CN114610487A - 基于私有云的核电站模拟机的管理系统、方法和介质 - Google Patents

基于私有云的核电站模拟机的管理系统、方法和介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于私有云的核电站模拟机的管理系统、方法和介质，该管理系统包括：云资源管理模块和镜像制作模块；该云资源管理模块，用于配置包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在资源池中创建多个云主机；该镜像制作模块，用于在每个云主机对应的软件安装后，创建云主机的镜像并保存。本发明通过云资源管理模块和镜像制作模块，实现硬件计算资源的弹性调度和软件部署，相较于传统分布式硬件架构模式，可以大幅度提升资源利用率，降低开发和运维成本，有效提升开发和测试效率。

Description

基于私有云的核电站模拟机的管理系统、方法和介质
技术领域
本发明涉及云计算技术领域，尤其涉及一种私有云的核电站模拟机的管理系统、方法和介质。
背景技术
核电站模拟机，是核电站操纵员考证取照的必要设备。随着核电建设的发展和核安全管理要求的提升，对核电站操纵人员的培训和核安全管理人员的培训进一步加强，也对核电站模拟机开发环境的软硬件部署也提出了新的要求。
目前，核电站模拟机系统架构均为局域网的传统分布式架构，用户通过若干服务器、工作站、与交换机连接构成的工作网络，开展系统模型开发、模型单元测试、系统集成测试等工作。
传统的分布式架构下，不同测试阶段，用户无法因系统的软硬件配置需求不同而动态调整和修改，造成模拟机开发过程中资源利用率低、软硬件部署和扩展难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统系统架构的模拟机开发过程中资源利用率低的缺陷，提供一种基于私有云的核电站模拟机的管理系统、方法和介质。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
第一方面，本发明提供一种基于私有云的核电站模拟机的管理系统，所述管理系统包括：云资源管理模块和镜像制作模块；
所述云资源管理模块，用于配置包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在所述资源池中创建多个云主机；所述核电站模拟机包括特定的所述云主机；
所述镜像制作模块，用于在每一类所述云主机对应的软件安装后，创建所述云主机的镜像并保存；
其中，所述资源池为私有云，所述云主机包括至少一个虚拟模型服务器，所述虚拟模型服务器用于运行所述目标核电站对应的系统仿真模型程序，且所述虚拟模型服务器的CPU支持虚拟化技术。
较佳地，所述云资源管理模块包括资源使用量显示单元；
所述资源使用量显示单元，用于实时显示所述云主机的CPU使用率和内存使用率，以使得用户根据所述CPU使用率或者所述内存使用率动态调整所述云主机的数量。
较佳地，所述云主机还包括虚拟操纵员站、虚拟教练员站、虚拟工程师站和虚拟WPIS站中的至少一种；
所述虚拟操纵员站，用于为目标操纵员提供核电站控制和运行的人机接口；
所述虚拟教练员站，用于为目标教练员提供模拟机系统的控制接口；
所述虚拟工程师站，用于为目标工程师进行系统开关和维护提供工作终端；
其中，所述目标操作员、所述目标教练员、所述目标工程师位于所述目标核电站。
较佳地，所述云资源管理模块，还用于为每个所述物理服务器创建对应的IP地址，当发生异常断电并恢复供电后，控制所述物理服务器能够自动恢复所有服务程序的运行。
较佳地，所述虚拟操纵员站、虚拟WPIS站、虚拟教练员站、虚拟工程师站的数量，均可根据项目实施的具体需求动态调整。
第二方面，本发明提供一种基于私有云的核电站模拟机的管理方法，利用如第一方面任一项所述的基于私有云的核电站模拟机的管理系统实现，所述管理方法包括：
配制包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在所述资源池中创建多个云主机；所述核电站模拟机包括特定的所述云主机；
在每一类所述云主机对应的软件安装后，创建所述云主机的镜像并保存；
其中，所述资源池为私有云，所述云主机包括至少一个虚拟模型服务器，所述虚拟模型服务器用于运行所述目标核电站对应的系统仿真模型程序，且所述虚拟模型服务器的CPU支持虚拟化技术。
较佳地，所述配制包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在所述资源池中创建多个云主机的步骤之后，所述管理方法还包括：
实时显示所述云主机的CPU使用率和内存使用率，以使得用户根据所述CPU使用率或者所述内存使用率动态调整所述云主机的数量。
较佳地，所述云主机还包括虚拟操纵员站、虚拟教练员站、虚拟工程师站和虚拟WPIS站中的至少一种；
所述虚拟操纵员站，用于为目标操纵员提供核电站控制和运行的人机接口；
所述虚拟教练员站，用于为目标教练员提供模拟机系统的控制接口；
所述虚拟工程师站，用于为目标工程师进行系统开发和维护提供工作终端；
其中，所述目标操作员、所述目标教练员、所述目标工程师位于所述目标核电站。
较佳地，所述管理方法还包括：
为每个所述物理服务器创建对应的IP地址，当发生异常断电并恢复供电后，控制所述物理服务器能够自动恢复所有服务程序的运行。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第二方面所述的基于私有云的核电站模拟机的管理方法的步骤。
本发明的积极进步效果在于：提供一种基于私有云的核电站模拟机的管理系统、方法和介质，利用云资源管理模块配制包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在资源池中创建多个云主机；基于镜像制作模块在每一类型的云主机对应的软件安装后，创建云主机的镜像并保存。本发明解决了目前传统系统架构的模拟机开发过程中资源利用率低、软硬件部署和维护困难等问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的基于私有云的核电站模拟机的管理系统的模块示意图。
图2为本发明实施例1的基于私有云的核电站模拟机的管理系统的架构示意图。
图3为本发明实施例2的基于私有云的核电站模拟机的管理方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例，提供一种基于私有云的核电站模拟机的管理系统，如图1所示，该管理系统包括：云资源管理模块10和镜像制作模块20；
云资源管理模块10，用于配制包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在资源池中创建多个云主机；核电站模拟机包括特定的云主机；
镜像制作模块20，用于在每一类云主机对应的软件安装后，创建云主机的镜像并保存；
其中，资源池为私有云，云主机包括至少一个虚拟模型服务器，虚拟模型服务器用于运行目标核电站对应的系统仿真模型程序，且虚拟模型服务器的CPU支持虚拟化技术。
具体地，如图2所示，云资源管理模块10中基于私有云搭建的云资源池，由3台物理服务器和1台万兆交换机构成。该资源池建立在企业内部的局域网中，具有独立的云管理平台，并与外网物理隔离。本实施例中，该核电站模拟机包括虚拟模型服务器、虚拟操纵员站、虚拟WPIS站、虚拟教练员站和虚拟工程师站。
利用云操作系统搭建云平台后，每台物理服务器都将配置两颗Intel Xeon 4214R处理器、配制内存256GB(2933MT/sDDR4)、配制热插拔硬盘槽位、四块8TB HDD硬盘和配置RAID磁盘阵列卡。
如图2所示，云主机包括第一虚拟模型服务器和第二虚拟模型服务器，第一虚拟模型服务器作为核电站模拟机的模型计算主服务器，部署安装了仿真平台软件和模型开发工程软件，用于实现模拟机仿真模型的开发和运行功能。
镜像制作模块20在第一虚拟模型服务器完成所需软件的安装后，基于云平台的镜像模板制作功能，创建第一虚拟模型服务器的镜像并保存。利用该镜像模板，可快速拓展部署模拟机备用模型服务器，即图2中第二虚拟模型服务器作为主模型服务器的备用服务器，为后续模拟机开发测试和使用提供备用环境。
可以理解的，本实施例中的镜像模板创建功能，可以根据用户的实际需求，在云主机运行过程中随时执行镜像创建，并且创建镜像时不会影响云主机的业务运行。
云主机还包括虚拟操纵员站、虚拟教练员站、虚拟工程师站和虚拟WPIS站中的至少一种；
虚拟操纵员站，用于为目标操纵员提供核电站控制和运行的人机接口；
虚拟教练员站，用于为目标教练员提供模拟机系统的控制接口；
虚拟工程师站，用于为目标工程师进行系统开发和维护提供工作终端；
其中，目标操作员、目标教练员、目标工程师位于目标核电站。
虚拟操纵员站的数量小于虚拟WPIS站的数量，虚拟教练员站的数量等于虚拟工程师站的数量。
具体地，根据核电站模拟机操纵员的功能需求，在资源池中创建第一虚拟操纵员站后，在第一虚拟操纵员站中安装部署相应的监视和控制软件，包括DCS人机接口画面程序软件、APS报警系统软件和CPS计算机化规程软件。在该第一虚拟操纵员站所需软件安装后，通过云平台的镜像模板制作功能，创建该第一虚拟操纵员站的镜像并保存。通过该镜像模板，还可以快速拓展部署操纵员站所对应的云主机，用于实现主控室操纵员站(RO-A、RO-B、RO-C、SRO)的功能。
根据核电站模拟机教练员站功能需求，在资源池中创建第一虚拟操纵员站，并在该第一虚拟操纵员站中，安装部署相应的教练员控制软件和DCS画面监控软件。完成所需软件安装后，通过镜像制作模块20创建第一虚拟操纵员站的镜像并保存。再进一步的通过该镜像模板，快速拓展部署模拟机系统终端的第二虚拟操纵员站。
根据核电站模拟机工程师站功能需求，在资源池中创建第一虚拟工程师站第二虚拟工程师站，并在该第一虚拟工程师站第二虚拟工程师站中安装部署相应的模型开发工具软件及相关辅助测试工具软件。完成所需软件安装后，通过镜像制作模块20创建第一虚拟工程师站第二虚拟工程师站的镜像并保存。通过该镜像模板，快速拓展部署模拟机工程师站2。用户在实际使用过程中，也可根据模型开发和测试需求，快速拓展部署模拟机系统终端的第一虚拟工程师站第二虚拟工程师站。
云资源管理模块10，还用于为每个物理服务器创建对应的IP地址，当发生异常断电并恢复供电后，控制所述物理服务器能够自动恢复所有服务程序的运行。
具体地，由于考虑到每个云主机的网络连接需求，设置了扁平网络环境，通过该扁平网络环境为云主机分配独立的IP地址。目标核电站的用户可以通过客户端以远程桌面的方式登录云主机后，再进一步的运行网络应用程序或者客户端服务程序。构建私有云的资源池后，具备异常断电自恢复能力，且支持跨版本升级。云资源池的物理服务器在异常断电恢复电源供电后，所有服务都能够自动恢复正常，无需人工运维介入，在平台升级过程中，不会影响云主机的业务运行。
在一可实施的方案中，云资源管理模块10包括资源使用量显示单元11；
资源使用量显示单元11，用于实时显示云主机的CPU使用率和内存使用率，以使得用户根据CPU使用率或者内存使用率动态调整云主机的数量。
资源使用量显示单元11可以通过监控大屏实时显示云资源池的用量统计信息，例如，可以涉及物理服务器和云主机的CPU使用率或者内存使用率，以使得目标核电站的用户通过既定策略动态增加，或者，减少云主机数量。
根据核电站模拟机大屏幕信息系统显示的功能需求，在资源池中创建第一虚拟WPIS站，并在该第一虚拟WPIS站中安装部署相应的大屏幕信息显示软件，当软件安装完成后，可以通过镜像制作模块20的制作功能，创建第一虚拟WPIS站的镜像并保存。通过该镜像模板，快速拓展部署模拟机主控室大屏幕信息系统的终端第二虚拟WPIS站-4，以实现模拟机主控室大屏幕信息系统的功能。例如，大屏幕信息显示软件可以包括主控室大屏幕信息显示系统程序软件和大屏幕APS报警系统软件。
本实施例中，提供一种基于私有云的核电站模拟机的管理系统，利用云资源管理模块在资源池中创建多个云主机；基于镜像制作模块创建云主机的镜像并保存。本发明解决了目前传统系统架构的模拟机开发过程中资源利用率低、软硬件部署和维护困难等问题。
实施例2
本实施例中，提供一种基于私有云的核电站模拟机的管理方法，利用实施例1的基于私有云的核电站模拟机的管理系统实现。如图3所示，该管理方法包括：
S1、配制包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在资源池中创建多个云主机；核电站模拟机包括特定的云主机。
S11、实时显示云主机的CPU使用率和内存使用率，以使得用户根据CPU使用率或者内存使用率动态调整云主机的数量。
S12、为每个物理服务器创建对应的IP地址，且物理服务器在异常断电恢复供电后，可自动恢复所有服务程序的运行。
S2、在每一类云主机对应的软件安装后，创建云主机的镜像并保存。
其中，资源池为私有云，云主机包括至少一个虚拟模型服务器，虚拟模型服务器用于运行目标核电站对应的系统仿真模型程序，且虚拟模型服务器的CPU支持虚拟化技术。
在步骤S1中，云资源管理模块10中利用私有云搭建的资源池，由3台物理服务器和1台万兆交换机构成。该资源池建立在企业内部的局域网中，具有独立的云管理平台，并与外网物理隔离。本实施例中，该核电站模拟机包括虚拟模型服务器、虚拟操纵员站、虚拟WPIS站、虚拟教练员站和虚拟工程师站。
利用云操作系统搭建云平台后，每台物理服务器都将配置两颗Intel Xeon 4214R处理器、配制内存256GB(2933MT/sDDR4)、配制热插拔硬盘槽位、四块8TB HDD硬盘和配置RAID磁盘阵列卡。云主机包括可以第一虚拟模型服务器和第二虚拟模型服务器，第一虚拟模型服务器作为核电站模拟机的模型计算主服务器，部署安装了仿真平台软件和模型开发工程软件，用于实现模拟机仿真模型的开发和运行功能。
在步骤S11中，可以通过监控大屏实时显示云资源池的用量统计信息，例如，可以涉及物理服务器和云主机的CPU使用率或者内存使用率，以使得目标核电站的用户通过既定策略动态增加，或者，减少云主机数量。
在步骤S12中，由于考虑到每个云主机的网络连接需求，设置了扁平网络环境，通过该扁平网络环境为云主机分配独立的IP地址。目标核电站的用户可以通过客户端以远程桌面的方式登录云主机后，再进一步的运行网络应用程序或者客户端服务程序。构建私有云的资源池后，具备异常断电自恢复能力，且支持跨版本升级。也即，云资源池的物理服务器在异常断电恢复电源供电后，所有服务都能够自动恢复正常，无需人工运维介入，在平台升级过程中，不会影响云主机的业务运行。
在步骤S2中，在第一虚拟模型服务器完成所需软件的安装后，基于云平台的镜像模板制作功能，创建第一虚拟模型服务器的镜像并保存。利用该镜像模板，可快速拓展部署模拟机备用模型服务器，即图2中第二虚拟模型服务器，作为主模型服务器的备用服务器，为后续模拟机开发测试和使用提供备用环境。
云主机还包括虚拟操纵员站、虚拟教练员站、虚拟工程师站和虚拟WPIS站中的至少一种；
虚拟操纵员站，用于为目标操纵员提供核电站控制和运行的人机接口；
虚拟教练员站，用于为目标教练员提供模拟机系统的控制接口；
虚拟工程师站，用于为目标工程师进行系统开关和维护提供工作终端；
其中，目标操作员、目标教练员、目标工程师位于目标核电站。
具体地，根据核电站模拟机操纵员的功能需求，在资源池中创建第一虚拟操纵员站后，在第一虚拟操纵员站中安装部署相应的监视和控制软件，包括DCS人机接口画面程序软件、APS报警系统软件和CPS计算机化规程软件。在该第一虚拟操纵员站所需软件安装后，通过云平台的镜像模板制作功能，创建该第一虚拟操纵员站的镜像并保存。通过该镜像模板，还可以快速拓展部署操纵员站所对应的云主机，用于实现主控室操纵员站(RO-A、RO-B、RO-C、SRO)的功能。
根据核电站模拟机教练员站功能需求，在资源池中创建第一虚拟操纵员站，并在该第一虚拟操纵员站中，安装部署相应的教练员控制软件和DCS画面监控软件。完成所需软件安装后，通过镜像制作模块20创建第一虚拟操纵员站的镜像并保存。再进一步的通过该镜像模板，快速拓展部署模拟机系统终端的第二虚拟操纵员站。
根据核电站模拟机工程师站功能需求，在资源池中创建第一虚拟工程师站第二虚拟工程师站，并在该第一虚拟工程师站第二虚拟工程师站中安装部署相应的模型开发工具软件及相关辅助测试工具软件。完成所需软件安装后，通过镜像制作模块20创建第一虚拟工程师站第二虚拟工程师站的镜像并保存。通过该镜像模板，快速拓展部署模拟机工程师站2。用户在实际使用过程中，也可根据模型开发和测试需求，快速拓展部署模拟机系统终端的第一虚拟工程师站第二虚拟工程师站。
本实施例中，提供一种基于私有云的核电站模拟机的管理方法，配制包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在资源池中创建多个云主机；在每个云主机对应的软件安装后，创建云主机的镜像并保存。本发明解决了目前传统系统架构的模拟机开发过程中资源利用率低、软硬件部署和维护困难等问题。
实施例3
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现实施例2的基于私有云的核电站模拟机的管理方法。
其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行实现实施例2的基于私有云的核电站模拟机的管理方法。
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，所述程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于私有云的核电站模拟机的管理系统，其特征在于，所述管理系统包括：云资源管理模块和镜像制作模块；
所述云资源管理模块，用于配置包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在所述资源池中创建多个云主机；所述核电站模拟机包括特定的所述云主机；
所述镜像制作模块，用于在每一类所述云主机对应的软件安装后，创建所述云主机的镜像并保存；
其中，所述资源池为私有云，所述云主机包括至少一个虚拟模型服务器，所述虚拟模型服务器用于运行所述目标核电站对应的系统仿真模型程序，且所述虚拟模型服务器的CPU支持虚拟化技术。
2.如权利要求1所述的基于私有云的核电站模拟机的管理系统，其特征在于，所述云资源管理模块包括资源使用量显示单元；
所述资源使用量显示单元，用于实时显示所述云主机的CPU使用率和内存使用率，以使得用户根据所述CPU使用率或者所述内存使用率动态调整所述云主机的数量。
3.如权利要求1所述的基于私有云的核电站模拟机的管理系统，其特征在于，所述云主机还包括虚拟操纵员站、虚拟教练员站、虚拟工程师站和虚拟WPIS站中的至少一种；
所述虚拟操纵员站，用于为目标操纵员提供核电站控制和运行的人机接口；
所述虚拟教练员站，用于为目标教练员提供模拟机系统的控制接口；
所述虚拟工程师站，用于为目标工程师进行系统开发和维护提供工作终端；
其中，所述目标操作员、所述目标教练员、所述目标工程师位于所述目标核电站。
4.如权利要求1所述的基于私有云的核电站模拟机的管理系统，其特征在于，
所述云资源管理模块，还用于为每个所述物理服务器创建对应的IP地址，当发生异常断电并恢复供电后，控制所述物理服务器能够自动恢复所有服务程序的运行。
5.如权利要求3所述的基于私有云的核电站模拟机的管理系统，其特征在于，所述虚拟操纵员站、所述虚拟WPIS站、所述虚拟教练员站、所述虚拟工程师站的数量，均可根据项目实施的具体需求动态调整。
6.一种基于私有云的核电站模拟机的管理方法，其特征在于，其利用如权利要求1所述的基于私有云的核电站模拟机的管理系统实现，所述管理方法包括：
配置包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在所述资源池中创建多个云主机；所述核电站模拟机包括特定的所述云主机；
在每一类所述云主机对应的软件安装后，创建所述云主机的镜像并保存；
其中，所述资源池为私有云，所述云主机包括至少一个虚拟模型服务器，所述虚拟模型服务器用于运行所述目标核电站对应的系统仿真模型程序，且所述虚拟模型服务器的CPU支持虚拟化技术。
7.如权利要求6所述的基于私有云的核电站模拟机的管理方法，其特征在于，所述配置包括至少一个物理服务器和交换机的资源池，并基于目标核电站的业务需求在所述资源池中创建多个云主机的步骤之后，所述管理方法还包括：
实时显示所述云主机的CPU使用率和内存使用率，以使得用户根据所述CPU使用率或者所述内存使用率动态调整所述云主机的数量。
8.如权利要求6所述的基于私有云的核电站模拟机的管理方法，其特征在于，所述云主机还包括虚拟操纵员站、虚拟教练员站、虚拟工程师站和虚拟WPIS站中的至少一种；
所述虚拟操纵员站，用于为目标操纵员提供核电站控制和运行的人机接口；
所述虚拟教练员站，用于为目标教练员提供模拟机系统的控制接口；
所述虚拟工程师站，用于为目标工程师进行系统开发和维护提供工作终端；
其中，所述目标操作员、所述目标教练员、所述目标工程师位于所述目标核电站。
9.如权利要求6所述的基于私有云的核电站模拟机的管理方法，其特征在于，所述管理方法还包括：
为每个所述物理服务器创建对应的IP地址，当发生异常断电并恢复供电后，控制所述物理服务器能够自动恢复所有服务程序的运行。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5-9任一项所述的基于私有云的核电站模拟机的管理方法。
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CN117234882A (zh) * 2023-09-28 2023-12-15 哈尔滨工业大学（威海） 一种在线应用云资源供应软件定义模型构建方法及终端机

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