CN103592612A - 一种电测试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种电测试验系统，包括设备通信层、数据持久层、应用层和展示层，设备通信层，用于为系统提供统一末端代理，与所要检测的设备通信；数据持久层，提供标准设备被检设备的基础信息、试验模板数据、试验控制数据、试验过程数据的持久化；应用层，通过试验控制引擎控制试验的步骤流、数据流、信号流，以及各种基础属性采集、试验过程模板定制、数据统计分析、报告打印导出；展示层，用以网站界面的形式给用户提供操作界面。本方法通过建立一套以试验过程控制为主要业务的电测试验过程通用表述模型系统来实现各种仪器设备的试验检测工作，以实现检测业务的自动化和信息化，提高工作效率。

Description

一种电测试验系统

技术领域

本发明涉及仪器设备试验检测领域，具体来说涉及一种试验过程控制为主要业务的电测试验系统。

背景技术

电测所作为核心业务部门担负着各种仪器设备的试验检测工作。由于检测仪器种类繁多，检测试验流程复杂，而且所有的试验都有人工操作完成，无信息化系统支撑，制约了检定人员的工作效率，无法保证检定数据的正确性和安全性。

存在的问题：

1.检测中的标准设备和被检设备种类多，设备的程控的命令不统一。

2.不同种类设备的检测试验流程各不相同，即使相同类型的设备生厂家不同测试流程也相同。

3.检测结果数据是人工填写的方式来编写检定报告，没有实现信息化统一管理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电测试验系统，本方法通过建立一套以试验过程控制为主要业务的电测试验过程通用表述模型系统来实现各种仪器设备的试验检测工作，以实现检测业务的自动化和信息化，提高工作效率。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

一种电测试验系统，其特征在于包括以下功能层：

设备通信层，用于为系统提供统一末端代理，与所要检测的设备通信；

数据持久层，用于提供标准设备被检设备的基础信息、试验模板数据、试验控制数据、试验过程数据的持久化，所述持久化是将内存中的数据模型转换为存储模型,以及将存储模型转换为内存中的数据模型；所述基础信息从外部系统导入，所述外部系统为电力科学研究院内部的MIS系统。

应用层，也称为业务逻辑层，用于通过试验控制引擎控制试验的步骤流、数据流、信号流，以及各种基础属性采集、试验过程模板定制、数据统计分析、报告打印导出等；

展示层，用于以网站界面的形式给用户提供操作界面，展示设备台账、检定记录、试验过程编辑器、试验信息实时监控信息、检定报告动态信息、数据统计信息等；

设备通信层，在B/S下，客户端通过对应的控件调用数据接口，完成对试验设备的操作。

所述设备通信层具体通过通信协议来实现通信，通信协议包括以下协议中的一种或多种：GPIB、RS32、USB、TCP/IP协议，被检设备和标准设备支持通信协议就可以与实验室电脑通信。

所述试验控制引擎作为控制试验进行的主控程序，用于试验过程的控制。

所述试验过程的控制包括试验流程的控制、设备驱动的解析、试验数据的处理，试验安全的控制等。

所述试验过程为试验的组成单位，由步骤流、数据流、信号流及设备行为定义组成，其通过属性标识符和属性标识符树的数据形式，对试验过程各要素信息进行结构描述。

所述步骤流以时间轴为方向，描述试验过程以步骤为单位在时间轴进行的信息和要素；一个试验过程由若干步骤组成，每一步骤完成特定的设备控制或信息处理功能。站在现阶段研究进展来说，现所涉及的步骤为基本元步骤，一个步骤应只完成一种功能动作，即：复合的系列动作应分解为若干元步骤进行表示。一个步骤中包含由属性标识符表示的各类数据信息，这些数据的运用与判断交由试验流程主控模块通过句法方法进行识别、判断及执行。

所述数据流描述各步骤数据之间的关系和联系，例如：后面步骤需要使用之前步骤中数据作为参数。；所述数据流的方向通过数据槽为载体表示数据槽是数据组合的容器，一个数据槽只能放置一个数据组合，一个数据组合只能放置一个数据槽。数据槽的作用主要用于数据流中数据源和数据目的地信息的承载，数据槽本身可附加属性标识符标签。

所述信号流描述实验过程中设备间的物理连接顺序，设备控制、更改设备的连接，最终实现检验流水化的意图。

所述属性标识符树是将现实业务信息通过标签化而形成的以解释为目的的属性化的符号，作为句法方法中的模式基元；属性标识符树是根据各属性标识符之间的层级或从属关系组成的结构化的树形结构。

所述设备行为定义规范定义该设备的行为，描述设备的特性，主要包括设备基本信息、设备指令编译、精准度定义、安全检查、设备当前状态功能。

所述客户端通过对应的控件为ActiveX控件。

所述客户端调用的数据接口为GPIB、RS232、USB或TCP/IP协议的数据接口。

所述对试验设备的操作包括寻址、打开、关闭、暂停、读数据、写数据。

GPIB：General-Purpose Interface Bus，国际通用的仪器接口标准。

RS232：由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA)所制定的异步传输标准接口。

USB：通用串行总线(Universal Serial Bus),是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的,是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。

TCP/IP:传输控制协议/因特网互联协议(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol)，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。

本发明的电测系统对比现有技术，有如下优点：

1、对检测中的设备通过通信协议来通信，设备支持通信协议就可以与设备通信。

2、通过实验模板预先定义好不同的试验流程，检定人员在实验时连接好设备后选定对应的实验模板即可以进行检定实验。

3、检测结果数据自动记录并保存，检定人员在出检定报告时只需要查看后打印即可，实现了数据统一管理。

附图说明

图1是本发明的电测试验系统的总体架构图；

图2是本发明的电测试验系统的电测试验流程图；

图3是本发明的电测试验系统的步骤流示意图；

图4是本发明的电测试验系统的数据流示意图；

图5是本发明的电测试验系统采用面向服务的体系结构示意图；

图6是本发明的电测试验系统采用ActiveX控件调用的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的电测试验系统进行详细描述，如图1所示，该系统由下至上包括设备通信层、数据持久层、应用层和展示层：

设备通信层，用于为系统提供统一末端代理，与所要检测的设备通信；具体通过通信协议来实现通信，通信协议包括：GPIB、RS32、USB和TCP/IP协议，被检设备和标准设备支持通信协议就可以与PC机（实验室电脑）通信。

数据持久层，提供标准设备被检设备的基础信息、试验模板数据、试验控制数据、试验过程数据的持久化，所述持久化是将内存中的数据模型转换为存储模型,以及将存储模型转换为内存中的数据模型。基础信息也可以从外部系统导入，如电力科学研究院内部的MIS系统。

应用层，也称为业务逻辑层，核心是通过试验控制引擎控制试验的步骤流、数据流、信号流，以及各种基础属性采集、试验过程模板定制、数据统计分析、报告打印导出等。

展示层，用以网站界面的形式给用户提供操作界面，展示设备台账、检定记录、试验过程编辑器、试验信息实时监控信息、检定报告动态信息、数据统计信息等。

所述试验控制引擎作为控制试验进行的主控程序，用于试验流程的控制、设备驱动的解析、试验数据的处理，试验安全的控制等，而试验过程作为试验的组成单位，由步骤流、数据流、信号流及设备行为定义组成。通过属性标识符和属性标识符树的数据形式，对试验过程各要素信息进行结构描述。

步骤流:如图3所示，以时间轴为方向，描述试验过程以步骤为单位在时间轴进行的信息和要素。一个试验过程由若干步骤组成，每一步骤完成特定的设备控制或信息处理功能。站在现阶段研究进展来说，现所涉及的步骤为基本元步骤，一个步骤应只完成一种功能动作，即：复合的系列动作应分解为若干元步骤进行表示。一个步骤中包含由属性标识符表示的各类数据信息，这些数据的运用与判断交由试验流程主控模块通过句法方法进行识别、判断及执行。

数据流:如图4所示，描述步骤流中各步骤数据之间的关系和联系，例如：后面步骤需要使用之前步骤中数据作为参数。数据流的方向通过数据槽为载体表示。

数据槽是数据组合的容器，一个数据槽只能放置一个数据组合，一个数据组合只能放置一个数据槽。数据槽的作用主要用于数据流中数据源和数据目的地信息的承载，数据槽本身可附加属性标识符标签。

信号流:描述实验过程中设备间的物理连接顺序，设备控制、更改设备的连接，最终实现检验流水化的意图。

属性标识符树:标识符是将现实业务信息通过标签化而形成的以解释为目的的属性化的符号，作为句法方法中的模式基元。属性标识符树是根据各属性标识符之间的层级或从属等关系组成的结构化的树形结构。设备行为定义：规范定义该设备的行为，描述设备的特性，主要包括设备基本信息、设备指令编译、精准度定义、安全检查、设备当前状态功能。

设备通信层：在B/S下，客户端通过对应的ActiveX控件调用GPIB、RS232、USB和TCP/IP数据接口，完成对试验设备的寻址、打开、关闭、暂停、读数据、写数据等动作。

GPIB：General-Purpose Interface Bus，国际通用的仪器接口标准。

RS232：由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA)所制定的异步传输标准接口。

USB：通用串行总线(Universal Serial Bus),是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的,是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。

TCP/IP:传输控制协议/因特网互联协议(Transmission ControlProtocol/Internet Protocol)，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。

如图2所示使用本发明的电测试验系统的检测实例：用Fluke5520A（标准设备）和Fluke8846（被检设备）两台设备测试在0～10V的量程范围内交流电压，检测1V和5V两个点。

1、编辑实验模板：选择标准和被检设备，设置设备的通信方式（如：RS232、GPIB），选择电压为电测量，选择交流，填写量程范围10V，填写标准设备输出的检测点值1V和5V，保存实验模板。

2、接线：检定人员手动物理连接标准和被检设备。

3、设置设备连接参数：根据物理连接设置与电脑的连接参数（如：RS232有波特率、数据位、校验位等）。

4、开始实验：自动检查设备连接及初始化设备（设置设备的量程，通信方式等），由电脑自动控制标准设备输出检测点值到被检设备，和从被检设备读取检测结果。当检测完成后自动关闭设备连接。处理检定结果数据后保存到数据中。

5、查看实验结果和出检定报告。

本发明的电测试验系统采用以下技术进行系统构建：

1、基于J2EE软件体现架构：

J2EE是一种利用Java2平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂问题的体系结构，是一个基于组件的体系结构，定义了一套标准来简化N层分布式企业应用程序的开发，它定义了一套标准化的组件，并为这些组件提供了完整的服务。

结合区域广泛、并发用户数量大、业务数据集中处理，以及长期的投资收益情况，在本系统中采用基于J2EE规范的三层（多层）体系结构进行WEB系统的开发架构。该架构将表示逻辑、业务逻辑与数据逻辑相分离，使系统的并行操作、网络计算能力大为提高，系统的整体性能得以优化，并采用先进的软件分层设计思想，进行基于框架的开发，降低了开发难度和成本，同时降低了组件的耦合度，也极大地增强了软件的可维护性、可扩展性，满足了大型管理系统的要求。基于J2EE的分布式计算技术可以实现以下三个目标：

集成性：集成性主要反映在对应用程序互操作能力的支持上。它要求分布在不同机器平台和操作系统上、采用不同的语言或者开发工具生成的各类商业应用必须能集成在一起，构成一个统一的计算框架。这一集成框架必须建立在网络的基础之上，并且具备对于遗留应用的集成能力；

可用性：要求所采用的软件构件技术必须是成熟的技术，相应的产品也必须是成熟的产品，在至关重要的应用中能稳定、安全、可靠地运行。另外，由于数据库在企业中扮演着重要角色，软件构件技术应能与数据库技术紧密集成；

可扩展性：集成框架必须是可扩展的，能协调不同的设计模式和实现策略，可以根据企业的需求进行裁剪，并能迅速反应市场的变化和技术的发展趋势。通过保证当前应用的可重用性，最大程度地保护企业的投资。

2、基于SOA框架设计：

如图5所示，面向服务的体系结构（service-oriented architecture，SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。基于服务，SOA缩小用户业务需求与IT支持能力之间的鸿沟，指导IT团队开发出具有良好移植性、扩展性和兼容性的应用系统。

SOA不仅仅站在单个信息系统或集成项目的角度，而是更强调站在用户IT建设全局或行业内信息化建设全局，从而规划并逐步建成统一的IT系统架构模式，并积累可重复使用的信息系统资源库，以实现用户组织内或全行业内的信息资源共享、信息系统协同、新系统的快速构建以及系统对业务变化的快速应变能力。

SOA架构主要完成两个方面的功能：完成功能需求，集成服务实现业务流程；并且保证质量需求。

功能性协议。“传输层”实现服务提供者和服务使用者间的交互；“服务通信协议层”定义了请求端与服务端进行通信的协议细则；“服务描述层”定义服务提供的方法，包括传递所需参数和返回值等以及服务的调用办法；“业务层”则表示实际存在和实现的服务实例；“业务处理层”定义了为满足业务流程的服务集合；“服务注册”是一个服务和数据描述的库，提供者利用它发布服务，而请求者利用它查找需要的服务。

服务质量协议。“策略控制”定义一组情况和控制策略，在满足条件时将特定的服务向合法用户开放；“安全性”协议定义一组用户身份认证、权限控制的规则；“事务管理层”定义了一组服务，用于保证结果一致性；“服务管理层”定义了可直接用于服务控制和管理的属性和方法集合。如下图：

通过实现SOA，可以带来大量好处，包括以下各个方面：

更高的业务和IT一致性；

基于组件的系统；

松散耦合的组件和系统；

基于网络的基础设施，允许分散于各地且采用不同技术的资源协同工作；

动态构建的按需应用程序；

更高的代码重用率；

更好地标准化整个企业内的流程；

更易于集中企业控制。

3、ActiveX控件：

Microsoft ActiveX控件是由软件提供商开发的可重用的软件组件，是对于一系列策略性面向对象程序技术和工具的称呼，如图6所示，其中主要的技术是组件对象模型（COM）。使用ActiveX控件，可以很快地在网址、台式应用程序、以及开发工具中加入特殊的功能。ActiveX控件一旦被开发出来，设计和开发人员就可以把它当作预装配组件，用于开发客户程序。ActiveX的调用方式如下图：

正是由于Java的跨平台性，使得它限制了对于操作系统的底层操作，ActiveX技术却对通过浏览器操作硬件设备提供了比较好的支持，因此，利用ActiveX技术调用设备的串口、GPIB等数据端口，进而完成与硬件的通讯。

本发明所提供的电测试验系统设计过程中遵循以下原则：

1、可扩展性

本系统将实现电测试验过程通用表述模型，规范了特定的10种设备的检测流程，并且可以对日后新增设备完全兼容的现实需求。

2、安全性

试验过程安全方面，系统做好安全检查，在编辑模板时，严格控制设备的连接顺序、参数范围，并且系统检查当试验参数超出安全范围时，要做出提示或者紧急暂停等。

系统安全方面，系统内部数据采用严格的权限管理，杜绝任何非法和未授权的数据访问；系统外部数据传输采用数字加密方式。

3、高效性

系统将大大提高电测所的信息化程度，整个试验过程可以最大化的全自动执行，并且可将设备管理信息、检测结果、以及检测流程用于统计，并进行处理，提高对设备管理及检测工作的效率。

4、性能

系统保证运行稳定，每周7*24小时不间断运行，保证100接入点同时访问时，普通页面反应时间在5秒内，数据统计页面反应时间在10秒钟内。

系统提供数据备份和冗余机制，当系统崩溃或故障发生时，能够尽量避免数据的丢失，将在最短时间支持系统恢复。

本发明的实施方式不限于此，在本发明上述基本技术思想前提下，按照本领域的普通技术知识和惯用手段对本发明内容所做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电测试验系统，其特征在于包括以下功能层：

设备通信层，用于为系统提供统一末端代理，与所要检测的设备通信，实现在B/S下，客户端通过对应的控件调用数据接口，完成对试验设备的操作；

数据持久层，用于提供标准设备被检设备的基础信息、试验模板数据、试验控制数据、试验过程数据的持久化，所述持久化是将内存中的数据模型转换为存储模型,以及将存储模型转换为内存中的数据模型；

应用层，用于通过试验控制引擎控制试验的步骤流、数据流、信号流，以及各种基础属性采集、试验过程模板定制、数据统计分析、报告打印导出；

展示层，用于以网站界面的形式给用户提供操作界面，展示设备台账、检定记录、试验过程编辑器、试验信息实时监控信息、检定报告动态信息、数据统计信息。

2.根据权利要求1所述的电测试验系统，其特征在于：

所述设备通信层具体通过通信协议来实现通信，通信协议包括以下协议中的一种或多种：GPIB、RS32、USB、TCP/IP协议。

3.根据权利要求1所述的电测试验系统，其特征在于：所述试验控制引擎作为控制试验进行的主控程序，用于试验过程的控制。

4.根据权利要求3所述的电测试验系统，其特征在于：所述试验过程的控制包括试验流程的控制、设备驱动的解析、试验数据的处理，试验安全的控制。

5.根据权利要求3所述的电测试验系统，其特征在于：所述试验过程为试验的组成单位，由步骤流、数据流、信号流及设备行为定义组成，其通过属性标识符和属性标识符树的数据形式，对试验过程各要素信息进行结构描述。

6.根据权利要求5所述的电测试验系统，其特征在于：所述步骤流以时间轴为方向，描述试验过程以步骤为单位在时间轴进行的信息和要素；一个试验过程由若干步骤组成，每一步骤完成特定的设备控制或信息处理功能。

7.根据权利要求5所述的电测试验系统，其特征在于：所述数据流描述各步骤数据之间的关系和联系；所述数据流的方向通过数据槽为载体表示数据槽是数据组合的容器，一个数据槽只能放置一个数据组合，一个数据组合只能放置一个数据槽。

8.根据权利要求5所述的电测试验系统，其特征在于：所述信号流描述实验过程中设备间的物理连接顺序，设备控制、更改设备的连接，最终实现检验流水化的意图。

9.根据权利要求5所述的电测试验系统，其特征在于：所述属性标识符是将现实业务信息通过标签化而形成的以解释为目的的属性化的符号，作为句法方法中的模式基元；属性标识符树是根据各属性标识符之间的层级或从属关系组成的结构化的树形结构。

10.根据权利要求5所述的电测试验系统，其特征在于：所述设备行为定义规范定义该设备的行为，描述设备的特性，包括设备基本信息、设备指令编译、精准度定义、安全检查、设备当前状态功能。

Images