电力远程图像监控测试系统的基本原理及应用设计

作者：谢善益，梁晓兵，高新华

1 系统开发背景

随着无人值守变电站管理模式的推广和变电站自动化系统技术改造的不断深入，传统的“四遥”功能（遥测、遥信、遥控、遥调）已不能满足变电站运行管理和设备维护的需要；变电站远程图像监控系统的实时图像信息是对“四遥”的进一步补充，即提供了“遥视”信息。图像监控系统能生动地通过图像信息和声音信息监视并记录变电站设备的运行情况和安全状态，可及时发现设备运行故障和意外情况，有助于提高变电站运行、维护的安全性和可靠性，同时它还具有防火、防盗等功能。远程图像监控系统已经成为电网运行监控及管理的重要的辅助技术手段，为逐步实现电网的可视化监控和调度提供了技术基础。

在结构上，电力远程图像监控系统是以一定数量的可相对独立的变电站图像监控系统为基础，采用逐级汇接的树型网络拓扑结构的多等级的图像监控系统。各子系统常采用不同厂商生产的设备。由于没有图像监控方面的标准，各厂商生产的图像监控系统一般不能互连，这不仅提高了图像监控系统的建设费用，给设备维护带来很大不便，而且不能实现信息的共享，限制了系统作用的发挥。

目前，电力远程图像监控系统已经成为电网自动化系统的一部分。为规范广东省广电集团有限公司（简称广电集团）所辖的电力远程图像监控系统建设，保证设备间的兼容性，广电集团运行部委托广东省电力试验研究所于2002年制定并发布了企业标准《广电集团电力远程图像监控系统技术标准（试行本）》（简称技术标准）。该技术标准为广电集团远程图像监控系统的建设提供了技术依据，确保了电力远程图像监控系统建设的健康发展。

该标准在对电力远程图像监控系统做出规范定义的基础上，首次对电力远程图像监控系统的建设目标、建设规模、网络通信、系统功能、视音频图像技术、系统结构、设备配置、设备技术、系统软件、抗干扰措施及施工技术、系统性能指标等提出了详细的技术要求。标准创造性地提出了图像系统音视频网络传输数据包的格式定义和系统远程传输规范化的通信协议，为电力图像监控系统的标准化和规范化及不同厂家系统的互连互通奠定了坚实的技术基础。标准也创造性地提出了视频处理单元（remote video unit，RVU）的概念，并作了规范的定义。

该标准在前言中规定：“广东省广电集团所属的新建及改造的远程电力图像监控中心系统及变电站端图像监控系统应遵循本标准；系统验收时由广东省广电集团指定的专业测试机构将依据本标准对系统的开放性、互联性进行专业测试，以达到系统标准化的目的。”

因此，为加强广电集团的图像监控系统的质量控制，保证各层次及各厂家之间的系统互连互通，应根据该技术标准开发完备的专用测试分析系统（以下简称测试系统），对各厂商提供的电力远程图像监控系统在功能、性能、编解码方式和通信控制协议等各方面进行全面的标准符合性测试。为此，广东省电力试验研究所于2003年立项进行测试系统的开发，本文所阐述的就是该测试系统的基本原理和实现方式。

2 测试系统基本原理

远程图像监控系统以IP网络方式组网，从组织结构上可分为监控中心系统（简称监控中心）及变电站图像监控系统（简称变电站端系统）。监控中心由服务器和监控终端构成；变电站端系统主要由站端视频处理单元、外围监控设备及附属设备组成。

依据技术标准的具体要求，对上述系统的测试主要集中在功能和性能测试、编解码方式（包括视频编解码方式和音频压缩方式）和通信控制协议的测试两个关键方面。因此，测试系统应着重于远程图像监控系统数据包（包括视频数据包、音频数据包、协议数据包、报警数据包及级连数据包）和功能的测试分析，将技术标准中有关上述部分内容的技术要求，按分类的方式制定一套完整的测试用例，测试用例分为两类：数据包测试用例和功能测试用例。测试系统根据测试用例对远程图像监控系统进行测试分析，记录测试结果，测试用例和测试结果均保存在测试所配备的数据库中。

对变电站端系统的测试（主要是对RVU的测试），通过对通用测试用例的选择和配置，制定相应的测试用例进行主动测试。

对监控中心的测试，则是截取IP网上监控中心发出的数据包，通过对数据包的分析进行被动方式的测试。

2.1 系统设计原则

测试系统的基本设计原则如下：

a）软件系统设计应实现对象化和模块化；

b）系统设计应能方便地支持《广电集团电力远程图像监控系统技术标准》的扩充和修改，各重要测试单元应以动态连接库或标准控件的方式设计；

c）测试和分析应实现自动化、直观化和可视化。

2.2 测试系统组成

测试系统由1台带标准多媒体设备的高性能笔记本电脑和测试分析软件系统（包括数据库）组成。

测试系统的测试对象为监控中心及变电站端视频处理单元，但不能同时进行测试。测试系统具有网络通信配置功能，可在不更改被测系统网络布局的情况下，直接接入被测系统的网络进行测试。测试方式如图1所示。

3 测试系统软件结构

根据测试系统的设计原则，测试系统的软件结构（见图2）应为不同功能和用途的模块的有机组合。不同软件模块具有相对独立性，各模块通过标准的软件接口进行关联和交互。

a）接收数据模块

通过网络接口（socket）接收消息包，并将收到的消息包提交给分析处理模块。

b）发送数据模块

通过socket发送测试用例的数据，将数据发给被测系统。

c）分析处理模块

对接收的数据包类型进行分析，判断是否为视频数据包、音频数据包、协议数据包、报警数据包或级连数据包，完成后提交给数据显示模块。

d）人工测试模块

系统自动打印应进行人工验收测试的测试项目明细，然后测试人员在被测试系统中分析、测试这些明细，并将测试结果反馈到软件中。本模块只打印数据库中的人工测试用例。

e）测试模块

测试模块可自动按照数据库中的测试用例顺序执行测试，测试人员通过观察测试结果后，在结果明细单上标记对应的测试用例通过与否。测试完成后，将测试结果返回。

f）配置模块

配置模块可进行网络设置、测试用例的设置、五个类型的数据包格式的设置与修改、测试报告格式设置、要级连的监控中心的IP地址与优先等级设置。

g）评价模块

利用数据库中的测试用例的测试结果和每个测试用例的重要等级，自动生成测试报告（将报告按格式生成Word文档）。

h）数据显示模块

在数据观察窗口中，显示数据包的代码，同时解析和显示（或播放）该数据包的内容。

i）UI模块

用户操作界面（标准风格的Windows界面）。

j）数据库

用于保存用户的数据配置，包括测试用例以及测试用例的测试结果。

4 测试系统的自动化测试机理和测试流程设计

4.1 自动化测试机理

为提高测试系统的测试效率和测试的公正性、标准化，测试系统采用自动化测试的设计概念。自动化测试是针对数据包测试分析而言，要测试分析的数据包有以下几类：视频数据包、音频数据包、协议数据包、报警数据包和级连数据包。

4.1.1 自动化测试基础

自动化测试的基础是标准数据包的配置。在数据库中配置上述需测试的各类标准数据包。由此，接收到的数据包就可以按标准格式进行解析，判断是否是正确的数据包；选择这些标准的数据包发送，就可以分析和判断被测系统的各类数据包设计是否严格遵照技术标准的规定。

4.1.2 自动化测试分类

自动化测试分成被动测试和主动测试两类：

a）被动测试。测试系统运行后，不发送测试用例，只捕获网络上的各类数据包，并对数据包进行解析、记录，可自动生成测试报告。

b）主动测试。运行测试系统，显示所有测试用例，按需进行选择；启动所选择的测试用例，然后根据测试的结果，判断测试是否通过，自动记录并可更改测试用例的测试结果。

4.1.3 自动生成测试报告

根据配置的标准数据包测试用例和功能测试用例，自动统计测试用例总数目。根据通过的测试用例和未通过的测试用例的条目数量和权重，根据数据库中配置的测试用例评分标准，就可以分析统计测试结果。将测试统计结果按标准的测试报告模板自动生成Word文

档。

4.2 测试系统的测试流程设计

测试系统的整个测试流程设计为：初始化配置—测试—分析—显示—评估、生成报告。

5 结束语

测试系统严格按照《广电集团电力远程图像监控系统技术标准（试行本）》的各项具体规定开发，目前系统已开发测试完毕，并已在图像监控系统建设中试用，取得了较好效果。测试系统的设计参照了标准软件测试系统的设计概念。

测试系统的成功开发将有力地促进《广电集团电力远程图像监控系统技术标准（试行本）》的推广和实施，为逐步实现广电集团电力远程图像系统建设的标准化和规范化，提供了有力的技术支持手段。

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