謝善益,梁曉兵,高 發表於 2021-01-07 10:27:02
作者：謝善益，梁曉兵，高新華
1 系統開發背景
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技術改造的不斷深入，傳統的「四遙」功能（遙測、遙信、遙控、遙調）已不能滿足變電站運行管理和設備維護的需要；變電站遠程圖像監控系統的實時圖像信息是對「四遙」的進一步補充，即提供了「遙視」信息。圖像監控系統能生動地通過圖像信息和聲音信息監視並記錄變電站設備的運行情況和安全狀態，可及時發現設備運行故障和意外情況，有助於提高變電站運行、維護的安全性和可靠性，同時它還具有防火、防盜等功能。遠程圖像監控系統已經成為電網運行監控及管理的重要的輔助技術手段，為逐步實現電網的可視化監控和調度提供了技術基礎。
在結構上，電力遠程圖像監控系統是以一定數量的可相對獨立的變電站圖像監控系統為基礎，採用逐級匯接的樹型網絡拓撲結構的多等級的圖像監控系統。各子系統常採用不同廠商生產的設備。由於沒有圖像監控方面的標準，各廠商生產的圖像監控系統一般不能互連，這不僅提高了圖像監控系統的建設費用，給設備維護帶來很大不便，而且不能實現信息的共享，限制了系統作用的發揮。
目前，電力遠程圖像監控系統已經成為電網自動化系統的一部分。為規範廣東省廣電集團有限公司（簡稱廣電集團）所轄的電力遠程圖像監控系統建設，保證設備間的兼容性，廣電集團運行部委託廣東省電力試驗研究所於2002年制定並發布了企業標準《廣電集團電力遠程圖像監控系統技術標準（試行本）》（簡稱技術標準）。該技術標準為廣電集團遠程圖像監控系統的建設提供了技術依據，確保了電力遠程圖像監控系統建設的健康發展。
該標準在對電力遠程圖像監控系統做出規範定義的基礎上，首次對電力遠程圖像監控系統的建設目標、建設規模、網絡通信、系統功能、視音頻圖像技術、系統結構、設備配置、設備技術、系統軟體、抗幹擾措施及施工技術、系統性能指標等提出了詳細的技術要求。標準創造性地提出了圖像系統音視頻網絡傳輸數據包的格式定義和系統遠程傳輸規範化的通信協議，為電力圖像監控系統的標準化和規範化及不同廠家系統的互連互通奠定了堅實的技術基礎。標準也創造性地提出了視頻處理單元（remote video unit，RVU）的概念，並作了規範的定義。
該標準在前言中規定：「廣東省廣電集團所屬的新建及改造的遠程電力圖像監控中心系統及變電站端圖像監控系統應遵循本標準；系統驗收時由廣東省廣電集團指定的專業測試機構將依據本標準對系統的開放性、互聯性進行專業測試，以達到系統標準化的目的。」
因此，為加強廣電集團的圖像監控系統的質量控制，保證各層次及各廠家之間的系統互連互通，應根據該技術標準開發完備的專用測試分析系統（以下簡稱測試系統），對各廠商提供的電力遠程圖像監控系統在功能、性能、編解碼方式和通信控制協議等各方面進行全面的標準符合性測試。為此，廣東省電力試驗研究所於2003年立項進行測試系統的開發，本文所闡述的就是該測試系統的基本原理和實現方式。
2 測試系統基本原理
遠程圖像監控系統以IP網絡方式組網，從組織結構上可分為監控中心系統（簡稱監控中心）及變電站圖像監控系統（簡稱變電站端系統）。監控中心由伺服器和監控終端構成；變電站端系統主要由站端視頻處理單元、外圍監控設備及附屬設備組成。
依據技術標準的具體要求，對上述系統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）和通信控制協議的測試兩個關鍵方面。因此，測試系統應著重於遠程圖像監控系統數據包（包括視頻數據包、音頻數據包、協議數據包、報警數據包及級連數據包）和功能的測試分析，將技術標準中有關上述部分內容的技術要求，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：數據包測試用例和功能測試用例。測試系統根據測試用例對遠程圖像監控系統進行測試分析，記錄測試結果，測試用例和測試結果均保存在測試所配備的資料庫中。
對變電站端系統的測試（主要是對RVU的測試），通過對通用測試用例的選擇和配置，制定相應的測試用例進行主動測試。
對監控中心的測試，則是截取IP網上監控中心發出的數據包，通過對數據包的分析進行被動方式的測試。
2.1 系統設計原則
測試系統的基本設計原則如下：
a）軟體系統設計應實現對象化和模塊化；
b）系統設計應能方便地支持《廣電集團電力遠程圖像監控系統技術標準》的擴充和修改，各重要測試單元應以動態連接庫或標準控制項的方式設計；
c）測試和分析應實現自動化、直觀化和可視化。
2.2 測試系統組成
測試系統由1臺帶標準多媒體設備的高性能筆記本電腦和測試分析軟體系統（包括資料庫）組成。
測試系統的測試對象為監控中心及變電站端視頻處理單元，但不能同時進行測試。測試系統具有網絡通信配置功能，可在不更改被測系統網絡布局的情況下，直接接入被測系統的網絡進行測試。測試方式如圖1所示。
3 測試系統軟體結構
根據測試系統的設計原則，測試系統的軟體結構（見圖2）應為不同功能和用途的模塊的有機組合。不同軟體模塊具有相對獨立性，各模塊通過標準的軟體接口進行關聯和交互。
a）接收數據模塊
通過網絡接口（socket）接收消息包，並將收到的消息包提交給分析處理模塊。
b）發送數據模塊
通過socket發送測試用例的數據，將數據發給被測系統。
c）分析處理模塊
對接收的數據包類型進行分析，判斷是否為視頻數據包、音頻數據包、協議數據包、報警數據包或級連數據包，完成後提交給數據顯示模塊。
d）人工測試模塊
系統自動列印應進行人工驗收測試的測試項目明細，然後測試人員在被測試系統中分析、測試這些明細，並將測試結果反饋到軟體中。本模塊只列印資料庫中的人工測試用例。
e）測試模塊
測試模塊可自動按照資料庫中的測試用例順序執行測試，測試人員通過觀察測試結果後，在結果明細單上標記對應的測試用例通過與否。測試完成後，將測試結果返回。
f）配置模塊
配置模塊可進行網絡設置、測試用例的設置、五個類型的數據包格式的設置與修改、測試報告格式設置、要級連的監控中心的IP位址與優先等級設置。
g）評價模塊
利用資料庫中的測試用例的測試結果和每個測試用例的重要等級，自動生成測試報告（將報告按格式生成Word文檔）。
h）數據顯示模塊
在數據觀察窗口中，顯示數據包的代碼，同時解析和顯示（或播放）該數據包的內容。
i）UI模塊
用戶操作界面（標準風格的Windows界面）。
j）資料庫
用於保存用戶的數據配置，包括測試用例以及測試用例的測試結果。
4 測試系統的自動化測試機理和測試流程設計
4.1 自動化測試機理
為提高測試系統的測試效率和測試的公正性、標準化，測試系統採用自動化測試的設計概念。自動化測試是針對數據包測試分析而言，要測試分析的數據包有以下幾類：視頻數據包、音頻數據包、協議數據包、報警數據包和級連數據包。
4.1.1 自動化測試基礎
自動化測試的基礎是標準數據包的配置。在資料庫中配置上述需測試的各類標準數據包。由此，接收到的數據包就可以按標準格式進行解析，判斷是否是正確的數據包；選擇這些標準的數據包發送，就可以分析和判斷被測系統的各類數據包設計是否嚴格遵照技術標準的規定。
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。測試系統運行後，不發送測試用例，只捕獲網絡上的各類數據包，並對數據包進行解析、記錄，可自動生成測試報告。
b）主動測試。運行測試系統，顯示所有測試用例，按需進行選擇；啟動所選擇的測試用例，然後根據測試的結果，判斷測試是否通過，自動記錄並可更改測試用例的測試結果。
4.1.3 自動生成測試報告
根據配置的標準數據包測試用例和功能測試用例，自動統計測試用例總數目。根據通過的測試用例和未通過的測試用例的條目數量和權重，根據資料庫中配置的測試用例評分標準，就可以分析統計測試結果。將測試統計結果按標準的測試報告模板自動生成Word文
檔。
4.2 測試系統的測試流程設計
測試系統的整個測試流程設計為：初始化配置—測試—分析—顯示—評估、生成報告。
5 結束語
測試系統嚴格按照《廣電集團電力遠程圖像監控系統技術標準（試行本）》的各項具體規定開發，目前系統已開發測試完畢，並已在圖像監控系統建設中試用，取得了較好效果。測試系統的設計參照了標準軟體測試系統的設計概念。
測試系統的成功開發將有力地促進《廣電集團電力遠程圖像監控系統技術標準（試行本）》的推廣和實施，為逐步實現廣電集團電力遠程圖像系統建設的標準化和規範化，提供了有力的技術支持手段。
責任編輯：gt
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