一种机房网络拓扑及标签图形化管理平台
技术领域
本发明涉及现代化机房网络拓扑及标签自动打印图形化编程方法。
背景技术
在电力调度自动化系统是保障电网安全稳定运行的核心支撑系统，具备对电网信息的集中监视和调度控制功能，保障调度主站各套系统安全正常运行是调度自动化专业主要工作内容。调度主站系统多、设备多、网线多，架构复杂，设备关联度强，实时性、可靠性要求极高，特别是当出现系统、设备或网络故障时，需要立即定位故障恢复系统运行，必须立即迅速掌握和调阅各类系统基本信息以及网络连接关系，这对调度自动化主站系统管理员的设备台账信息、网络信息、标签规范、连接关系的日常维护水平提出了更高的要求。
然而，大部分调度主站运维采取的用Excel表格、Visio画图、手动打印标签等方式来实现对主站系统、设备和网络信息的简要记录，上述方式只能进行单系统独立信息记录，只能进行局部系统描述，容易产生端口信息不全、本端对端信息标注不完整、连线交叉繁乱可读性差、特别是设备连接关系变化时需多处进行信息修改，无法联动修改相关端口信息，容易导致信息疏漏和错误发生等等，这无疑对解决系统升级、设备更换和故障处理等相关问题产生了严重阻碍。此外，现实情况中往往是只有亲自参与系统建设过程的人员才清楚系统的具体信息，其他人员特别是新进人员很难知晓系统在主站机房里的具体位置、网络走向以及端口信息，这就导致业务知识的传递性差，不利于调度主站各个系统A/B角和综合素质人才的培养发展，对专业可持续发展也会带来不利影响。
经过调查和文献查阅，目前国内还未出现一款可以同时实现调度主站机房设备网络信息到端口级管理、同时可外接标签机一键自动打印设备和线缆标签的图形化软件，下面就一些国内外主要的研究进展分别进行大概介绍。
台账管理类系统：这类系统目前占据设备信息管理主流市场，主要利用录入窗体对各类设备基本信息进行录入，主要着重于设备的名称、更新日期、铭牌参数、端口速率、维护人员等基本信息。这类方式由于没有采取图形化台账维护功能，因此其本质依然还是一种类似Excel性质的台账管理，更无法实现对设备端口级连接关系的拓扑分析以及自动连接成图关系，容易出错且维护效率极低。
局部网管类系统：在现代机房中还存在如数据网网管系统、网络安全管理系统、通信SDH传输网管系统以及个别厂家局部系统的网管系统，这类系统大多具备对私属设备的图形化、端口到端口的连接管理，对本系统所属设备及连接关系管理比较到位，但主站机房里还有大量缺乏网管的非协议设备，如配线架、PC机、交换机、PDU以及不同厂商不同型号设备均无法实现网管图形化管理，而这类设备特别是配线架、交换机设备端口信息的整体管理对故障处理尤为重要。
三维机房管理类软件：这类系统目前占据设备信息管理主流市场，主要利用三维成像建模技术，对机房、机柜、设备进行建模，通过仿真的三维场景，给用户带来了沉浸感和流畅丰富的交互体验，主要着重于设备的名称、更新日期、铭牌参数、端口速率、维护人员等基本信息。这类方式大多数视线人为维护好设备及拓扑台账，然后3D软件基于上述设备及拓扑信息逆向生成三维展示场景，必须事先人为维护好台账，只不过更加绚丽罢了，原始台账依然会因人而异出现不规范本质依然还是一种类似Excel性质的台账管理，容易出错且维护效率极低，其重点是三维可视化，也不能实现标签的规范化和自动打印。
标签打印类系统：市场上有较多标签打印机生产企业，也不乏佼佼者，此类终端设备可实现标签信息的规范化模板定制、颜色logo定制等，同时可实现标签二维码生成，App连接等互联网化方式。但此类终端只能算是一个标签打印功能，大多采取手动输入标签内容或连接一个事先准备好的表格来实现标签打印，没有前置解决整体机房的信息管理，更不用说端口级连接关系的维护管理，容易导致标签不规范。
以上均没有实现主站系统、设备、网络以及标签信息一体化图形化智能管理的，导致当前至少调度自动化领域的机房管理技术支撑非常薄弱，急需提高智能化水平，特别是图形化管理的水平。
发明内容
在发明要解决的问题：本发明则是针对现有市场上的机房管理平台不能满足现实需要的问题，提供一种新的图形化的现代机房网络拓扑及标签一体化管理技术方法，具备对主站机房42U标准机柜、设备位置、U数、端口信息以及相互连接关系的智能管理，可实现连线自动生成、设备拓扑概览、对端设备信息自动获取，设备信息智能输出，与标签打印器连接、自动生成二维码、标签信息等功能。
解决问题的方案：本发明通过delphi+TCAD图形控件联合编程实现机房设备及网络拓扑的图形化建模，形成数据库，可外接标签打印机，自动控制标签纸上的画线、字体间距、logo及二维码位置等，主要技术方案介绍如下：
机房设备图元设计：机房设备图元库主要包括机柜、交换机、服务器、路由器、配线架、数据网设备等，这些图元的特点是既具有图形图标，又具有一定的数据属性，本文基于LibManager开发矢量图形元件，每个设备可扩展到24个端口，每个端口具备端口序号、端口别名及端口备注三类属性，最重要的是每个端口可以用连接线连接起来，并能通过连接线来识别两端所连设备及所连端口，进而掌控全局设备拓扑。图元设计时，我们对机柜设计了线缆槽位，可避免线缆造成机房正面杂乱现象；同时鉴于配线架在机房设备连接中的重要作用，特别设计了各类配线架的正面和背面连接属性，既保证连接端口的正背面独立，又能保持正背面连接的对应。
delphi和图形控件联合编程：程序依托Delphi平台开发主窗体及各类设备、标签管理窗体，主窗体包含菜单栏、工具区和绘图区等。图形的绘制以及管理则依托TCAD进行管理，TMyCAD 是一个功能强大的二维画图组件，可以在Delphi 和C++ Builer 开发环境中使用。TCAD是面向对象的图形组件,本软件利用其主要属性有Brush、ColorOfBackGround、DragMode、Font、Page、Rotate、ShapeTool等实现图形的背景、字体、拖动以及鼠标指针等基本属性设置，利用的方法有Create、CreateLink、DeleteAllShapes、DeleteShapeByID、FlipHoriz、GetSelectedShape、GetShapeByName、LoadFromFile、Rotate等，实现对图形的识别、删除、旋转等基本操作，能实现设备及其端口信息的图库一体化管理功能，设备及其端口可不依附于数据库而存在，当数据库误操作删除时，依然可以通过图形文件再次生成对应的设备及其端口信息的数据库。
设备及端口管理：设备信息的管理是实现整个系统的核心基础，结合日常运维需求，在出现系统故障进行设备定位时，主站运维人员往往需要立即双击某个设备界面就可以立马知道该设备所有基本信息，更重要的是该设备每一个端口的基本信息、连到哪里去了，网线走向是怎么样的。软件对设备面板进行了综合设计，能实现设备信息、设备本身及对外所有网路拓扑、标签打印一体化集成，可通过双击打开设备信息界面即可实现本设备所有端口信息、以及本设备各端口对外联络情况，对端设备名称及基本信息定位，同时还能选择本设备标签、线缆标签的一键选择打印；在防火墙、隔离装置界面即可同时维护防火墙、隔离装置内部安防策略，特别是可实现内外网的虚拟地址统一管理。
连接线自动生成及展示技术：连接线管理是整个的核心，也是检验系统设计合理性、代码效率以及用户体验的关键功能。系统抛弃了手动连接两个端口的技术路线，利用MyCAD控件的CreateLink方法进行连接线自动绘制，只需依次点击设备窗体界面中的端口后就可自动生成设备间连接线的路线，且连接线自动形成拱形交叉点；利用MyCAD控件的GetStartShape、GetEndShape、StartSpPtId、EndSpPtId等方法实现每条连接线首末端设备名称、连接端口的自动识别；特别是对配线架这类正面背面均有接口的设备，采取“统一编号，分别标识”的方法进行连接，保持了与机房现实情况一致。同时，对连接线的删除同步进行数据库记录删除，保证图库一体更新。此外还可同时隐藏或显示整个画布的连接线，以获得不同视角；此外能实现图形化搜索展示每台设备对外联络拓扑关联分析功能，只需要在图形画布上右键选择关联设备分析功能，即可通过快速搜索定位，只在画布上显示本设备及有联络的设备及其之间拓扑情况，其他无联络设备隐藏。
标签自动打印和扫码识别：标签打印是系统的重要关键输出，也是整个机房管理规范化的重要内容。国网公司部分省级电网公司也出台了机房标签规范，但一直没有一款适应需求的软件平台支持该规范的执行而难以落地。本软件力求将用户从繁琐的标签编码规则、设备名称规范、端口位置等细节中解放出来，只专注于设备连接关系这一核心要素管理，一键打印标签。软件采用一款智能标签打印机作为标签输出终端、通过动态连接库DLL技术实现对外接标签机的驱动和打印指挥，调用标签机动态链接库函数，软件自主控制在标签机上控制画线位置间距、打字，且能一键自动同时打印本端、对端线缆标签，设备所有标签等功能；此外能够实现设备线缆标签二维码动态扫码功能，其重要特征是通过扫码即可自动搜索生产该设备或线缆的对应设备信息及拓扑图片，用于手机等设备上查看更丰富信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
实现机房整体化图形化：自定义绘制了42U机柜，机柜自带线缆走向槽位，机柜位置；按设备所占U位定制通用图元，如2U24口设备、1U12口涉笔、配线架、交换机、路由器、服务器、PC机等定制设备图元，实现了协议类设备、非协议类设备和不同厂家设备的统一图形化管理，特别是光线配线架、数字配线架和模拟配线架等非协议无源网络设备的面向建模。
实现关键信息图库一体化：设备及其端口可不依附于数据库而存在，当数据库误操作删除时，依然可以通过图形文件再次生成对应的设备及其端口信息的数据库。
机房拓扑管理更加智能便捷：当需要将两个不同机柜不同U位的设备某两个端口进行互联时，可仅通过单击首末两个设备的连接端口编号即可自动绘制网络连线，并可自动桥接，也可通过位移手柄进行手动调整连线位置方位，利用TCAD图形组件强大的拓扑搜索能力，可对设备所有端口的连接情况进行搜索，在设备上显示对端连接设备名称及端口信息，通双击设备即可对本设备对外连接关系一览无余，方便快速查找设备连接信息，同时可突出高亮显示本设备对外连接情况。
标签无忧打印及扫码展示：将运维人员从记忆繁琐的标签命名规范中解放出来，直接将标签规范规则在设备建模阶段进行集成编码，可外联标签打印机调用标签打印机DLL函数进行标签模板定制及输出，打印时只需要选择打印对象、标签纸型号参数即可实现标签无忧打印。
附图说明
下面结合附图和
具体实施方式
对本发明做进一步说明：
图1为软件的主界面图，该界面未软件登录后的界面，包括菜单栏、工具栏、绘图区域和状态栏。
图2 为为软件元件库图，包含了现代机房几乎所有设备的通用图元，图元按照设备接口书和U数进行归类，可大大减少同类设备图元数量，方便图元共享。
图3为设备界面管理图，展示图片为2U12口的设备管理界面，该界面可以完成对设备的名称、位置及接口的明细信息管理，同时提供了设备标签和线缆标签打印管理入口，还通过图形搜索的方式展示了设备对外连接线或拓扑的关系，实现设备管理及线缆管理的一体化，其他各类设备管理界面类似。
图4为标签参数设置界面图，该界面可提供常见设备标签和线缆标签的尺寸参数设置，在设备界面就可选择对应的线缆标签类型进行打印。
图5为设备标签打印样图，该样张为外接标签打印机，通过软件控制标签绘图信息、二维码布局、信息打印，实现可视化软件接口信息标准化管理成果的应用，更进一步实现机房标签的规划化管理。
图6为线缆标签打印样图，该样张为外接定制标签打印机，在任何设备管理界面通过选择标签类型，选择要打印的线缆标签接口，一键打印输出的线缆标签。
图7为软件是使用流程图。该流程图为软件使用的答题流程，实际上就三步：第一步，拖动设备元件进行机房设备信息录入，第二步，通过鼠标点击指定线缆起始点和终点，完成机房线缆布局，第三步，通过设备管理界面打印设备及线缆标签。
用本系统实现调度主站机房典型的跨一二三安全区的网络拓扑绘制和标签打印。案例包涵调度自动化典型的EMS系统、TMR系统、二次安防系统以及三区Web系统，实现一区和二区的业务向三区进行Web发布的典型业务；包涵42U标准机柜、SCADA服务器、前置服务器、数据库服务器、IU24口交换机、正反向隔离装置、1U24口正背配线架等各类设备，共计6台机柜，15台设备和15条网线，答题流程如图7所示。
机柜定位：打开图1 主界面和图2元件库，通过拖动42U机柜图元进入画布预定位置，并完成机柜坐标信息填写。
设备定位：拖动相应图元设备进入到预定机柜预定U位，双击打开类似图3的设备信息界面，并填写好设备基本台账信息以及每个端口的基本信任意息。
数据保存：点击“保存工程”菜单将画布中的机柜及设备基本数据保存到图元以及后台数据库中，完成设备图模库一体化保存。
网络连线：设备数据保存后，就可以通过连接线工具在任意两个设备端口间进行点击连线，完成设备网络拓扑建立，并可以通过微调功能进行布线路径进行微调，实现美观。
标签打印：通过图4设置标签类型和参数，通过设备上的标签打印按钮以及综合查询功能进行设备信息、机柜信息、线缆信息的自定义标签打印，样张如图5和6所示。
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