CN109787844A - 一种配网主站通信故障快速定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种配网主站通信故障快速定位系统，部署于电力系统内网中，与外网隔离，故障快速定位系统包含多个开关站和单台监控服务器，所述监控服务器与各个开关站连接，并对各个开关站内的所有设备进行检测，得到检测信息，并通过网页形式连接到监控服务器上，查询检测信息，操作人员通过网页形式在任意一台电脑上打开浏览器进入所述快速定位系统。本发明用于操作人员所负责站点的日常维护工作，可查看日常维护站点中在线设备数量、断电数量及每个设备的历史在线情况；还提供对开关站以及站内设备的添加、修改、删除等功能；可实时监控每个设备，当发生问题，即使相关人员未察觉，也可发现问题，管理人员在办公室里即可获得所有设备的信息。

Description

一种配网主站通信故障快速定位系统

技术领域

本发明涉及配网主站通信领域，特别涉及一种配网主站通信故障快速定位系统。

背景技术

随着配网工程的推进，国网上海金山供电公司配网主站系统已于2018年初投运，目前共接入开关站155座，开关站接入率100％。由于前期开关站通信维护工作未足够重视，配网主站通信中断故障时有发生，值班人员需人工检查哪些开关站断开，然后再由自动化人员检查中断原因，由于从配网主站到开关站中间涉及通信设备较多，包括路由器、防火墙、纵向加密装置、交换机、规约转换装置、厂站后台等，需对这些装置进行逐个排查，耗时长，故障定位慢。

鉴于此，研究开发配网通信故障快速定位系统实为必要，用以实现快速、准确的寻找到故障设备，有效提高工作效率及准确率，同时完善日常值班人员工作质量，节约人力成本，保证人员、电网和设备安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配网主站通信故障快速定位系统，通过监控系统，能够快速、准确的寻找到故障设备，实现故障定位，并进行错误预警，有效提高工作效率及准确率，同时完善日常值班人员工作质量，节约人力成本，保证人员、电网和设备安全。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种配网主站通信故障快速定位系统，部署于电力系统内网中，与外网隔离，所述故障快速定位系统包含多个开关站和单台监控服务器，所述监控服务器与各个开关站连接，并对所述各个开关站内的所有设备进行检测，得到对应的检测信息，并通过网页形式连接到所述监控服务器上，用以查询所述检测信息，则操作人员或系统管理员通过网页形式在所述电力系统内网中任意一台电脑上打开浏览器进入所述快速定位系统。

优选地，每个开关站均包含有业务服务器、加密设备和交换机。

优选地，当通过网页形式连接到所述监控服务器后，通过Controller层接受到请求，并转发给Service层进行实际的业务处理，处理完成后得到处理数据并将所述处理数据发送给持久层，对数据库进行操作得到相应的操作结果，并将所述操作结果返回给Service层以及返回给Controller层，Controller层根据返回结果的类型封装成网页或者json数据传回调用方，呈现给用户。

优选地，所述监控服务器端包含：

用户及权限管理模块，由管理员账号进行操作，对用户进行增删改查操作以及登录验证和登出操作；

开关站管理模块，对开关站进行相应的增删改查操作；

设备管理模块，用于查询设备的相关信息；

定时任务模块，定时地对开关站内的设备进行监控；

设备详情模块，用于查看设备的历史记录，并根据条件进行筛选。

优选地，所述登录验证包含以下过程：

登录验证先通过controller层获取装配的用户名和密码，密码通过加密算法进行加密，解析判断用户名的类型，判断完成后去数据库中查询对应的用户和密码：

如果发现匹配项，则将该用户信息存入session中，并返回主页面的网页，网页中根据session中的用户权限显示不同的内容，登录验证结束；

如果未发现匹配项，即未找到该用户，则返回失败信息和登录界面，登录验证结束。

优选地，所述登出操作过程中，点击登出操作，所述监控服务器会清除登录信息，并返回登录界面。

优选地，所述开关站管理模块的增加或修改操作包含：先获取开关站信息并判断数据库中是否已有该数据信息：若无，则将数据转化成正确的格式后插入数据库，在插入开关站信息的过程中会判断对应的设备是否需要增加增或修改；若有，则返回成功；

所述开关站管理模块的删除操作包含：先获取需要删除的信息并判断数据库中是否存在该需要删除的信息：若存在，则将开关站信息删除，并删除其对应的设备；若不存在，则返回失败信息；

所述开关站管理模块的查询操作包含：先获取查询条件并根据该查询条件进入不同的接口，并通过不同的查询语句访问数据库获取信息，并将信息返回给调用方。

优选地，所述定时任务包含任务启动、轮询设备和信息保存，具体包含：

当定时时间到达，进入定时任务后，从数据库中查询所有开关站点的信息，并判断查询是否完成：

(1)若未完成查询，判断开关站点是否可用，如果开关站点可用，获取开关站点中的设备列表，用ping命令检测设备是否可达，并将结果记录在数据库中，且更新相关标志位，即完成一次定时任务；如果开关站点不可用，则重新查询所有开关站点的信息，继续执行上述步骤，循环进行；

(2)若完成查询，则返回结束。

优选地，所述定时任务模块采用Quartz框架，所述定时时间设为30min。

优选地，配网主站通信故障快速定位系统，进一步包含：

内部接口，用于所述网页与所述快速定位系统的后台系统之间的通信，将在网页上的执行操作信息传输至所述后台系统；

用户接口，作为呈现给用户的界面以及操作方式，实现网页与用户之间的交互。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的系统用于操作人员所负责站点的日常维护工作，操作员可以查看到日常维护站点中在线设备数量、断电数量以及每个设备的历史在线情况；除此以外，还提供了对开关站以及站内设备的添加、修改、删除等功能，在遇到站点新增、修改等情况发生时，可以由管理员进行相应操作。而现有的设备检测方法是通过相关值班人员主动报修再由相关人员确认和修复的形式，一旦发生了报修可能已经发生了较长时间的问题。而本发明新的方案可以实时监控每个设备，一旦发生了问题，即使相关人员没有察觉，也可以在系统中发现问题，管理人员在办公室里即可获得所有设备的信息。

附图说明

图1为本发明的配网主站通信故障快速定位系统的网络拓扑图；

图2为本发明的服务器系统架构图；

图3为本发明的服务器功能模块示意图；

图4为本发明的登录验证流程图；

图5为本发明的用户登出流程图；

图6为本发明的新增开关站信息流程示意图；

图7为本发明的删除开关站信息流程示意图；

图8为本发明的站点信息查询流程图；

图9为本发明的定时任务的流程图；

图10为本发明的用户通过网页界面操作后台系统的登录页面示意图；

图11为本发明的开关站管理页面示意图；

图12为本发明的开关站设备管理界面示意图；

图13为本发明的设备详情页面示意图；

图14为本发明的设备修改界面示意图。

具体实施方式

通过阅读参照图1～图14所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的特征、目的和优点将会变得更明显。参见示出本发明实施例的图1～图14，下文将更详细的描述本发明。然而，本发明可以由许多不同形式实现，并且不应解释为受到在此提出的实施例的限制。

本发明提供了一种配网主站通信故障快速定位系统，其部署于电力系统内网中，与外网隔离，由于系统较为简单，采用单节点实现，即部署于单台监控服务器上，一旦该监控服务器发生断网断电等情况，则会无法监控设备，因此将该监控服务器部署在环境相对较好的机房中，配备UPS防止异常断电的情况发生，保证网络和电力环境。

如图1所示为本发明的配网主站通信故障快速定位系统的网络拓扑图，该系统主要包含多个开关站和单台监控服务器，所有设备都部署在电力系统内网中；每个开关站均包含有业务服务器、加密设备、交换机等，监控服务器与各个开关站连接，该监控服务器对各个开关站内的所有设备进行检测。电力系统内网里所有的电脑、笔记本、服务器等都可以通过网页形式(也称WEB应用形式)连接到监控服务器上查询到该检测信息，则可以查看到日常维护站点中在线设备数量、断电数量以及每个设备的历史在线情况等。

操作人员和系统管理员通过网页形式可以在电力系统内网中任意一台电脑上打开浏览器进入配网主站通信故障快速定位系统。

本发明配网主站通信故障快速定位系统的后台服务系统采用JAVA作为开发语言，使用框架SpringBoot作为系统框架，数据库采用MySql，网页端采用H5作为静态页面开发语言，采用thymeleaf模板进行开发，使用jquery、easy-ui、echarts等框架进行组件的设计和功能的开发。

其中，SpringBoot并非一个单独的框架，而是提供了一种快速开发Spring应用的方式。借助于注解，SpringBoot提供了注解式的开发方式，可以快速的配置Spring程序，几乎不需要再编写复杂的xml文件就可以完成系统的配置。目前市面上很多微服务框架也是采用SpringBoot搭建。它集成了大量常用的第三方库配置(例如Jackson,JDBC,Mongo,Redis,Mail等等)，Spring Boot应用中这些第三方库几乎可以零配置的开箱即用(out-of-the-box)，大部分的Spring Boot应用都只需要非常少量的配置代码，开发者能够更加专注于业务逻辑。

MySQL是一个关系型数据库管理系统，由瑞典MySQL AB公司开发，目前属于Oracle旗下产品。MySQL是最流行的关系型数据库管理系统之一，在WEB应用方面，MySQL是最好的RDBMS(Relational Database Management System，关系数据库管理系统)应用软件。MySQL是一种关系数据库管理系统，关系数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。MySQL所使用的SQL语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。MySQL软件采用了双授权政策，分为社区版和商业版，由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择MySQL作为网站数据库。

如图2所示为本发明的监控服务器系统架构图，网页连接到监控服务器后首先通过Controller层(或Rest接口层)接受到请求，并转发给Service层进行实际的业务处理，处理完成后将数据发送给持久层，该持久层对MySql数据库进行操作，操作结果返回给Service层以及返回给Controller层，Controller层根据返回结果的类型封装成网页或者json数据传回调用方(即监控服务器的网页)，以网页形式呈现给用户。本实施例中，持久层可以调用JPA(JPA是Java Persistence API的简称，中文名为Java持久层API)对MySql数据库进行操作，但本发明不仅限于JPA这一持久层。

其中，该服务器的安全设计采用SpringSercurity框架实现，该开源框架对用户认证和用户授权都有很好的支持，在用户认证方面，Spring Security框架支持主流的认证方式，包括HTTP基本认证、HTTP表单验证、HTTP摘要认证、OpenID和LDAP等。在用户授权方面，Spring Security提供了基于角色的访问控制和访问控制列表(Access Control List，ACL)，可以对应用中的领域对象进行细粒度的控制。另，具体的设备监控采用Quartz框架实现，quartz框架是一个作业调度框架，能够实现定时检测设备。

如图3所示为本发明的监控服务系统的功能模块示意图，该监控服务器端主要包含用户及权限管理模块、开关站管理模块、设备管理模块、定时任务模块、设备详情模块。

(一)用户及权限管理模块

用户及权限管理模块由管理员账号进行操作，可以对用户以及权限进行增删改查操作。

用户管理主要包含对用户的增删改查操作(即增加用户、删除用户、修改用户和查询用户信息)以及登录验证和登出操作。增删改查操作比较通用，与其他模块中的功能相同。本实施例中，主要针对登录验证和登出操作进行详细介绍。另，除登录和登出外，用户管理其他功能仅针对管理员权限才有此操作。

1、登录验证

如图4所示为登录验证流出图。开始登录验证，该登录验证会先通过controller层获取装配的参数，主要是获取用户名和密码，密码通过加密算法进行加密，解析判断用户名的类型，判断完成后去数据库中查询对应的用户和密码：如果发现匹配项，则将该用户信息存入session中，并返回主页面的网页，网页中根据session中的用户权限来显示不同的内容，登录验证结束；如果未找到该用户，则返回失败信息和登录界面，登录验证结束。

2、登出操作

登出是用户不再使用该网页或者需要更换用户登录前进行的操作，如图5所示为登录操作的流程图，点击登出操作，监控服务器会清除登录信息，并返回登录界面。

(二)开关站管理模块

开关站管理模块主要是针对开关站进行相应的增删改查(即增加开关站信息、删除开关站信息、修改开关站信息和站点信息查询)操作，其中新增和修改采用相同的流程。

1、新增/修改

如图6所示为新增/修改操作流程图。新增前先获取开关站信息并判断数据库中是否已有该数据信息，若无，则将数据转化成正确的格式后插入数据库，在插入开关站信息的过程中还会判断对应的设备是否需要新增和修改；若有，则返回成功。

其中，由于开关站及其对应的设备存在固定的对应关系，因此未将设备进行单独的管理。

2、删除

如图7所示为删除开关站信息流程示意图，该删除流程首先获取该删除的信息并判断数据库中是否存在该需要删除的信息，如果存在，则将该开关站信息删除，并删除其对应的设备，如果不存在，则返回失败信息。

3、查询

如图8所示为站点信息查询流程图，获取查询条件并根据该查询条件进入不同的接口，并通过不同的查询语句访问数据库获取到信息，并将信息返回给调用方。

(三)定时任务模块

定时任务模块是定时对开关站内的设备进行监控。

定时任务是整个系统的核心功能，通过定时链接各个设备，确认设备网络可达，即未出现断网、断电等严重故障。定时任务采用Quartz框架实现，随着服务器程序启动而开启该定时任务，定时任务主要包含任务启动、轮询设备和信息保存，例如定时时间设为30min，当定时时间到达，则会开始对所有的设备进行验证，并将结果保存在数据库中。

如图9所示为定时任务的流程图。当当定时时间到达，进入定时任务后，会从数据库中查询所有开关站点的信息，并判断查询是否完成：

若未完成查询，则需要过滤掉不可用的站点，即判断开关站点是否可用，如果站点可用，则再获取开关站点中的设备列表，用ping命令检测设备是否可达，并将结果记录在数据库中，并更新相关标志位，即完成一次定时任务，如果开关站点不可用，则跳转至重新查询开关站点的信息，继续执行上述步骤，循环进行；

若完成查询，则返回结束。

(四)设备管理模块

设备管理模块能够查询到设备的相关信息。

(五)设备详情模块

设备详情模块能够查看到设备的历史记录，可以根据时间、在线状态等条件筛选。

本发明还涉及接口设计，该接口设计主要包括内部接口(即指网页与后台系统的接口)和用户接口(即指网页的用户接口)。

其中，内部接口用于网页和后台系统之间的通讯，例如在网页上点击某个按钮，网页需要通知后台系统进行操作，该通知的方式就是内部接口。用户接口则可以直观地理解为呈现给用户的界面以及操作方式，用于网页以及用户之间的交互。

具体地，如下：

1、APP与后台的接口

(1)登录接口和登出接口，如下表1和表2所示：

表1为APP和后台的登录接口的信息

接口名称	userCon/login
		功能说明	登录接口
参数	用户名、密码
		返回值	成功返回主页面，失败返回错误信息
调用方式	POST

表2为APP和后台的登出接口的信息

接口名称	userCon/logout
		功能说明	登出接口
参数	无
		返回值	无
调用方式	GET

(2)用户管理接口，如下表3-表6所示：

表3为获取用户信息列表的接口的信息

接口名称	userCon/list
		功能说明	获取用户信息列表
参数	用户名、角色、起始页、行数、排序字段、排序方式
		返回值	对应用户信息的json数据
调用方式	GET

表4为用户编辑的接口的信息

接口名称	userCon/init
		功能说明	进入用户编辑页面，如果参数为空则进入新增用户页面
参数	用户名
		返回值	该用户的修改页面
调用方式	GET

表5为新增用户的接口的信息

接口名称	userCon/insert
		功能说明	新增或者修改用户信息
参数	用户名、密码、角色、所属站点
		返回值	成功返回用户列表页，失败返回错误信息
调用方式	POST

表6为删除用户的接口的信息

接口名称	userCon/delete
		功能说明	删除参数列表中的所有用户
参数	用户名列表
		返回值	返回状态码和状态信息
调用方式	POST

(3)开关站接口，如下表7-表11所示：

表7为获取开关站信息的接口的信息

表8为开关站信息编辑的接口的信息

表9为新增或者修改开关站的接口的信息

表10为删除开关站的接口的信息

接口名称	stations/delete
		功能说明	删除参数列表中的开关站
参数	开关站编号列表
		返回值	返回状态码和状态信息
调用方式	POST

表11为返回所有开关站信息的接口的信息

接口名称	stations/namelist
		功能说明	返回所有开关站信息，用于用户权限选择
参数	/
		返回值	返回所有开关站信息
调用方式	GET

(4)设备管理接口，如下表12和表13所示：

表12为获取当前开关站设备列表的接口的信息

接口名称	device/devices
		功能说明	获取当前开关站的设备列表
参数	开关站编号
		返回值	对应开关站所有设备的json数据
调用方式	GET

表13为获取所有设备信息列表的接口的信息

(5)用户接口，如下表14和表15所示

表14为获取设备历史记录列表的接口的信息

接口名称	stat/list
		功能说明	获取设备历史记录列表
参数	起始日期、结束日期、设备号、设备状态
		返回值	设备历史记录的json数据
调用方式	GET

表16为获取设备历史记录折线图的接口的信息

接口名称	stat/line
		功能说明	获取设备历史记录折线图数据
参数	设备号、折现图的天数
		返回值	设备历史记录折线图json数据
调用方式	POST

2、用户接口：

用户接口主要采用图形化界面。用户通过网页界面操作后台系统，登录页面如图10所示。如图11所示为开关站管理页面示意图，图12为开关站设备管理界面示意图，图13为设备详情页面示意图，图14为设备修改界面示意图。

另，本发明的其他设计，还包含有安全性设计、伸缩性设计以及可用性设计。

其中，系统运行在内网，因此安全性设计要求不高，(1)系统操作需要先进行登录，可以进行权限控制。(2)密码保存会进行加密，及时攻破系统也能保证密码不会被破解。(3)系统会对输入进行验证，过滤掉有问题的输入信息，从而防止XSS跨站攻击，SQL注入等攻击方式。

伸缩性设计主要是指后台是否可以在性能不够时，能够简单地添加硬件设备使得系统性能得到提高。目前系统采用单节点部署，后续如果发现性能不足时，则会通过nigix进行横向扩展，每台监控服务器负责轮询其中一部分设备即可。nigix可以根据服务器的性能进行权重分配，对于性能好的服务器给予更高的权重，保证其能处理的请求数量多。

可用性是指系统是否可以稳定运行的时间，即使在升级部署应用、服务器宕机、断网断电的特殊情况下仍然能保持系统的运行。目前单节点系统部署在单台监控服务器上，将监控服务器安装在较为稳定的机房中，保证网络和电力环境，且当需要升级、维修时则需要将系统关闭，无法提供服务。如果需要进一步提升可用性，则需要使用集群方案。

后续系统升级会考虑兼容新的业务，对业务进行分析如果可以放入本系统，会在后期对系统进行扩展。系统的权限设计完善，目前权限设计较为简单，后期会完善一整套权限设计系统，对于每个用户所在的公司、部门、角色、权限进行更进一步的划分设计，以满足不同的需求。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.如权利要求1所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，部署于电力系统内网中，与外网隔离，所述故障快速定位系统包含多个开关站和单台监控服务器，所述监控服务器与各个开关站连接，并对所述各个开关站内的所有设备进行检测，得到对应的检测信息，并通过网页形式连接到所述监控服务器上，用以查询所述检测信息，则操作人员或系统管理员通过网页形式在所述电力系统内网中任意一台电脑上打开浏览器进入所述快速定位系统。

2.如权利要求1所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，每个开关站均包含有业务服务器、加密设备和交换机。

3.如权利要求1所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，当通过网页形式连接到所述监控服务器后，通过Controller层接受到请求，并转发给Service层进行实际的业务处理，处理完成后得到处理数据并将所述处理数据发送给持久层，对数据库进行操作得到相应的操作结果，并将所述操作结果返回给Service层以及返回给Controller层，则Controller层根据返回结果的类型封装成网页或者json数据传回调用方，呈现给用户。

4.如权利要求3所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，所述监控服务器端包含：

用户及权限管理模块，由管理员账号进行操作，对用户进行增删改查操作以及登录验证和登出操作；

开关站管理模块，对开关站进行相应的增删改查操作；

设备管理模块，用于查询设备的相关信息；

定时任务模块，定时对开关站内的设备进行监控；

设备详情模块，用于查看设备的历史记录，并根据条件进行筛选。

5.如权利要求4所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，所述登录验证包含以下过程：

登录验证先通过controller层获取装配的用户名和密码，密码通过加密算法进行加密，解析判断用户名的类型，判断完成后去数据库中查询对应的用户和密码：

如果发现匹配项，则将该用户信息存入session中，并返回主页面的网页，网页中根据session中的用户权限显示不同的内容，登录验证结束；

如果未发现匹配项，即未找到该用户，则返回失败信息和登录界面，登录验证结束。

6.如权利要求4所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，所述登出操作过程中，点击登出操作，所述监控服务器会清除登录信息，并返回登录界面。

7.如权利要求4所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，

所述开关站管理模块的增加或修改操作包含：先获取开关站信息并判断数据库中是否已有该数据信息：若无，则将数据转化成正确的格式后插入数据库，在插入开关站信息的过程中会判断对应的设备是否需要增加增或修改；若有，则返回成功；

所述开关站管理模块的删除操作包含：先获取需要删除的信息并判断数据库中是否存在该需要删除的信息：若存在，则将开关站信息删除，并删除其对应的设备；若不存在，则返回失败信息；

所述开关站管理模块的查询操作包含：先获取查询条件并根据该查询条件进入不同的接口，并通过不同的查询语句访问数据库获取信息，并将信息返回给调用方。

8.如权利要求4所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，所述定时任务包含任务启动、轮询设备和信息保存，具体包含：

当定时时间到达，进入定时任务后，从数据库中查询所有开关站点的信息，并判断查询是否完成：

(1)若未完成查询，判断开关站点是否可用，如果开关站点可用，获取开关站点中的设备列表，用ping命令检测设备是否可达，并将结果记录在数据库中，且更新相关标志位，即完成一次定时任务；如果开关站点不可用，则重新查询所有开关站点的信息，继续执行上述步骤，循环进行；

(2)若完成查询，则返回结束。

9.如权利要求8所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，所述定时任务模块采用Quartz框架，所述定时时间设为30min。

10.如权利要求1所述的配网主站通信故障快速定位系统，其特征在于，进一步包含：

内部接口，用于所述网页与所述快速定位系统的后台系统之间的通信，将在网页上的执行操作信息传输至所述后台系统；

用户接口，作为呈现给用户的界面以及操作方式，实现网页与用户之间的交互。