的數(shù)據(jù)一樣周期性地送往后臺機(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心與遠(yuǎn)方控制中心通信。本功能在常規(guī)遠(yuǎn)動“四遙”的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等， 其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動系統(tǒng)。還應(yīng)具有同調(diào)度中心對時， 統(tǒng)一時鐘的功能和當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。
參考文獻(xiàn)
第3篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
關(guān)鍵詞：CORBA; DII; Java
中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)06-11010-02
The Design and Implementation of the CORBA Server Interfaces Test Tool
BI Xue-jun,XIAO Qing,HAO Na
(Department of Information Engineering of Academy of Armored Force Engineering,Beijing 100072,China)
Abstract: The paper introduces the design and implementation of the CORBA server interfaces test tool CTester. It is independent of platform, providing a graphic user interface,supporting for script definition and dynamic invocation. It provides an easy way to test distribute system.
Key words: CORBA(Common Object Request Broker Architecture); DII (Dynamic Invocation Interface); Java
1 引言
隨著Internet的廣泛運(yùn)用，將應(yīng)用擴(kuò)展到局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)甚至Internet上已成為用戶的普遍需求，為此分布式計算成了新的熱點。在分布式計算環(huán)境中，異構(gòu)性是一個十分明顯的特點。一個典型的分布環(huán)境包括有大型主機(jī)、UNIX工作站和PC機(jī)，各種機(jī)器所采用的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議也是千差萬別，在這樣的異構(gòu)環(huán)境下實現(xiàn)信息和軟件資源的共享將十分困難，而一個健壯的分布計算框架將為分布應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來極大的好處。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，OMG組織于1991年提出了公用對象請求程序結(jié)構(gòu)的技術(shù)規(guī)范CORBA[1]（Common Object Request Broker Architecture，通用對象請求體系結(jié)構(gòu)）。CORBA規(guī)范充分利用了現(xiàn)今軟件技術(shù)發(fā)展的最新成果，在基于網(wǎng)絡(luò)的分布式應(yīng)用環(huán)境下實現(xiàn)應(yīng)用軟件的集成，使得面向?qū)ο蟮能浖诜植肌悩?gòu)環(huán)境下實現(xiàn)可重用、可移植和互操作。
要想編寫一個良好健壯的CORBA應(yīng)用程序，首先需要進(jìn)行有效的測試。一般的測試過程是，開發(fā)人員編寫完CORBA服務(wù)器程序后，首先花費一定的時間開發(fā)客戶程序來調(diào)用CORBA服務(wù)器對象。如果要針對大量的各種輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行測試，那么客戶端測試程序的開發(fā)工作量將會很大。因此需要研制開發(fā)CORBA服務(wù)器接口測試工具，進(jìn)行有效的CORBA對象接口測試，驗證CORBA接口實現(xiàn)的正確性。
2 系統(tǒng)設(shè)計
該CORBA服務(wù)器接口測試工具以下簡稱為CTester，它能夠向CORBA對象調(diào)用指定的操作，獲取或設(shè)置CORBA對象的屬性，驗證CORBA接口的實現(xiàn)，其參數(shù)設(shè)置方便，測試結(jié)果顯示直觀。支持測試腳本定義，用戶熟悉IDL就可以編寫測試腳本，測試腳本建立簡便，可重復(fù)使用。該工具完全采用java編寫，遵從CORBA2.3規(guī)范[2]，工作平臺為IONA公司的orbix2000[3]。
2.1 設(shè)計原則
Ctester測試工具在開發(fā)過程中，遵循以下幾個原則：
1)平臺無關(guān)性：測試工具的運(yùn)行應(yīng)保證與操作系統(tǒng)無關(guān)，因此系統(tǒng)采用JAVA語言實現(xiàn)；
2)使用簡便靈活：采用圖形化GUI界面，使用簡便靈活，顯示結(jié)果直觀，操作易于掌握；
3)支持腳本定義：用戶熟悉IDL就可以編寫測試腳本，測試腳本建立簡便，可重復(fù)使用；
4)采用動態(tài)調(diào)用DII：動態(tài)方式允許對任意對象進(jìn)行操作，借助接口庫，動態(tài)方式可以在運(yùn)行時刻查詢各對象所支持的操作，無論是操作的對象、發(fā)起調(diào)用的參數(shù)，還是發(fā)起調(diào)用的次數(shù)等等都可以由客戶程序在運(yùn)行時刻視當(dāng)時環(huán)境和需要而決定。因此，采用動態(tài)方式相對靜態(tài)方式而言靈活性大大增強(qiáng)。
2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按功能劃分為六個模塊，分別是測試控制模塊、腳本定制模塊、腳本解釋模塊、測試驅(qū)動模塊、動態(tài)調(diào)用模塊、結(jié)果處理模塊。其中測試控制模塊提供了一個總的控制界面，進(jìn)行測試過程的控制和管理，測試人員輸入指令，進(jìn)行任意指定參數(shù)的操作或?qū)傩哉{(diào)用。在調(diào)用結(jié)束后，由測試結(jié)果處理模塊處理并顯示返回值及輸入/輸出參數(shù)，結(jié)果也可以保存在文件中。
腳本定制模塊采用IDL格式定義測試腳本，能夠編輯、管理測試腳本文件。用戶熟悉IDL就可以編寫測試腳本，測試腳本的解釋由腳本解釋模塊進(jìn)行。通過測試腳本可以向CORBA對象調(diào)用指定的操作，也可以獲取或設(shè)置CORBA對象的屬性。
在測試執(zhí)行過程中，測試驅(qū)動模塊和動態(tài)調(diào)用模塊從接口存儲庫載入被測CORBA對象IDL細(xì)節(jié)。為了保持測試工具的靈活性，采用動態(tài)調(diào)用方式。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：
3 CTester工具實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)
3.1 動態(tài)調(diào)用技術(shù)DII
CORBA服務(wù)器接口測試工具CTester從Client/Server模式看，實際上相當(dāng)于客戶端，客戶程序?qū)h(yuǎn)端對象的調(diào)用，有兩種方式：靜態(tài)方式和動態(tài)方式。本測試工具需要對任意CORBA服務(wù)器的屬性/操作進(jìn)行調(diào)用，因此采用動態(tài)調(diào)用DII[4]的方式，相對靜態(tài)方式而言，該種方式有以下幾個優(yōu)點：
(1)靈活。動態(tài)方式允許對任意對象進(jìn)行操作，所需要的只是目標(biāo)對象的對象引用。借助接口庫，動態(tài)方式可以在運(yùn)行時刻查詢對象所支持的屬性/操作信息，大大提高了程序的靈活性。
(2)客戶程序的可移植性增強(qiáng)。由于DII與客戶之間的接口是標(biāo)準(zhǔn)的，因此由動態(tài)方式實現(xiàn)的代碼具有良好的可移植性。
(3)可執(zhí)行程序的“體積”小。與靜態(tài)方式不同，DII不需要為每個接口生成碼根和框架，無論程序中使用多少接口，所需要的只是一套支持DII的接口庫，這樣可執(zhí)行程序的“體積”會相對較小。
當(dāng)然，與靜態(tài)方式相比，動態(tài)方式有以下的缺點：
(1)使用復(fù)雜。使用靜態(tài)方式時，對目標(biāo)對象的操作都施加在一個本地的對象上，相應(yīng)對象支持的所有操作及格式都已經(jīng)預(yù)先定義在這個對象中，因而使用方便。在動態(tài)方式下，程序員需要自己動手，“臨時”構(gòu)建一個請求并發(fā)送，同時程序還需要查詢接口庫以獲得屬性/操作必要描述信息，這些過程都較靜態(tài)方式復(fù)雜。
(2)速度緩慢。由于靜態(tài)方式下類型信息都是確定的，因此速度較快；而動態(tài)方式實現(xiàn)時，類型信息都是動態(tài)獲知，速度不可避免要慢一些。此外，程序要花去大量時間來查詢接口庫，尤其當(dāng)被查詢的接口定義存放在遠(yuǎn)端時，這些查詢還會引發(fā)遠(yuǎn)端調(diào)用，致使動態(tài)方式的速度變得更慢。
鑒于上述動態(tài)調(diào)用速度緩慢的缺點，為避免程序每次調(diào)用都去查詢接口庫來獲得屬性/操作的描述信息，我們采用預(yù)先將接口庫中所有數(shù)據(jù)類型的接口定義對象轉(zhuǎn)化為本地用java實現(xiàn)的類對象，這樣程序就不必花費大量的時間來查詢接口庫，而只需調(diào)用所需類的屬性或方法即可，大大提高了調(diào)用執(zhí)行的效率。
動態(tài)調(diào)用的過程簡要歸納如下：
(1)獲得接口名，將目標(biāo)對象接口信息注冊到接口庫中；
(2)從接口庫的對象中，找到所要調(diào)用的操作（或方法）的描述；
(3)建立調(diào)用參數(shù)表，并逐一填入?yún)?shù)；
(4)創(chuàng)建請求，請求中應(yīng)包括目標(biāo)對象的引用、方法名、參數(shù)表和返回值；
(5)調(diào)用請求，并作結(jié)果處理。
3.2 采用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮乃枷?，將接口庫中各種數(shù)據(jù)類型對象一一轉(zhuǎn)化為用java類實現(xiàn)的對象，對CORBA服務(wù)器屬性/操作的調(diào)用變成了對相應(yīng)java類的屬性方法調(diào)用，提高了接口庫查詢效率，使得程序結(jié)構(gòu)更加合理，易于維護(hù)。啟動CTester工具后首先要執(zhí)行“Load-ifr”命令，將接口庫中所有IDL文件詳細(xì)描述信息裝入CorbaRepository類[5]，其中也包括要測試的CORBA服務(wù)器IDL描述文件信息，然后再調(diào)用“attribute”或“operation”命令對CORBA服務(wù)器中的屬性、參數(shù)進(jìn)行設(shè)置/獲取，對CORBA服務(wù)器中的操作進(jìn)行調(diào)用，獲得inout/out參數(shù)結(jié)果和返回值，驗證結(jié)果返回值是否正確。
4 總結(jié)
本課題在對CORBA服務(wù)器接口測試技術(shù)經(jīng)過大量的研究后，開發(fā)了相應(yīng)的測試工具來驗證CORBA接口的實現(xiàn)，該工具可以為分布式系統(tǒng)的開發(fā)提供測試手段。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 朱其亮,鄭斌．CORBA 原理及應(yīng)用[M]．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001.15-37.
[3] Orbix 2000 Programmer’s Guide Java Edition[EB/OL]．．2004-09-16.
第4篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
關(guān)鍵詞:集散控制系統(tǒng);機(jī)柜集成;管理信息系統(tǒng);專家數(shù)據(jù)庫
中圖分類號:TP291文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1009-2374 (2010)22-0026-03
0引言
20世紀(jì)70年代后,信息技術(shù)的發(fā)展引起了多個技術(shù)領(lǐng)域的深刻變革,這場變革對傳統(tǒng)自動化行業(yè)的影響也是巨大的,過程控制技術(shù)在這場變革中有了質(zhì)的飛躍。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,當(dāng)前過程控制技術(shù)已有了巨大的進(jìn)步。
雖然DCS技術(shù)有了巨大的發(fā)展,國內(nèi)外很多企業(yè)都已掌握了成熟的技術(shù),但是應(yīng)用于DCS的機(jī)柜集成信息技術(shù)幾乎依然處于空白狀態(tài)。目前許多企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到利用管理信息系統(tǒng)對DCS機(jī)柜集成流程的改造,能夠使傳統(tǒng)DCS企業(yè)適應(yīng)激烈競爭環(huán)境并取得主導(dǎo)地位。但是這些企業(yè)對于機(jī)柜集成的管理研究還處在起步階段,在實現(xiàn)項目管理信息化的過程中,還存在許多認(rèn)識和方法上的誤區(qū)。
1DCS機(jī)柜特點分析
1.1DCS系統(tǒng)簡介
DCS是一類分散控制、集中管理的儀表計算機(jī)控制系統(tǒng)。它具有連接方便、采用軟連接方法使控制策略更改容易、顯示方式靈活、顯示內(nèi)容多樣和數(shù)據(jù)存儲量大等優(yōu)點。DCS由被控對象、用于生產(chǎn)過程的參數(shù)檢測與變送儀表、控制站、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和報警部件等組成。它的各組成部分是各自為政的自治和協(xié)調(diào)系統(tǒng)。自治系統(tǒng)指這些系統(tǒng)能完成自己的功能和獨立工作,協(xié)調(diào)系統(tǒng)指這些組成部分用通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫相互連接,信息數(shù)據(jù)相互交換,既有分工又相互制約,在系統(tǒng)協(xié)調(diào)下工作。
正是因為DCS系統(tǒng)的復(fù)雜程度高而導(dǎo)致了用于系統(tǒng)載體的機(jī)柜具有特殊性和多樣性。
1.2控制站機(jī)柜多樣性描述
現(xiàn)場控制站是一套可獨立運(yùn)行的計算機(jī)檢測控制系統(tǒng),由機(jī)柜、電源、I/O模塊和控制處理器等組成。DCS系統(tǒng)的硬件基本上都安裝在機(jī)柜中,不同廠商的DCS控制系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)上相差很大,即使是同一廠商的產(chǎn)品也會不斷升級換代,而且根據(jù)用戶的需求,針對不同的用戶在硬件配置上也不盡相同,這就需要不同的控制柜。
現(xiàn)場控制站的機(jī)柜內(nèi)部均裝有二次結(jié)構(gòu),以供安裝I/O模塊、電源、繼電器及各種接線端子?？刂普镜臋C(jī)柜按照功能劃分可以分為主機(jī)柜、I/O柜、繼電器柜和端子柜等。不同類型的機(jī)柜都有各自的特點。主機(jī)柜內(nèi)部的控制設(shè)備需要提供完善的電磁屏蔽,活動部分之間要保證有良好的電氣連接;端子柜中交直流和信號線都需要隔離走線;本安機(jī)柜和非本安機(jī)柜的匯線槽和接線端子顏色需要區(qū)分開來。這些不同的技術(shù)規(guī)范就要求機(jī)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)多樣化。
由于硬件配置原因,機(jī)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)很難做到標(biāo)準(zhǔn)化,這樣造成了機(jī)柜多樣性,使DCS項目機(jī)柜集成變得非常復(fù)雜和繁瑣。
2機(jī)柜集成現(xiàn)狀
目前機(jī)柜集成的時間節(jié)點是從銷售部把拿到的訂單移交給工程部開始,到制造部把集成后經(jīng)過測試的機(jī)柜發(fā)運(yùn)給用戶結(jié)束。中間經(jīng)過的主要環(huán)節(jié)有工程軟硬件配置、材料清單確定、零部件采購和機(jī)柜裝配與接線等。下面把以上提到的環(huán)節(jié)作展開說明:
2.1工程軟硬件配置
這個過程一般由項目經(jīng)理負(fù)責(zé)。其根據(jù)系統(tǒng)項目要實現(xiàn)的功能和信號來配置系統(tǒng)軟硬件,但對于機(jī)柜和其他結(jié)構(gòu)件不作選型,也就是說用于系統(tǒng)項目的控制類標(biāo)準(zhǔn)件比較容易確定,但是其他輔料等非標(biāo)件難以定型,項目經(jīng)理需要就這個問題不斷和工藝工程師去討論。如果有一個專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),項目經(jīng)理可以在軟硬件配置階段直接完成整個系統(tǒng)設(shè)計。
2.2材料清單確定
這個環(huán)節(jié)原來應(yīng)由項目工程師完成,和上述工程軟硬件配置以及下面要談到的機(jī)柜二次結(jié)構(gòu)設(shè)計一樣,如果在軟硬件配置階段,有一個專家數(shù)據(jù)庫,材料清單就可以產(chǎn)生。目前這個工作通常由工藝工程師完成,工藝工程師按照項目經(jīng)理提供的典型圖紙和自己的經(jīng)驗來完成詳細(xì)材料的配置。
2.3零部件采購
目前機(jī)柜集成除了裝配圖紙生成和材料清單不能在很短的時間內(nèi)完成之外,還有一個很大的問題就是缺料。由于DCS系統(tǒng)的特點,DCS系統(tǒng)所用到的機(jī)柜內(nèi)部安裝材料,包括控制器、I/O模塊、電纜,風(fēng)扇,空氣開關(guān)和接線端子等,都具有小批量多品種的特征,這給采購帶來了巨大的挑戰(zhàn)。解決這個問題需要有一個管理系統(tǒng),可以對交貨期長的零件、項目之間材料調(diào)用、材料需求預(yù)測和庫存看板進(jìn)行統(tǒng)一管理。
2.4機(jī)柜裝配與接線
在這里出現(xiàn)的問題主要是生產(chǎn)調(diào)度。在生產(chǎn)現(xiàn)場的每一個項目都不相同,生產(chǎn)調(diào)度無法做到一個靜態(tài)調(diào)度,由于缺料、圖紙更改和生產(chǎn)過程中的突發(fā)事件等各種原因,很難對生產(chǎn)資源、機(jī)柜集成次序、機(jī)柜集成過程和質(zhì)量進(jìn)行管理,要實現(xiàn)精益生產(chǎn)必須要有一個統(tǒng)一的管理系統(tǒng)。
3管理系統(tǒng)設(shè)計原則
對于上面描述的DCS機(jī)柜特點和目前DCS機(jī)柜集成中出現(xiàn)的問題,可以設(shè)計一套管理信息系統(tǒng)來解決。下面詳細(xì)說明五條設(shè)計原則:
3.1系統(tǒng)性
機(jī)柜集成的管理是一個統(tǒng)一的整體,從母公司到子公司需要全局考慮,從工程部門到制造部門需要協(xié)同合作,管理信息系統(tǒng)在設(shè)計過程中必須從系統(tǒng)的整體角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計。從整體角度考慮各個子系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)相互平衡的關(guān)系,可以使每個子系統(tǒng)的所有信息進(jìn)行共享,設(shè)計的系統(tǒng)性必須按照機(jī)柜集成的電氣規(guī)范、安全標(biāo)準(zhǔn)和各種防護(hù)等級。
3.2可變性
DCS系統(tǒng)項目本身是一個不斷完善的系統(tǒng),機(jī)柜集成同樣如此。管理信息系統(tǒng)是個龐大的系統(tǒng),它需要保持較長的生命周期,所以要求它具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性,要具有較好的開放性和結(jié)構(gòu)可變性。在管理系統(tǒng)設(shè)計中,按照機(jī)柜設(shè)計、生產(chǎn)流程、材料采購和質(zhì)量管理進(jìn)行模塊化處理,并且要提高各模塊的獨立性,使各個模塊之間的相互依存度降到最低。這樣可以按照每個模塊修改管理系統(tǒng),以后可以單獨增加功能。
3.3可靠性
DCS項目從和用戶開工程會開始,留給集成供應(yīng)商的時間并不很充裕,所以要求在做系統(tǒng)項目的過程中不能出差錯。機(jī)柜集成管理系統(tǒng)也必須做到這一點,一定要有很強(qiáng)的抵御外界干擾的能力和失效后恢復(fù)正常使用的能力。
3.4高效性
DCS項目工期很短,機(jī)柜集成處于整個項目的前期,如果機(jī)柜集成效率低下,勢必造成后期的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試相當(dāng)緊張,有可能造成延期發(fā)運(yùn)。所以管理信息系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)處理事務(wù)的能力較強(qiáng),能夠迅速地對處理請求做出響應(yīng)。
3.5經(jīng)濟(jì)性
在金融危機(jī)之下,每個企業(yè)都在提高工作效率,同時也在降低生產(chǎn)和管理成本。機(jī)柜集成管理系統(tǒng)要在滿足需求的前提下,盡可能減少系統(tǒng)開銷。一方面在硬件投入上做到簡潔且符合系統(tǒng)要求;另一方面設(shè)計不要過于復(fù)雜,各個模塊在保證功能的情況下減少開發(fā)費用。
4管理系統(tǒng)框架
系統(tǒng)設(shè)計原則確定下來以后,然后需要考慮管理系統(tǒng)的框架設(shè)計,這是管理信息系統(tǒng)開發(fā)過程中一個非常重要的階段。
4.1總體布局
一般信息系統(tǒng)總體布局分為集中式和分布式兩種,DCS系統(tǒng)機(jī)柜的管理系統(tǒng)設(shè)計必須按照分布式進(jìn)行。分布式系統(tǒng)可以運(yùn)用局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)混合形式及互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)及其混合形式,利用這些計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把分布在不同地點的計算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)等資源聯(lián)系在一起進(jìn)行聯(lián)機(jī)處理。
4.2專家數(shù)據(jù)庫
由于機(jī)柜具有零件眾多、裝配工藝復(fù)雜和設(shè)計多樣等特點,要成功開發(fā)一個管理信息系統(tǒng)必須要配備專家數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是經(jīng)特別設(shè)計的計算機(jī)程序,用來復(fù)制自動化工程領(lǐng)域機(jī)柜集成專家的推理和決策過程。專家系統(tǒng)按照實際項目要求,可以對機(jī)柜集成知識庫中的知識和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)加以智能性分析、判斷,得出結(jié)論以供設(shè)計人員參考。根據(jù)這個專家系統(tǒng)可以開發(fā)各種工具,如圖紙生成器、材料清單生成器和工程更改通知單等一系列工具。有了這樣一個面向應(yīng)用者的專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,相關(guān)機(jī)柜集成工程師可以很容易地利用它報價、選型和計算機(jī)模擬裝配。
4.3硬件配置設(shè)計
由于機(jī)柜集成管理系統(tǒng)按照分布式設(shè)計,通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn),所以在硬件上有兩方面需求,即計算機(jī)系統(tǒng)配置和網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計。關(guān)于計算機(jī)的選型要考慮系統(tǒng)未來的升級可能和第三方軟件的支持,使管理系統(tǒng)具有延續(xù)性。另外硬件配置要考慮數(shù)據(jù)處理能力、存儲功能和通信功能。由于管理系統(tǒng)是一個全球性的系統(tǒng),每個子系統(tǒng)都要利用這個管理系統(tǒng),所以網(wǎng)絡(luò)平臺要考慮實用性、先進(jìn)性和開放性。
4.4軟件設(shè)計平臺
信息系統(tǒng)軟件平臺是指支持系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行的軟件平臺。開發(fā)一個全球性的龐大的信息系統(tǒng)要保證開發(fā)維護(hù)簡單易行,而且開發(fā)的系統(tǒng)運(yùn)行要高效可靠。機(jī)柜集成對于一個跨國公司來說,要做到標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一性。軟件平臺必須符合開放式的發(fā)展方向,要與其他系統(tǒng)互聯(lián)及互操作性。一個跨國公司花了大量的人力物力,要保證這個管理系統(tǒng)建設(shè)成功、生存和發(fā)展。這個管理系統(tǒng)所設(shè)置的軟件平臺必須支持必要的軟件開發(fā)工具,比如數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具、界面開發(fā)工具和應(yīng)用工具等。另外這個軟件平臺要有對新技術(shù)的支持能力。DCS技術(shù)還在不斷發(fā)展之中,機(jī)柜集成也隨著DCS的發(fā)展也在不斷變化之中,管理信息系統(tǒng)也需要跟著改變。只有支持新技術(shù)能力的平臺才能適應(yīng)系統(tǒng)今后發(fā)展的需要。
5結(jié)語
由于DCS機(jī)柜集成的多樣化和非標(biāo)準(zhǔn)化等特點,傳統(tǒng)機(jī)柜集成孤島模式已不適應(yīng)當(dāng)前快速響應(yīng)的市場要求,因此應(yīng)用管理信息系統(tǒng)已成了機(jī)柜集成發(fā)展的必然趨勢。管理信息系統(tǒng)把項目運(yùn)行過程中的信息技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)和企業(yè)的各種生產(chǎn)與經(jīng)營活動有機(jī)高效地結(jié)合起來,能夠保證機(jī)柜集成企業(yè)有效地運(yùn)轉(zhuǎn),去創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
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第5篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
關(guān)鍵詞：變電站，綜合自動化，功能，智能單元
1． 引言
近年來，隨著電網(wǎng)運(yùn)行水平的提高，各級調(diào)度中心要求更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運(yùn)行情況，提高變電站的可控性，進(jìn)而要求更多地采用遠(yuǎn)方集中控制，操作，反事故措施等，即采用無人值班的管理模式，以提高勞動生產(chǎn)率，減少人為誤操作的可能，提高運(yùn)行的可靠性。另一方面，當(dāng)代計算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段的應(yīng)用，已改變了傳統(tǒng)二次設(shè)備的模式，為簡化系統(tǒng)，信息共享，減少電纜，減少占地面積，降低造價等方面已改變了變電站運(yùn)行的面貌?；谏鲜鲈颍冸娬咀詣踊伞盁衢T話題”已轉(zhuǎn)向了實用化階段，電力行業(yè)各有關(guān)部門把變電站自動化做為一項新技術(shù)革新手段應(yīng)用于電力系統(tǒng)運(yùn)行中來，各大專業(yè)廠家亦把變電站自動化系統(tǒng)的開發(fā)做為重點開發(fā)項目，不斷地完善和改進(jìn)相應(yīng)地推出各具特色的變電站綜合自動化系統(tǒng)，以滿足電力系統(tǒng)中的要求。
國外從80年代初開始進(jìn)行研究開發(fā)，到目前為止，各大電力設(shè)備公司都陸續(xù)地推出系列化的產(chǎn)品。如ABB，SIEMENS，HARRIS等公司，90年代以來，世界各國新建變電站大部分采用了全數(shù)字化的二次設(shè)備；相應(yīng)地采用了變電站自動化技術(shù)；我國開展變電站綜合自動化的研究及開發(fā)相比世界發(fā)達(dá)國家較晚，但隨著數(shù)字化保護(hù)設(shè)備的成熟及廣泛應(yīng)用，調(diào)度自動化系統(tǒng)的成熟應(yīng)用，變電站自動化系統(tǒng)已被電力系統(tǒng)用戶接受使用，但在電力部門使用過程中大致有兩方面的原則：一是中低壓變電站采用自動化系統(tǒng)，以便更好地實施無人值班，達(dá)到減人增效的目的；二是對高壓變電站（220kV及以上）的建設(shè)和設(shè)計來說，是要求用先進(jìn)的控制方式，解決各專業(yè)在技術(shù)上分散、自成系統(tǒng)，重復(fù)投資，甚至影響運(yùn)行可靠性。并且在實際的工程中尚存在以下主要問題：
(1)功能重復(fù)，表現(xiàn)在計量，遠(yuǎn)動和當(dāng)?shù)乇O(jiān)測系統(tǒng)所用的變送器各自設(shè)置，加大了CT，PT負(fù)載，投資增加，并且還造成數(shù)據(jù)測量的不一致性；遠(yuǎn)動裝置和微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)一個受制于調(diào)度所，一個是服務(wù)于當(dāng)?shù)乇O(jiān)測，沒有做到資源共享，增加了投資且使現(xiàn)場造成復(fù)雜性，影響系統(tǒng)的可靠性；
(2) 缺乏系統(tǒng)化設(shè)計 而是以一種”拼湊”功能的方式構(gòu)成系統(tǒng)，致使 整個系統(tǒng)的性能指標(biāo)不高，部分功能及系統(tǒng)指標(biāo)無法實現(xiàn)。
（3）對變電站綜合自動化系統(tǒng)的工程設(shè)計缺乏規(guī)范性的要求，尤其是系統(tǒng)的各部分接口的通信規(guī)約，如涉及到不同廠家的產(chǎn)品，則問題更多，從而導(dǎo)致各系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)時間長，對將來的維護(hù)及運(yùn)行都帶來了極大的不便，進(jìn)而影響了變電站自動化系統(tǒng)的投入率。
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(jī)保護(hù)：是對站內(nèi)所有的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，包括線路保護(hù)，變壓器保護(hù)，母線保護(hù)，電容器保護(hù)及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護(hù)應(yīng)具有下列功能：
1）．故障記錄
2）．存儲多套定值
3）．顯示和當(dāng)?shù)匦薷亩ㄖ?/p>
4）．與監(jiān)控系統(tǒng)通信。根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)命令發(fā)送故障信息，動作序列。當(dāng)前整定值及自診斷信號。接收監(jiān)控系統(tǒng)選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。
2．2 數(shù)據(jù)采集
包括狀態(tài)數(shù)據(jù)，模擬數(shù)據(jù)和脈沖數(shù)據(jù)
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(hù)動作信號則采用串行口（RS-232或RS485）或計算機(jī)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(hù)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(jī)保護(hù)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(jìn)行遠(yuǎn)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(jī)保護(hù)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(jī)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(yuǎn)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(hù)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(hù)專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，主要有：
1）．?dāng)嗦菲鲃幼鞔螖?shù)
2）．?dāng)嗦菲髑谐收蠒r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(fù)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(yuǎn)動操作中心或調(diào)度中心實現(xiàn)。
2．8 人機(jī)聯(lián)系
2．9 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(jī)和遠(yuǎn)方調(diào)度中心或操作控制中心。
2．10與遠(yuǎn)方控制中心的通信
本功能在常規(guī)遠(yuǎn)動‘四遙’的基礎(chǔ)上增加了遠(yuǎn)方修改整定保護(hù)定值、故障錄波與測距信號的遠(yuǎn)傳等，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的遠(yuǎn)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(hù)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(biāo)及IEC標(biāo)準(zhǔn)。
變電站綜合自動化系統(tǒng)應(yīng)具有同調(diào)度中心對時，統(tǒng)一時鐘的功能，還應(yīng)具有當(dāng)?shù)剡\(yùn)行維護(hù)功能。
2．11 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。
轉(zhuǎn)貼于 3．變電站綜合自動化的結(jié)構(gòu)及模式
3．1 目前從國內(nèi)、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結(jié)構(gòu)：
1）．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(jī)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。這里所談的‘分布’是按變電站資源物理上的分布（未強(qiáng)調(diào)地理分布），強(qiáng)調(diào)的是從計算機(jī)的角度來研究分布問題的。這是一種較為理想的結(jié)構(gòu)，要做到完全分布式結(jié)構(gòu)，在可擴(kuò)展性、通用性及開放性方面都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，然而在實際的工程應(yīng)用及技術(shù)實現(xiàn)上就會遇到許多目前難以解決的問題，如在分散安裝布置時，惡劣運(yùn)行環(huán)境、抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上存在的問題等等，就目前技術(shù)而言還不夠十分成熟，一味地追求完全分布式結(jié)構(gòu)，忽略工程實用性是不必要的。
2）．集中式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的硬件裝置、數(shù)據(jù)處理均集中配置，采用由前置機(jī)和后臺機(jī)構(gòu)成的集控式結(jié)構(gòu)，由前置機(jī)完成數(shù)據(jù)輸入輸出、保護(hù)、控制及監(jiān)測等功能，后臺機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、顯示、打印及遠(yuǎn)方通訊等功能。目前國內(nèi)許多的廠家尚屬于這種結(jié)構(gòu)方式，這種結(jié)構(gòu)有以下不足：前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，是一個信息‘瓶頸’，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，即在前置機(jī)故障情況下，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能，另外仍不能從工程設(shè)計角度上節(jié)約開支，仍需鋪設(shè)電纜，并且擴(kuò)展一些自動化需求的功能較難。在此值得一提的是這種結(jié)構(gòu)形成的原由，變電站二次產(chǎn)品早期開發(fā)過程是按保護(hù)、測量、控制和通信部分分類、獨立開發(fā)，沒有從整個系統(tǒng)設(shè)計的指導(dǎo)思想下進(jìn)行，隨著技術(shù)的進(jìn)步及電力系統(tǒng)自動化的要求，在進(jìn)行變電站自動化工程的設(shè)計時，大多采用的是按功能‘拼湊’的方式開展，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的性能指標(biāo)下降以及出現(xiàn)許多無法解決的工程問題。
3）．分層分布式結(jié)構(gòu)
按變電站的控制層次和對象設(shè)置全站控制級（站級）和就地單元控制級（段級）的二層式分布控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
站級系統(tǒng)大致包括站控系統(tǒng)（SCS）、站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）、站工程師工作臺（EWS）及同調(diào)度中心的通信系統(tǒng)（RTU）：
站控系統(tǒng)（SCS）：應(yīng)具有快速的信息響應(yīng)能力及相應(yīng)的信息處理分析功能，完成站內(nèi)的運(yùn)行管理及控制（包括就地及遠(yuǎn)方控制管理兩種方式），例如事件記錄、開關(guān)控制及SCADA的數(shù)據(jù)收集功能。
站監(jiān)視系統(tǒng)（SMS）：應(yīng)對站內(nèi)所有運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，為站控系統(tǒng)提供運(yùn)行狀態(tài)及異常信息，即提供全面的運(yùn)行信息功能，如擾動記錄、站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、二次設(shè)備投入/退出狀態(tài)及設(shè)備的額定參數(shù)等。
站工程師工作臺（EWS）：可對站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢查、參數(shù)整定、調(diào)試檢驗等功能，也可以用便攜機(jī)進(jìn)行就地及遠(yuǎn)端的維護(hù)工作。
上面是按大致功能基本分塊，硬件可根據(jù)功能及信息特征在一臺站控計算機(jī)中實現(xiàn)，也可以兩臺雙備用，也可以按功能分別布置，但應(yīng)能夠共享數(shù)據(jù)信息，具有多任務(wù)時實處理功能。
段級在橫向按站內(nèi)一次設(shè)備（變壓器或線路等）面向?qū)ο蟮姆植际脚渲茫诠δ芊峙渖?，本著盡量下放的原則，即凡是可以在本間隔就地完成的功能決不依賴通訊網(wǎng)，特殊功能例外，如分散式錄波及小電流接地選線等功能的實現(xiàn)。
這種結(jié)構(gòu)相比集中式處理的系統(tǒng)具有以下明顯的優(yōu)點：
（1）可靠性提高，任一部分設(shè)備故障只影響局部，即將‘危險’分散，當(dāng)站級系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)故障，只影響到監(jiān)控部分，而最重要的保護(hù)、控制功能在段級仍可繼續(xù)運(yùn)行；段級的任一智能單元損壞不應(yīng)導(dǎo)致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網(wǎng)絡(luò)。
（2） 可擴(kuò)展性和開放性較高，利于工程的設(shè)計及應(yīng)用。
（3） 站內(nèi)二次設(shè)備所需的電纜大大減少，節(jié)約投資也簡化了調(diào)試維護(hù)。
3．2 基本的模式
1）．基本配置：
（1） 集中處理集中布置：將集控式屏、臺都集中布置在主控制室。
（2） 分布處理集中布置：將分布式單功能設(shè)備集中組屏仍集中布置在主控制室。
（3） 分布處理分散布置：將分布式單功能設(shè)備布置在一次設(shè)備的機(jī)柜內(nèi)或采用就地就近組屏分散設(shè)置的方式。
2）．基本模式：
（1） 對于新建變電站的自動化系統(tǒng)的設(shè)計方式：
A．對于容量較大、設(shè)備進(jìn)出線回路數(shù)較多、供電地位重要且投資較好的變電站，可采用分層分布式結(jié)構(gòu)的雙機(jī)備用系統(tǒng)，輔之相應(yīng)的保護(hù)、測量、控制及監(jiān)測功能，并完成遠(yuǎn)方RTU的功能。
B．對于容量較小，主接線簡單，供電連續(xù)性要求不高的變電站，宜取消常規(guī)的配置及前置機(jī)，采用單機(jī)系統(tǒng)，完成保護(hù)、測量、控制等功能的管理，并完成遠(yuǎn)方RTU的功能。
（2） 對于擴(kuò)建及改造現(xiàn)有的按常規(guī)二次系統(tǒng)設(shè)計的自動化系統(tǒng)設(shè)計方式：
A．改造項目可采用新配置的具有三遙（或四遙）功能的RTU，完成對老站保護(hù)動作信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及部分功能的測量，并對原有的常規(guī)二次設(shè)備進(jìn)行必要的改造或RTU增加數(shù)據(jù)采集板，使之能與增設(shè)的自動化設(shè)備構(gòu)成整體。
B．當(dāng)擴(kuò)建項目的范圍較大，用戶對自動化的要求較高，投資又允許時，通常采用自動化系統(tǒng)方案。
4． 幾個問題的認(rèn)識及探討
4．1 變電站自動化的基本概念
變電站自動化是指應(yīng)用自動控制技術(shù)、信息處理和傳輸技術(shù)，通過計算機(jī)硬軟件系統(tǒng)或自動裝置代替人工進(jìn)行各種運(yùn)行作業(yè)，提高變電站運(yùn)行、管理水平的一種自動化系統(tǒng)。變電站自動化的范疇包括綜合自動化技術(shù)；變電站綜合自動化是指將二次設(shè)備（包括控制、保護(hù)、測量、信號、自動裝置和遠(yuǎn)動裝置）利用微機(jī)技術(shù)經(jīng)過功能的重新組合和優(yōu)化設(shè)計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動化系統(tǒng)，它是自動化和計算機(jī)、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用。其具有以下特征：
1）．功能綜合化：是按變電站自動化系統(tǒng)的運(yùn)行要求，將二次系統(tǒng)的功能綜合考慮，在整個的系統(tǒng)設(shè)計方案指導(dǎo)下，進(jìn)行優(yōu)化組合設(shè)計，以達(dá)到協(xié)調(diào)一致的繼電保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)?！C合’（INTEGRATED）并非指將變電站所要求的功能以‘拼湊’的方式組合，而是指在滿足基本要求的基礎(chǔ)上，達(dá)到整個系統(tǒng)性能指標(biāo)的最優(yōu)化。表現(xiàn)在：
（1） 簡化變電站二次設(shè)備的硬件配置，盡量避免重復(fù)設(shè)計。如遠(yuǎn)動裝置和微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)功能的重復(fù)設(shè)置，沒有達(dá)到信息共享。
（2） 簡化變電站各二次設(shè)備之間的互聯(lián)線，節(jié)省控制電纜，減少PT、CT的負(fù)載。力爭克服以前計量、遠(yuǎn)動和當(dāng)?shù)乇O(jiān)測系統(tǒng)所用的變送器各自設(shè)置，不僅增加投資而且還造成數(shù)據(jù)測量的不一致性。
（3） 保護(hù)模塊相對獨立，網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)測系統(tǒng)的故障不應(yīng)影響保護(hù)功能的正常工作；對于110kV及以上電壓等級變電站，由于其重要程度，應(yīng)考慮保護(hù)、測量系統(tǒng)分開設(shè)置；而對于110kV以下低壓變電站，就目前的技術(shù)應(yīng)用水平及工程應(yīng)用角度而言，可以考慮將保護(hù)與測控功能合為一體的智能單元，這樣不但利于運(yùn)行管理及工程組合，而且降低投資成本。
（4） 減少安裝施工和維護(hù)的工作量，減少總占地面積，降低總造價或運(yùn)行費用。
（5） 提高運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，保證電能質(zhì)量。
（6） 有利于全系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定控制。
2）．系統(tǒng)構(gòu)成的數(shù)字化及模塊化：保護(hù)、控制、測量裝置的數(shù)字化（即采用微機(jī)實現(xiàn)，并具有數(shù)字化通信能力），利于把各功能模塊通過通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，便于接口功能模塊的擴(kuò)充及信息的共享。另外方便模塊的組態(tài)，適應(yīng)工程的集中式、分布分散式和分布式結(jié)構(gòu)集中式組屏等方式。
3）．操作監(jiān)視屏幕化：當(dāng)變電站有人值班時，人機(jī)聯(lián)系在當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)的后臺機(jī)（或主機(jī)）上進(jìn)行，當(dāng)變電站無人值班時，人機(jī)聯(lián)系功能在遠(yuǎn)方的調(diào)度中心或操作控制中心的主機(jī)或工作站上進(jìn)行，不管那種方式，操作維護(hù)人員面對的都是CRT屏幕，操作的工具都是鍵盤或鼠標(biāo)。
4）．運(yùn)行管理智能化：體現(xiàn)在無人值班、人機(jī)對話及操作的屏幕化、制表、打印、越限監(jiān)視和系統(tǒng)信息管理、建立實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫、開關(guān)操作及防誤操作閉鎖等方面，能夠減輕工作人員的勞動及人無法做到的工作。
4．2 變電站綜合自動化站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)的建立
變電站內(nèi)傳送或交換的基本信息有：測量及狀態(tài)信息；操作信息；參數(shù)信息。根據(jù)信息傳送的性能要求，大致可分兩類考慮，一類要求實時響應(yīng)較高的信息，如事故的檢出、告警、事件順序記錄和用于保護(hù)動作的信息，要求傳送速度較高；另一類是對時間響應(yīng)要求不高的信息，如用于錄波、記錄及故障分析的信息，可允許較長的傳送時間。對于不同的數(shù)據(jù)亦有不同的安全性要求，站內(nèi)通信網(wǎng)聯(lián)系站內(nèi)各個智能單元、后臺監(jiān)控及遠(yuǎn)方通信裝置，是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，根據(jù)實際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工程實際需要，大致按以下原則考慮：
1）．電力生產(chǎn)的連續(xù)性和重要性，通信網(wǎng)的可靠性應(yīng)放在第一位．一方面應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，以滿足溫度、濕度和電磁干擾等環(huán)境要求，另一方面應(yīng)考慮備用措施。
2）．站內(nèi)通信網(wǎng)應(yīng)根據(jù)通信負(fù)荷的特點合理分配，保證不出現(xiàn)‘瓶頸’現(xiàn)象，通訊負(fù)荷不過載，對于大型變電站考慮100~256個負(fù)載節(jié)點，一般中小型變電站考慮不超過60~100個負(fù)載節(jié)點。通訊距離設(shè)計考慮不超過1kM.。
3）．站內(nèi)通信網(wǎng)應(yīng)滿足組合靈活、可擴(kuò)展性好、具有較好的開放性以及調(diào)試維修方便的要求。宜采用總線形網(wǎng)絡(luò)。
4）．通信媒介的選用原則是盡量采用光纖，考慮到工程的經(jīng)濟(jì)性，仍可采用電纜作為主要的通信媒介，但電纜接口一般設(shè)有隔離變壓器，以抑制共模干擾．
5）．站內(nèi)通信網(wǎng)的協(xié)議及規(guī)約應(yīng)盡量符合國家及國際標(biāo)準(zhǔn)．
6）．站內(nèi)通信網(wǎng)的站級通信網(wǎng)由于處于較佳的運(yùn)行環(huán)境，其信息流較大（分布式集中布置），故可采用高速網(wǎng)；段級通信網(wǎng)根據(jù)實際工程需要，并且可能處于運(yùn)行環(huán)境比較惡劣（分布式分散布置），因?qū)嶋H的信息量不是很大，可考慮慢速網(wǎng)（如現(xiàn)場總線或485通信方式）的環(huán)境。
4．3 實際工程設(shè)計的考慮
為了使實際工程工作可靠，維護(hù)方便，擴(kuò)展靈活，易于用戶操作和管理，在系統(tǒng)不同的層次，需解決不同的問題。
1）．前置智能單元
前置智能單元是系統(tǒng)的基層，執(zhí)行系統(tǒng)最基本的功能，如保護(hù)、測量、控制等。我們希望這些基層模塊盡量不受網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的影響，特別是繼電保護(hù)裝置，要求在無網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)下能完成保護(hù)的基本功能，因此在設(shè)計基層裝置時，盡量采用自成一體的辦法。
為了提高基層功能模塊的質(zhì)量，盡量采用通用化的模塊，因此硬件平臺的模塊化設(shè)計，在基層尤為重要。本著這種思想設(shè)計出有限品種的模塊，拼裝成不同的功能裝置，這對模塊設(shè)計成本的降低、生產(chǎn)的組織等均具有好處。
在實際應(yīng)用中，為了減少基層模塊軟件對工程的依賴性（即工程有關(guān)部分的軟件），一種辦法將與工程有關(guān)的軟件改成系統(tǒng)配置文件存于可擦寫的存儲器內(nèi)，另一種辦法是將與工程有關(guān)的（例如通信規(guī)約）軟件用一個獨立的模塊來實現(xiàn)。
2）．網(wǎng)絡(luò)通信層
為了保證網(wǎng)絡(luò)層的完好，應(yīng)該注意對網(wǎng)絡(luò)層的監(jiān)視，這可以從后臺和前置兩個層次來實現(xiàn)，在硬件條件比較好的地方，可以采取兩個獨立通訊網(wǎng)絡(luò)工作，或同時工作，或者互為備用。
3）．后臺監(jiān)控
第6篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
關(guān)鍵詞:燃料管理；J2EE 架構(gòu)；信息系統(tǒng)
一、前言
以燃煤為主的火電發(fā)電企業(yè)，燃料（主要指煤炭）作為其生產(chǎn)經(jīng)營主要原材料，其具有消耗量大、占用資金量大（約占70％－80％）和燃料的各個特性指標(biāo)必須滿足鍋爐的設(shè)計需要等特點；燃料的質(zhì)量和價格、運(yùn)輸方式對電廠的經(jīng)濟(jì)性影響很大，因此，火電廠的燃料管理是無疑是降低成本、提高效益、抗御市場風(fēng)險的有效方式，是提高企業(yè)管理水平，提高燃料質(zhì)量，降低燃料成本的重要環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)過程中有著舉足輕重的地位。
在“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”為主要內(nèi)容的電力體制改革后，原來計劃經(jīng)濟(jì)條件下以發(fā)電車間形式存在的經(jīng)營管理模式徹底改變，電廠成為獨立經(jīng)營的市場經(jīng)濟(jì)主體。在市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律下運(yùn)行的發(fā)電企業(yè)，本著對燃料少投入、多產(chǎn)出的基本原則，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)管理手段，通過煤質(zhì)分析、成本核算、煤耗分析、經(jīng)濟(jì)活動分析對燃料的供應(yīng)、耗用和存儲進(jìn)行全面管理，降低發(fā)電成本，使企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
二、燃料管理系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)
火力發(fā)電廠燃料管理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及燃料訂貨、采購、接卸、驗收化驗及車輛管理、費用結(jié)算、配煤燃燒、煤場管理、統(tǒng)計核算等一系列工作。建立從供應(yīng)、存儲到消耗，貫穿燃料使用過程的一體化燃料管理服務(wù)平臺是系統(tǒng)設(shè)計的基本思想。本系統(tǒng)建立的設(shè)計目標(biāo)有以下幾個：
（一）降低生產(chǎn)經(jīng)營成本
由于發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性，燃料在生產(chǎn)經(jīng)營中占用資金比重大的特點，通過對燃料庫存的動態(tài)管理，在滿足生產(chǎn)經(jīng)營需要的前提下，保持合適的庫存量，降低整體的庫存成本；財務(wù)結(jié)算子系統(tǒng)通過加快資金周轉(zhuǎn)速度和降低資金占用的方法，保證利用同樣的資金使企業(yè)獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。
（二）優(yōu)化資源分配
通過對燃料的供應(yīng)、存儲和消耗的有效監(jiān)管，可以合理的利用資源，減少資金、人力和物力的占用，降低燃料的采購成本、儲存成本、經(jīng)濟(jì)使用的效能成本，使其能量能夠被高效利用，保證鍋爐安全穩(wěn)定燃燒，滿足鍋爐變負(fù)荷的需要等。
(三)及時交流信息
充分利用電廠的網(wǎng)絡(luò)平臺，快速準(zhǔn)確地收集電廠的燃料信息；提供與外部有關(guān)系統(tǒng)連接的數(shù)據(jù)接口，使燃料管理系統(tǒng)融入整個電廠的信息系統(tǒng)；更好的為電廠相關(guān)人員提供信息服務(wù)；為生產(chǎn)經(jīng)營提供及時準(zhǔn)確的信息服務(wù)，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供可靠的依據(jù)。
二、基于J2EE的燃料信息系統(tǒng)的總體設(shè)計
（一）系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)是構(gòu)筑于J2EE平臺上的企業(yè)級分布式系統(tǒng)，采用三層J2EE架構(gòu)設(shè)計模式，其體系結(jié)構(gòu)圖如圖一所示。
在客戶表現(xiàn)層利用OCX、DLL等技術(shù)實現(xiàn)客戶端的應(yīng)用模塊，利用SOAP調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)；在業(yè)務(wù)邏輯層采用JBOSS作為應(yīng)用服務(wù)運(yùn)行的中間件環(huán)境，使用WebService方式向外提供數(shù)據(jù)支持服務(wù)，同時駐留在中間件服務(wù)器上的高性能的EJB組件承擔(dān)著全部業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問任務(wù)；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)選用Oracle 9i，數(shù)據(jù)庫連接采用通過JDBC從數(shù)據(jù)庫連接緩沖池中獲得；系統(tǒng)還提供了與外部遺留系統(tǒng)聯(lián)系的接口。
（二）系統(tǒng)主要總控模塊簡介
1 計劃合同模塊：
該模塊是為了及時準(zhǔn)確的保證發(fā)電企業(yè)所需的符合鍋爐燃燒特性的燃料。根據(jù)發(fā)電計劃和發(fā)電標(biāo)煤消耗率制定出燃料的采購計劃，根據(jù)對燃料供應(yīng)商的評價選擇結(jié)果，制定采購合同，簽訂采購單，安排供應(yīng)商交貨進(jìn)度等功能，有效管理整個企業(yè)的采購業(yè)務(wù)。用來控制和提高企業(yè)的經(jīng)營活動效率，降低采購成本，節(jié)約采購資金。
2 調(diào)度管理模塊：
該模塊主要根據(jù)燃料合同、電廠燃料的供應(yīng)、庫存和耗用情況和燃料礦點供應(yīng)情況進(jìn)行調(diào)整運(yùn)輸計劃，實現(xiàn)調(diào)配、接車和卸車管理；根據(jù)發(fā)電生產(chǎn)情況和煤場存煤煤質(zhì)情況，對入爐煤進(jìn)行調(diào)配、調(diào)度管理。對汽車衡、軌道衡和皮帶稱的過衡管理，將衡器和皮帶的計量數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換至管理系統(tǒng)中；并對礦點進(jìn)行催交、催運(yùn)管理，保證電廠的燃料供應(yīng)充足，能夠穩(wěn)定生產(chǎn)。
3 庫存管理模塊
該模塊主要是對燃料的耗用情況、現(xiàn)存燃料的定期與不定期的盤點情況進(jìn)行管理和維護(hù)，根據(jù)燃料的入廠情況，使管理人員對現(xiàn)存燃料的盈虧情況進(jìn)行查詢和管理，有利于燃料的調(diào)運(yùn)和統(tǒng)計核算。
4 統(tǒng)計核算模塊
該模塊根據(jù)燃料的供應(yīng)、耗用和庫存情況，以及入廠煤、入爐煤的化驗結(jié)果等信息進(jìn)行匯總統(tǒng)計，提供供貨率及盈虧情況，為燃料計劃管理提供信息；根據(jù)來煤量、化驗結(jié)果、礦點情況等數(shù)據(jù)，以及合同和價格指標(biāo)進(jìn)行核算，對煤量、發(fā)熱量盈虧等情況進(jìn)行索賠，并按一定的結(jié)算方式辦理結(jié)算手續(xù)；對統(tǒng)計核算的結(jié)果，用圖形的方式展示，為燃料的成本核算和分析提供依據(jù)。
5 煤質(zhì)管理模塊
該模塊主要實現(xiàn)對某段時間內(nèi)同一礦點一定數(shù)量的入廠煤進(jìn)行一個批次的采樣、制樣，或?qū)θ霠t煤根據(jù)規(guī)定定期進(jìn)行采樣、制樣，然后由化驗員對煤質(zhì)進(jìn)行化驗，實現(xiàn)對入廠煤、入爐煤的采樣管理和煤質(zhì)化驗管理，為分析燃料變化原因提供依據(jù)以及對燃料的核算、分析以及計劃調(diào)整提供支持。
結(jié)束語
燃料管理是發(fā)電企業(yè)提高效益的重要環(huán)節(jié)。本文提出的基于J2EE架構(gòu)的設(shè)計方案，不僅加強(qiáng)了燃料的信息化管理，更重要的是加強(qiáng)了對燃料的購、存、耗的有效監(jiān)管，使管理人員能夠隨時了解燃料的供存情況，為決策人員的決策提供有效的支持和幫助。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 劉曉華等.J2EE企業(yè)級應(yīng)用開發(fā)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.
第7篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
電力行業(yè)是關(guān)系到國計民生的基礎(chǔ)性行業(yè)，在改革開放30年中，電力行業(yè)發(fā)展取得了巨大的成就，電力硬件設(shè)備急速增長的同時，員工數(shù)量也得到了壯大，對人員的管理提出了更高的要求，特別是對具有特殊資格證的人員要求更高。目前的管理方式還處于比較落后的人工和半人工管理階段，特別對野外施工人員的管理更不到位，經(jīng)常發(fā)生串崗、替崗事件的發(fā)生，給安全生成帶來很大的安全隱患，特別是輸電檢修人員沒有登高資格證也上塔冒險作業(yè)，發(fā)生人身傷亡事故責(zé)任劃分不清的問題出現(xiàn)。為了解決串崗、替崗事件的發(fā)生，同時也為了加快電力行業(yè)信息化建設(shè)步伐，迫切需要研發(fā)人員唯一性身份認(rèn)證系統(tǒng)，對電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重大的實際意義。
2研究的目的和意義
2.1電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)目的
利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、無線通訊網(wǎng)和模數(shù)信號處理以及無線射頻智能識別等技術(shù)的最新成果實現(xiàn)施工人員唯一性身份管理，規(guī)范施工單位施工中用人規(guī)范性管理，防止串崗和沒有資質(zhì)的人上崗違規(guī)施工。
2.2電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)意義
電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)可實現(xiàn)智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修人員身份認(rèn)證從傳統(tǒng)管理方式向電子信息化管理方式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修人員唯一性身份認(rèn)證，杜絕沒有資格的人員上崗，同時也可以防止串崗的情況發(fā)生。電力安監(jiān)督察員通過便攜識別儀識別出施工人員或檢修人員是否違規(guī)操作。為事故劃分清責(zé)任提供了唯一性證據(jù)。對違規(guī)施工、違規(guī)用人起到了震懾作用。
3系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)
3.1三層結(jié)構(gòu)的B/S體系模式
3.1.1三層體系構(gòu)造
關(guān)于三層體系成分的作用，它基于以前的二層結(jié)構(gòu)體系之上，同時進(jìn)行開發(fā)和不斷進(jìn)步的。在以往應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)時，二層的CLIENT/SERVER體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用得很廣泛。其特點為：一般在于客戶和服務(wù)器的兩端，有分布著應(yīng)用程序邏輯，同時還能看到在客戶端，有數(shù)據(jù)資源訪問的要求，于是在服務(wù)器端，把結(jié)果向客戶端進(jìn)行返回。然而，此方法Client/Server組成中存在構(gòu)成體系上，存在著很多的問題。例如：（1）服務(wù)器端的功能在客戶端數(shù)目激增時會因為負(fù)載過重而大大效率降低。在服務(wù)器和客戶兩端，其于應(yīng)用需求有了變化的時候，應(yīng)用程序一般都要進(jìn)行修復(fù)，這樣，就給維護(hù)，還有升級，都產(chǎn)生了很大的不方便。（2）因為數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑龆?，使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載也變得越來越重了。三層體系結(jié)構(gòu)于數(shù)據(jù)庫和客戶端間，有一個“中間次層”的加入。通常三層體系表示的是物理三層，而不是簡單地把三個層次疊加起來；三層體系層次，不單是B/S的應(yīng)用，不是說只有這樣才能算得上三層體系結(jié)構(gòu)。其應(yīng)用程序為數(shù)據(jù)訪問、業(yè)務(wù)規(guī)則的處理、合法性校驗等方面的應(yīng)用，同時在中間層次進(jìn)行這些應(yīng)用的處理。通常條件下，用戶端通過Com/Dcom通訊與中間層建立連接，再經(jīng)由中間層和數(shù)據(jù)庫做交互，而不直接與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。
對三層體系結(jié)構(gòu)的支持
以前我們使用ASP，把WEB頁面表現(xiàn)和處理邏輯相互結(jié)合起來。如此，一方面對于編輯的調(diào)試非常不利，二方面對于擴(kuò)展也不方便。有兩個好處，一是很快地進(jìn)行編譯的執(zhí)行，二是能夠進(jìn)行頁面與代碼分離，更有其支持事件的每一樣的WEB組成。此形式與和相比于以往的編寫網(wǎng)頁的方法，明顯有了質(zhì)的飛躍?，F(xiàn)在，分布式的對象技術(shù)慢慢變得進(jìn)步了很多，多層分布式的應(yīng)用，這一體系方式得到了很大的應(yīng)用，非常廣泛。應(yīng)用系統(tǒng)利用于多層次的分布式的變化，后來就能夠把C/S組成上的難題給解決了。利用分布式這一技術(shù)，可以把異構(gòu)平臺達(dá)到這個目的，它把在對象之間的相互通信變成了可能。把應(yīng)用系統(tǒng)在分布式系統(tǒng)的情況下集成，如此，把可擴(kuò)展性也增加了，因為高效性的系統(tǒng)也有了保障?！皯?yīng)用服務(wù)器”是于多層次分布式的應(yīng)用里面，還有于服務(wù)器與客戶端的當(dāng)中，有一層或者二層往上的應(yīng)用服務(wù)程序的加入。利用應(yīng)用的商業(yè)邏輯置于中間層上，開發(fā)人員能夠把應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯和用戶顯示界面一一進(jìn)行區(qū)別出來?；诳蛻舳斯δ艿谋ＷC，使用戶有了一個方便的界面能夠顯示得出來。從而降低了技術(shù)開發(fā)人員的工作量，相對的提高技術(shù)開發(fā)人員的工作效率。讓開發(fā)人員能把所有的心思都放在對于應(yīng)用系統(tǒng)關(guān)鍵的業(yè)務(wù)邏輯的掌握、研發(fā)上，使得應(yīng)用系統(tǒng)的更新、升級和研發(fā)變得不那么緊要了。
3.2系統(tǒng)可行性分析
電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)投入使用后能帶來很高的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益、社會效益。有效的防止了沒有施工資質(zhì)的人員施工檢修，有效防止違規(guī)施工及時發(fā)現(xiàn)和排除安全事故隱患，減少人為事故和人身傷亡事件的發(fā)生。保證了施工的進(jìn)度，保證了施工質(zhì)量。保證了供電線路的安全運(yùn)行。電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)的研究研制成功并穩(wěn)定上線運(yùn)行具有很強(qiáng)的復(fù)制性，電力系統(tǒng)任何單位和部門對人員身份要求嚴(yán)格或苛刻的都使用本系統(tǒng)，因為本系統(tǒng)對人員認(rèn)證唯一性，而且腕帶射頻標(biāo)簽設(shè)計成手表模樣，帶上美觀大方，戴到手腕上后不能自己摘下除非暴力拆除，但是一旦暴力拆除標(biāo)簽立即報警并失去腕帶標(biāo)簽內(nèi)存儲的個人身份信息，此標(biāo)簽不能在使用必須從新寫入個人身份信息并賦予權(quán)限才可以從新使用，不能暴力拆除但可以被授權(quán)能打開的人員順利打開。杜絕身份標(biāo)簽被借用，完全做到唯一本人使用。特別適合無人變電站巡視員，高危險需要特殊資質(zhì)的人員等等。對電力系統(tǒng)內(nèi)部安保有重大意義。
3.3開發(fā)方法及總體架構(gòu)設(shè)計
電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)軟件的開發(fā)是一項涉及管理科學(xué)、信息科學(xué)、計算機(jī)通訊科學(xué)與自動識別技術(shù)等多個學(xué)科深入交叉的系統(tǒng)工程開發(fā)課題，需要一套科學(xué)、合理、實用的包括人員的組織與管理、系統(tǒng)開發(fā)方法等在內(nèi)的工程化開發(fā)方法和管理制度。確立科學(xué)、合理的工程化開發(fā)方法，目的在于減少或消除系統(tǒng)開發(fā)的風(fēng)險，保證系統(tǒng)開發(fā)成功。智能電網(wǎng)狀態(tài)檢修備件智能管理系統(tǒng)采用自頂而下設(shè)計、自底而上實施的原則，開發(fā)方法是采用生命周期法和快速原型發(fā)相結(jié)合的方法，最大限度保證系統(tǒng)開發(fā)成功。
3.3.1關(guān)于防拆卸報警標(biāo)簽的設(shè)計與實現(xiàn)
防拆卸報警標(biāo)簽實現(xiàn)主要采用技術(shù)成熟的無線射頻識別技術(shù)實現(xiàn)。防拆腕帶采用手表表帶型設(shè)計，腕帶內(nèi)部有電路一旦被非法打開就立即報警并且這個標(biāo)簽內(nèi)存儲信息丟失標(biāo)簽失去作用，必須從新寫入信息才能使用。腕帶卡扣采用電子密碼鎖或機(jī)械鎖設(shè)計只有授權(quán)的人員才能打開。
3.3.2關(guān)于電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智
能核查系統(tǒng)中間件的開發(fā)與實現(xiàn)電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)中間件是位于平臺(硬件和操作系統(tǒng))和應(yīng)用之間的通用服務(wù)，這些服務(wù)具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議。針對不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺，它們可以有符合接口和協(xié)議規(guī)范的多種實現(xiàn)。要具有通用性和可擴(kuò)展性，方便以后跨平臺復(fù)制。電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)無線射頻識別中間件扮演射頻標(biāo)簽和應(yīng)用程序之間的中介角色，從應(yīng)用程序端使用中間件所提供一組通用的應(yīng)用程序接口（API），即能連到射頻標(biāo)簽讀寫器，讀取射頻識別標(biāo)簽數(shù)據(jù)。這樣一來，即使存儲射頻識別標(biāo)簽的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應(yīng)用程序增加或改由其他軟件取代，或者讀寫射頻識別標(biāo)簽讀寫器種類增加等情況發(fā)生時，應(yīng)用端不需修改也能處理，省去多對多連接的維護(hù)復(fù)雜性問題。電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)無線射頻識別中間件遵循EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)和OSGi構(gòu)件化標(biāo)準(zhǔn)的無線射頻識別中間件構(gòu)件化方案，基于Eclipse開發(fā)環(huán)境與OSGi框架實現(xiàn)無線射頻識別中間件開發(fā)平臺，提出了模塊化劃分方法、構(gòu)件化設(shè)計和實現(xiàn)策略，構(gòu)建了中間件與典型應(yīng)用的基礎(chǔ)構(gòu)件庫。本平臺將支持CBSD流程的各種功能集成到統(tǒng)一的桌面環(huán)境中，包括：構(gòu)件選取、組裝、與部署等，支持對無線射頻識別中間件產(chǎn)品及基于無線射頻識別中間件的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)以及二次開發(fā)。
4總結(jié)
電力工程施工現(xiàn)場人員持票狀態(tài)智能核查系統(tǒng)投入使用后能帶來很高的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益、社會效益。有效的防止了沒有施工資質(zhì)的人員施工檢修，有效防止違規(guī)施工及時發(fā)現(xiàn)和排除安全事故隱患，減少人為事故和人身傷亡事件的發(fā)生。保證了施工的進(jìn)度，保證了施工質(zhì)量。保證了供電線路的安全運(yùn)行。項目研制完成后投入試運(yùn)行，重點檢驗和完善系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性，產(chǎn)品改進(jìn)成型后，通過專業(yè)技術(shù)雜志宣傳及文章交流和研討會等形式使廣大電力局負(fù)責(zé)人了解該系統(tǒng)，吸引更多單位試用該系統(tǒng)。
作者:邱燦樹 張健權(quán) 余少杰 單位:廣東電網(wǎng)潮州潮安供電局
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第8篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
關(guān)鍵詞:協(xié)同;電子政務(wù);多Agent;CORBA
中圖分類號:TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1004-373X(2009)20-093-04
Research on E-government System Based on Multi-Agent Technology
YANG Yucui,SUN Hongbing
(Huaiyin Teachers College,Huaian,223001,China)
Abstract:Implementation of E-government can promote the construction of government information and optimize the Government's organizational structure and business processes.E-government system design requires excellent software systems support.In this paper,a complex E-government system is researched based on multi-agent technology.It is decomposed into a number of modules which are easy to be realized.These modules are designed as society agents.Through the collaboration among these agents,the function of E-government system is achieved.The design idea and system model of E-government system are proposed in detail.
Keywords:collaboration;E-government;multi-Agent;CORBA
0 引 言
在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)化、信息化、全球經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢中,政府信息化作為國家信息化的基礎(chǔ),直接影響國家的競爭力和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程。一個國家的信息化發(fā)展水平直接關(guān)系到該國在未來世界經(jīng)濟(jì)和政治格局中的地位,信息化建設(shè)事關(guān)國家的核心競爭力,我國在失去工業(yè)化先機(jī)的前提下,能否抓住信息化的后發(fā)優(yōu)勢,是舉國關(guān)注的焦點。政府是信息化進(jìn)程的先導(dǎo),必然要求電子政務(wù)先行。
電子政務(wù)就是以政務(wù)信息資源的開發(fā)和管理為切入點的,通過集成和應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù),以增強(qiáng)政府的調(diào)控能力,改進(jìn)決策質(zhì)量,降低行政成本,改善工作效率和提高廉潔程度為重點,優(yōu)化政府的組織結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和工作方式,以直接、非接觸和虛擬的方式,向社會提供全方位與跨部門、超越時間與空間、行為規(guī)范與透明、符合法律與國際慣例要求的管理和服務(wù)。電子政務(wù)的過程就是工業(yè)時代的政府(即傳統(tǒng)政府)向信息時代的政府(即現(xiàn)代政府)轉(zhuǎn)變的過程[1-3]。
從技術(shù)的角度看,電子政務(wù)是基于Web技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、全文信息檢索技術(shù)、GIS技術(shù)、RS技術(shù)、GPS技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、空間決策技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)、信息安全技術(shù)和信息共享技術(shù)等于一體的政務(wù)信息管理系統(tǒng)。電子政務(wù)是科技創(chuàng)新的核心內(nèi)容,其技術(shù)滲透作用對生產(chǎn)力要素、生產(chǎn)方式創(chuàng)新的影響的最為深刻。它為企業(yè)、行業(yè)或領(lǐng)域信息化提供良好的配套環(huán)境,提高社會公眾對信息化的認(rèn)知程度,實現(xiàn)信息增殖效應(yīng)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,各個政府部門紛紛建立了自己的電子政務(wù)系統(tǒng)。但是由于各個電子政務(wù)系統(tǒng)之間不能相互交流,產(chǎn)生了很多“信息孤島”。為了消除“信息孤島”,創(chuàng)建電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺是很關(guān)鍵的[4]。需要圍繞機(jī)關(guān)中對產(chǎn)生的信息資源進(jìn)行采集、整合、交換、管理、、檢索與內(nèi)容挖掘。以分布式數(shù)據(jù)庫為主體,通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)交換協(xié)議與關(guān)系數(shù)據(jù)庫網(wǎng)關(guān)全面整合、管理,并共享各種信息資源,建立政府機(jī)關(guān)基礎(chǔ)政務(wù)辦公信息資源庫、政府公共信息資源庫和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺,構(gòu)筑分布式、“一站式”的電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺,實現(xiàn)各異構(gòu)政務(wù)系統(tǒng)平臺之間的互聯(lián)互通,實現(xiàn)各類信息資源庫的全面共享與互操作,達(dá)到政府機(jī)關(guān)信息服務(wù)個性化與智能化的目的。另外,在電子政務(wù)系統(tǒng)開發(fā)過程中還必須考慮病毒、黑客的入侵與破壞,設(shè)計時必須考慮相關(guān)的安全策略。傳統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)對這樣大型復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)面臨著許多困難,如各種信息的實時傳輸與處理、多個功能模塊的協(xié)調(diào)工作等[5]。人工智能領(lǐng)域的多主體(Multi-Agent)協(xié)作技術(shù)不僅能有效處理分散的、分布的、不同種類的在線信息資源,而且可作為構(gòu)造大型、復(fù)雜、強(qiáng)健的分布式信息處理系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)。為此,將多主體技術(shù)引入電子政務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)領(lǐng)域,成功解決了各功能模塊的協(xié)作難題及入侵檢測難題,對電子政務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)有一定的借鑒意義。
1 多主體技術(shù)簡介
Agent一詞的中文意思是“”或“主體”,是一種在分布式系統(tǒng)中能夠自動、自主地感知環(huán)境,并作用于環(huán)境的硬件或軟件實體,其主要作用是提供一種易于理解和使用的操作界面,接受用戶的指令,代替用戶完成某些復(fù)雜繁瑣的工作,或為用戶提供幫助。其概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代的人工智能中,80年代后期開始受到重視。Agent可以實現(xiàn)分布式查詢和計算,實現(xiàn)高層服務(wù)的低層分解,它還可以自定義一種Agent腳本語言,供用戶提供高層要求,Agent在運(yùn)行時可以進(jìn)行效率的權(quán)衡,從而避免瓶頸效應(yīng)。此外,Agent能利用元數(shù)據(jù)與其他Agent 一起協(xié)同工作。從人機(jī)工程的角度考慮,賦予電腦或程序更多人性化色彩,如支持語音合成輸出信息、語音識別輸入指令、智能提示、動畫等,能夠充分提高人機(jī)交互的有效性和易用性,提高信息處理的柔韌性[5-7]。
多主體(Multi-Agent)技術(shù)是為解決大規(guī)模復(fù)雜問題的智能求解而發(fā)展起來的。其基本思想是把大的復(fù)雜系統(tǒng)分解為許多小的、可以實現(xiàn)相互通信、能夠彼此協(xié)調(diào)工作的自治系統(tǒng)(Agent),然后通過這些自治Agent的交互、協(xié)作等智能行為完成復(fù)雜的任務(wù)求解。國內(nèi)外學(xué)者已在Multi-Agent技術(shù)應(yīng)用方面做了嘗試,并取得了一些成果。美國NASA Ames研究中心與JPL聯(lián)合構(gòu)造出了用于深空1號航天器的遠(yuǎn)程診斷Agent,能實現(xiàn)航天器自主診斷和修復(fù)功能。Kenvin P.Logan等人于2003年提出了針對分布式機(jī)械健康監(jiān)測和診斷系統(tǒng)的智能軟件主體[8-10]。由于多Agent 可以很好地處理分布式事務(wù),在此嘗試?yán)枚郃gent的這一特性對電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺分解,以得到利于實現(xiàn)的功能模塊(Agent),從而得到一個基于多Agent的電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺模型,并對系統(tǒng)的安全性進(jìn)行必要的設(shè)計與分析。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)能滿足電子政務(wù)系統(tǒng)中各角色的協(xié)作與信息交互,能夠有效檢測并抵御不良入侵。
2 基于多主體技術(shù)的電子政務(wù)系統(tǒng)設(shè)計
2.1 電子政務(wù)的行為主體及工作模式
在電子政務(wù)系統(tǒng)開發(fā)過程中,必須先進(jìn)行需求分析,再確定系統(tǒng)功能及系統(tǒng)角色(即行為主體)。針對我國政府業(yè)務(wù)的具體情況,電子政務(wù)中的行為主體主要是四個:政府,從中央政府到地方政府;政府雇員;企業(yè)及事業(yè)單位;社會公眾。由這四個主體形成了電子政務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用的四種不同工作模式:
(1) 政府對政府(Government to Government,G2G)。它是異級、異地或異職能部門之間的電子政務(wù),即通過政府之間和機(jī)構(gòu)部門之間的信息交流溝通,打破機(jī)關(guān)部門的壟斷和封鎖,加速政府內(nèi)信息的流轉(zhuǎn)和處理,從而達(dá)到共享公共資源,促進(jìn)協(xié)同辦公的目的。其內(nèi)容包括:電子公文系統(tǒng)、電子法規(guī)政策系統(tǒng)、電子司法檔案系統(tǒng)、電子并聯(lián)審批系統(tǒng)、電子財政管理系統(tǒng)、電子辦公系統(tǒng)、電子培訓(xùn)系統(tǒng)、電子資料庫、電子郵遞等。
(2) 政府對公務(wù)員(Government to Employee,G2E)。它指政府和公務(wù)員之間為提高政府效率服務(wù)而建立的基于Intranet的有效行政辦公體系,其目的是通過借鑒產(chǎn)業(yè)界的先進(jìn)經(jīng)驗(如供應(yīng)鏈管理、財務(wù)管理和知識管理),更好地利用信息技術(shù)減少政府支出,改善政府機(jī)構(gòu)的行政管理,使各機(jī)構(gòu)能提高工作效率和改進(jìn)績效,消除工作拖沓現(xiàn)象,同時改善公務(wù)員的滿意度和忠誠度,營造和諧良好的組織文化。其基本內(nèi)容包括電子公文、電子郵件、電子人事及電子財務(wù)等。
(3) 政府對企業(yè)(Government to Business,G2B)。它是政府通過網(wǎng)絡(luò)為企業(yè)提供的公共信息資源,實施基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)監(jiān)管與服務(wù),以及電子采購與招標(biāo)。企業(yè)通過獲取政府公開的各種信息資源,可以避免發(fā)展的盲目性,將更為容易地找到更多商機(jī)。政府對企業(yè)業(yè)務(wù)的監(jiān)管與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化,有利于營造公平的競爭環(huán)境,最大限度地減少暗箱操作及權(quán)錢交易。政府的電子采購與招標(biāo),有利于體現(xiàn)公平公正的原則和防止腐敗,大大節(jié)約政府部門的運(yùn)行成本。其基本內(nèi)容包括:電子采購與招標(biāo)、電子稅務(wù)、電子證照辦理、信息咨詢服務(wù)、中小企業(yè)電子服務(wù)。
由此可見,電子政務(wù)不僅是電子商務(wù)的基礎(chǔ)支撐和環(huán)境保障,而且G2B模式的電子政務(wù)還能成為電子商務(wù)的業(yè)務(wù)增長點,實現(xiàn)電子政務(wù)與電子商務(wù)的共同發(fā)展。
(4) 政府對公眾(Government to Citizen,G2C)。它是政府通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為公民提供的各種服務(wù)。它以公共利益為目標(biāo),以社會公眾的客觀需求為尺度,通過以互聯(lián)網(wǎng)為平臺的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),尊重公民意愿,建立和發(fā)展廣泛的社會回應(yīng)機(jī)制與公共責(zé)任機(jī)制,為公民提供各種滿意的公共產(chǎn)品和公共服務(wù),進(jìn)而提高政府的透明性,強(qiáng)化公民的民主參與和多元監(jiān)督,促使政府運(yùn)轉(zhuǎn)高效低耗和公務(wù)員的廉潔自律,其主要內(nèi)容包括:教育培訓(xùn)服務(wù)、就業(yè)服務(wù)、電子醫(yī)療服務(wù)、社會保險網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、公民信息服務(wù)、交通管理服務(wù)、公民電子稅務(wù)服務(wù)以及電子證件服務(wù)等。
2.2 電子政務(wù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計
依據(jù)上述電子政務(wù)系統(tǒng)所需提供的功能及各行為主體,結(jié)合電子中的幾種工作模式,將整個系統(tǒng)優(yōu)化分解為易于實現(xiàn)的子系統(tǒng),這些子系統(tǒng)由相應(yīng)的智能主體(Agent)來實現(xiàn)。設(shè)計的基于Multi-Agent 技術(shù)的電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 基于多主體的分布式電子政務(wù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
其中,按層次分為政府各級部門提供服務(wù)的政府Agent、企業(yè)Agent以及面向公眾的公眾Agent。對政府Agent進(jìn)行細(xì)化設(shè)計了14種主要的Agent,包括用戶認(rèn)證Agent、智能處理Agent、檔案管理Agent、智能管理Agent、會議管理Agent、工商審批Agent、管理Agent、決策信息Agent以及信息服務(wù)Agent等。各Agent通過CORBA進(jìn)行協(xié)作與信息交流。將企業(yè)Agent進(jìn)行細(xì)化,設(shè)計了5種主要的Agent,包括用戶接口Agent、招標(biāo)采購Agent、數(shù)據(jù)管理Agent、工商稅務(wù)Agent以及企業(yè)服務(wù)Agent等。將公眾Agent進(jìn)行細(xì)化,設(shè)計了5種主要的Agent,包括用戶接口Agent、事務(wù)辦理Agent、公共服務(wù)Agent等。
2.3 主要Agent設(shè)計及系統(tǒng)工作過程
在圖1所示的電子政務(wù)系統(tǒng)中,各Agent的作用各不相同,限于篇幅,僅介紹幾個主要的Agent功能及作用。
(1)用戶認(rèn)證Agent。由于系統(tǒng)的用戶包括政府的公務(wù)員、社會公眾以及企業(yè)等,不同的用戶具有不同的權(quán)限。為此,用戶認(rèn)證Agent 需要通過用戶密碼或者用戶的IP地址等信息對用戶賦予其相應(yīng)的操作權(quán)限。
(2) 智能管理Agent。該Agent 對系統(tǒng)資源進(jìn)行有效的管理與協(xié)作,并對各種事務(wù)進(jìn)行分類,根據(jù)類型將事務(wù)發(fā)送到不同的Agent 進(jìn)行處理。
(3)信息服務(wù)Agent。該Agent 能將用戶端傳來的信息搜索請求提交給數(shù)據(jù)庫Agent,并進(jìn)行相應(yīng)的查詢操作,將查詢結(jié)果以約定的形式返回給用戶。
(4)決策信息Agent。該Agent 利用數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等方法,將信息服務(wù)Agent、公眾信息管理Agent等送來的信息進(jìn)行綜合處理,給出用戶所需的決策信息,或者輔助政府機(jī)關(guān)的各級領(lǐng)導(dǎo)就某一事務(wù)進(jìn)行決策,避免或減少失誤。
(5)公眾信息管理Agent。該Agent 負(fù)責(zé)實現(xiàn)公眾提交的意見及建議等信息的有效管理,對其進(jìn)行分類、存儲和組織。并將這些信息傳遞到數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲,同時送決策信息Agent,以輔助政府部門就某一事件進(jìn)行決策。
(6)用戶接口Agent。該Agent 的功能主要是在政務(wù)系統(tǒng)與用戶之間架起聯(lián)系的橋梁與紐帶。用戶通過該Agent可以向系統(tǒng)提交請求、意見及建議等信息,同時政府部門的一些反饋信息、建議、意見以及事件的處理結(jié)果也通過用戶接口Agent返回給用戶。
(7)數(shù)據(jù)庫Agent。電子政務(wù)系統(tǒng)要處理大量的信息,這些信息包括政府信息和企業(yè)及社會公眾的信息。如何對這些信息進(jìn)行有效的存儲與管理,這對系統(tǒng)的工作速度及穩(wěn)定性至關(guān)重要。一般認(rèn)為,關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(如Oracle,SQL Server,Foxpro等)適合傳統(tǒng)數(shù)據(jù)類型(結(jié)構(gòu)化信息)的表示和存儲,但是對復(fù)合文檔數(shù)據(jù)的處理并非能夠完全表達(dá)。因此,“面向Agent的存儲技術(shù)”的概念就被引入電子政務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域,其目標(biāo)就是針對新出現(xiàn)的需求,高效率地表達(dá)和存儲管理“復(fù)合文檔數(shù)據(jù)”。當(dāng)然,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲和處理也是系統(tǒng)的重要部分。
當(dāng)用戶端(即公務(wù)員或者公眾或者企業(yè)等)通過互聯(lián)網(wǎng)或政務(wù)內(nèi)部網(wǎng)訪問該電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)平臺時,首先通過認(rèn)證Agent 對訪問者的身份或者地址IP 進(jìn)行認(rèn)證,認(rèn)證通過后,事務(wù)交由智能管理Agent 進(jìn)行處理。如果是查詢事務(wù),則將該事務(wù)發(fā)送給信息服務(wù)Agent。信息服務(wù)Agent 向分布式數(shù)據(jù)庫Agent提交搜索請求,如果搜索成功返回結(jié)果;如果搜索不到所需數(shù)據(jù),將通過數(shù)據(jù)挖掘等方法對分布式數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更復(fù)雜的算法搜索,搜索成功,結(jié)果返回用戶端,同時將結(jié)果傳遞給智能管理Agent及數(shù)據(jù)庫Agent 進(jìn)行相應(yīng)的信息記錄分類,進(jìn)而存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫站點中。如果事務(wù)為需要處理的政務(wù)事件,將事務(wù)發(fā)送給相應(yīng)的處理Agent,如工商審批Agent、會議管理Agent、管理Agent等進(jìn)行處理,處理結(jié)束后將處理結(jié)果返回給用戶端,同時也將結(jié)果傳遞給政務(wù)智能管理Agent進(jìn)行相應(yīng)的信息記錄分類,進(jìn)而存儲到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫站點中。如果該事務(wù)是用戶提交的一些反饋信息、建議、意見等,則將該事務(wù)發(fā)送給公眾信息管理Agent,由該Agent 負(fù)責(zé)對信息進(jìn)行分類處理,處理結(jié)果返回用戶端。對系統(tǒng)進(jìn)行了實際測試。結(jié)果表明,系統(tǒng)能夠有效實現(xiàn)設(shè)定的功能。
3 結(jié) 語
通過對電子政務(wù)系統(tǒng)行為主體及工作模式的分析,在對復(fù)雜的電子政務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行功能分解的基礎(chǔ)上,用對應(yīng)的智能主體來實現(xiàn)分解后的子系統(tǒng),通過這些智能主體的自主運(yùn)行及相互間的協(xié)調(diào)協(xié)作,有效實現(xiàn)了系統(tǒng)功能。利用ORG的CORBA來實現(xiàn)各智能主體之間的通信,可以有效實現(xiàn)跨平臺操作,為系統(tǒng)的實現(xiàn)及后期升級帶來便利。
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第9篇：分布式系統(tǒng)設(shè)計原則范文
關(guān)鍵詞：學(xué)生檔案管理；數(shù)據(jù)庫設(shè)計；需求分析；客戶端/服務(wù)器模式
中圖分類號：TP315文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)35-2486-04
The Design and Implementation of Hotan Teachers College Students' Records Management System
ADIL Gulam
(Department of Physics, Xinjiang's Hotan Teachers College, Hotan 848000, China)
Abstract: A new method of student's scores management system forHotan Teachers College is introduced in this paper. combining the design and implementation of student's scores management system ,we have made research on the distributional application system. many universities have been trying to develop an opened and distributed student's scores management system on their campus networks. In this paper, the optimum solutions on scores management system according to the characteristics of Xinjiang special regions are discussed by considering the relations between the network architecture and score management systems.
Key words: scores management system; database design; needs analysis; client/server model
1 引言
學(xué)生檔案管理系統(tǒng)是教育單位不可缺少的部分。一個功能齊全、簡單易用的學(xué)生檔案管理系統(tǒng)不但能有效地減輕學(xué)校各類工作人員的工作負(fù)擔(dān)，其內(nèi)容對于學(xué)校的決策者和管理者來說也至關(guān)重要。所以學(xué)生檔案管理系統(tǒng)應(yīng)該能夠為用戶提供充足的信息和快捷的查詢手段。但一直以來人們使用傳統(tǒng)人工的方式管理文件檔案、統(tǒng)計和查詢數(shù)據(jù)，這種管理方式存在著許多缺點，如：效率低，保密性差，人工大量浪費；另外時間一長，將產(chǎn)生大量的文件和數(shù)據(jù)，這對查找、更新和維護(hù)都帶來了不少困難。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高和計算機(jī)科學(xué)日漸成熟，其強(qiáng)大的功能已為人們所深刻認(rèn)識，它已進(jìn)入人類社會的各個領(lǐng)域并發(fā)揮著越來越重要的作用。
基于校園網(wǎng)的學(xué)生檔案管理系統(tǒng)完成后可以降低工作量，提高辦公效率，學(xué)生管理人員、教師和學(xué)生都不受時間和地點的限制查詢學(xué)生資料，而目前使分散的學(xué)生管理得到集中管理，這對減輕管理工作負(fù)擔(dān)，提高管理水平，實現(xiàn)學(xué)生管理的現(xiàn)代化、系統(tǒng)化、規(guī)范化具有重要意義。本文結(jié)合和田師范?？茖W(xué)校學(xué)生檔案管理工作的實際情況，在需求分析、系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，對和田師專學(xué)生管理系統(tǒng)做出總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計和程序設(shè)計，并進(jìn)行系統(tǒng)測試。
2 需求分析
這個階段的任務(wù)是確定“為了解決這個問題，目標(biāo)系統(tǒng)必須做什么”，主要是確定目標(biāo)系統(tǒng)必須具備哪些功能。對于需求分析不僅是軟件定義時期的最后一個階段，而且是軟件開發(fā)期的第一個階段，也是關(guān)系到軟件開發(fā)成敗的關(guān)鍵步驟。只有通過需求分析才能把軟件功能和性能的總體概念描述為具體的軟件需求規(guī)格說明，從而奠定軟件開發(fā)的基礎(chǔ)。在本階段所研究的對象是軟件項目的用戶要求，且必須全面理解用戶的各項要求，但又不能全盤接受所有的要求。為了達(dá)到這一目的，必須對其中模糊的要求進(jìn)行澄清，然后才能決定是否可以采納。而且準(zhǔn)確地表達(dá)被接受的用戶要求，也是需求分析的另一個重要方面，只有經(jīng)過確切描述的軟件需求才能成為軟件設(shè)計的基礎(chǔ)。
2.1 學(xué)生檔案管理系統(tǒng)的功能
學(xué)生檔案管理系統(tǒng)旨在提供一貫可以操作的，方便管理，提高工作效率，易于修改的輔助管理系統(tǒng)?？紤]到我校校園網(wǎng)落的實際情況，本系統(tǒng)采用Visual Basic+SQL Server 2000 結(jié)構(gòu)。
考慮到系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能以及系統(tǒng)的安全性，在用戶進(jìn)入系統(tǒng)之前進(jìn)行合法用戶檢測。所以系統(tǒng)中應(yīng)該有一個用戶名和密碼檢測的模塊，當(dāng)然與此相對應(yīng)，還必須有操作員管理模塊，它必須能夠進(jìn)行操作員的增加、刪除和修改，并且能夠進(jìn)行授予相應(yīng)的操作權(quán)限。系統(tǒng)中必須有一個默認(rèn)的管理用戶，它在應(yīng)用系統(tǒng)剛安裝好就能夠使用該用戶進(jìn)入，該用戶能夠建立其他用戶。同時還必須有密碼修改的模塊。普通用戶能夠修改自己的密碼，但系統(tǒng)管理員用戶能夠修改所有的資料。
大中專學(xué)校的學(xué)生檔案管理內(nèi)容十分豐富，工作繁多，所以本例規(guī)定開發(fā)的學(xué)生檔案管理系統(tǒng)只處理每學(xué)年的招生信息導(dǎo)入、新生學(xué)籍注冊、學(xué)生檔案管理和其它管理。
在招生信息導(dǎo)入管理方面提供的服務(wù)功能如下：
1) 導(dǎo)入新生的民族、籍貫、專業(yè)代碼；
2) 錄入院系信息和生成班級信息；
3) 導(dǎo)入招生數(shù)據(jù)和新生圖片；
4) 統(tǒng)計和清除新生數(shù)據(jù)；
5) 修改密碼。
在新生學(xué)籍注冊管理方面應(yīng)提供的服務(wù)功能如下：
1) 新生入校學(xué)籍注冊；
2) 新生專業(yè)調(diào)整；
3) 新生統(tǒng)計與報表生成以及報表打印；
4) 修改密碼。
在學(xué)生檔案管理方面應(yīng)提供的服務(wù)功能如下：
1) 錄入學(xué)生每學(xué)期的情況；
2) 生成學(xué)生鑒定表；
3) 生成回執(zhí)單；
4) 檔案查詢及打?。?/p>
5) 修改密碼。
學(xué)生檔案管理系統(tǒng)的直接用戶有學(xué)生、教師和教學(xué)管理員。管理員有權(quán)操縱數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，進(jìn)行添加、更新、刪除等操作。學(xué)生和教師一般只查詢信息。本校的各部門，教研室、學(xué)生幾乎有PC機(jī)，學(xué)校全部計算機(jī)已經(jīng)連網(wǎng)。
2.2 學(xué)生管理主要工作流程分析
學(xué)生管理的各項工作之間有嚴(yán)格的順序性，這就要求在開發(fā)時對學(xué)生管理的業(yè)務(wù)流程有明確的了解。學(xué)生管理工作中的運(yùn)行管理是核心工作，就對運(yùn)行工作中涉及的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析。具體的業(yè)務(wù)流程圖如圖3、圖4所示。
3系統(tǒng)設(shè)計
3.1 設(shè)計思路
基于C/S的學(xué)生檔案管理系統(tǒng)的設(shè)計是一個不斷改進(jìn)和反饋的過程。圖8是進(jìn)行基于C/S的學(xué)生檔案管理系統(tǒng)的設(shè)計思路圖。
1) 系統(tǒng)界定
首先必需對系統(tǒng)進(jìn)行界定，即劃分系統(tǒng)的范圍，分析系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的關(guān)系、系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系。如圖5，這個過程產(chǎn)生對系統(tǒng)的一個清晰的描述，確定研究的問題。
2) 系統(tǒng)規(guī)劃、分析和方案設(shè)計
針對一個已經(jīng)界定清楚的系統(tǒng)，下面的工作便是進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃和分析及設(shè)計方案。在這個過程中，首先對系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃，進(jìn)行了子系統(tǒng)的劃分和系統(tǒng)的實施計劃的設(shè)計，同時對系統(tǒng)進(jìn)行分析，這些分析包括系統(tǒng)的特性和結(jié)構(gòu)的分析、需求分析、系統(tǒng)的可行性分析等內(nèi)容，系統(tǒng)規(guī)劃和分析經(jīng)常交織在一起。另外，在這個階段還完成系統(tǒng)方案的設(shè)計和選擇工作。
3) 系統(tǒng)概要設(shè)計
系統(tǒng)概要設(shè)計主要是對系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行流程分析，完成系統(tǒng)的特性設(shè)計以及系統(tǒng)的功能劃分和初步設(shè)計，并對系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)和技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)計。
4) 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計
系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計包括數(shù)據(jù)流的設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、系統(tǒng)模塊的詳細(xì)設(shè)計、界面設(shè)計、程序流程的設(shè)計等內(nèi)容。
5) 代碼開發(fā)
代碼開發(fā)是按照詳細(xì)設(shè)計的要求進(jìn)行代碼的編寫工作。
6) 系統(tǒng)測試
系統(tǒng)測試是在系統(tǒng)投入使用前，對系統(tǒng)的需求分析、設(shè)計規(guī)格說明和編碼的復(fù)審。
7) 系統(tǒng)修改、運(yùn)行和維護(hù)
維護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行，保證系統(tǒng)有效、可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。
8) 系統(tǒng)評價和總結(jié)
對系統(tǒng)的完成和運(yùn)行情況進(jìn)行評價，總結(jié)系統(tǒng)開發(fā)過程中的得失，有些好的體會、思想和資源可以積累下來，并且這個過程還可以對系統(tǒng)的改進(jìn)和再設(shè)計進(jìn)行分析。實際上，以上這些過程并不要求嚴(yán)格按順序的，前后過程之間存在反饋，這些過程之間并不一定存在明顯的界限。
3.2系統(tǒng)功能模塊設(shè)計
對上述各項功能進(jìn)行集中、分塊，按照結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的要求，學(xué)生檔案管理系統(tǒng)需要完成的主要功能有以下幾大模塊：
1) 招生信息導(dǎo)入
新生數(shù)據(jù)和圖片導(dǎo)入、新生數(shù)據(jù)統(tǒng)計，輸入院系和班級信息，導(dǎo)入民族、專業(yè)、籍貫信息，查詢新生信息以及密碼管理等功能。
2) 新生學(xué)籍注冊
學(xué)籍注冊，分班，自動生成學(xué)號，圖片下載，手工輸入，調(diào)動學(xué)籍、學(xué)籍統(tǒng)計和查詢，打印個人信息表和統(tǒng)計表、密碼管理等功能。
3) 學(xué)生檔案管理
學(xué)生檔案查詢、統(tǒng)計、生成花名冊、打印個人信息表、打印學(xué)生證、打印花名冊、打印統(tǒng)計表、回執(zhí)單以及自定義表格打印
3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計
進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計，首先必須選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)模型。用于概念設(shè)計的數(shù)據(jù)模型既要有足夠的表達(dá)能力，可以表示各種類型的數(shù)據(jù)及其之間的聯(lián)系和語義，又要簡明易懂，能夠為非專業(yè)人員所接受?？晒┻x擇的數(shù)據(jù)模型不少，比如各種語義數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型等，目前應(yīng)用最廣泛的是E-R數(shù)據(jù)模型（Entity-Relationship data Model）。必須根據(jù)需求分析，確定E-R模型中的實體、聯(lián)系和屬性。
首先要確定學(xué)生檔案管理的實體，從前面章節(jié)的分析中可以看出，所有的活動都是以學(xué)生基本信息（Student）展開的，初步確定有以下實體：用戶（UserID）實體、專業(yè)代碼實體、地區(qū)代碼實體、民族代碼實體、院系代碼實體、政治面貌代碼實體、班級實體，其中專業(yè)代碼實體、地區(qū)代碼實體、民族代碼實體、院系代碼實體、政治面貌代碼實體、班級實體、完全依賴于設(shè)備實體的存在而存在，所以屬于弱實體的范疇。
其次要確定學(xué)生管理中各實體的鍵、屬性、屬性的數(shù)據(jù)類型及取值范圍。在確定實體的主鍵時，要確保這個主鍵可以唯一的標(biāo)識這個實體。在概念模型的設(shè)計中，經(jīng)常會遇到這種情況，最簡單的解決方法就是對實體集合中每個實體有一個互不相同的學(xué)號，選擇這個學(xué)號作為實體集合的關(guān)鍵字。因此在學(xué)生基本信息實體中增加了學(xué)生學(xué)號這個屬性，這種增加學(xué)號屬性也是設(shè)計中常用的一種確定實體鍵的方式。在確定實體的屬性及其數(shù)據(jù)類型時，要考慮到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性以及特殊情況。在確定屬性代碼的時候，要避免同一概念數(shù)據(jù)模型中出現(xiàn)相同的屬性編碼，同時還要使人一目了然。在這里給出各實體的屬性和主鍵，以下劃線標(biāo)識出主鍵。
學(xué)生基本信息實體：考號、學(xué)號、院系代碼、專業(yè)代碼、現(xiàn)在專業(yè)、班級編號、現(xiàn)在班級、姓名、性別、出生年月、政治面貌編號、婚姻狀況、家庭出身、戶口性質(zhì)、畢業(yè)中學(xué)、考生設(shè)備名稱特長、家庭地址、聯(lián)系電話、郵編、入學(xué)日期、高考成績、Picture.
專業(yè)代碼實體：專業(yè)代碼、專業(yè)代號、錄取專業(yè)、院系。
地區(qū)代碼實體：區(qū)號、籍貫。
民族代碼實體：民族代碼、民族。
院系代碼實體：院系代碼、院系、院系主任。
班級實體：班級編號、院系、錄取專業(yè)、班級、班主任。
用戶實體：用戶名、密碼、權(quán)限。
第三要確定實體之間的聯(lián)系。實體與實體之間的聯(lián)系除了一對一、一對多之外，還存在有多對多的形式?？梢詫⒙?lián)合理解為構(gòu)建于M:N聯(lián)系實體之間的一個橋梁，通過它將這個M:N聯(lián)系轉(zhuǎn)化為兩個1:N聯(lián)系。完成了學(xué)生檔案管理模塊的概念數(shù)據(jù)模型之后，可以用相同的步驟來完成系統(tǒng)中其他模塊的概念模型的設(shè)計，在這里就不一一贅述。
4 系統(tǒng)實現(xiàn)
系統(tǒng)的實現(xiàn)選用Microsoft Visual Basic 作為前臺開發(fā)工具。Visual Basic 是一套完整的開發(fā)工具，提供了企業(yè)級模板。系統(tǒng)采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以生成具有高度可伸縮性和靈活性的應(yīng)用程序。使用Visual Basic架構(gòu)開發(fā)，生成可編程Exe窗體，Visual Basic界面與代碼相分離。
4.1用戶注冊與登錄模塊的實現(xiàn)
每個模塊的登陸界面以及密碼算法是統(tǒng)一的，但是所運(yùn)行的模塊不同，所訪問的數(shù)據(jù)庫不同，因此登陸用戶身份以及密碼不同，如圖7。
4.2 招生信息導(dǎo)入模塊的實現(xiàn)
界面實際上是系統(tǒng)與用戶之間的接口，也是控制和選擇信息輸入輸出的主要途徑。界面設(shè)計規(guī)定界面的布局、風(fēng)格、色彩等約定，界面設(shè)計應(yīng)該堅持友好、簡單、實用、易于操作等的原則。
這個模塊的主要功能是，把招生的信息導(dǎo)入到招生數(shù)據(jù)庫中，以便于學(xué)生學(xué)籍注冊時使用。
4.3 學(xué)籍注冊模塊的實現(xiàn)
這個模塊的主要功能是，新生到校報名時，根據(jù)考號調(diào)用相關(guān)信息，并分班，同時自動生成學(xué)號后，保存到學(xué)生檔案數(shù)據(jù)庫中，以便于學(xué)生檔案管理時使用。
圖9 學(xué)籍注冊模塊的實現(xiàn)
4.4 學(xué)生檔案管理模塊的實現(xiàn)
這個模塊的主要功能是，輸入學(xué)生每學(xué)期獎懲情況、政治思想狀況、以及修改、查詢學(xué)生相關(guān)信息。打印院系學(xué)生花名冊、個人信息表、回執(zhí)單等，如圖10。
5 結(jié)束語
本論文結(jié)合和田師專學(xué)生檔案管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，研究了基于C/S的分布式應(yīng)用系統(tǒng)原理、設(shè)計和實現(xiàn)的問題。首先，論文概述了和田師范?？茖W(xué)校學(xué)生檔案管理系統(tǒng)的應(yīng)用背景，對學(xué)生檔案管理系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析。在此基礎(chǔ)上提出了基于C/S的分布式應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案。接著，論文對學(xué)生檔案管理系統(tǒng)的解決方案─基于C/S的分布式應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了深入研究，并從系統(tǒng)的角度對基于 C/S 的分布式系統(tǒng)的特性進(jìn)行了分析。在論文中，結(jié)合筆者實際研究過程中的經(jīng)驗，對基于 C/S 的分布式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法進(jìn)行了研究，提出了基于校園網(wǎng)的一些安全和復(fù)合密碼算法思想，并給出了基于 C/S 的分布式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計流程。最后，論文對學(xué)生檔案管理系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計和實現(xiàn)，重點分析了學(xué)生檔案管理系統(tǒng)的技術(shù)方案設(shè)計和應(yīng)用平臺選擇、系統(tǒng)設(shè)計以及系統(tǒng)的實現(xiàn)。
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