電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控測試系統(tǒng)的基本原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)

作者：謝善益，梁曉兵，高新華

1 系統(tǒng)開發(fā)背景

隨著無人值守變電站管理模式的推廣和變電站自動化系統(tǒng)技術(shù)改造的不斷深入，傳統(tǒng)的“四遙”功能（遙測、遙信、遙控、遙調(diào)）已不能滿足變電站運(yùn)行管理和設(shè)備維護(hù)的需要；變電站遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)圖像信息是對“四遙”的進(jìn)一步補(bǔ)充，即提供了“遙視”信息。圖像監(jiān)控系統(tǒng)能生動地通過圖像信息和聲音信息監(jiān)視并記錄變電站設(shè)備的運(yùn)行情況和安全狀態(tài)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行故障和意外情況，有助于提高變電站運(yùn)行、維護(hù)的安全性和可靠性，同時(shí)它還具有防火、防盜等功能。遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)控及管理的重要的輔助技術(shù)手段，為逐步實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調(diào)度提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

在結(jié)構(gòu)上，電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)是以一定數(shù)量的可相對獨(dú)立的變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用逐級匯接的樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多等級的圖像監(jiān)控系統(tǒng)。各子系統(tǒng)常采用不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備。由于沒有圖像監(jiān)控方面的標(biāo)準(zhǔn)，各廠商生產(chǎn)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)一般不能互連，這不僅提高了圖像監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用，給設(shè)備維護(hù)帶來很大不便，而且不能實(shí)現(xiàn)信息的共享，限制了系統(tǒng)作用的發(fā)揮。

目前，電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的一部分。為規(guī)范廣東省廣電集團(tuán)有限公司（簡稱廣電集團(tuán)）所轄的電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，保證設(shè)備間的兼容性，廣電集團(tuán)運(yùn)行部委托廣東省電力試驗(yàn)研究所于2002年制定并發(fā)布了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《廣電集團(tuán)電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（試行本）》（簡稱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）。該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為廣電集團(tuán)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)提供了技術(shù)依據(jù)，確保了電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的健康發(fā)展。

該標(biāo)準(zhǔn)在對電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)做出規(guī)范定義的基礎(chǔ)上，首次對電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)、建設(shè)規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)通信、系統(tǒng)功能、視音頻圖像技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備配置、設(shè)備技術(shù)、系統(tǒng)軟件、抗干擾措施及施工技術(shù)、系統(tǒng)性能指標(biāo)等提出了詳細(xì)的技術(shù)要求。標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)造性地提出了圖像系統(tǒng)音視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)包的格式定義和系統(tǒng)遠(yuǎn)程傳輸規(guī)范化的通信協(xié)議，為電力圖像監(jiān)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化及不同廠家系統(tǒng)的互連互通奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)也創(chuàng)造性地提出了視頻處理單元（remote video unit，RVU）的概念，并作了規(guī)范的定義。

該標(biāo)準(zhǔn)在前言中規(guī)定：“廣東省廣電集團(tuán)所屬的新建及改造的遠(yuǎn)程電力圖像監(jiān)控中心系統(tǒng)及變電站端圖像監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)遵循本標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)驗(yàn)收時(shí)由廣東省廣電集團(tuán)指定的專業(yè)測試機(jī)構(gòu)將依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)的開放性、互聯(lián)性進(jìn)行專業(yè)測試，以達(dá)到系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的目的?！?/p>

因此，為加強(qiáng)廣電集團(tuán)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量控制，保證各層次及各廠家之間的系統(tǒng)互連互通，應(yīng)根據(jù)該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)完備的專用測試分析系統(tǒng)（以下簡稱測試系統(tǒng)），對各廠商提供的電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)在功能、性能、編解碼方式和通信控制協(xié)議等各方面進(jìn)行全面的標(biāo)準(zhǔn)符合性測試。為此，廣東省電力試驗(yàn)研究所于2003年立項(xiàng)進(jìn)行測試系統(tǒng)的開發(fā)，本文所闡述的就是該測試系統(tǒng)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方式。

2 測試系統(tǒng)基本原理

遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)以IP網(wǎng)絡(luò)方式組網(wǎng)，從組織結(jié)構(gòu)上可分為監(jiān)控中心系統(tǒng)（簡稱監(jiān)控中心）及變電站圖像監(jiān)控系統(tǒng)（簡稱變電站端系統(tǒng)）。監(jiān)控中心由服務(wù)器和監(jiān)控終端構(gòu)成；變電站端系統(tǒng)主要由站端視頻處理單元、外圍監(jiān)控設(shè)備及附屬設(shè)備組成。

依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的具體要求，對上述系統(tǒng)的測試主要集中在功能和性能測試、編解碼方式（包括視頻編解碼方式和音頻壓縮方式）和通信控制協(xié)議的測試兩個(gè)關(guān)鍵方面。因此，測試系統(tǒng)應(yīng)著重于遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)包（包括視頻數(shù)據(jù)包、音頻數(shù)據(jù)包、協(xié)議數(shù)據(jù)包、報(bào)警數(shù)據(jù)包及級連數(shù)據(jù)包）和功能的測試分析，將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)上述部分內(nèi)容的技術(shù)要求，按分類的方式制定一套完整的測試用例，測試用例分為兩類：數(shù)據(jù)包測試用例和功能測試用例。測試系統(tǒng)根據(jù)測試用例對遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行測試分析，記錄測試結(jié)果，測試用例和測試結(jié)果均保存在測試所配備的數(shù)據(jù)庫中。

對變電站端系統(tǒng)的測試（主要是對RVU的測試），通過對通用測試用例的選擇和配置，制定相應(yīng)的測試用例進(jìn)行主動測試。

對監(jiān)控中心的測試，則是截取IP網(wǎng)上監(jiān)控中心發(fā)出的數(shù)據(jù)包，通過對數(shù)據(jù)包的分析進(jìn)行被動方式的測試。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

測試系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原則如下：

a）軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對象化和模塊化；

b）系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)能方便地支持《廣電集團(tuán)電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的擴(kuò)充和修改，各重要測試單元應(yīng)以動態(tài)連接庫或標(biāo)準(zhǔn)控件的方式設(shè)計(jì)；

c）測試和分析應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動化、直觀化和可視化。

2.2 測試系統(tǒng)組成

測試系統(tǒng)由1臺帶標(biāo)準(zhǔn)多媒體設(shè)備的高性能筆記本電腦和測試分析軟件系統(tǒng)（包括數(shù)據(jù)庫）組成。

測試系統(tǒng)的測試對象為監(jiān)控中心及變電站端視頻處理單元，但不能同時(shí)進(jìn)行測試。測試系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)通信配置功能，可在不更改被測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布局的情況下，直接接入被測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試。測試方式如圖1所示。

3 測試系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

根據(jù)測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，測試系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)（見圖2）應(yīng)為不同功能和用途的模塊的有機(jī)組合。不同軟件模塊具有相對獨(dú)立性，各模塊通過標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口進(jìn)行關(guān)聯(lián)和交互。

a）接收數(shù)據(jù)模塊

通過網(wǎng)絡(luò)接口（socket）接收消息包，并將收到的消息包提交給分析處理模塊。

b）發(fā)送數(shù)據(jù)模塊

通過socket發(fā)送測試用例的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)給被測系統(tǒng)。

c）分析處理模塊

對接收的數(shù)據(jù)包類型進(jìn)行分析，判斷是否為視頻數(shù)據(jù)包、音頻數(shù)據(jù)包、協(xié)議數(shù)據(jù)包、報(bào)警數(shù)據(jù)包或級連數(shù)據(jù)包，完成后提交給數(shù)據(jù)顯示模塊。

d）人工測試模塊

系統(tǒng)自動打印應(yīng)進(jìn)行人工驗(yàn)收測試的測試項(xiàng)目明細(xì)，然后測試人員在被測試系統(tǒng)中分析、測試這些明細(xì)，并將測試結(jié)果反饋到軟件中。本模塊只打印數(shù)據(jù)庫中的人工測試用例。

e）測試模塊

測試模塊可自動按照數(shù)據(jù)庫中的測試用例順序執(zhí)行測試，測試人員通過觀察測試結(jié)果后，在結(jié)果明細(xì)單上標(biāo)記對應(yīng)的測試用例通過與否。測試完成后，將測試結(jié)果返回。

f）配置模塊

配置模塊可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、測試用例的設(shè)置、五個(gè)類型的數(shù)據(jù)包格式的設(shè)置與修改、測試報(bào)告格式設(shè)置、要級連的監(jiān)控中心的IP地址與優(yōu)先等級設(shè)置。

g）評價(jià)模塊

利用數(shù)據(jù)庫中的測試用例的測試結(jié)果和每個(gè)測試用例的重要等級，自動生成測試報(bào)告（將報(bào)告按格式生成Word文檔）。

h）數(shù)據(jù)顯示模塊

在數(shù)據(jù)觀察窗口中，顯示數(shù)據(jù)包的代碼，同時(shí)解析和顯示（或播放）該數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。

i）UI模塊

用戶操作界面（標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)格的Windows界面）。

j）數(shù)據(jù)庫

用于保存用戶的數(shù)據(jù)配置，包括測試用例以及測試用例的測試結(jié)果。

4 測試系統(tǒng)的自動化測試機(jī)理和測試流程設(shè)計(jì)

4.1 自動化測試機(jī)理

為提高測試系統(tǒng)的測試效率和測試的公正性、標(biāo)準(zhǔn)化，測試系統(tǒng)采用自動化測試的設(shè)計(jì)概念。自動化測試是針對數(shù)據(jù)包測試分析而言，要測試分析的數(shù)據(jù)包有以下幾類：視頻數(shù)據(jù)包、音頻數(shù)據(jù)包、協(xié)議數(shù)據(jù)包、報(bào)警數(shù)據(jù)包和級連數(shù)據(jù)包。

4.1.1 自動化測試基礎(chǔ)

自動化測試的基礎(chǔ)是標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包的配置。在數(shù)據(jù)庫中配置上述需測試的各類標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包。由此，接收到的數(shù)據(jù)包就可以按標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行解析，判斷是否是正確的數(shù)據(jù)包；選擇這些標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包發(fā)送，就可以分析和判斷被測系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)包設(shè)計(jì)是否嚴(yán)格遵照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

4.1.2 自動化測試分類

自動化測試分成被動測試和主動測試兩類：

a）被動測試。測試系統(tǒng)運(yùn)行后，不發(fā)送測試用例，只捕獲網(wǎng)絡(luò)上的各類數(shù)據(jù)包，并對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析、記錄，可自動生成測試報(bào)告。

b）主動測試。運(yùn)行測試系統(tǒng)，顯示所有測試用例，按需進(jìn)行選擇；啟動所選擇的測試用例，然后根據(jù)測試的結(jié)果，判斷測試是否通過，自動記錄并可更改測試用例的測試結(jié)果。

4.1.3 自動生成測試報(bào)告

根據(jù)配置的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包測試用例和功能測試用例，自動統(tǒng)計(jì)測試用例總數(shù)目。根據(jù)通過的測試用例和未通過的測試用例的條目數(shù)量和權(quán)重，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中配置的測試用例評分標(biāo)準(zhǔn)，就可以分析統(tǒng)計(jì)測試結(jié)果。將測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果按標(biāo)準(zhǔn)的測試報(bào)告模板自動生成Word文

檔。

4.2 測試系統(tǒng)的測試流程設(shè)計(jì)

測試系統(tǒng)的整個(gè)測試流程設(shè)計(jì)為：初始化配置—測試—分析—顯示—評估、生成報(bào)告。

5 結(jié)束語

測試系統(tǒng)嚴(yán)格按照《廣電集團(tuán)電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（試行本）》的各項(xiàng)具體規(guī)定開發(fā)，目前系統(tǒng)已開發(fā)測試完畢，并已在圖像監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中試用，取得了較好效果。測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參照了標(biāo)準(zhǔn)軟件測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念。

測試系統(tǒng)的成功開發(fā)將有力地促進(jìn)《廣電集團(tuán)電力遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（試行本）》的推廣和實(shí)施，為逐步實(shí)現(xiàn)廣電集團(tuán)電力遠(yuǎn)程圖像系統(tǒng)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，提供了有力的技術(shù)支持手段。

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