李 寧，譚 揚(yáng)，丁 朦，郭榮杰，李琳蔚，陳雋隼

（湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000）

信息化、智能化技術(shù)的發(fā)展，梯級(jí)水電調(diào)平臺(tái)及相關(guān)系統(tǒng)業(yè)務(wù)日益復(fù)雜，隨著電力安防要求的提高，高效管理梯級(jí)水電調(diào)平臺(tái)中大量的軟硬件資產(chǎn)成為重要的工作。傳統(tǒng)的系統(tǒng)維護(hù)管理方式，往往應(yīng)用電子表格、圖冊(cè)、文檔等分散化的管理方式，難以滿足今后系統(tǒng)維護(hù)管理需求。李志 等[1]提供了一套在線系統(tǒng)，將資產(chǎn)管理與狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)合起來(lái)，將多元化設(shè)備統(tǒng)一集中運(yùn)維。李舒清 等[2]應(yīng)用BIM技術(shù)通過(guò)3D 技術(shù)構(gòu)建了信息機(jī)房設(shè)備模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備設(shè)施的三維交互與管理。上述方案部署成本較高，增加主系統(tǒng)的維護(hù)復(fù)雜性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)軟件及其他無(wú)形資產(chǎn)的信息管理。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了應(yīng)對(duì)梯級(jí)水電調(diào)平臺(tái)軟硬件日益復(fù)雜化所帶來(lái)的維護(hù)工作挑戰(zhàn)，亟需建立一套新的系統(tǒng)維護(hù)管理模式和維護(hù)管理系統(tǒng)。本軟件是一套桌面級(jí)應(yīng)用軟件，采用單機(jī)離線部署方式，其系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)-存儲(chǔ)-業(yè)務(wù)-應(yīng)用展現(xiàn)的邏輯分層策略，如圖1 所示。

圖1 可視化維護(hù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

可視化維護(hù)管理系統(tǒng)具備以下特征：①高效管理大型系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施基礎(chǔ)臺(tái)賬；②易于部署，且與主業(yè)務(wù)系統(tǒng)解耦；③圖形化全方位展示系統(tǒng)信息；④應(yīng)用智能化技術(shù)提供歷史經(jīng)驗(yàn)的存儲(chǔ)、分析與決策功能。

1.2 開發(fā)環(huán)境

通過(guò)調(diào)查類似系統(tǒng)的開發(fā)現(xiàn)狀[3-5]，本系統(tǒng)選用Qt 框架，充分利用其優(yōu)異的跨平臺(tái)特性、便捷的人機(jī)交互等特點(diǎn)，不僅可以輕松構(gòu)建高質(zhì)量應(yīng)用，還可以以最低的工作量，開發(fā)出適合跨多平臺(tái)部署的應(yīng)用系統(tǒng)，在安防要求較高的場(chǎng)合能夠更好地滿足系統(tǒng)應(yīng)用要求。

本系統(tǒng)應(yīng)用QGraphics View 圖形視圖框架，以MVC（Model-View-Control）模式的圖形化方式展示系統(tǒng)信息并提供操作，構(gòu)建易于理解和使用的維護(hù)管理系統(tǒng)。

由于本系統(tǒng)為單機(jī)部署的小型系統(tǒng)，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)選擇免費(fèi)開源的SQLite 作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

原始表格類數(shù)據(jù)主要包含設(shè)備表、設(shè)備類型表、機(jī)柜表、端口表、連接關(guān)系表、跳轉(zhuǎn)關(guān)系表、IP 地址段表、IP 地址表、軟件項(xiàng)目表等。各數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)及其關(guān)系如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)與字段關(guān)系

圖3 圖形化業(yè)務(wù)視圖框架

圖4 硬件管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流

圖5 軟件管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流

2.2 界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)向用戶展示的圖形視圖有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D、機(jī)柜布置圖、設(shè)備布置圖、線纜走線圖、軟件關(guān)系圖等，通過(guò)此類功能視圖向用戶直觀展示系統(tǒng)信息并提供圖形化交互功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)梯級(jí)水電調(diào)平臺(tái)內(nèi)所有軟硬件設(shè)施的全面可視化管理。

界面采用QGraphics View 框架，基于抽象類QGraphicsItem 創(chuàng)建不同應(yīng)用類型的自定義對(duì)象，通過(guò)圖形視圖類QDrawBaseForm 展現(xiàn)所有QGraphicsItem 對(duì)象，然后根據(jù)硬件管理、軟件管理、通用繪圖等業(yè)務(wù)需求，添加特殊功能，開發(fā)出對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。構(gòu)建視圖時(shí)，由以下步驟組成：加載基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，生成各個(gè)實(shí)體對(duì)象；分析各實(shí)體要素間的關(guān)系；自動(dòng)生成基礎(chǔ)功能視圖；人工調(diào)整，形成最終功能視圖。

各個(gè)功能視圖中的實(shí)體對(duì)象對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫(kù)中特定記錄，其對(duì)象屬性分為基礎(chǔ)和圖形布局屬性兩大類。

基礎(chǔ)屬性存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)記錄中，作為實(shí)體對(duì)象具有現(xiàn)實(shí)意義的數(shù)據(jù)；圖形布局屬性主要是該實(shí)體對(duì)象的圖形布局?jǐn)?shù)據(jù)，如位置坐標(biāo)、顯示層次、顏色、形狀、大小等，此類屬性以XML 文件的形式保存。視圖打開時(shí)首先加載該XML 圖形文件，再讀取數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，保證視圖中各實(shí)體對(duì)象顯示的準(zhǔn)確性。

最終，通過(guò)MVC 的框架設(shè)計(jì)，在管理系統(tǒng)中可以很方便地實(shí)現(xiàn)一套數(shù)據(jù)多個(gè)視圖的實(shí)時(shí)刷新展示。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)提供對(duì)梯級(jí)水電調(diào)平臺(tái)軟硬件的全面管理及高級(jí)輔助管理功能，具有完善的用戶管理、訪問(wèn)控制、日志管理等功能，是一套用于各類維護(hù)管理工作的得力工具。

3.1 硬件管理

硬件管理主要通過(guò)4 個(gè)布局圖來(lái)圖形化展示系統(tǒng)硬件設(shè)備、布置、線纜連接情況，提供圖形化操作方式，再輔以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編輯功能實(shí)現(xiàn)。

其中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D用于展示全系統(tǒng)硬件設(shè)備，以及它們之間的拓?fù)潢P(guān)系，是信息系統(tǒng)維護(hù)工作必要的核心基礎(chǔ)資料；機(jī)柜布置圖用于展示全系統(tǒng)所含的信息機(jī)柜，以及柜內(nèi)設(shè)備的布置情況，其布置情況與設(shè)備實(shí)際位置一一對(duì)應(yīng)，可快速定位系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的布置位置；設(shè)備圖用于展示及管理指定設(shè)備的位置部署及端口應(yīng)用情況，可靈活調(diào)整設(shè)備部署位置，還可分析設(shè)備間的跳轉(zhuǎn)通道；巡線圖用于詳細(xì)展示拓?fù)鋱D中的設(shè)備之間的單條、多條拓?fù)潢P(guān)系，該關(guān)系精確到設(shè)備每個(gè)物理端口，可快速查詢?cè)O(shè)備到設(shè)備之間的物理端口連接關(guān)系，以及中間的跳轉(zhuǎn)情況。

由于各布局圖中的圖形對(duì)象均對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的特定記錄，因而在界面操作時(shí)，點(diǎn)擊圖形對(duì)象即可啟動(dòng)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)記錄編輯功能，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)修改后，系統(tǒng)將自動(dòng)更新所有相關(guān)圖形布局，使得各布局圖與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)時(shí)刻保持一致。

3.2 水電調(diào)平臺(tái)軟件管理

軟件管理功能基于多個(gè)軟件圖形視圖，以不同的層級(jí)展示軟件項(xiàng)目之間的依賴關(guān)系，其主要包含基礎(chǔ)軟件項(xiàng)目數(shù)據(jù)和多個(gè)圖形視圖。

軟件管理主要用于將系統(tǒng)內(nèi)所有抽象的軟件系統(tǒng)、模塊、應(yīng)用、程序、腳本等，以圖形化的方式直觀展示，重點(diǎn)在于表達(dá)各個(gè)軟件項(xiàng)目之間的層次關(guān)系，數(shù)據(jù)流方向；不僅如此，系統(tǒng)還可以管理特定軟件項(xiàng)目的說(shuō)明文檔、配置文檔、源代碼等，使得系統(tǒng)維護(hù)人員可以方便地查詢，并獲得最準(zhǔn)確的系統(tǒng)信息，極大提升軟件項(xiàng)目這類抽象資產(chǎn)的綜合管理能力。

3.3 配置文件庫(kù)管理

水電調(diào)平臺(tái)各項(xiàng)軟硬件配置信息往往以各類技術(shù)文檔的形式由廠家提供或人為總結(jié)而成，系統(tǒng)將這類文檔以數(shù)據(jù)庫(kù)形式存儲(chǔ)管理，建立文檔視圖模型。

查閱特定軟硬件配置時(shí)，通過(guò)在文檔樹上點(diǎn)擊相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，即可打開其配置文檔目錄，查閱相關(guān)文件；在需要添加或移除相關(guān)文檔時(shí)，使用拖拽方式直接將文檔添加或移出當(dāng)前目錄，系統(tǒng)將所有的文檔操作自動(dòng)寫入操作日志。

3.4 IP 地址管理

提供對(duì)信息系統(tǒng)所有應(yīng)用的IP 地址的統(tǒng)一管理功能，主要包含網(wǎng)段規(guī)劃、地址分配、地址查詢、應(yīng)用分析等。

首先根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，創(chuàng)建所需的IP 地址段，生成該地址段內(nèi)的所有地址，然后基于前面建立的基礎(chǔ)臺(tái)賬數(shù)據(jù)，將特定IP 地址分配給指定的設(shè)備端口，最后可以在可視化圖形界面中查看地址分配情況，并對(duì)特定網(wǎng)段的IP 地址應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.5 知識(shí)庫(kù)管理

知識(shí)庫(kù)管理主要是對(duì)信息系統(tǒng)的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行規(guī)范化管理，提供快速查詢功能，并且可以根據(jù)查詢內(nèi)容智能搜集管理軟件內(nèi)與之相關(guān)的信息，如：設(shè)備、軟件、配置、技術(shù)文檔、歷史經(jīng)驗(yàn)等，并將其可視化呈現(xiàn)出來(lái)，用以幫助維護(hù)人員快速定位分析、判斷、處理系統(tǒng)異常。

知識(shí)庫(kù)管理的主要過(guò)程是：①問(wèn)題檢索；②歷史經(jīng)驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)；③關(guān)聯(lián)信息檢索與呈現(xiàn)；④問(wèn)題分析與判斷；⑤根據(jù)實(shí)際問(wèn)題處理結(jié)果記錄處理過(guò)程；⑥形成新的故障分析處理經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)作為一種新型梯級(jí)水電調(diào)平臺(tái)維護(hù)管理工具，已在清江集控中心成功應(yīng)用，解決了梯級(jí)水電調(diào)平臺(tái)維護(hù)管理工作中面臨的諸多難題。該系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建多種數(shù)據(jù)模型，將信息有序存儲(chǔ)并通過(guò)可視化方式管理維護(hù)，大大降低了工作難度。基于該系統(tǒng)，目前開發(fā)了諸多系統(tǒng)維護(hù)管理子工具，提升了系統(tǒng)維護(hù)效率，降低了系統(tǒng)維護(hù)成本。本系統(tǒng)的應(yīng)用中，借鑒了相關(guān)研究[6，7]中所涉及的部分制度性舉措。

本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為梯級(jí)水電調(diào)平臺(tái)信息系統(tǒng)的維護(hù)管理提供了新的工作思路。在未來(lái)，隨著水電調(diào)平臺(tái)軟硬件設(shè)施的逐步升級(jí)，該系統(tǒng)的功能及應(yīng)用場(chǎng)景將逐步擴(kuò)充完善。