电力系统运维可视化平台的研究与设计

1、电力系统运维可视化平台的研究与设计 摘要：电力系统的安全、稳定、可靠已经与信息系统紧密联系在一起，鉴于信息系统的复杂性和动态特性，信息系统的运维工作是一项相当严峻的挑战。文章分析了电力系统运维可视化平台设计与实施的关键技术，深入研究该平台与信息系统基础软硬件之间的集成技术，实现了信息运维的可视化、实时管理，提高了电网信息运维人员对信息设备的管理水平，具有广阔的应用前景。关键词：电力系统、信息运维、可视化技术、设计分析、应用效果0、引言现代管理学将管理方法分为定性管理与定量管理，在管理实践中，管理者运用数理知识方法，对管理现象和发展趋势，以及与之相联系的各种因素，进行计算、测量、推导等，属于定量

2、管理。管理者对管理现象的基本情况进行判断，粗略统计和估计属于定性管理。定性是粗略的定量，定量是精确的定性。在现代管理中，定量管理已成为很重要的方法和手段，标志着管理水平的提高。为了应对电网发展的挑战与新技术带来的革新，国家电网公司进行了大规模的信息化建设，推广与使用了大批关键业务系统，尤其在电网生产控制领域，比如：数据采集与监控（SCADA）系统/能量管理系统（EMS）主站系统/调度员模拟培训仿真（DTS）系统、电能量计量系统主站系统、调度生产管理信息系统（0MS）、配电管理系统（DMS）主站系统、 集控站系统、脱硫监测主站系统等。同时，现在新上的220kV、500kV的变电站的站内监控系统已

3、经基本上采用安全性和可靠性更高的UNIX操作系统与MYSQL、ORACLE、SQL-SERVER等成熟的大型数据库。UNIX与WINDOWS服务器、网络设备、数据库等作为支撑业务7X24运转的基础平台。随着信息技术在电力系统各专业使用的不断扩大和深入，电力系统对计算机网络和信息基础平台的依赖性越来越高，而这些系统和平台所采用的技术也日益复杂、设备也日趋多样化，这就要求这些信息系统在可用性、稳定性、易用性、易维护性具有更优良的指标值。1、可视化已成为主流1. 1、可视化技术可视化技术是指利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的技术。随着计算机技术的

4、飞速发展，可视化技术的应用范围已大大扩展，它被人们用来研究人机界面、数据表示、算法处理、显示方式等一系列问题，可视化技术已逐渐成为人们分析自然现象、社会经济发展形势、认识客观事物本质和变化规律的得力助手。以数据文本显示等简单的方式对信息系统和基础平台进行监视和分析已不能满足电网信息化发展的需求，迫切需要一些新方法和新技术能够全面、直观地监视系统运行情况，能够突出显示对系统运行有关键意义的数据，能够通过分析计算找出系统的薄弱环节，能够进行有效地管理和处理系统中各种各样的信息，电网信息系统和基础平台运维需要引进可视化技术。1. 2、可视化管理可视化管理是指利用具备可视化功能的信息系统，让管理者有效

5、掌握企业信息，实现管理上的透明化与可视化，这样管理效果可以渗透到企业人力资源、供应链、生产管理等各个环节。可视化管理能让企业的流程更加直观，使企业内部的信息实现可视化，并能得到更有效的传达，从而实现管理的透明化。对于信息系统运维人员，要想获得网络设备、主机、存储、应用等信息系统资源的指标信息，都是需要很复杂键盘操作以及长期而熟练的技术积累。所以，如何突破技术瓶颈，用最简单的方法获得相关信息？如何短期内迅速提高员工的工作效率？保证系统稳定、安全、可靠运行，可视化管理可以发挥更大作用，针对越来越明朗的运维需求，可视化已经成为人性化设计的主流。2、电力系统运维可视化平台的研究2.1、国内外及行业研究

6、概况经过深入调研、分析研究，目前该方面国内外的研究情况对比如下：比较项目国外软件国内软件专业程度大而全过于简单监控方式仅支持SNMP仅支持SNMP报警与应急管理可选模块或是无此模块可选模块或是无此模块使用者企业众多部门网管工程师培训成本/周期高较高监控深度仅监控SNMP支持的性能基本应用服务和性能运维成本非常高较高行业紧密性松，行业紧密性少太紧密，通用性少表一、国内外研究情况对比行业调查如下：金融行业：国内金融信息化发展的主题是大集中，主要包括数据集中和应用集中两方面。大集中使孤立的信息变成相互联系的信息，使一些潜在的原始的数据变成现实的经过加工的信息，使无价值的数据变成有价值的信息，从而实现

7、金融企业经营资源的优化配置，减少决策的盲目性，提高了应用系统的可靠性。2000年后，金融业开始IT服务管理的实施，银行业信息化投资的重点也将由“硬”变“软”，更强调各种成熟实践和解决方案的采用，包括安全运营、管理维护、风险控制、事件与变更管理等方面。电信行业：与银行业最初的分散式运行维护结构相同，当前每个电信企业的各地分公司都有自己独立的一套业务系统和开发维护人员。2000年后，电信业开始运维大集中建设。电信业信息运维管理的发展需要经历，如下图所示的三个阶段：2.2、电力系统运维可视化平台的分析为保障电网信息系统的高可用性，要求运行维护人员加强系统监控和管理，提高运维效率。因此，建设系统运行监

8、视、维护可视化平台，就是要实现对电网调度系统“主动监控、集中管理、统一运维”的目标，主动发现并定位电网调度系统中存在的故障和隐患，降低运行维护潜在的风险，为应用系统的良好运行提供可靠的保障，进而提高工作效率，减少上级考核，完成各项指标,系统建设应满足以下要求：(1)对网络、主机、数据库和应用系统等各类信息系统对象的状态和变化进行实时监控。(2)通过对采集的信息进行合理的过滤、压缩、分析和关联，及时准确地生成故障报警、事件报告和性能提示，并提供灵活的视图展现。(3)对采集到的事件和性能数据进行存储、预警、分析，形成管理服务的报告和报表。(4)对电网调度系统的各种资源进行管理。(5)对监控平台自身

9、各部分的运转状态进行管理。(6)通过角色、权限和功能的划分，实现不同用户的安全访问管理。(7)集中监控系统的使用不能降低调度系统自身的安全性。(8)为运维管理平台等其他管理工具提供接口。系统需实现对电力系统运行情况的采集、处理、加工、汇总，集中反映各业务系统的运行等各方面的信息，并具备集中展现、管理定制等功能；在此基础上，对电力系统的运行数据做出统计分析，预测关键数据的变化趋势，识别出对系统有重大影响的事件，为日常维护管理和运营决策分析提供必要的依据。系统的建设应着重于及时发现各类告警和性能异常，提高运维人员对各类事件的响应速度。3、电力系统运维可视化平台的设计3.1、电力系统运维可视化平台设

10、计原则电力系统运维可视化平台设计应符合电网调度IEC60970、技术规范和数据标准的要求，保证其先进性、实用性和可扩展性。主要遵循如下原则。(1)统一规划原则：运维可视化系统建设中必须坚持统一的规划、明确的发展方向和思路，在全局、宏观上做到统筹安排，合理规划。实施对整体架构和数据模型的统一管控。(2)分步实施原则：运维管理体系的建立和完善不可能一蹴而就，需要有长期的计划步骤实施，必须循序渐进，遵循分阶段和迭代实施的原则：n 横向扩展：从个别的业务系统扩展到所有的业务系统，规模上逐步从小到大；n 纵向加深：功能上逐步完善、丰富和细化，模块和子模块数量从少到多，从有到优；n 制定计划，“有重点、分

11、阶段”展开；(3)高性能原则：主要从两个方面考虑，一方面是系统的运行对被监控对象的影响降到最低，要占用被监控对象尽量少的内存、CPU和网络带宽资源；另一方面是系统要有较高的数据收集效率，较高的数据分析和报表、图表生成性能。(4)可视化原则：在数据的组织上，应当以图表、关联、对比等展示数据规则，展现关键数据的趋势发展。3.2、电力系统运维可视化平台总体架构电力系统运维可视化平台主要包括数据采集、处理、存储、展现管理、等过程，为使系统架构清晰，按照模块化、松耦合、分层的设计思想，系统的总体架构如图1所示。图1、电力系统运维可视化平台总体架构整个系统架构分为五个层次，依次是：监控资源层、数据采集层、

12、数据处理层、界面展现层、用户层，其中数据采集层、数据处理层、界面展现层为整个系统的核心层次。下面对每个层次的功能及其所包含的模块进行说明。3.2.1、监控资源层主要是被监控的对象，包括主机系统资源、数据库、网络、应用系统等；还包括其他信息，如硬件信息、系统日志查看等，其监控的信息由数据采集层采集，并传递到数据处理层进行加工处理。3.2.2、数据采集层(agent)数据采集层由数据采集(agent)模块组成，主要功能是数据采集(agent)模块按照采集策略，调度被监控对象上的数据采集(agent)模块采集和监控本地的资源信息、运行状态信息及数据库相关信息，并由数据采集(agent)模块中的事件检

13、测引擎按相关事件规则对采集的数据进行初步分析，及时发现事件，发送给数据处理层。并且将采集的信息导成规范的文本信息存放在相应的目录，满足系统离线的需求，增加了运维的灵活性，保障系统的可靠性。由于各种系统的差异性，Agent采用C、Java开发（C性能较高，对资源占用较少；JAVA可移植性较强），其中的数据采集插件可根据被监控系统的需要采用C、JAVA等。由于要考虑系统的伸缩性、采集数据的网络传输容量等方面，数据采集(agent)在本系统中非常重要，具有对本地资源的管理能力、对数据采集(agent)的调度能力、事件检测能力等，数据采集(agent)和数据处理(server)之间的通信采用SNMP、

14、SYSLOG、TCP/IP等协议；数据采集(agent)还要具有将采集的信息导出标准格式（E语言等）能力，真正实现对信息系统的集中监控和管理，按照本系统设计，数据采集(agent)较为灵活，既可以独立部署，也可部署在被监控主机上或集中监控系统的主机上，因此数据采集(agent)使用Java进行开发，可以达到灵活部署的要求。 3.2.3、数据处理层(server)数据处理层(server)主要对采集或接收到的各种原始数据进行存储、原始事件进行标准化处理。原始数据存库后进行历史查询与分析；根据原始事件信息进行事件合并、压制、过滤和相关性分析等处理，产生告警信息。并实现对性能数据的聚合、统计等处理工

15、作，根据各种性能关键绩效指标（KPI）指标的特征和告警门限，通过与事件管理之间的接口生成告警信息。同时，数据处理层还提供资源管理、事件管理、告警管理、维护管理、动作管理等功能服务。数据处理层(server) 另外一项重要功能就是负责接收到的数据采集(agent)的信息进行数据库的存储并给每个采集到的信息打上存储时标，为历史、趋势分析做准备，并且以时间分辨率的形式知道每个信息的先后顺序，分析异常、事故的前因后果。同时，为判断网络的延迟、服务器的时间等提供重要依据。3.2.4、界面展现层(Brower)界面展现层主要是将告警信息以及所采集的数据以拓扑视图、图表、告警、历史查询等方式展现给用户，并为

16、用户提供各种管理功能界面。良好的界面设计可以极大地提高系统的可用性和友好度。为满足各类用户的使用要求和习惯，系统要按主机、网络、应用等不同的角度实现多方式、多层次的展现，展现方式主要有拓扑展现和图表、报表展现三种。拓扑展现包括结构展现、关系展现，结构展现是按照信息系统的组成结构逐层次展现信息系的子系统及其可用性状态；图表展现是指系统能够按不同层次的管理、运维、业务人员以表格与图形方式展现各类细信息系统每天、每周以及每月的可用性信息、历史信息，同时也能够按照表格与图形方式展现不同层次的管理人员所关心的各类信息系统的性能趋势等报表。报表展现是指通过我们最常用的报表形式，导出WORDEXCELPDF

17、TXT格式，可以总体浏览信息系统的总体情况，满足每天、每周以及每月运维巡视、检查的需要。另外，在对运行状态数据、业务数据、事件、告警等信息综合统计分析的基础上，形成管理服务的报表，为各应用系统的优化、改造、升级、扩容提供合理化建议，为决策支持提供服务。3.3、电力系统运维可视化平台的可视化整合电力系统运维可视化平台的可视化整合主要体现在如下四个方面：1、系统运行状态可视化(实时监控)系统运行状态可视化(实时监控)主要包括网络拓扑结构可视化、业务系统拓扑结构可视化、机房视图可视化、应用视图可视化、监控对象的可视化等。2、各类资源台账可视化(梳理资源)各类资源台账可视化(梳理资源)主要包括综合布线

18、管理可视化、配置管理可视化等3、工作可视化(流程管理)工作可视化(流程管理)主要包括工作任务可视化、工作处理流程可视化等。4、过程可视化(任务管理)过程可视化(任务管理)主要包括数据的处理、接受、存储、日志提供可视化窗口提示、告警可视化提醒、报表的可视化展示等。通过电力系统运维可视化平台的可视化整合可以帮助我们实现如下功能：1、可视化信息展示和分析信息可视化在信息系统服务当中一直扮演着重要的角色，主要体现在信息展示和信息分析方面。推动数据（尤其是大容量数据）可视化的发展进程，以提供更优的洞察力，并将重点集中在如何提供突破性的业务见解。2、将多种信息相整合，提供完整的视图可视化管理的重要性正在增

19、加，因为值班员、运维员、管理员已不再需要更多的静态数据了。可视化管理能够整合多种应用的信息，并加以动态、实时的展现。使管理者获得快速的洞察力，帮助他们制定决策、应对特殊情况和协助确保责任性。3、确保智能的业务决策 可视化管理以非常直观的图形化方式，为用户提供所需的全部信息，而且，它们能使用户在必要之时方便地进行的深入调查和研究，确保智能、及时的业务决策。最具效率的可视化管理可对源数据进行合理的分析，并将结果信息立刻以清晰明了的方式展现给用户。 同时，可视化整合的重要能力就是提高工作效率。从而减少了管理者不必要的工作量。当仪表盘上那些离散的元素连接起来，形成更深层次的信息智能时，我们便打开了管理性能的突破之门。4、关键技术与特点1、采用先进的可视化技术利用先进的计算机数据与图形处理技术及通讯技术，实现了对系统资源的有效采集、处理、分析、监视、应用与发布，通过提取关键信息与可视化展示，并结合通用的、可扩展的WEB技术，包括JavaScript、XML(可扩展标记语言)、SVG(可缩放矢量图形)、微软VML(矢量可标记语言)等语言进行系统开发，提高运维效率的直观性与效率。2、融入先进的可视化管理理念电力系统运维可视化平台实现了