基于云平臺的自動測試系統研究

南京國電南自電網自動化有限公司 龔宏奎 姚 亮 陳 瀟

隨著社會經濟進步和工業化進程的加劇，用電需求空前高漲，用電量的攀升使得整個電力系統結構日趨復雜，智能變電站作為電力系統重要構成部分得到了飛快發展，電網的安全性要求也越來越高，對整個電網系統起保護作用的繼電保護裝置也更復雜，這就對裝置的測試提出更高要求。測試過程中所積累的測試數據和測試用例也快速增長，迫切需要對其進行科學有效的管理，且對于自動測試系統的統一組織和安全性也亟需加強。

互聯網云技術日漸發展成熟，借助云技術先進模式和方法搭建自動測試系統。將該系統部署在云端、構建云平臺，并基于數據共享的實驗室測試服務集成平臺采用平臺化的設計思路，根據設定的裝置測試方案自動完成測試、自動生成標準格式的測試報告。通過對自動測試平臺標準流程的數據分析，進行統一建模，實現數據的統計、傳輸、訪問功能，形成自動測試數據管理系統，從而提高所內測試服務水平，為后期開展測試大數據的高級分析工作奠定基礎。

1 云平臺的自動測試技術研究

1.1 基于云平臺的自動測試系統結構設計

本文采用平臺化的設計思想，利用面向對象的抽象分析方法，為繼電保護裝置的測試引入了全新的測試理念和軟件技術。系統設計包括測試儀接口層、自動測試層、云平臺層三個層次，每個層次都有標準的數據接口和程序控制接口。

其中測試儀器接口層為控制測試儀的驅動程序層，主要負責與測試儀硬件進行通訊，控制測試儀進行電壓、電流的輸出和開關量的翻轉，從測試儀讀取開入量的動作時間等信息。

自動測試層包括自動測試控制平臺和通訊規約平臺、測試用例開發平臺三個部分。自動測試控制平臺用于具體測試任務，提供一個試驗過程中人機對話的環境，并利用模板開發平臺開發的保護測試用例進行測試。通過該平臺所提示的信息，試驗人員能輕松方便地進行自動測試；通訊規約平臺供自動測試控制平臺訪問內部通訊服務功能，實現與被測保護裝置的通訊；測試用例開發平臺包括測試模板和報告模板編輯，使用面向對象的結構化的信息描述方式，保存記錄了被測保護裝置的設備數據模型、被測裝置的測試流程、被測裝置的各種測試項目。報告模板文件為Word 文檔，描述標準報告格式和測試模板中參數數據、結果數據填寫到Word文檔中的位置[1]。

基于云存儲和云服務的云平臺層包括云平臺和云終端，云平臺提供測試服務、文件管理服務，測試服務包括測試用例智能生成服務、測試遠程協助服務，文件管理包括測試用例管理、測試報告管理；云終端使用云服務，使用云平臺提供的裝置測試用例以及相關服務，反饋測試數據和報告到云平臺進行存儲。

1.2 測試用例開發技術分析

測試用例開發部署于云端，測試用例開發技術可實現測試用例、測試用例模板的編輯和保存功能。本文研究高效、易用的開發測試用例模板平臺方案，能快速編輯測試用例模板、對測試用例模板進行快速測試驗證；實現發布測試用例至云端測試用例資源庫，并能在線維護測試用例資源庫。依托智能生成技術，根據被測設備的設備數據模型明細和測試要求，智能分析設備數據模型明細，根據分析結果從云端智能選擇測試用例模板，智能自動生成被測裝置的測試用例。

測試模版編輯平臺設計。根據保護裝置的檢驗規程和標準，實現對被測保護裝置測試模板的編輯。各種型號的保護裝置測試項目都各有其不同的地方，因此系統必須實現測試模板的編輯。測試模板編輯平臺根據測試標準的要求，編輯符合測試現場要求的測試序列。測試模板的編輯包括外部配置文件、基礎編輯功能、子模板功能模塊。外部配置文件用于配置通訊命令、電氣測試項目及定義和保存測試模版引用的腳本。基礎編輯功能包括項目分類編輯平臺、提示信息編輯平臺、設備數據模型導入模塊、模型編輯平臺。子模板功能模塊包括測試子模板模塊、子模板實例化模塊和子模板實例化工具模塊。

報告模版編輯平臺設計。自動測試的最終目的就是能夠自動生成標準格式的測試報告，各保護型號需要生成的報告都不一樣，因此系統須具備報告編輯功能，設計報告模板編輯平臺，實現將測試模板中的數據與報告文檔位置進行關聯。報告模板編輯平臺直接打開Word 程序，在Word 程序中執行相關的操作（圖1）。

圖1 報告模版編輯平臺圖

1.3 自動測試系統閉環方式設計

自動測試能夠進行的先決條件是必須達到閉環測試，也就是系統需實現對保護裝置定值和壓板功能的修改、能獲取測試儀的反饋信息、能驅動測試儀按照相關測試用例的要求輸出測試量，并能將測試用例進行解析使用，同時生成相關測試報告。目前大多數保護廠家的后臺自動化軟件均可實現通過與保護裝置進行通信實現遠端修改定值和壓板的功能，此條件完全具備和成熟。

對于測試儀的反饋信息的獲取和驅動測試儀的輸出，則需測試儀廠家的配合使用，據目前工作中使用情況，有50%的廠家均支持使用測試儀的底層驅動能力，能提供直接驅動使用測試儀的功能接口，可使用支持的測試儀廠家產品進行方案的實現，測試用例的解析使用則與本系統的架構和組織文件方法有關，是一個整體的設計，只要規范實現方法和數據交互接口即可實現。構架是符合實際情況的，并在多個功能方案上具備良好的技術條件。據此需求，閉環自動測試系統架構設計如圖2。

圖2 自動測試系統閉環構建示意圖

2 云存儲技術分析

用于繼電保護裝置測試的自動測試系統需使用已有用例資源庫中實例化的測試用例，在對繼電保護裝置各類功能進行測試時，會生成大量的測試數據及各類報告則存儲于對應的數據庫中，而這兩個資源庫則需集中共享和管理，以便為后續各類測試項目進行支撐。迄今為止發展較為迅速的云存儲技術可通過軟件將各類型的存儲設備聯合起來協同工作，實現對外提供數據存儲功能，同時還能保證數據的安全性和可靠性，該技術所具有的各種特性可為繼電保護自動測試系統的云存儲提供完美支持。云存儲構建架構可以分為四個層次，自上及下依次為：用戶訪問層、數據服務層、數據管理層以及數據存儲層。

用戶訪問層。通過對用戶訪問層的操作，可允許授權用戶使用包括計算機、平板電腦、智能手機等任意聯網的終端設備，在設定的區域內按照通用的標準接口登錄到云存儲平臺中，可實現對云存儲中各類數據備份、查詢及共享操作。最終也可對存儲在云服務器端的數據進行加密處理，提高數據安全性[2]。在云服務器端還可利用用戶名、動態驗證碼等手段進行身份的鑒別，借助權限的設置、操作審計及對訪問權限、安全審計權限的管理來保障用戶數據的可靠性。

數據服務層。在整個云平臺中是可以靈活配置的，是直接面向用戶的部分。依據云平臺自動測試系統使用者的需求，可開發出各種類型的應用接口以滿足多樣需求。如可提供數據共享服務、數據存儲服務、數據冗余備份服務、公共資源服務等。

數據管理層。在云存儲構建架構中數據管理層可為上層所提供的各類服務提供統一視圖。通過設計標準的用戶管理、安全管理、副本管理及策略管理等管理功能，可將數據服務層和數據存儲層完美銜接起來，實現多存儲設備間的協同工作。提供對外服務質量。

數據存儲層。用于繼電保護裝置的自動測試系統在對各類型裝置不斷測試過程中，會不斷有新的測試用例產生，同時也會生成大量的測試數據，此類數據需進行存儲、共享和管理，一些重要數據則需冗余備份，基于多種服務的數據統一存儲在云系統后會形成巨量數據資源庫。以P2P 為架構的數據組織依靠大量的數據節點和繁復的編碼算法來保證數據的可靠性。目前大多數網絡服務后臺均采用多存儲服務器的數據組織方式，該方式可滿足廣域網多用戶條件下吞吐能力和存儲容量需求，更好實現在線存儲功能[3]。考慮到后續對繼電保護裝置采用基于云平臺的自動測試，采用一種面向服務的分布式存儲系統方式，將不同類型或多個相同存儲設備連接于云平臺的數據存儲層，從而實現對大量數據的統一管理，同時也可對存儲設備進行集中管理、狀態實時監測，內存動態擴展。

3 存儲數據建模技術的研究

自動測試過程中生成并存儲在云端的大量數據需進行統一建模，實現數據的統計、傳輸、訪問功能，形成自動測試數據管理系統[4]。該技術繼續采用平臺化的設計思想，面向對象的抽象分析方法，基于不同類型的用戶操作業務對系統進行模塊劃分。測試用例、測試報告、模型文件等將以文件存儲測方式存放于資源庫中，另外系統將管理數據抽象化為用戶數據、模型模板數據、測試用例數據、報告結果數據、測試過程數據、測試任務記錄數據六大類，在“數據庫管理程序”中對這些數據進行管理，并通過數據庫接口模塊與資源庫相連，保證管理數據與文件的關聯性和唯一性。數據庫管理程序可由最高權限的管理員登錄進行人工維護，在其他面向用戶的應用程序啟用后，該管理程序會在后臺運行。

外部的查詢用戶獲取數據或文件采用B/S 架構的網絡訪問，用戶的PC 端沒有嚴格的配置要求，從瀏覽網頁就可讀取所需數據信息；內部的測試用戶因所處環境本就要求能具備自動測試的條件，因此采用C/S 架構的訪問方式，測試用戶啟動自動測試系統客戶端，根據客戶端的管理菜單選擇調用相應的自動測試系統應用接口；管理員通過用戶管理程序管理用戶，不同的用戶對應不同的安全權限。以上應用程序都會通過數據庫接口模塊與資源庫相連，獲取最新數據。系統體系結構如圖3。

圖3 云存儲構建架構圖

綜上，目前互聯網領域內云存儲、云服務等技術逐步發展成熟，借助該平臺將本地服務遷至云端實現繼電保護裝置自動測試系統在大數據以及云端領域的探索。通過對模型數據、測試用例數據、報告模版數據統一建模使測試人員通過在本地主機或移動終端聯網獲得權限后，可利用云端自動測試系統對本地被測保護裝置進行測試，從被測保護裝置獲得設備數據模型，分析所述設備數據模型的數據，從測試子模板庫中獲得與數據分析結果相匹配的子模板，將數據集數據傳遞給子模板，智能生成測試方案，提高了測試效率、簡化了測試流程，形成了一套完整的智能檢測平臺，實現資源互通優化、檢測環節的追蹤追溯等功能。該系統的設計思路及操作方法對繼電保護測試領域相關設計具有很強參考價值。