QC成果报告Simulator仿真系统局域网同步培训功能的实现文档格式.docx
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骆霜
活动时间
2007年4月～2007年5月
活动次数
2次
平均接受TQM教育
40小时
每次活动平均时间
1小时
出勤率
100%
小组成员情况
序号
姓名
性别
年龄
文化
程度
职务/职称
组内分工
1
何万江
男
29
硕士
助理工程师
组长，组织活动，成果总结
2
刘然
工程师
组员，收集资料、统计、现状调查、分析问题、软件开发等
3
张婧
女
25
双学士
4
覃晖
5
郭振威
33
6
骆玲
2P阶段（计划阶段）
2.1选择课题
我院代理的美国PowerWorld公司Simulator电网离线分析软件属于单机独立运行的软件，在广西电网公司科技项目“贵港电网可视化运行培训与辅助预决策系统”中，贵港供电局提出要求能够将此软件实现局域网内同步操作，从而实现多人多机培训功能。
由于业主要求项目完成时间紧迫，同时美方还没有向我院开放全部源代码，因此成立QC小组，选择“Simulator仿真系统局域网同步培训功能的实现”的课题开展活动。
2.2设定目标
在美方尚未向我院开放全部源代码的条件下，于1个月时间内实现Simulator电网离线分析软件的局域网同步操作以及多人多机培训功能，支持30台学员机规模的联网培训显示速度与反应时间上的时延短于1.5秒。
2.3目标可行性分析
领导重视：
部门领导非常重视开展此课题活动，并在财力、物力等各方面给以支持
目标设定依据
人员组合：
QC小组由具有丰富开发经验的工程技术人员及管理人员组成。
小组成员对Simulator软件功能比较了解，对软件开发技术有较好的知识储备。
现状支持：
从现有的一些联机培训系统来看，主要采用对教练机进行连续屏幕拷贝并传输至学员机的方法，因此，可借鉴该方法，于2个月内实现Simulator的局域网同步培训功能。
2.4分析原因
目标设定后，小组成员充分开阔思路，集思广益，对当前面临的困难进行分析和归纳，并整理出因果分析树图。
见图2-1。
要实现局域网同步仿真培训功能，必须实现网络通信功能，而Simulator属于单机独立运行的软件。
美方未开放源代码
不能对Simulator软件本身进行改造
不能进行用户验证
登录安全性低
不能进行权限设置
不是C/S软件架构
不能进行网络通信
操作安全性低
2.5确定主要原因
确认一
确认方法：
分析论证法
确认人：
刘然
目前Simulator只有单机版，不能进行网络通信，而基于C/S架构的软件系统是进行网络通信的必要条件。
进行网络通信，是实现局域网同步培训功能的前提。
结论：
不是C/S软件架构，是主要原因。
确认二
张婧
进行局域网同步培训，必须在教员机上进行统一控制，同时给学员设置操作权限。
否则，操作安全性得不到保障，会造成培训时的混乱局面。
不能进行权限设置，是主要原因。
确认三
根据已签订的商业合同的相关规定，这是近期暂时无法改变的客观现实。
美方未开放源代码，非主要原因。
确认四
覃晖
为保证系统的安全性，有必要进行用户身份验证，这也是进行权限设置的前提。
不能进行用户验证，是主要原因
通过小组成员调查、分析、论证，确定的主要原因是：
1）不是C/S软件架构；
2）不能进行权限设置；
3）不能进行用户验证。
2.6制定对策：
表2-1对策表
要因
对策
目标
措施
完成
时间
负责人
通过设计外挂的C/S架构程序来实现
实现系统1台教员机与30台学员机的网络通信功能，且时延短于1.5秒
外挂的C/S架构程序通过连续屏幕拷贝的方式从教员机向学员机发送信息，并接收学员机信息
2007.4.19-2007.5.19
在外挂的C/S架构程序上进行权限设置功能模块的开发
实现教员机对学员机的权限设置
在教员机的服务器端上统一进行学员的操作权限设置
在外挂的C/S架构程序上进行用户验证功能模块的开发
实现系统的用户验证功能
在教员机的服务器端上设置学员登录的验证密码
骆玲
3D阶段（对策实施）
3.1对策一实施：
（1）通过Hooks技术实现连续屏幕拷贝：
钩子（Hook）是Windows消息处理机制的一个平台,应用程序可以在上面设置子程以监视指定窗口的某种消息，而且所监视的窗口可以是其他进程所创建的。
当消息到达后，在目标窗口处理函数之前处理它。
钩子机制允许应用程序截获处理window消息或特定事件。
钩子实际上是一个处理消息的程序段，通过系统调用，把它挂入系统。
每当特定的消息发出，在没有到达目的窗口前，钩子程序就先捕获该消息，亦即钩子函数先得到控制权。
这时钩子函数即可以加工处理（改变）该消息，也可以不作处理而继续传递该消息，还可以强制结束消息的传递。
（2）通过流式套接字socket进行客户端与服务器端之间的培训信息的通信：
TCP/IP的socket提供三种类型套接字：
流式套接字（SOCK_STREAM）、数据报式套接字（SOCK_DGRAM）、原始套接字（SOCK_RAW）。
流式套接字提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复地发送，且按发送顺序接收，内设流量控制，避免数据流超限，数据被看作是字节流，无长度限制。
局域网培训功能的实现采用流式套接字进行客户端与服务器端的培训信息通信。
建立流式套接字网络通信的程序流程如下图所示：
图3-1面向连接的socket程序流程图
3.2对策二实施：
（1）通过广播方式向所有客户端设置统一的权限：
UDP（UserDatagramProtocol）是一种在网络上提供的无连接的传输协议。
用UDP通信有以下特点：
数据传输不用建立连接；
数据的发送是面向整个网络的，任何一台在局域网内的计算机都可以接收到相同的数据。
设置统一的客户端权限的广播通信方式可采用UDP协议实现。
采用的是数据报式套接字。
图3-1面向非连接的socket程序流程图
（2）通过监听连接以及身份验证结果，实现对特定学员机客户端的权限设置：
基于可靠性考虑，针对特定用户的权限设置仍采用面向连接的socket进行通信。
3.3对策三实施：
（1）通过密码文件，设置与验证登录用户的登录口令：
用户登录培训系统时，采用保存于服务器端的密码文件进行身份验证。
密码通过MD5进行加密解密。
（2）预留无验证选项，以作系统调试与维护时使用。
出于系统调试与维护的考虑，预留了无身份验证的设置选项，以便调试与维护人员登录工作。
4C阶段（效果检查）
开发的外挂C/S架构软件在教员机上运行的服务器端界面如图4-1所示。
图4-1服务器端设置界面
在服务器端的设置界面上，有7个标签页，分别为“验证”、“连接”、“输入”、“共享”、“桌面”、“Hooks”与“继承”。
在“验证”标签上，可以进行学员用户口令的设置也可以不进行用户验证，由教员进行灵活配置；
在“连接”标签上，可以进行接入参数的设置，包括接入连接的端口、断开空闲的客户端的秒数以及接入控制等；
在“输入”标签上，可以设置对学员用户鼠标或键盘等输入信号的接收；
在“共享”标签上，可以设置连接的共享方式；
在“桌面”标签上，可以设置连接时的用户界面效果；
在“Hooks”标签上，可以设置Hooks跟踪的更新方式；
在“继承”标签上，可以支持服务器端协议版本的选择与现有设置的导入。
外挂软件在学员机上运行的客户端登录界面如图4-2所示。
图4-2客户端登录界面
在登录界面上输入教员机的ip地址，点击“确定”按钮后，输入口令即可登录，观看教员机上的培训画面，如图4-3所示。
学员可以观看教员机上的同步操作画面，也可以通过教员机的权限设置，进行相关的操作，以达到互动培训效果。
图4-3培训画面
学员机登录时还可以点击“选项…”按钮，进入操作设置界面，如图4-4所示。
图4-4客户端的操作设置界面
通过测试，该软件能够支持30台学员机规模的联网培训，显示速度与反应时间上的时延短于1秒。
综上所述，通过安装外挂的C/S架构软件，Simulator可以在学员机上同步可视化地再现电网的运行情况，让操作人员能够对电网进行模拟操作，直观地观看到操作后整个系统运行状态的变化和电气量之间的相互关系，通过互动培训加深了操作人员对电网特性的认识和了解。
业主贵港供电局对局域网同步培训系统实施的效果表示满意。
本次活动实现小组最初设定的目标。
5A阶段：
总结阶段
5.1效益分析
Simulator仿真系统局域网同步培训功能的实现可视化地再现电网的运行情况，让教员与学员能够对电网进行模拟操作，直观地观看到操作后整个系统运行状态的变化和电气量之间的相互关系，加深操作人员对电网特性的认识和了解。
同时，该功能实现后多个学员可方便地进行同一电网网架修改以及该网架下运行方式的更改，观看到以可视化的手段反映的电网运行状态的变化，从而直观地了解到当前电网运行信息，合理设计电网的网架结构或安排电网运行方式。
因此，Simulator仿真系统局域网同步培训功能实现后，不但可以作为规划、运行人员的得力工具，而且可以有效地用于相关人员的培训。
5.2体会和今后打算
通过本次QC活动，我们尝到了运用QC活动工具进行分析问题、解决问题的甜头，小组成员对QC活动程序有了较深的了解。
我们今后要继续运用QC理论指导实践，进一步提高工作效率与工作质量。
在验收会上，贵港供电局提出了：
在教员机上对实例的操作，学员机应该可以根据需要，察看不同视图下的结果。
因此，QC小组下一步将针对局域网同步培训系统在使用中存在的问题进行改进，尤其是对客户端与服务器端上的同步操作显示方式进行改进与完善。
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