海裝機組全周期管理平臺建設方案-技術與功能

海裝風電-機組全周期管理平臺建設方案 21/21海裝風電機組全周期管理平臺建設方案XXXXX有限公司2015年6月20日

目錄1 項目概況 42 業(yè)務模式 43 系統(tǒng)設計 43.1 系統(tǒng)架構 43.2 技術路線 53.2.1 硬件架構 53.2.2 軟件架構 53.2.3 性能架構 93.2.4 安全架構 124 功能需求 124.1 后臺管理 134.1.1 系統(tǒng)管理 134.1.2 流程管理 144.1.3 消息中心 144.1.4 機組信息 144.1.5 供應商 154.2 機組裝配 154.2.1 機組在線裝配 154.2.2 機組配置審核 164.2.3 機組生產監(jiān)控 164.2.4 機組生產檔案 164.3 機組安裝 164.3.1 機組運輸監(jiān)控 174.3.2 機組安裝監(jiān)控 174.3.3 機組安裝檔案 174.4 機組運維 174.4.1 機組狀態(tài)監(jiān)控 174.4.2 機組故障預警 174.4.3 運維輔助決策 184.4.4 機組故障檢修 184.4.5 機組運維智庫 184.4.6 機組運維檔案 184.5 機組全周期監(jiān)控 184.5.1 機組生產監(jiān)控 184.5.2 機組安裝監(jiān)控 184.5.3 機組運維監(jiān)控 194.6 機組全周期檔案 194.6.1 機組生產檔案 194.6.2 機組安裝檔案 194.6.3 機組運維檔案 195 非功能需求 205.1 外部接口 205.1.1 ERP接口 205.1.2 SCADA接口 20

項目概況XXXX。業(yè)務模式XXXX。系統(tǒng)設計系統(tǒng)架構海裝機組全周期管理平臺主要由后臺管理、機組裝配、機組安裝、機組運維、全周期監(jiān)控和全周期檔案6大模塊組成，系統(tǒng)架構如下圖所示：技術路線硬件架構本項目將通過搭建集群，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。集群由一個負載均衡服務、若干個應用服務器（可以根據需要做橫向擴展）、兩個數據庫服務器；本科教學管理系統(tǒng)的硬件拓撲結構如圖2.7所示：圖2.7硬件拓撲結構負載均衡服務器將用戶請求根據做均衡調度，分發(fā)到對應的應用服務器；應用服務器可以分部署不同業(yè)務模塊的應用，以提高整個系統(tǒng)的可靠性；數據庫服務器有兩個，一個是主數據庫服務器，一個是數據庫備份服務器，當主服務器出現問題時可以快速切換到備機上，以避免數據庫服務故障導致的系統(tǒng)癱瘓。軟件架構本項目軟件架構主要包括技術規(guī)范、基礎平臺、模塊化和中間件四部分組成。技術規(guī)范基礎平臺本系統(tǒng)使用的基礎平臺架構如圖2.10所示：圖2.10基礎平臺架構用戶展現層系統(tǒng)前端使用了基礎的JSP(JAVAServerPage)以及HTML/CSS來實現頁面框架。同時使用了其他流行的前端開發(fā)框架來支撐我們的前端：jQueryjQuery是一個輕量級的js庫，兼容CSS3，兼容各種瀏覽器。jQuery使用戶能更方便地處理HTML、events、實現動畫效果，并且方便地為網站提供AJAX交互。jQueryEasyUIjQueryEasyUI是一組基于jQuery的UI插件集合，包含了功能豐富并且美觀的U組件，提高開發(fā)效率。Ajax通過在后臺與服務器進行少量數據交換，AJAX可以使網頁實現異步更新。這意味著可以在不重新加載整個網頁的情況下，對網頁的某部分進行更新。提升了用戶體驗。業(yè)務邏輯層系統(tǒng)業(yè)務邏輯層主要功能是業(yè)務邏輯處理、業(yè)務數據解析與封裝。業(yè)務邏輯層主要使用的基礎框架有SpringMVC、SpringSpringSpring作為一個資源容器，采用控制反轉（InversionofControl，IoC）原則的配置管理，將系統(tǒng)中的組件以及其他框架集成起來。并提供Spring通用事務處理和通用數據訪問異常等級規(guī)范。使得系統(tǒng)中的組件低耦合高內聚，簡化開發(fā)，并且提供AOP（面向切面編程）功能。在本系統(tǒng)中主要用到了Spring的以下的一些組件和特性：SpringAOP、SpringDAO、Spring上下文、以及SpringMVC等SpringMVCSpringMVC屬于SpringFrameWork，已經融合在SpringWebFlow里面。Spring框架提供了構建Web應用程序的全功能MVC模塊。SpringMVC分離了控制器、模型對象、分派器以及處理程序對象的角色，這種分離讓它們更容易進行定制。在系統(tǒng)中，我們使用SpringMVC代替了傳統(tǒng)的Struts框架作為前端的數據映射和請求響應，因為SpringMVC能更好的和Spring進行整合，并且基于注解的配置管理方式更方便開發(fā)和維護。數據訪問層數據訪問層提供了系統(tǒng)和數據庫的ORM映射關系，并為上層的業(yè)務邏輯提供數據的訪問接口。實現這些功能，我們使用了兩個基礎框架：JPA和HibernateJPAJPA全稱JavaPersistenceAPI，提供了數據持久化的統(tǒng)一接口規(guī)范?？梢杂枚喾NORM框架來實現這個API，在系統(tǒng)中，我們使用了Hibernate框架來實現JPA的API。HibernateHibernate是一個開放源代碼的對象關系映射框架，它對JDBC進行了非常輕量級的對象封裝。封裝了基本的CRUD操作，并提供了6個核心接口分別為:Session、SessionFactory、Transaction、Query、Criteria和Configuration，通過這些接口我們可以對持久化對象進行很方便的操作，還能進行事務控制。模塊化模塊化的概念是將復雜的系統(tǒng)分解成為更好的可管理的模塊的方式，用來分割，組織和打包系統(tǒng)組件。每個模塊完成一個特定的子功能，所有的模塊按某種方法組裝起來，成為一個整體，完成整個系統(tǒng)所要求的功能。模塊化主要分為三類：前端模塊類、業(yè)務模塊類和基礎模塊類。前端模塊類只包含一個模塊：前端模塊，是一個war包，提供了所有的前臺頁面和跳轉服務。業(yè)務模塊類包含了服務API模塊和具體的業(yè)務模塊，是以jar包的形式發(fā)布。服務API模塊主要提供了所有業(yè)務模塊的API，把這些API提供給前端模塊使用；其他具體的業(yè)務模塊完成具體的業(yè)務功能，業(yè)務模塊可以很方便的拓展?；A模塊類包含了數據訪問模塊、基礎服務類和工具類，為業(yè)務模塊提供數據訪問和基礎服務。同時，我們使用Maven工具來進行項目構建描述，管理以上所有模塊之間的依賴關系。中間件本系統(tǒng)在應用部署時使用兩種中間件：ApacheApache是世界使用最廣泛、功能最強大的Web服務器軟件，可以運行在幾乎所有的操作系統(tǒng)平臺上，安全性和跨平臺性非常優(yōu)秀。在我們的整體部署架構中，Apache主要提供兩種服務：Web服務器和負載均衡服務器。作為Web服務器，Apache響應整個系統(tǒng)的所有靜態(tài)文件訪問請求，并且將動態(tài)訪問請求重定向到應用服務器，這樣一來提高了靜態(tài)文件的訪問速度，同時降低了應用服務器的壓力。作為負載均衡服務器，主要使用了Apache的mod_proxy_balancer模塊。Jboss Jboss是一個基于J2EE的開放源代碼的應用服務器，主要用于系統(tǒng)J2EE的應用容器。性能架構系統(tǒng)在運行一段時間之后，隨著用戶量的增長以及數據量增長，系統(tǒng)運行壓力增大，可能出現性能上的瓶頸。對系統(tǒng)的性能和可靠性要求較高，系統(tǒng)要有一套完善的性能機制來保證系統(tǒng)穩(wěn)定和響應速度。在系統(tǒng)中我們使用了兩種機制來保證系統(tǒng)的性能需求：緩存框架和負載均衡。緩存框架緩存框架在軟件層面保證了系統(tǒng)的響應速度，同時減輕了Web服務器、應用服務器以及數據庫服務器的壓力。在本系統(tǒng)中，我們使用開源的Ehcache緩存框架，Ehcache有如下特性：對頁面、對象、數據進行緩存我們可以對具有高性能需求業(yè)務模塊的頁面、對象、數據進行緩存。比如使用Ehcache對課表進行頁面和數據緩存等。支持整合Spring、Hibernate支持Spring、Hibernate讓Ehcache能更好地整合進我們的系統(tǒng)基礎平臺（見下圖2.13所示）。圖2.13緩存框架整合支持集群/分布式緩存Ehcache的集群模式支持在集群的各個節(jié)點上共享緩存，當某個節(jié)點對緩存數據進行更新時，Ehcache會對所有節(jié)點的緩存數據進行更新，保證數據的一致性。如圖2.14所示：圖2.14集群緩存結構負載均衡負載均衡是使用多臺硬件的集成部署來保證系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性的一種機制。將負載（用戶請求）進行平衡、分攤到多個操作單元（應用服務器）上進行執(zhí)行，從而共同完成工作任務。主要包含了一臺負載均衡服務器以及多臺應用服務器，由負載服務器根據負載算法對用戶請求進行分發(fā)，多臺應用服務器對分發(fā)的請求進行處理返回。如圖2.15所示：圖2.15負載均衡拓撲架構 圖中我們使用了一臺負載服務器和兩臺應用服務器搭建了負載均衡。若兩臺應用服務器不能支撐業(yè)務的膨脹，可以動態(tài)擴展新的應用服務器來保證系統(tǒng)的性能。在負載服務器端，使用Apache作為中間件來實現負載均衡的算法策略以及請求分發(fā)。同時，Apache提供了很多的分發(fā)策略，我們可以根據實際業(yè)務的需要調整分發(fā)策略。比如，在選課高峰期，我們可以配置Apache使所有的請求分發(fā)到專用的應用服務器，如圖2.16所示：圖2.16負載均衡分發(fā)在應用服務器端，使用Jboss作為中間件，運行系統(tǒng)應用響應用戶請求。同時，兩臺應用服務器之間通過Jboss的sessionsticky同步session，并通過Ehcache同步緩存。如圖2.17所示：圖2.17應用服務器同步安全架構本系統(tǒng)的安全架構主要由如下4種方式以保證系統(tǒng)的安全性。漏洞掃描使用漏洞掃描工具，可以有效地掃描出系統(tǒng)中存在漏洞風險的地方，比如SQL注入、URL注入、空指針異常等。代碼混淆使用代碼混淆工具將前臺JSP和JS文件進行壓縮和混淆，可以有效的避免通過查看源代碼的方式對系統(tǒng)進行的不當操作。安全框架安全框架使用Spring提供的SpringSecurity，SpringSecurity為基于J2EE企業(yè)應用軟件提供了全面安全服務，提供聲明式的安全訪問控制解決方案。充分利用了SpringIoC，DI（控制反轉InverseofControl,DI:DependencyInjection依賴注入）和AOP（面向切面編程）功能，為應用系統(tǒng)提供聲明式的安全訪問控制功能。功能需求海裝機組全周期管理平臺功能包括后臺管理、機組裝配、機組安裝、機組運維、機組全周期監(jiān)控和機組全周期檔案，功能結構圖如下圖所示：后臺管理后臺管理主要是管理平臺所需的后臺數據，包括系統(tǒng)管理、流程管理、消息中心、機組信息和供應商。系統(tǒng)管理菜單管理菜單管理是管理維護系統(tǒng)的菜單，每個菜單有開關，管理員可以啟用或者禁用系統(tǒng)菜單，禁用的菜單用戶是看不到，只有當該菜單啟用且用戶的角色擁有該菜單權限的時候才能看到該菜單。角色權限角色權限是維護系統(tǒng)中的角色以及角色所具有的權限。實際業(yè)務中根據業(yè)務不同而分不同的角色，將角色統(tǒng)一管理維護，提高系統(tǒng)的靈活性和可擴展行。根據不同的角色，賦予不同的菜單權限。組織結構組織結構是維護系統(tǒng)中組織結構，組織結構是用戶管理的基礎。實際使用中業(yè)務組織結構會不定期的發(fā)生變動，可配置的組織結構符合實際的業(yè)務需求。用戶管理用戶管理是管理維護管理功能的用戶信息，用戶通過用戶名密碼認證或統(tǒng)一身份認證后才能進入系統(tǒng)。不同角色的用戶擁有不同的權限。數據字典數據數據字典是用一張表維護系統(tǒng)中枚舉字段，有可能修改但又不經常修改，不經常修改的枚舉代碼內完成，經常修改的用基礎信息管理維護。日志管理系統(tǒng)日志展現所有業(yè)務模塊產生的日志。不同的業(yè)務模塊中的操作按照用戶需求生成固定格式的系統(tǒng)日志并記錄下。流程管理系統(tǒng)在流程管理模塊內置業(yè)務中所必須用到的業(yè)務流程，管理員可以查看這些流程。流程定義流程定義是管理員根據實際業(yè)務需要，可以自定義添加工作流、修改工作流，供具體的業(yè)務使用。流程發(fā)布流程發(fā)布是對已有的流程進行發(fā)布，發(fā)布后的流程才可以被使用。流程發(fā)布功能單獨列出，便于對于流程的嚴格的權限管理。流程監(jiān)控流程監(jiān)控是顯示已有流程的狀態(tài)和使用情況，顯示引用相關流程的業(yè)務實例執(zhí)行的情況。消息中心短信管理短信管理設置服務平臺發(fā)送短信所需要的網關信息以及短信模板、短信內容，以及查看已發(fā)送的短信。郵件管理郵件管理設計服務平臺所需要的郵件服務器信息、郵件模板和郵件內容，以及查看已發(fā)送的郵件。系統(tǒng)通知系統(tǒng)通知指以系統(tǒng)站內信的方式通知，便于提醒相關平臺用戶，并且可以查看已發(fā)送的通知消息。機組信息機組類型機組類型是管理維護機組類型信息。機組系列機組系列信息是管理維護機組系列。機組機型機組機型信息設置和管理機組下面的各機型信息，機組機型配置也根據相應的主體屬性進行配置。機組部件機組部件管理機組和部件匹配關聯(lián)，根據機組機型，例如H111進行配置該機組的所有部件型號并包含屬于何種類型（普通、高原、超高原、潮間帶、通用）和適用溫度（常溫、低溫、通用）。供應商供應商信息供應商信息是管理維護供應商基本信息以及供應商的供貨內容。供應商檔案供應商檔案通過查看供應商以前的供貨記錄，以及供應商品維護記錄，以此基礎建立供應商檔案，并設置供應商等級。機組裝配機組裝配包括機組在線裝配、機組配置審核、機組生產監(jiān)控和機組生產檔案。機組在線裝配在線裝備導航在線裝配導航給銷售人員提供在線裝配指導，按照既定的在線裝配流程輔助銷售人員盡快完成機組裝配。機組在線裝配機組在線裝配是根據不同的裝配需求，銷售人員可以在線DIY機組，并通過3D模型可視化機組裝配過程，裝配完成后生產機組裝配清單，供機組配置審核使用。機組配置審核配置審核流程銷售人員獲知投標需求后，通過電腦進入系統(tǒng)前臺頁面，填寫機組配置信息，提交給技術部門、研發(fā)部門、采購部門進行審核。如果技術部門、研發(fā)部門、采購部門任意部門發(fā)現配置單有錯誤，即線下組織相關責任部門進行協(xié)商，經協(xié)商一致后，對配置單進行更改。更改后的配置單狀態(tài)自動變?yōu)榕渲脝瓮稑?。如果技術部門、研發(fā)部門、采購部門對銷售部門所提交的配置單無異議，審核通過，直接進入配置單投標環(huán)節(jié)。當配置單投標環(huán)節(jié)中，發(fā)現需要修改配置單的情況，即組織相關責任部門進行協(xié)商，協(xié)商一致后，對配置單進行更改。更改后的配置單即自動生成機組檔案清單。配置審核查看銷售人可以查看自己所屬的機組配置單審批進度，便于銷售人員更好的掌握審批進度。機組生產監(jiān)控機組配置審核通過后，下推ERP生成生產訂單，通過獲取ERP系統(tǒng)中生產訂單的執(zhí)行情況，可視化機組及其所屬設備的生產情況。機組生產檔案機組生產檔案記錄機組從銷售預定到生產制造的所有信息，為機組全周期管理提供機組生產數據。機組安裝機組安裝包括機組運輸監(jiān)控、機組安裝監(jiān)控和機組安裝檔案。機組運輸監(jiān)控當機組完成生產后，需要將機組運輸到風場，機組運輸監(jiān)控通過獲取貨車GPS數據，構造機組運輸軌跡，供機組相關人員了解機組的物流情況。機組安裝監(jiān)控機組安裝監(jiān)控是機組到達風場后，進入安裝施工階段，本系統(tǒng)獲取施工進度數據形成機組施工進度情況，管理人員可以更好的了解風機安裝情況。機組安裝檔案機組安裝檔案包括機組物流信息和機組安裝信息，機組物流信息記錄起點站、終點站、路、時間，以及相應的貨車型號和對應的司機，便于后續(xù)追責使用；機組安裝信息記錄機組對應的設備由哪些人員完成安裝，便于機組在后續(xù)運維中使用。機組運維機組運維包括機組狀態(tài)監(jiān)控、機組故障預警、運維輔助決策、機組故障檢修、機組運維智庫和機組運維檔案。機組狀態(tài)監(jiān)控機組狀態(tài)監(jiān)控是在地圖上直觀的展示當前所有相關機組運行狀態(tài)，可以通過地圖縮放查看風場及其風場機組的信息。機組故障預警機組故障