專利名稱：基于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力自動化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電力系統(tǒng)的并發(fā)式自動化測試方法，
尤其涉及一種基于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法。
背景技術(shù)：
隨著市場對廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的高端應(yīng)用實施要求逐年提高，建立一整套完善 的監(jiān)控系統(tǒng)測試方案和體系已成為各產(chǎn)品廠家的當(dāng)務(wù)之急。沒有可靠高效的測試保障體系 和方法，則監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量只能流于空談。 目前國內(nèi)眾多的廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家沒有具備規(guī)模的測試團(tuán)隊、測試實 驗室，更不用說能夠模擬高電壓等級大規(guī)模廠站的測試環(huán)境了。即使是對具備了一定規(guī)模 的測試團(tuán)隊，擁有自己測試實驗室的廠家而言，很多產(chǎn)品仍然無法對其進(jìn)行長期仿真的穩(wěn) 定性測試，特別是在復(fù)雜的跨平臺產(chǎn)品測試環(huán)境中，這樣就會產(chǎn)生測試質(zhì)量低下和測試成 本昂貴等問題，使得產(chǎn)品競爭力不強(qiáng)。 針對跨平臺廠站監(jiān)控系統(tǒng)測試而言，如果想做到完全等同現(xiàn)場運行環(huán)境是不可能
的。 一次設(shè)備尚且不談，就是龐大的間隔層二次設(shè)備也很難按照現(xiàn)場的條件運行布置。因
此，采用什么方法最大限度又最經(jīng)濟(jì)可靠地模擬出現(xiàn)場間隔層的眾多裝置與站控層監(jiān)控系
統(tǒng)的前置規(guī)約進(jìn)行通信成為了一個需要認(rèn)真思考的課題。本發(fā)明提出了一種采用兩級并發(fā)
模擬工具——自主開發(fā)的103規(guī)約模擬工具和LoadRimner (簡稱LR)負(fù)載壓力測試工具來
實踐這個課題的思路與方法。
參考文獻(xiàn) 1.朱杰媛等中國測試技術(shù)電力系統(tǒng)監(jiān)控軟件性能測試2008 34(02)

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種基于兩級并發(fā)模擬工具的 跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法。其中，并發(fā)模擬工具含義為可同時模擬多個事務(wù) 交互處理過程的軟件。本發(fā)明采用一臺或幾臺工作性能較強(qiáng)的工作站計算機(jī)作為運行并 發(fā)模擬工具的基本介質(zhì)，在其上先后應(yīng)用103規(guī)約模擬工具和LR負(fù)載壓力測試工具(即 LoadR皿ner負(fù)載壓力測試工具)，將這個小工作站群仿真成整個間隔層裝置的"云計算"數(shù) 據(jù)傳輸請求處理中心，同時可以最大化地屏蔽站控層跨平臺監(jiān)控的系統(tǒng)化差異特性。其中， 103規(guī)約模擬工具可直接在工作站上運行，無需安裝，其底層通信采用TCP協(xié)議，應(yīng)用層通 信采用電力監(jiān)控系統(tǒng)IEC60870-5-103協(xié)議；LoadRunner負(fù)載壓力測試工具現(xiàn)為HP公司旗 下的軟件性能測試產(chǎn)品，可通過HP中國官網(wǎng)查詢其詳細(xì)資料。 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，根據(jù)上述思想設(shè)計，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案一種基 于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法，其特征在于，所述測試方法采用 了兩個子功能103規(guī)約并發(fā)模擬工具和LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具；其中，103規(guī)約并 發(fā)模擬工具系自主開發(fā)，采用其主要思想為當(dāng)前廠站監(jiān)控系統(tǒng)中各裝置通信所用的主流規(guī)約仍為103規(guī)約，所以基于該規(guī)約開發(fā)的模擬工具有較強(qiáng)的代表性。 所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具基于ISO七層參考模型中的三層設(shè)計，即物理層、鏈路 層和應(yīng)用層。使用兩種幀格式即固定幀長和可變幀長。固定幀長用于初始化、召喚數(shù)據(jù)命 令以及命令確認(rèn)；可變幀長用于總查詢、對時命令以及數(shù)據(jù)的傳送。該模擬工具主要由鏈路 層通信動態(tài)庫程序、界面動態(tài)庫程序和應(yīng)用層通信可執(zhí)行程序組成，代碼編寫通過Visual C++ 6.0工具完成。設(shè)計重點為應(yīng)用層通信可執(zhí)行程序，103規(guī)約的應(yīng)用功能都包含在可執(zhí) 行程序的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元ASDU中。模擬工具啟動后，首先調(diào)用界面動態(tài)庫程序彈出操作 窗口 ，接著通過鏈路層通信動態(tài)庫程序與跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)建立TCP通信連接，然后在成功 建立的連接通道上通過應(yīng)用層通信可執(zhí)行程序完成各種命令幀與數(shù)據(jù)幀的動態(tài)交互傳輸。 具體交互方式可通過窗口中菜單與按鈕來實現(xiàn)，交互的所有報文內(nèi)容在窗口中均可見。
所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具可通過定義多個裝置CPU地址號(目前為256個)實 現(xiàn)將單一 IP地址裝置虛擬成最大256個不同IP地址裝置的目的。LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模 擬工具的實踐方法為采集運行若干小時或若干天的103規(guī)約模擬工具的運行數(shù)據(jù)作為樣 例數(shù)據(jù)，將其按照固有格式進(jìn)行記錄并保存成腳本。然后采用其自帶的多IP虛擬化技術(shù)， 將單一的IP地址虛擬成多個不同的IP地址，并在每個虛擬出的IP地址上運行已成功錄制 的腳本樣本，循環(huán)反復(fù)地運行。由這兩個子功能構(gòu)成的測試方法就像將整個廠站間隔層虛 擬成了一個類似"云計算"的數(shù)據(jù)傳輸請求處理中心，卻只需要很少量的幾臺工作站計算機(jī) 即可完成。這幾臺計算機(jī)與整個跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，可組成一個完整、 高效、可靠、經(jīng)濟(jì)的實驗室測試環(huán)境。 本發(fā)明的有益效果是可彌補(bǔ)傳統(tǒng)的簡單機(jī)械式的實驗室測試模式引發(fā)的諸多問 題，如無法大規(guī)模模擬與間隔層裝置進(jìn)行并發(fā)通信，能夠做到使用經(jīng)濟(jì)的工作站計算機(jī)或 計算機(jī)群即可對跨平臺廠站監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行高效和可靠的長期穩(wěn)定性仿真測試，為保證產(chǎn)品 的測試質(zhì)量和降低企業(yè)的開發(fā)成本提供一種雙贏的實踐方法。


圖1為用LR工具并發(fā)模擬錄制腳本示意圖；
圖2為跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方案圖。
具體實施例方式
本發(fā)明公開了一種基于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法。
本發(fā)明的自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法通過設(shè)置工作站計算機(jī)，運行103規(guī)約并發(fā)模 擬工具和LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具進(jìn)行跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試。
其中，所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具應(yīng)用IEC 60870-5-103規(guī)約來串聯(lián)監(jiān)控系統(tǒng)的 前置規(guī)約程序與間隔層裝置，該103規(guī)約并發(fā)模擬工具通過定義多個裝置CPU地址號實現(xiàn) 將單一 IP地址裝置虛擬成最大256個不同IP地址裝置的目的。 應(yīng)用所述LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具采集運行若干小時或若干天的103規(guī)約 模擬工具的運行數(shù)據(jù)作為樣例數(shù)據(jù)，將其按照固有格式進(jìn)行記錄并保存成腳本，然后采用 該LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具自帶的多IP虛擬化技術(shù)，將單一的IP地址虛擬成多個不 同的IP地址，并在每個虛擬出的IP地址上運行已成功錄制的腳本樣本，循環(huán)反復(fù)地運行。
5
通過由103規(guī)約并發(fā)模擬工具和LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具實現(xiàn)的測試方法， 將整個廠站間隔層虛擬成了一個類似"云計算"的數(shù)據(jù)傳輸請求處理中心。
所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具可以最大限度地對間隔層裝置與監(jiān)控系統(tǒng)前置規(guī)約 程序進(jìn)行通信時完成的各種功能進(jìn)行模擬和仿真。其能完成的基本功能包括發(fā)送指定和全 部四遙(遙信、遙測、遙控、遙調(diào))數(shù)據(jù)點，發(fā)送電度量，發(fā)送事件報文，發(fā)送告警報文，上裝、 下載定值區(qū)號、定值，發(fā)送壓板數(shù)據(jù)，發(fā)送保護(hù)測量數(shù)據(jù)，發(fā)送錄波數(shù)據(jù)等。所能完成的復(fù)雜 功能包括可選擇遙信變位是否產(chǎn)生SOE信號，遙測量是否按短整形上送，通信時可按指定 裝置CPU發(fā)送遙信量和遙測量，可設(shè)置遙測量自動變化的上下限數(shù)值和變化時間間隔以及 遙信量的自動變化時間間隔。由于有了可自定義設(shè)置的變化遙信量與遙測量，這樣即可用 工作站計算機(jī)模擬裝置在不斷電的條件下持續(xù)運行以及與監(jiān)控系統(tǒng)前置規(guī)約程序互發(fā)報 文的情況，同時還能模擬突發(fā)的遙信變位與遙測變化事件。該模擬工具可在運行過程中監(jiān) 視各通信端口收發(fā)的報文，方便判斷具體報文的內(nèi)容是否正確。 所述LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具可以模擬成千上萬臺裝置和監(jiān)控系統(tǒng)的實時 通信和交互情況。首先需要利用Virtual User Generator (即虛擬用戶發(fā)生器)對103規(guī) 約運行數(shù)據(jù)進(jìn)行腳本錄制工作，選擇windows socket協(xié)議，采集運行若干小時或若干天的 103規(guī)約模擬工具的運行數(shù)據(jù)作為樣例數(shù)據(jù)，將其按照固有格式進(jìn)行記錄并保存成腳本，然 后利用LR提供的Controller (即控制器)建立多裝置的測試方案，創(chuàng)建系統(tǒng)負(fù)載，通過實 踐運行調(diào)節(jié)出該工作站用機(jī)可模擬的最大并發(fā)數(shù)。當(dāng)LR工具實際運行時，我們?yōu)榱说玫介L 期穩(wěn)定可靠的運行結(jié)果，仍需要動態(tài)關(guān)注兩大方面一是各監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)在兩級并發(fā)模擬 工具模擬間隔層裝置運行時，能否可以正常運行，在線系統(tǒng)能否正確反映出模擬間隔層裝 置傳輸?shù)乃倪b、事件等數(shù)據(jù)，能否正確上裝、下載保護(hù)定值、壓板等；二是LR并發(fā)模擬工具 所在工作站計算機(jī)的實時虛擬并發(fā)數(shù)、與監(jiān)控系統(tǒng)交互相應(yīng)時間、每分鐘吞吐量、CPU使用 率、可用內(nèi)存數(shù)、磁盤讀寫率等數(shù)據(jù)。 由兩級并發(fā)模擬工具即可將整個廠站間隔層虛擬成了一個類似"云計算"的數(shù)據(jù) 傳輸請求處理中心，該中心可完全屏蔽跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)帶來的系統(tǒng)差異性。無論監(jiān)控系統(tǒng) 采用何種操作系統(tǒng)平臺組合，如Windows、 Li皿x、 Sun Unix、 IBM AIX，均可與由工作站計算 機(jī)組成的該中心任意交互。 圖1為本發(fā)明的用LR工具并發(fā)模擬錄制腳本示意圖，圖2為跨平臺廠站自動化監(jiān) 控系統(tǒng)測試方案圖。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作具體地介紹。 如圖1所示，首先需要選擇合適的工作站計算機(jī)用于運行103規(guī)約并發(fā)模擬工具。 在離線狀態(tài)下定義好單臺工作站需要模擬的裝置數(shù)目(即103工具中的CPU數(shù)目)，設(shè)置好 穩(wěn)定性運行時需要發(fā)送的遙信、遙測數(shù)目、限值、時間間隔等并保存。在線運行103規(guī)約并 發(fā)模擬工具，同時啟動跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)各系統(tǒng)平臺主機(jī)實時庫程序，各應(yīng)用程序(103前置 規(guī)約程序必須啟動)，等待103前置規(guī)約程序與用103規(guī)約并發(fā)模擬工具定義的全部裝置建 立正常的通信連接，并產(chǎn)生報文交互。 接著如圖1在該工作站計算機(jī)上運行LR負(fù)載壓力測試工具。啟動其虛擬用戶發(fā)生 器組件Virtual User Generator組件，錄制正在進(jìn)行報文交互的103前置規(guī)約程序與103 規(guī)約并發(fā)模擬工具模擬裝置通信的整個過程，該錄制過程可長達(dá)一天或幾天。錄制完成后 其自動生成可作為樣例數(shù)據(jù)的運行腳本，同時需關(guān)閉103規(guī)約并發(fā)模擬工具。
6
最后用LR的另一重要組件Controller將工作站計算機(jī)單一的IP地址虛擬成多 個不同的IP地址，并用Virtual User Generator在每個虛擬出的IP地址上運行已成功錄 制的腳本樣例，設(shè)定為循環(huán)反復(fù)地運行。在腳本樣例初始運行時需要對運行樣例的實際運 行行為進(jìn)行調(diào)試和調(diào)優(yōu)，而在運行過程中VirtualUser Generator組件的引擎會同時并發(fā) 運行這成千上萬個虛擬裝置。它能夠極為逼真地模擬通信交互行為。 在長期的測試運行過程中，需要使用LR的第三個重要組件Analysis (即分析器組 件)對產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，將其繪成圖表，如圖l所示將實時處理監(jiān)視器捕獲 到的資源占用與分配情況顯示在工作站上，同時以報告形式備案，已便測試人員參考與分 析。例如，用一臺工作站計算機(jī)模擬一百個裝置并發(fā)運行，利用LR的IP虛擬化技術(shù)將一個 IP地址虛擬成一百個IP地址，如此即可模擬出單臺工作站上有一萬個裝置在同時并發(fā)運 行。這樣算來，圖2中說運行兩級并發(fā)模擬工具的工作站計算機(jī)群就像是能夠虛擬間隔層 裝置的"云計算"中心，毫不夸張。圖2中的工作站計算機(jī)群通過以太網(wǎng)絡(luò)和跨平臺廠站監(jiān) 控系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，在工作站計算機(jī)上運行的兩級并發(fā)模擬工具也通過以太網(wǎng)絡(luò)和各個廠站 監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行報文通信和數(shù)據(jù)交換。 上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得 的技術(shù)設(shè)計方法，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法，其特征在于設(shè)置工作站計算機(jī)，運行103規(guī)約并發(fā)模擬工具和LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具進(jìn)行跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試；其中，所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具應(yīng)用IEC 60870-5-103規(guī)約來串聯(lián)監(jiān)控系統(tǒng)的前置規(guī)約程序與間隔層裝置，該103規(guī)約并發(fā)模擬工具通過定義多個裝置CPU地址號實現(xiàn)將單一IP地址裝置虛擬成最大256個不同IP地址裝置的目的；應(yīng)用所述LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具采集運行若干小時或若干天的103規(guī)約模擬工具的運行數(shù)據(jù)作為樣例數(shù)據(jù)，將其按照固有格式進(jìn)行記錄并保存成腳本，然后采用該LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具自帶的多IP虛擬化技術(shù)，將單一的IP地址虛擬成多個不同的IP地址，并在每個虛擬出的IP地址上運行已成功錄制的腳本樣本，循環(huán)反復(fù)地運行；通過由所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具和所述LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具實現(xiàn)的測試方法，將整個廠站間隔層虛擬成了一個類似“云計算”的數(shù)據(jù)傳輸請求處理中心。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法， 其特征在于所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具基于ISO七層參考模型中的三層設(shè)計，即物理層、 鏈路層和應(yīng)用層。使用兩種幀格式即固定幀長和可變幀長。固定幀長用于初始化、召喚數(shù) 據(jù)命令以及命令確認(rèn)；可變幀長用于總查詢、對時命令以 及數(shù)據(jù)的傳送。該模擬工具主要 由鏈路層通信動態(tài)庫程序、界面動態(tài)庫程序和應(yīng)用層通信可執(zhí)行程序組成，代碼編寫通過 Visual 0++6.0工具完成。設(shè)計重點為應(yīng)用層通信可執(zhí)行程序，103規(guī)約的應(yīng)用功能都包含 在可執(zhí)行程序的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元ASDU中。模擬工具啟動后，首先調(diào)用界面動態(tài)庫程序彈 出操作窗口，接著通過鏈路層通信動態(tài)庫程序與跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)建立TCP通信連接，然后 在成功建立的連接通道上通過應(yīng)用層通信可執(zhí)行程序完成各種命令幀與數(shù)據(jù)幀的動態(tài)交 互傳輸。具體交互方式可通過窗口中菜單與按鈕來實現(xiàn)，交互的所有報文內(nèi)容在窗口中均 可見；所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具對間隔層裝置與監(jiān)控系統(tǒng)前置規(guī)約程序進(jìn)行通信時，最大 限度地完成功能模擬和仿真，包括發(fā)送指定和全部四遙，即遙信、遙測、遙控、遙調(diào)數(shù)據(jù)點， 發(fā)送電度量，發(fā)送事件報文，發(fā)送告警報文，上裝、下載定值區(qū)號、定值，發(fā)送壓板數(shù)據(jù)，保護(hù) 測量量數(shù)據(jù)，發(fā)送錄波數(shù)據(jù)；所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具還能夠選擇遙信變位是否產(chǎn)生SOE信號，選擇遙測量是否 按短整形上送；所述103規(guī)約并發(fā)模擬工具在通信時能夠按指定裝置CPU發(fā)送遙信量和遙測量，可設(shè) 置遙測量自動變化的上下限數(shù)值和變化時間間隔以及遙信量的自動變化時間間隔；所述 103規(guī)約并發(fā)模擬工具既可用工作站計算機(jī)模擬廠站電氣裝置在不斷電的條件下持續(xù)運行 以及與監(jiān)控系統(tǒng)前置規(guī)約程序互發(fā)報文的情況，同時還能模擬突發(fā)的遙信變位與遙測變化 事件；在運行過程中監(jiān)視各通信端口收發(fā)的報文，判斷具體報文的內(nèi)容是否正確。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法， 其特征在于，所述LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具能夠模擬成千上萬臺裝置和監(jiān)控系統(tǒng)的 實時通信和交互情況首先利用LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具提供的虛擬用戶發(fā)生器組件Virtual User Generator對103規(guī)約運行數(shù)據(jù)進(jìn)行腳本錄制工作，選擇windows socket協(xié)議，采集運行若干小時或若干天的103規(guī)約模擬工具的運行數(shù)據(jù)作為樣例數(shù)據(jù)，將其按照固有 格式進(jìn)行記錄并保存成腳本；然后利用LR負(fù)載壓力測試并發(fā)模擬工具提供的控制器組件Controller實現(xiàn)多裝置的 測試方，創(chuàng)建系統(tǒng)負(fù)載，調(diào)節(jié)出工作站用機(jī)可模擬的最大并發(fā)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法， 其特征在于，所述兩級并發(fā)模擬工具可將整個廠站間隔層虛擬成了一個類似"云計算"的數(shù) 據(jù)傳輸請求處理中心，完全屏蔽跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)帶來的系統(tǒng)差異性。
全文摘要
一種基于并發(fā)模擬工具的跨平臺廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試方法，采用了兩級并發(fā)模擬工具來完成高效的測試103規(guī)約模擬工具和LR負(fù)載壓力測試工具。該測試方法實現(xiàn)了用最小化的裝置仿真計算機(jī)模擬工具來構(gòu)造大型廠站自動化監(jiān)控系統(tǒng)測試環(huán)境的目的，使得采用幾臺計算機(jī)即可將廠站間隔層虛擬成單個的類似“云計算”的數(shù)據(jù)傳輸請求處理中心，從而最大化地屏蔽站控層跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)化差異特性。本發(fā)明可彌補(bǔ)傳統(tǒng)的簡單機(jī)械式的實驗室測試模式引發(fā)的諸多問題，做到對跨平臺廠站監(jiān)控系統(tǒng)高效和可靠的長期穩(wěn)定性仿真測試。
文檔編號G05B23/00GK101776915SQ20091026455
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者朱巖, 朱杰媛, 胡良生, 芮國俊 申請人:國電南京自動化股份有限公司