CN106296030A - 用于实验室工程人员安排的云平台架构及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于实验室工程人员安排的云平台架构及方法，包括两个以上用网络连接的区域分中心，区域分中心包括工人模块、资源中心、和至少一个调度模块，一个区域分中心的三个模块可以部署在一台服务器上，也可以资源中心模块和调度模块部署在一台服务器上，工人模块部署在另一台服务器；工人模块，包括工人市场和消息接收与发送接口模块，其中工人市场至少一个工人和/或工人团，工人和/或工人团向资源中心发出注册信息和心跳包，工人和/或工人团接收调度模块发送的任务数据；避免了采用人工按顺序直接派单的模式导致人力资源分配不均匀而增加人力成本的负担。

Description

用于实验室工程人员安排的云平台架构及方法

技术领域

本发明涉及实验室工程技术领域，特别涉及一种用于实验室工程人员安排的云平台架构及方法。

背景技术

实验室工程建设现场作业具有如下特点：1、完成每项作业任务耗时较长(以小时为单位)，彼此独立，属于典型的离散事件；2、存在大量的“一专多能”现场作业工程师，有能力并行完成多项耗时长且彼此独立的作业任务；3、调度资源的主要对象是人，调度方案必须兼顾人的主观感受和工作量分配的公平均衡，因此对可用的调度对象也存在可量化的约束条件；4、调度方案成本计算中，路径成本是最主要的调度成本，由于劳动力资源的地理位置分布是动态的，因此，为了达到路径成本最小，需要实时动态计算调度优化方案；5、从运营商的综合网管监控系统或电子运维系统发过来的现场作业任务是动态随机达到的，典型服从泊松分布；6、所有作业任务都带有当前和统计约束条件，例如，对实验室的实验设备抢修任务，既有最长故障恢复时间限制，又有统计全年平均无故障时间保证的约束限制。另一方面，实验室作业需要使用到大量资源，例如检测设备、维修工具等。传统的指挥调度系统，只针对作业人员进行调度，但对作业资源没有统筹处理。

鉴于上述特点，现有的作业调度方案通常都是采用人工按顺序直接派单的模式，容易导致人力资源分配不均匀，增加人力成本的负担。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于实验室工程人员安排的云平台架构及方法，避免了采用人工按顺序直接派单的模式导致人力资源分配不均匀而增加人力成本的负担。

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种用于实验室工程人员安排的云平台架构及方法的解决方案，具体如下：

一种用于实验室工程人员安排的云平台架构，包括两个以上用网络连接的区域分中心，区域分中心包括工人模块、资源中心、和至少一个调度模块，一个区域分中心的三个模块可以部署在一台服务器上，也可以资源中心模块和调度模块部署在一台服务器上，工人模块部署在另一台服务器；

工人模块，包括工人市场和消息接收与发送接口模块，其中工人市场至少一个工人和/或工人团，工人和/或工人团向资源中心发出注册信息和心跳包，工人和/或工人团接收调度模块发送的任务数据；

资源中心，登记工人和/或工人团的注册信息，接收调度人员请求数据，根据调度人员请求数据生成至少一个任务数据，并将生成的任务数据发送给调度模块，接收调度模块的调用请求，将调度模块选取的工人和/或工人团安排给调度模块；

调度模块，接收资源中心发送的任务数据，根据接收的任务数据向资源中心获取工人列表，工人列表中包括工人名称、技能名称、工人状态、等级信息，在工人列表中选取工人和/或工人团，并向资源中心发送调用请求，请求调用选取的工人和/或工人团，并将任务数据发送给资源中心选取的工人和/或工人团。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了用于实验室工程人员安排的云平台架构的方法，包括以下步骤：

工人和/或工人团向资源中心注册并定时发送心跳给资源中心，资源中心登记工人和/或工人团的注册信息；

资源中心接收调度人员请求数据，根据调度人员请求数据生成任务并将该任务发送给调度模块；

调度模块接收资源中心发送的任务，根据任务向资源中心获取符合要求的工人列表，在工人列表中选取工人，向资源中心发送调用请求，请求调用该选取的工人；

资源中心接收调度模块的调用请求，将调度模块选取的工人安排给调度模块，若调度模块选取的工人已经退出，则根据依据工人等级选取工人安排给调度模块；

调度模块将任务发送给资源中心安排的工人，之后，到资源中心里查看该安排的工人是否退出，如果退出就会在工人列表中重新选取工人向资源中心发送调用请求；

工人和/或工人团接收调度模块发送的任务，并执行该任务。

采用上述调度方法，可以让不同地域的终端负责实验室工程人员安排的调度人员得到的云计算服务在最短的时间内完成自己的请求，合理地利用本地或远程的云IT资源、节约了使用成本。同时，保证了云计算资源的负载均衡，实现了地理位置的无关性，提高IT资源的利用率。

附图说明

图1是本发明的原理结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步地说明。

根据附图1可知，本发明的用于实验室工程人员安排的云平台架构，包括两个以上用网络连接的区域分中心，区域分中心包括工人模块、资源中心、和至少一个调度模块，一个区域分中心的三个模块可以部署在一台服务器上，也可以资源中心模块和调度模块部署在一台服务器上，工人模块部署在另一台服务器；

工人模块，包括工人市场和消息接收与发送接口模块，其中工人市场至少一个工人和/或工人团，工人和/或工人团向资源中心发出注册信息和心跳包，工人和/或工人团接收调度模块发送的任务数据；

资源中心，登记工人和/或工人团的注册信息，接收调度人员请求数据，根据调度人员请求数据生成至少一个任务数据，并将生成的任务数据发送给调度模块，接收调度模块的调用请求，将调度模块选取的工人和/或工人团安排给调度模块；

调度模块，接收资源中心发送的任务数据，根据接收的任务数据向资源中心获取工人列表，工人列表中包括工人名称、技能名称、工人状态、等级信息，在工人列表中选取工人和/或工人团，并向资源中心发送调用请求，请求调用选取的工人和/或工人团，并将任务数据发送给资源中心选取的工人和/或工人团。

工人和/或工人团在执行任务时，资源中心统计并记录工人和/或工人团在执行任务时的时间和设备占用程度及执行任务时的出错率，以此两个指标对工人和/或工人团进行评级，分为：优、中、差三个等级,根据时间和设备占用程度低且执行任务时的出错率低两个参数进行评级，资源占用程度包括实验室工程任务完成时间和计划时间比率和工具耗损率，当执行任务过程中硬件资源:实验室工程任务完成时间和计划时间比率≦20％、工具耗损率≦25％且该工人出错率占它总任务数的出错率≦2％，该工人评级为优等；如果20％<实验室工程任务完成时间和计划时间比率≦45％、25<工具耗损率≦65％且2％<出错率≦4％，该工人评级为中等；如果实验室工程任务完成时间和计划时间比率≧65％、工具耗损率≧65％且出错率≧4％，该工人评级为差等，调度模块根据评级进行资源评估和/或调配工作，调度模块优先选择评级为优的工人和/或工人团来执行任务,以最快的服务器响应速度处理负责实验室工程人员安排的调度人员请求的任务数据；

调度模块在将任务数据发送给资源中心安排的工人和/或工人团之后，调度模块到资源中心里查看安排的工人和/或工人团是否退出。根据工人发送心跳包，资源中心会有个配置文件配置工人发送心跳包的时间间隔，如果超过3次在这个时间间隔内没有接收到工人的心跳就判断该工人已退出，如果工人和/或工人团退出，调度模块就在工人列表中重新选取工人和/或工人团向资源中心发送调用请求，资源中心则重新选取工人和/或工人团安排给调度模块。从而避免流程执行过程中因其中一个节点停止工作而导致流程进行不下去的情况，为此能提供给客户更快处理响应速度。

上述的资源中心还包括以下功能模块：

流程公告板，用于记录流程信息，流程信息包括流程名、工作状态、流程最大被同时调度的次数、当前流程被同时调度的次数。

调度市场，用于登记并保存所有流程公告板的信息，在消息接收与发送接口接收负责实验室工程人员安排的调度人员发送的请求消息后，将消息传给资源管理器，资源管理器根据请求消息从调度市场查询并选择调度。

工人市场，用于统一记录工人和/或工人团的注册信息和评级信息，工人市场将工人和/或工人团分为三个等级，即：优等、中等和差等，对于资源占用程度高及任务执行效率差的工人和/或工人团评估等级为中、差，资源中心优先调配等级为优的工人和/工人团来执行任务数据；

工人技能单元，记录工人和/或工人团的技能名。

资源管理器，是本发明的资源中心的子模块，也是整个调度系统的流程调度引擎，调度模块和工人模块会定时发送心跳包给资源管理器来表示两者正常工作并可以接收请求任务，其中发送心跳包的时间负责实验室工程人员安排的调度人员通过配置文件自定义。资源管理器维护调度市场和工人市场，并负责把退出的或没能在负责实验室工程人员安排的调度人员自定义的时间内接收到心跳的调度或工人从调度市场和工人市场的记录中清除；资源管理器制定消息格式协议，该协议采用soap协议：该协议是一种基于简单对象访问协议，是交换数据的一种协议规范，是一种轻量的、简单的、基于XML(标准通用标记语言下的一个子集)的协议，它被设计成在WEB上交换结构化的和固化的信息。消息格式至少包括：消息发送者、消息接收者、任务名称、是否经过流程、流程名称、发送时间和任务数据。负责实验室工程人员安排的调度人员根据协议发送请求，资源管理器判断调度人员请求数据消息类型。如果是调度人员请求数据需要经过流程操作的，比如调度人员请求数据数据处理要经过名称为数据处理的流程：数据采集-数据过滤-数据统计-数据上传。资源管理器会从调度市场中找到并启用对应已配置好此流程环节的调度。当流程启动，调度模块从资源中心获取工人列表，执行第一步骤数据采集，第二步骤数据过滤，调度模块会从工人列表中选取具有数据采集技能且评级最高的工人并将调度任务发送资源中心,资源中心分配给该工人执行数据采集的任务，调度模块会选择具有数据过滤的工人，第三步骤数据统计，调度模块统计工人的工作情况，实验室工程任务完成时间和计划时间比率、工具耗损率以及出错率，第四步骤数据上传，上传第三步中的统计数据到资源中心中进行保存。如果负责实验室工程人员安排的调度人员的请求只需一种工人就可以完成，比如负责实验室工程人员安排的调度人员请只需要数据过滤，资源管理器则直接从工人市场查找对应的具有数据过滤功能的工人完成工作，用以节约资源；

消息接收和发送接口：负责发送命令及接收信息，引用第三方开源的消息发送工具，本发明采用Akka，但不仅限于此，Akka是一个用Scala编写的库，用于简化编写容错的、高可伸缩性的Java和Scala的Actor模型应用，这个工具提供了线程无阻塞、异步的接收和发送消息接口，从而避免消息并发时导致的线路阻塞的性能瓶颈。

上述调度模块还包括：

流程配置器：用于配置流程信息、提供创建流程、子流程的方法以及定时器。定时器是用于实现流程自动启动，如果配置了定时器，在配置的时间点会自动启动这个流程，配置流程的方法可以预先配置好也可以临时手动配置流程。

流程调度器：用于接收资源中心发送的请求信息和工人任务执行完后返回的信息，并且负责装载正在运行任务中的环节对象：其中环节对应流程，对象对应在此流程正在执行任务的工人。

第二消息接收和发送接口：负责发送命令及接收信息，提供线程无阻塞、异步的接收和发送消息接口，接收与发送动作可以同时进行，从而避免消息并发时导致的性能瓶颈。

流程调度表：用于记录正在运行任务中的环节对象。

调度模块预留一个实时控制/监控的网络接口，用于界面控制人工干预、C/S(客户机和服务器结构)方式的实时监控台，如果下层级调度引擎无法工作，它的上层级调度引擎负责从调度市场里取的一个合适的调度替代；并且通过上层级给予的信息和数据库输出的记录，重新初始化；当处理机发现调度无连接时，会主动去资源中心申请负责的调度，最后处理机连接上调度的时候，会核对处于临界状态的任务，如果顶级调度引擎由于比较重要，所以需要实时有备份做同步；当顶级调度无法工作，资源池会自动选举出新的顶级调度，并告诉下层级或处理机新顶级调度的连接。从而避免当前调度失效后，后面的流程环节不能执行的情况。

本发明提供了基于云计算平台的调度系统，可以让不同地域的终端负责实验室工程人员安排的调度人员得到的云计算服务在最短的时间内完成自己的请求，合理地利用云计算资源，节约了使用成本。同时，保证了云计算资源的负载均衡，提高资源的利用率。实现了地理位置无关性，能够远距离为负责实验室工程人员安排的调度人员提供完全的透明服务。除了能避免单台机的资源中心或工人模块等的单点失效，解决网络拥塞问题，提高服务器响应速度，服务就近提供，达到更好的访问质量。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了用于实验室工程人员安排的云平台架构的方法，包括以下步骤：

工人和/或工人团向资源中心注册并定时发送心跳给资源中心，资源中心登记工人和/或工人团的注册信息；

资源中心接收调度人员请求数据，根据调度人员请求数据生成任务并将该任务发送给调度模块；

调度模块接收资源中心发送的任务，根据任务向资源中心获取符合要求的工人列表，在工人列表中选取工人，向资源中心发送调用请求，请求调用该选取的工人；

资源中心接收调度模块的调用请求，将调度模块选取的工人安排给调度模块，若调度模块选取的工人已经退出，则根据依据工人等级选取工人安排给调度模块；

调度模块将任务发送给资源中心安排的工人，之后，到资源中心里查看该安排的工人是否退出，如果退出就会在工人列表中重新选取工人向资源中心发送调用请求；

工人和/或工人团接收调度模块发送的任务，并执行该任务。

采用上述调度方法，可以让不同地域的终端负责实验室工程人员安排的调度人员得到的云计算服务在最短的时间内完成自己的请求，合理地利用本地或远程的云IT资源、节约了使用成本。同时，保证了云计算资源的负载均衡，实现了地理位置的无关性，提高IT资源的利用率。

所述区域分中心之间是通过网络连接的，该网络中存在内网和外网，当发生区域分中心之间需要交互的数据需要从内网交换到外网的情况时，数据发送包括以下步骤：

步骤1：在内网数据库中提取待交换的数据，对数据进行编码，生成多个二维码图像，以二维码矩阵的形式规则地排列显示在内网系统终端设备的显示屏上；

步骤2：通过外网系统终端设备的摄像头采集内网系统终端设备显示屏上显示的矩阵式规则排列的二维码图像；

步骤3：在外网系统终端设备上通过并行计算，解码采集的二维码序列，由此获取交换数据；

步骤4：然后在外网系统终端设备上按照步骤1所用的编码方法对该交换数据进行编码，生成多个二维码图像，以二维码矩阵的形式规则地排列显示在外网系统终端设备的显示屏上，然后通过内网系统终端设备的摄像头采集显示在外网系统终端设备的显示屏上的二维码图像；

步骤5：接着在内网系统终端设备上通过并行计算，利用步骤3中的解码方法解码采集的二维码序列，将得到的数据同待交换的数据进行比较，如果相符合，就确认在步骤3中获取的交换数据成功，同时更换在内网系统终端设备的显示屏上的二维码图像，如果不相符合，返回步骤4中执行，如果进行比较的次数超过了设定次数依然不相符合，外网系统终端设备显示告警信息。

通过在外网系统终端设备上按照步骤1所用的编码方法对该交换数据进行编码，生成多个二维码图像，以二维码矩阵的形式规则地排列显示在外网系统终端设备的显示屏上，然后通过内网系统终端设备的摄像头采集显示在外网系统终端设备的显示屏上的二维码图像；接着在内网系统终端设备上通过并行计算，利用步骤3中的解码方法解码采集的二维码序列，将得到的数据同待交换的数据进行比较，如果相符合，就确认在步骤3中获取的交换数据成功，同时更换在内网系统终端设备的显示屏上的二维码图像，如果不相符合，返回步骤4中执行，如果进行比较的次数超过了设定次数依然不相符合，外网系统终端设备显示告警信息。这样就能进行相关的接收到的数据的确认，由此才能够实现高精度的准确交换数据，另外矩阵式规则排列的二维码图像能够进一步实现快速交换的目的。

以上以附图说明的方式对本发明作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化、改变和替换。

Claims (7)

1.一种用于实验室工程人员安排的云平台架构，其特征在于，包括两个以上用网络连接的区域分中心，区域分中心包括工人模块、资源中心、和至少一个调度模块，一个区域分中心的三个模块可以部署在一台服务器上，也可以资源中心模块和调度模块部署在一台服务器上，工人模块部署在另一台服务器；

工人模块，包括工人市场和消息接收与发送接口模块，其中工人市场至少一个工人和/或工人团，工人和/或工人团向资源中心发出注册信息和心跳包，工人和/或工人团接收调度模块发送的任务数据；

资源中心，登记工人和/或工人团的注册信息，接收调度人员请求数据，根据调度人员请求数据生成至少一个任务数据，并将生成的任务数据发送给调度模块，接收调度模块的调用请求，将调度模块选取的工人和/或工人团安排给调度模块；

调度模块，接收资源中心发送的任务数据，根据接收的任务数据向资源中心获取工人列表，工人列表中包括工人名称、技能名称、工人状态、等级信息，在工人列表中选取工人和/或工人团，并向资源中心发送调用请求，请求调用选取的工人和/或工人团，并将任务数据发送给资源中心选取的工人和/或工人团。

2.根据权利要求1所述的用于实验室工程人员安排的云平台架构，其特征在于工人和/或工人团在执行任务时，资源中心统计并记录工人和/或工人团在执行任务时的时间和设备占用程度及执行任务时的出错率，以此两个指标对工人和/或工人团进行评级，分为：优、中、差三个等级,根据时间和设备占用程度低且执行任务时的出错率低两个参数进行评级，资源占用程度包括实验室工程任务完成时间和计划时间比率和工具耗损率，当执行任务过程中硬件资源:实验室工程任务完成时间和计划时间比率≦20％、工具耗损率≦25％且该工人出错率占它总任务数的出错率≦2％，该工人评级为优等；如果20％<实验室工程任务完成时间和计划时间比率≦45％、25<工具耗损率≦65％且2％<出错率≦4％，该工人评级为中等；如果实验室工程任务完成时间和计划时间比率≧65％、工具耗损率≧65％且出错率≧4％，该工人评级为差等，调度模块根据评级进行资源评估和/或调配工作，调度模块优先选择评级为优的工人和/或工人团来执行任务,以最快的服务器响应速度处理负责实验室工程人员安排的调度人员请求的任务数据；

调度模块在将任务数据发送给资源中心安排的工人和/或工人团之后，调度模块到资源中心里查看安排的工人和/或工人团是否退出。根据工人发送心跳包，资源中心会有个配置文件配置工人发送心跳包的时间间隔，如果超过3次在这个时间间隔内没有接收到工人的心跳就判断该工人已退出，如果工人和/或工人团退出，调度模块就在工人列表中重新选取工人和/或工人团向资源中心发送调用请求，资源中心则重新选取工人和/或工人团安排给调度模块。

3.根据权利要求2所述的用于实验室工程人员安排的云平台架构，其特征在于上述的资源中心还包括以下功能模块：

流程公告板，用于记录流程信息，流程信息包括流程名、工作状态、流程最大被同时调度的次数、当前流程被同时调度的次数；

调度市场，用于登记并保存所有流程公告板的信息，在消息接收与发送接口接收负责实验室工程人员安排的调度人员发送的请求消息后，将消息传给资源管理器，资源管理器根据请求消息从调度市场查询并选择调度；

工人市场，用于统一记录工人和/或工人团的注册信息和评级信息，工人市场将工人和/或工人团分为三个等级，即：优等、中等和差等，对于资源占用程度高及任务执行效率差的工人和/或工人团评估等级为中、差，资源中心优先调配等级为优的工人和/工人团来执行任务数据；

工人技能单元，记录工人和/或工人团的技能名。

4.根据权利要求3所述的用于实验室工程人员安排的云平台架构，其特征在于资源管理器，调度模块和工人模块会定时发送心跳包给资源管理器来表示两者正常工作并可以接收请求任务，其中发送心跳包的时间负责实验室工程人员安排的调度人员通过配置文件自定义；资源管理器维护调度市场和工人市场，并负责把退出的或没能在负责实验室工程人员安排的调度人员自定义的时间内接收到心跳的调度或工人从调度市场和工人市场的记录中清除；

消息接收和发送接口：负责发送命令及接收信息，引用第三方开源的消息发送工具。

5.根据权利要求4所述的用于实验室工程人员安排的云平台架构，其特征在于上述调度模块还包括：

流程配置器：用于配置流程信息、提供创建流程、子流程的方法以及定时器。定时器是用于实现流程自动启动，如果配置了定时器，在配置的时间点会自动启动这个流程；

流程调度器：用于接收资源中心发送的请求信息和工人任务执行完后返回的信息，并且负责装载正在运行任务中的环节对象：其中环节对应流程，对象对应在此流程正在执行任务的工人；

第二消息接收和发送接口：负责发送命令及接收信息，提供线程无阻塞、异步的接收和发送消息接口；

流程调度表：用于记录正在运行任务中的环节对象。

6.根据权利要求1所述的用于实验室工程人员安排的云平台架构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

工人和/或工人团向资源中心注册并定时发送心跳给资源中心，资源中心登记工人和/或工人团的注册信息；

资源中心接收调度人员请求数据，根据调度人员请求数据生成任务并将该任务发送给调度模块；

调度模块接收资源中心发送的任务，根据任务向资源中心获取符合要求的工人列表，在工人列表中选取工人，向资源中心发送调用请求，请求调用该选取的工人；

资源中心接收调度模块的调用请求，将调度模块选取的工人安排给调度模块，若调度模块选取的工人已经退出，则根据依据工人等级选取工人安排给调度模块；

调度模块将任务发送给资源中心安排的工人，之后，到资源中心里查看该安排的工人是否退出，如果退出就会在工人列表中重新选取工人向资源中心发送调用请求；

工人和/或工人团接收调度模块发送的任务，并执行该任务。

7.根据权利要求7所述的用于实验室工程人员安排的云平台架构的方法，其特征在于所述区域分中心之间是通过网络连接的，该网络中存在内网和外网，当发生区域分中心之间需要交互的数据需要从内网交换到外网的情况时，数据发送包括以下步骤：

步骤1：在内网数据库中提取待交换的数据，对数据进行编码，生成多个二维码图像，以二维码矩阵的形式规则地排列显示在内网系统终端设备的显示屏上；

步骤2：通过外网系统终端设备的摄像头采集内网系统终端设备显示屏上显示的矩阵式规则排列的二维码图像；

步骤3：在外网系统终端设备上通过并行计算，解码采集的二维码序列，由此获取交换数据；

步骤4：然后在外网系统终端设备上按照步骤1所用的编码方法对该交换数据进行编码，生成多个二维码图像，以二维码矩阵的形式规则地排列显示在外网系统终端设备的显示屏上，然后通过内网系统终端设备的摄像头采集显示在外网系统终端设备的显示屏上的二维码图像；

步骤5：接着在内网系统终端设备上通过并行计算，利用步骤3中的解码方法解码采集的二维码序列，将得到的数据同待交换的数据进行比较，如果相符合，就确认在步骤3中获取的交换数据成功，同时更换在内网系统终端设备的显示屏上的二维码图像，如果不相符合，返回步骤4中执行，如果进行比较的次数超过了设定次数依然不相符合，外网系统终端设备显示告警信息。