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為了解決各軍兵種自建系統間互聯、互通、互操作的問題,提升軍隊整體作戰效能,美國、英國、北歐等國都陸續開發了本國的國防部體系結構框架,其中以美國的國防部體系結構框架(DepartmentofDefenseArchitectureFramework,DoDAF)最為領先、實用。DoDAF從最初的以產品為中心的設計,轉變為以數據為中心的理念,研究者進一步明確了規范、統一的數據概念定義是保證系統之間互連互通的基礎所在。進入21世紀,在詭譎多變的戰場環境下,作戰需求對實時共享信息的能力提出了越來越高的要求。美國防部在DoDAF的基礎上,提出了信息企業體系結構(DepartmentofDefenseInformationEnterpriseArchitecture,DoDIEA),用于指導美國國防部信息系統的建設。體系結構設計處于系統早期的頂層設計階段,設計的好壞直接關系到系統效能的高低。由此,在系統投入建設之初,體系結構的評價就顯得尤為重要,而評估指標體系的建立是實現有效評估的基礎,本文將對綜合電子信息系統體系結構評估指標進行探討研究。
2體系結構評估框架
最新版本的美國國防部體系結構框架確定了以數據為中心開發體系結構產品的過程。DoDAF元模型(DoDAFMeta-model,DM2)定義了相應的體系結構產品所使用的數據元素。DoDIEA沿用了部分DoDAF的產品和元數據定義。DM2分為三個層級,分別是概念級、邏輯級和物理級,所對應的數據元模型分別為概念數據模型、邏輯數據模型及物理交換規范。這三類數據模型分別相應地從效用、邏輯、語法三個方面反映了體系結構的設計考量。語法評估,是指對體系結構設計的產品是否符合相應語法規則進行評估。其中,語法規則既包括體系結構框架及元模型對體系結構產品的規范,也包括產品設計過程中所選用的建模語言的語法規則。此外,語法評估還包括體系結構數據完備性和一致性評估。A.規則合理性:體系結構中動態行為所遵循的規則是否合理;B.狀態可達性:體系結構中各元素現有狀態是否現實可達,資源狀態轉換是否可行;C.時序正確性:動態行為執行過程中,角色交互、行為先后關系是否正確。效用評估,與概念層相對應,是指在該體系結構指導下設計的系統能否滿足決策者、系統使用者所需的系統性能和效能要求,同時包括是否滿足系統所需的非功能性要求。
3綜合電子信息系統體系結構評估指標語法評估包括四方面內容
3.1語法評估指標分析
由于語法規則是一個體系結構建立之初要遵循的基本規則,如果前述四方面有任一方面驗證結果為否,則該體系結構即可判定為不合格產品。所以,語法評估采用數學集合論方法,其評估指標可以表述為:體系結構產品規范指標A1:若全部滿足規范A1=1,否則A1=0;建模語言規范指標A2:若全部滿足規范A2=1,否則A2=0;數據完備性指標A3:若全部滿足A3=1,否則A3=0;數據一致性指標A4:若全部滿足A4=1,否則A4=0;語法評估綜合指標A0:A0=A1∩A2∩A3∩A4。
3.2邏輯評估指標分析
體系結構邏輯評估需要建立動態可執行模型,通過仿真運行進行判斷。常用的動態可執行模型建模方法有結構化可執行模型生成方法、基于對象Petri網的可執行模型生成方法等。邏輯評估同樣是“一票否決”,其評估指標描述如下:
(1)規則合理性指標B1:若全部規則合理B1=1,否則B1=0;
(2)狀態可達性指標B2:若設計中能夠相互轉換的狀態之間確實能夠實現可達,則B2=1,否則B2=0;
(3)時序正確性指標B3:若設計中的所有時序關系正確,則B3=1,否則B3=0;
(4)邏輯評估綜合指標B0:B0=B1∩B2∩B3。
3.3效用評估指標分析
效用評估同樣需要在動態可執行模型基礎上收集數據、進行評價。常用的效用評估方法有體系架構權衡分析方法(ATAM)、軟件體系結構分析方法(SAAM)等,其基本原理是針對特定的目標對象構建仿真場景和流程進行動態評估。效用評估包括系統性能評估、系統效能評估及系統非功能性需求評估。系統性能指標是指軟件系統在自身軟硬件等技術條件基礎上能夠達到的運行能力指標。常見的系統性能指標有:
(1)系統響應時間:從用戶發送指令到系統反饋其所需服務或信息所用的時間。
(2)系統吞吐量:指系統在單位時間內處理的請求或數據的輸入輸出量。
(3)系統資源使用率:常見的有CPU占有率、內存使用率。系統效能指標是指針對特定的作戰場景和作戰對象,通過系統集成,使得作戰過程能夠滿足的戰績指標。針對不同的作戰場景和任務,效能指標各不相同。如美國彈道導彈防御系統(BallisticMissileDefenseSystem,BMDS)針對來襲導彈預警作戰場景,典型的指標有:
(1)預警覆蓋范圍:指BMDS系統針對威脅目標的作用空域范圍。
(2)預警時間:從判斷確定目標為來襲導彈時刻起,到導彈到達保護區的時間。
(3)信息精度:系統提供信息的真實性,常用誤差來表示。如探測精度、數據率、信息融合處理精度、預測算法精度等。
(4)目標容量:系統能應對的最大目標數,用于衡量系統抗飽和攻擊的能力。
(5)識別準確率:正確識別來襲導彈的概率。系統非功能性指標應從安全易用、移植擴展及決策管理三個角度考慮。安全易用考量了現有系統的可用性,移植擴展保障了系統的發展,決策管理則是從現實角度度量了系統的可實現性。非功能性指標定義如表1所示。
3.4體系結構評估指標與體系結構產品的關系
DoDIEAv2.0包含13個體系結構產品,評價過程中需要從各個產品中提取出指標信息。對于語法評估,要按照評估指標對每一個產品進行語法驗證;對于邏輯和效用評估,則主要根據評估指標組織產品、建立動態可執行模型進行評估。
4小結
雖然我國在供電系統方面的發展比歐美等一些國家起步較晚,但通過科學家的不懈努力和與各國之間進行技術交流及合作,我國供電系統在系統結構和功能上已經走在了世界的前列。特別是在供電系統的穩定性方面,做得尤為出色。僅在短短的三十年里,我國就實現了從供電穩定性不足百分十八十到現在的高達百分之九十九,在很大一定程度上減少了斷電的次數和停電的時間。這對那些在電力方面需求量比較大的企業在生產和發展的過程中有著巨大的促進作用。雖然供電系統在與電力相關的行業的發展過程中的作用如此突出,但就近幾年的供電系統在供電過程中的工作情況來看,供電系統在實際運行過程中仍舊存在著很多問題。特別是在供電系統的物資管理上,出現了嚴重的問題。導致供電系統在運行過程中所涉及的供電設備在供應和維護問題上不能夠得到及時的解決,以致于在一些地區的供電穩定性和安全性上出現缺失,給供電企業和用電廠家和人員帶來了巨大的損失。
2我國供電系統物資管理上存在的問題
2.1管理體制上出現的漏洞供電系統物資管理主要包括供電系統的施工和建設、檢修和維護、運行和調整等方面,是供電系統工作性能和安全性能準確發揮的重要保障。隨著社會的發展和科技的進步,越來越多的技術和設備被運用到供電系統當中,這在完善供電系統工作性能,提升供電系統工作效能上產生巨大作用的同時,也給供電系統的物資管理帶來了巨大的困擾。盡管我國部分供電部門在供電系統的物資管理上進行了很大程度的調整,但在現代物流思想、施工物資管理體質上做得并不完善、并不科學,沒能從根本上改善供電系統的物資管理。在施工設備設施的調配和建設上沒有充分發揮設備和設施本身具有的功能,沒能使供電系統在建設和檢測工作的工作效率達到理想的狀態。同時,由于這種粗放的管理體制的缺陷,在供電系統正常運行的過程中,一些檢測和維修部門在相關設備的配備上,出現嚴重的缺失,造成當遇到突發事件時,由于缺乏相應的解決問題的設備,使問題不能被及時的解決,從而給用戶造成不必要的損失。
2.2人員素質上的嚴重問題盡管在需要電能作為基礎能源的企業越來越多,但是電力供應系統的發展態勢卻不容樂觀,特別是近幾年來,供電系統在物資管理上出現了很嚴重的人員素質的問題,使得電力供應系統的發展腳步邁得十分遲緩。一些供電企業的人員,由于在系統物資管理上缺乏相應的理論基礎和實踐經驗,在物資的采購和調配上,沒能把握住市場運行的動向,不了解科技發展的前沿,使其盡管在供電系統的運營商花費了許多精力和時間,卻沒能受到滿意的效果。類似的,一些物資采購人員,為了從采購資金中榨取些許利潤,或者是為了照顧關系,在采購供應渠道的選擇上,選擇那些質量差、價格低的產品,這些產品雖然從模樣上看似乎滿足供電系統的運行要求,但其在供電的可靠性和安全性上是沒有保障的。另外,一些工作人員在對投入工作中的供電設施設備在管理時,沒有按照標準進行定期的檢修和維護,在出現的問題的處理上,也未能做到及時有效,從而給供電企業和用電者帶來了巨大的經濟損失。
3供電系統物資管理信息化的實現
3.1信息化系統的建設進入到二十一世紀以來,工業生產技術和設備在使用性能和操縱性能方面都發生了巨大的變革,特別是在計算機網絡技術被運用到工業生產和商業活動中后,信息和資源的傳遞、分析、處理的速率得到了大幅度的提升,社會生產力得到了空前的發展,人類發展走向了一個信息化的道路。就供電系統物資管理中出現的種種問題,參考計算機網絡技術在管理上各方面的優勢,供電系統物資管理的信息化成為了一種新的發展趨勢。其實在早期的供電物資管理上,就已經出現了管理信息化的萌芽,只是在近十幾年計算機網絡技術在社會生產的各個方面的運用迅猛發展的態勢下,供電系統物資管理信息化才逐漸被人們所重視。在信息化的建設過程中,不能夠照搬計算機網絡技術在其他行業中運用的形勢,要根據供電系統物資管理的特點,設計制造出有效的信息化系統。這個信息化的系統在內容上不僅要包括物資管理的各個方面的具體內容,同時在操縱方面也要盡量設計得便捷。
3.2系統管理人員的培養在對運用信息化系統進行物資管理的人員的選配和培養上,不僅在計算機網絡技術的了解和運用能力上,要對技術人員做出一定的要求,同時在思想道德品質上,也要符合一定的規范。在供電系統物資信息化管理過程中,管理人員對科技快速發展中出現的新的管理技術和設備要做及時的了解,并根據供電系統具體需要和企業的經濟狀況對這些新技術和設備進行必要的引進,以提升管理工作的工作效率,減少成本。
4結語
安全電子郵件管理的設計
(一)“三員”分離管理按保密規定,管理員分開管理,系統管理員、安全保密管理員和安全審計員的權限設置應相互獨立、相互制約。安全保密管理員與安全審計員不得由一人兼任。系統管理員主要負責系統的日常運行維護工作;安全保密管理員主要負責系統的日常安全保密管理工作,包括用戶賬號管理以及安全保密設備和系統所產生日志的審查分析;安全審計員主要負責對系統管理員、安全保密管理員和操作行為進行審計跟蹤分析和監督檢查,以及時發現違規行為,并定期向系統安全保密管理機構匯報相關情況。針對“三權分立”的要求,郵件系統中采用分級保護措施,保證了文件基于安全網絡內進行數據傳輸的工作,確保每一個操作行為都有記錄,可供查閱與審計。密級標示管理實現郵件的安全保密,其基礎是對郵件進行密級標識管理,也就是對郵件設置密級,郵件的正文和附件可以分別設置密級,郵件的密級以兩者中最高的密級標識。對于附件文檔,可以使用第三方密級標志文檔開發接口,一般實現對office文檔的隱示和顯示標密(通過加密手段寫入Office文件頭中),并保證標志與正文的不可分割、不可篡改。流向控制管理按照分級保護的要求,低密級用戶不能處理高密級數據、高密級數據不能流向低密級、低密級用戶不能接收高密級數據。在對郵件進行了密級標識和對用戶設置了密級之后,郵件系統中設置流向控制,對于違背流向原則的拒絕投遞郵件。
基于Postfix的安全電子郵件系統的實現
電子郵件系統采用的部件包括MTA為Postfix,POP3/IMAP服務采用DoveCot,WebMail采用RoundCubeWebMail,認證為Cyrus-SASL。同時,對其保密管理進行擴展。組織架構管理與身份認證組織架構支持和身份認證提供電子郵件保密管理的基礎,組織機構的樹形結構,可以清楚知道組織機構之間的關聯及上下級關系,實現SSO(單點登錄),并和其它應用系統集成。一種方法是采用LDAP+CA的方式,用戶身份信息保存在LDAP信息庫中,由CA對其頒發證書,通過公鑰技術可實現數字簽名和加密。本文采用Ucenter解決方案,在Ucenter的數據庫集中存儲用戶信息,郵件系統和其它應用則和Ucenter接口(通行證),實現用戶管理的同步,具體實現是開發了一個RoundCube的UCenter插件。在郵件系統中,管理員通過組織結構樹方便、快捷的查找相應用戶,可查看用戶在系統中運行情況,及有多少封郵件,用了多少空間等等。在用戶端體現為組織通訊錄,只要用戶登錄電子郵箱,打開組織通訊錄就看到完整的組織聯系人信息。聯系人按部門分組,方便用戶查詢組織里所有用戶的聯絡信息。組織通訊錄只提供瀏覽和搜索聯系人信息,不提供修改、刪除、改名等操作。密級標示及郵件流轉控制按照RFC822規定,每封郵件都有兩個部分:信頭和主體。信頭是一系列的字段;主體指發送給收件人的數據,包括文本或文件。一個空字符串將兩者分開,也就是說一個空字符串標記了信頭的結束。信頭部分的字段可分為兩類:一類是由電子郵件程序產生的,另一類是郵件通過SMTP服務器時加上的。可由用戶的郵件程序控制的信頭字段不是所有的字段都是必須的,實際上可以忽略形成信頭這一步驟而只發送正文,讓SMTP服務器加上必需字段,如From郵件作者,Sender發信人等。除了標準字段外,信頭還可以包含用戶自定義的字段。這些用戶自定義的字段名必須由X開始。例如:X-SecretLevel,在寫郵件的時候,就要明確郵件的密級。對于Webmail,直接寫入在roundcube的模版中,而對于outlook等客戶端,就需要增加一個擴展插件。有了密級標示和用戶的身份信息,系統就基于此對郵件的流轉進行控制,主要是發件控制,控制點有兩個選擇,一是MUA層:在用戶發送郵件之前,就進行一次郵件檢查,查看收件人的密級和郵件的密級是否匹配。遵循郵件發送的規則,低密級用戶不能處理高密級數據,高密級郵件不能流向低密級用戶。而當前用戶的處理郵件最高密級權限由用戶自身的權限來定。第二個是MTA層:在Postfix投遞之前進行內容過濾的時候,調用一個密級檢查代碼模塊。本文基于時間選用的是第一種方式。此外,對于沒有標識密級的郵件,有兩種處理策略:拒收,退信要求加上密級標頭;或者默認為非密郵件。處理策略可以通過Postfix中配置一個郵件頭過濾規則實現。日志系統與三員管理首先是要打開各個組件的syslog日志開關,同時,對于WebMail,還需要自己建立一套日志設施,對用戶、管理員的所有操作進行集中處理。其后,三種身份的管理員各司其職。
應用最近幾年,我國經濟水平的提高促使電力系統獲得了較快的發展。電工電子技術在電力系統中的廣泛應用,能夠為其提供更多的推動力。電工電子技術在電力系統發電中的應用能夠保證發電系統為其提供穩定、功率適用的電源。
1.1電工電子技術對靜止勵磁的控制
電力系統中的發電部分對電工電子技術的應用最主要是體現在大型發電機的靜止勵磁的控制。對靜止勵磁的有效控制,能夠促使發電輸送穩定的電源。如,在非火力發電中,通過對變頻電源轉自勵磁的頻率進行調整,促使發電系統的最大功率在一定范圍內。這樣就可以保證發電系統具備較強的控制能力。同時,在傳統的火力發電系統中,應用電工電子技術針對風機水泵耗電量大的問題采用變頻調速裝置進行調整,提高發電的效率。
1.2電工電子技術對發電頻率的控制
在輸送電能的過程中,如果電力公司應用水力進行發電,其中水流速度以及水源頭的壓力都是影響發電頻率的重要因素。并且這些因素都是人為所不能控制的。但是在電力系統輸送電能的過程中需要保持穩定的發電頻率。在尚未應用電工電子技術之前,這始終是困擾電力公司有效輸送電能的一個難題。但是應用電工電子技術就能夠有效解決此項問題。應用電工電子技術就可以運用一些其他的非火力發電。如,可以采用風力發電和太陽能發電。電工電子技術是電力系統應用新能源進行發電的主要技術。
1.3能源轉換對電工電子技術的應用
太陽能、風能的使用與發展,促使我國電力資源進一步擴充。同時,新能源都屬于清潔型的能源。無論是太陽能還是風能在電力資源發展中具有較廣闊的發展前景。但是,新能源在使用的過程中,應用電工電子技術就能夠解決新能源在發電系統中能源轉換的問題。太陽能和風能轉化需要較大的功率。通過電工電子技術就能夠將風能和太陽穩定、有效的輸出去。
2.電工電子技術在電力系統輸電中的應用
輸電過程中運用電工電子技術能夠體現出其重要的作用。電工電子技術在輸電中的應用能夠有效保證電能運輸的穩定性與安全性。電工電子技術在輸電中的應用主要體現在這么幾點。
2.1高壓直流電中電工電子技術的應用
直流輸電技術能夠獲得廣泛的應用,與晶閘管換流閥在電力系統中的應用具有緊密的聯系。同時這也在一定程度上充分體現電力系統的快速發展。當前,全國各地電力系統將晶閘管進行廣泛的應用,可以說是電力系統快速發展的一種體現。與此同時,電力輸電系統正朝著易操作、易控制的方向不斷發展。將電工電子技術應用于其中,使得該技術的應用領域進一步擴充。這樣不僅有效的減少了直流轉換變壓器在輸電中的使用,有效降低成本,同時還使得電流轉換設備具有更強的移動性,設備使用的靈活性進一步增強。
2.2靜止無功補償中電工電子技術的應用
電工電子技術在輸電系統中的重要應用表現在靜止無功補償方面。即使當前我國大多數電力系統并未采用這種輸變電系統,但是有部分國家已經開始應用。將這種技術應用于其中有效的改變了傳統電氣開關,利用晶閘管作為全新的開關設備。有效準確、迅速的控制設備,提高電力輸送的控制效果。這也充分體現電工電子技術在輸電系統中的重要作用。
3.電子電子技術在變負荷電動機中的應用
在世界能源使用情況不允樂觀的情況下,節能已經成為一項世界性的活動。針對此種情況,電力公司在輸送電能的過程中應當更多的節約電能。如果電力公司要想更好、更多的節約電能,就應當從發電環節就開始節能。電力公司在為人們日常的生產生活提供穩定電能的過程中,電力系統自身也會消耗一定的能量。無論采用何種新型的發電模式,都是將其自身的能量轉化為電能。電力系統在輸送電能的過程中,可以通過這兩方面進行考量。一方面是減少其他能源的消耗,促使能量最大限度的轉化為電能;而另一方面則是電力系統在發電的過程中盡可能減少對自身造成的損害。節約能源無論從哪方面著手,就應當在負荷方面對轉動的速度進行調整。這項技術要想使用的更為精準,其中就必須應用到電工電子技術。電工電子技術的應用能夠取到良好的節能效果。
4.結語
安全、穩定、可靠的電力系統是每個企業的追求。將電氣工程自動化技術應用在電力系統之中,就是為了維持電力系統的穩定,進一步對其進行完善和管理。本人2009年參建的蘇州港太倉港三期工程、2012年參建的太倉港公用危險品工程的電氣工程部分的采用了自動化技術,更好的實現了電源系統的監控和管理。現結合蘇州港太倉港三期工程的電源監控系統,
1.1設備選型:
為了實現電氣工程自動化管理,在電氣設備訂貨期間就得統一考慮其設備型號及功能需滿足電源監控系統的技術及參數要求。
1.2系統集成
基于設備訂貨期間考慮的設備型號及參數滿足電源監控系統的通信及其控制技術要求,故可以實現1#、2#、3#和中心變的電源監控系統集成,采用華立特公司的FARAD200SEAV5.0系統。
1.3數據分析
通過FARAD電源監控系統可提供實時的數據分析和查看各種實時數據,實時數據主要包括:模擬量、數字量、電度量、設備驅動、事件記錄和電力設備表。通過數據分析可以對設備的運行狀態、電度量的實時值、峰峰電度量、事故發生的時間及故障點、電力臺帳總表、上次檢修時間、計劃檢修時間等進行查閱。
1.4報警管理
報警的類型分為5類,一般事件,一般報警,預告報警,事故報警或自定義報警。報警的狀態分為3種,報警消失,報警未消失,報警。報警狀態還包括確認信息。報警會根據不同的狀態顯示不同的顏色。通過對蘇州港太倉港三期電源監控系統簡要的分析,其系統主要應用了以下幾種自動化技術:
1.4.1智能控制的應用
及時對電源監控系統管理中出現的各項問題進行反饋和報警,保證企業電氣管理部門能夠及時地發現系統中的電力故障和故障點,并進行相應的維護、改進和完善。
1.4.2仿真技術的應用
蘇州港太倉港三期電源監控系統的核心是FARAD200SEAV5.0系統,采用了仿真技術,主要實現了以下幾種功能:各變電所的10KV系統和低壓系統通過在FARAD軟件的界面切換,提供準確的各電氣設備的運行狀態。電氣故障的報警和初步的診斷。對整個電源監控系統運行可以進行動態的監控。對電源監控系統進行了優化設計和調試。
1.4.3集成技術的應用
在以往的電力系統運行過程中,電力分配、電力安全、電力維護等環節是分開進行管理的,而當實現了電氣工程自動化在電力系統運行中的應用之后,就要將不同的環節進行統一化的集成管理。通過運用集成技術,本監控系統首先實現了中心變和1#、2#、3#變電所的集中管理,減少了變電所的值班人員;其次實現了系統的拓展,太倉港公用危險品工程和蘇州港太倉港三期工程為一家營運公司,太倉港公用危險品工程電力系統建成后并入了蘇州港太倉港三期電源監控系統,統一進行管理;再次實現了電力安全和電力維護的集成管理,發生的電力事故和電力維護記錄可查。
2關于電氣工程自動化技術在電力系統中的應用幾點想法
基于對蘇州港太倉港三期電源監控系統的分析,本人淺淡一下工程自動化在電力系統中的應用幾點想法:
2.1推廣、使用統一的國際標準
遵循統一的國際標準,這將會使設備的選型范圍更廣。但目前各個生產電氣自動化設備的廠商生產的設備有所不同,遵循的標準也存在差異性,會導致各個廠商生產的電氣自動化設備之間的兼容性不高,不利于進行系統集成。
2.2適應電氣工程自動化控制技術要求的新產品研究和開發
基本電力安全因素和電氣設備的技術原因,本電源監控系統未能實現完全的自動化控制。如:保護裝置的整定值(速斷、過流和單相接地等)的設定和修改,必需在保護裝置上進行操作設定,不能在系統軟件中直接進行修改。
2.3適當運用以太網技術
電力系統有著越來越復雜的趨勢,其運行過程中,需要進行采集和處理的數據量也越來越大。為了保證電網信息的實時性和有效性,就需要對數據傳輸的處理途徑進行優化,選擇一種更快的手段。運用以太網技術能夠保證大量的數據保持既快又穩定的傳輸,因此以太網技術充分滿足了電氣工程自動化技術發展過程中對數據處理優良途徑的需要。
3總結