基于关键字驱动的山脚树煤矿输电线路监测平台质量保证.pdf

科学技术创新 2023.21基于关键字驱动的山脚树煤矿输电线路监测平台质量保证胡刚1，吴江燕2，田祥贵2，刘发勇2（1.盘江股份公司山脚树煤矿，贵州 六盘水；2.贵州盘江煤电集团技术研究院有限公司，贵州 贵阳）引言山脚树煤矿位于贵州省六盘水市盘江断江镇中部，矿区历史输电线路巡检工作主要包含接地电阻监测、杆塔倾斜监测、导线接头测温、树木生长监测、杆塔周边环境监测等，目前巡检运维工作主要依靠人工现场巡检，因此需要耗费大量人力物力，而且无法获取杆塔和线路的实时数据。为了解决目前输电线路巡检需要依靠人工巡检的问题，矿区新建输电线路安装在线监测装置 30 套、输电线路智能在线监测系统 1套。输电线路运行状态的实时反馈、系统的高质量运行，对输电线路智能在线监测系统有较高质量的要求1。软件系统自身的特点决定了其从产品的设计到开发都具有诸多的不确定性，而且也成为了制约软件质量的一个重要威胁，因此，在软件测试期间对其中存在的不确定性进行预判，合理分析其中可能存在的风险，并制定相应的风险管控措施，就成为了一项极为关键性的工作关系到软件后期的稳定运行2。文本阐述了一种基于关键字驱动的自动化测试方法，用于保证输电线路智能在线监测系统的质量。关键字驱动的自动化测试框架是对数据驱动测试框架的扩展，主要思想是：界面元素名与测试内部对象名的分离；测试描述与具体实现细节的分离；脚本与数据的分离3。三个分离之间相互独立，极大减少相互之间的影响，这种测试框架与传统自动化测试框架相比，实现了测试数据与测试逻辑的分离，极大的提高了测试脚本的复用性和维护性，使得软件系统质量得到保证的同时降低质量保证所需要的人力物力，将测试人员从重复的测试劳动中解放出来，去关注更高效、精准的测试。1智能输电线路监测平台1.1系统建设背景山脚树煤矿现有输电线路也存在煤矿传统架设输电线路的难点，为了解决这些难点，新建输电线路摘要：目前煤矿矿区架设的架空高压输电线路巡检和维护主要是依靠人工巡检的方式进行，这种巡检方式费时费力、效率低下，还存在工程量大、巡线周期长、部分高危区域难以到达、巡检结果受人为因素影响大、不容易监督和管理、数据难以及时上报等难点。针对煤矿矿区人工巡检输电线路的痛点和难点，开发了一套智能输电线路监测系统，借助系统实现输电线路在线监控，降低巡检工人工作量的同时能够实时准确的反应输电线路运行情况。本文提出了一种使用关键字驱动保证输电线路预警平台的质量保证方法，通过关键字驱动自动化测试框架，实现了对监测平台的每日自动测试，测试报告自动发送到关系人邮箱，准确反应平台运行情况，提高软件平台质量。关键词：输电线路；在线监测；关键字驱动；自动化测试；质量保证中图分类号院TM75文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤21-0014-05基金项目：贵州省科技重大专项“基于工业互联网的煤矿智能采掘技术”（黔科合重大专项字20213001）；贵州省中央引导地方科技发展资金项目“煤矿智能化工程技术研究中心”（黔科中引地20214005），贵州省科技项目一般项目“基于北斗物联网的智慧输电线路技术研究及应用”（黔科合支撑2022一般 016）。作者简介：胡刚（1974-），男，大专，副高级工程师，主要研究方向：机电无人化或少人化。14-2023.21 科学技术创新安装了传统输电线路不具备的监测装置。矿区新建大营输电线路起始于大营 110KV 变电所，止于山脚树35KV 变电所，采用铁塔单回架设，杆塔 85 基。线路全线位于贵州省盘州市盘关镇、柏果镇、鸡场坪镇境内。为搭建在线监测系统整条线路安装了在线监测装置30 套，其中包含设备有：输电线路铁塔智能在线监测装置、接地电阻监测装置、杆塔倾斜装置等。通过现场杆塔监测装置收集到输电线路实际运行情况，通过无线传输将收集到的数据反馈到后台在线监测平台，通过平台处理转换后显示到可视化界面，为输电线路运行提供实时的监测数据。1.2系统架构设计输电线路在线监测系统由两部分组成，分别是数据采集前端(太阳能供电系统、数据采集系统、通讯系统等)和后端分析处理系统组成4。采集前端是高性能的数据采集主机，其主供电源为太阳能板。通过预先设定的程序定时对周围的各种数据，前台系统对所收集数据进行处理后，通过无线传输方式可以及时传输至后台控制中心5。后端分析处理系统可以对所收集的相关数据进行分析，根据分析结果有针对性地对相关杆塔采取防范措施，后端数据分析处理系统主要是通过软件开发工具，将前端所接收数据，通过分析处理，在可视化页面展示出来。后台系统实现架构如图 1所示。图 1后台实现架构1.3系统实现输电线路监测平台采用 OpenLayers+GeoServer 的架构，前端使用 html、js、css、Vue，后端使用 Java 语言，SpringMVC+MybatisSpringBoot，数 据 库 使 用Mysql，报表统计相关功能使用 Echarts 插件，最终实现输电线路在线监测平台。1.4系统质量保证措施软件质量是软件特性的综合，指软件满足规定或潜在用户需求的能力6。软件测试是提升软件产品质量的重要手段，通过相应测试技术、方法的运用来发现软件产品设计、开发过程中的潜在性问题，从而起到为软件产品后期的市场化推广、应用排除安全隐患的作用。质量控制的重要前提就是保证操作的整个流程的真实性与完整性，只有按照正确的操作方法进行软件测试，软件质量保证的正确性才能够得到保障7。软件质量保证的前提是测试对象、测试环境、测试方法已经明确，制定测试计划及测试执行流程后严格按照制定文件和相关标准执行测试。当前测试执行以手工执行和自动化执行为主流，在冒烟测试阶段及回归测试阶段一般以自动化测试为主。本文介绍了一种以关键字为驱动的自动化测试方法，通过该方法的实施，可以替代一部分人工测试，降低测试的时间成本和人力成本，同时，通过每日自动执行自动化测试，可以极大保证系统每日正常运行，并且在系统发生故障时能够及时通知项目干系人，在最短时间内做出应对。2关键字驱动自动化测试质量保证2.1传统自动化测试框架在传统的自动化测试框架中，大多数采用直接定位到页面元素，对页面元素进行操作，从而实现自动化测试的目标，在测试开始之后需要先等待测试对象的出现，在测试对象出现后获取到测试对象，然后对测试对象进行操作，最后完成测试操作。传统自动化测试框架中测试逻辑、测试元素、测试数据不能做分离处理，这种测试框架的短板是：当页面元素、测试数据或测试逻辑发生变化时，需要重新维护脚本8。在实际项目过程中，因为需求变更或产品升级导致的系统元素变化或测试逻辑发生变化是15-科学技术创新 2023.21频繁的，而每一次的变更都需要重新对测试脚本进行维护，导致自动化测试日常脚本维护工作量急剧增加，同时也加大了测试脚本维护困难程度。2.2关键字驱动测试框架关键字驱动测试框架为了解决传统测试框架存在问题提出了三个思想：一是测试元素命名与自动化测试定义对象名分离，二是将测试逻辑中的测试动作与系统功能实现细节分离，三是测试脚本与测试数据分离9。采用三分离的机制，可以在自动化测试过程中能够极大提升测试脚本可维护性，降低因为系统元素和逻辑变化对测试执行的影响。框架分为四层：工具层、服务层、逻辑层和场景层，其中工具层主要封装了测试中需要调用的工具类方法、配置文件、日志文件和失败用例截图；服务层主要封装了测试系统的页面元素和操作步骤；逻辑层主要封装了系统各个业务对象，组成测试逻辑进行校验；场景层则是针对各种测试场景，实现不同场景下的用例组合，如图 2 所示。图 2关键字驱动测试架构2.3关键字驱动测试设计2.3.1工具层设计（1）配置变量读取 ini_reader，封装对 ini 配置文件的读取操作；（2）全局变量设置 global_var，定义测试过程中所需要用到的全局变量；（3）配置邮件发送 email_util，封装测试执行完成后测试报告自动发送到干系人；（4）配置测试日志 log_util，封装日志输出、级别设定功能。2.3.2服务层设计（1）设计 Driver_action，封装了测试过程中需要打开、关闭浏览器的操作；（2）设计 take_action，封装测试执行失败用例自动截图并保存到指定文件夹；（3）设计 Page_action，封装页面元素操作，如：点击、输入、切换 frame 等。2.3.3逻辑层设计初始化测试 _init_，完成测试执行初始化操作；设置 cases，读取测试用例文件，拼接测试对象、测试动作完成测试执行并记录执行结果；设置 data，放置测试用例数据文件，获取测试数据；设置 main 函数，指定具体模块测试，校验测试数据与测试模块是否相符，执行用例集后记录测试结果。2.3.4场景层设置 main 函数，作为整个测试框架的运行主入口；设置场景 smoke_test，根据冒烟测试场景将用例组合；设置场景 suite_test，执行全量测试。2.3.5测试流程设计整个测试流程以 main.py 作为运行主入口，判断当前测试场景后调用场景所关联的测试用例，读取测试用例对应测试数据后进入测试执行流程，执行过程中根据日志级别记录执行日志，测试执行通过则生成测试报告并发送邮件，测试执行失败则再次执行测试，若一直执行失败循环 10 次后自动退出执行，记录失败用例截图并写入测试报告，发送邮件到干系人邮箱，完成整个测试流程。2.4关键字驱动测试实现2.4.1用例设计根据输电线路监测系统需求说明书及实际系统实现情况，使用等价类分析、边界值分析、场景法等用例设计方法，得到测试用例共计 362 条，用例模块分布如表 1 所示。表 1用例分布编号 模块 用例数 001 登录 25 003 主监测界面 77 003 监测设备 260 总计 362 16-2023.21 科学技术创新2.4.2代码实现本文测试脚本代码编写基于 python 语言，使用selenium+webdriver 为驱动，通过脚本编写、函数定义、代码封装实现测试用例，由于代码量过多，在此不在赘述，仅以其中测试报告发送模块为例展示编码过程，部分代码实现如下所示：2.4.3执行结果设置定时任务为每天凌晨一点开始执行，所有案例执行完成后自动发送测试报告到干系人邮箱，可以直接下载 html 版本测试报告及执行失败的测试用例截图。2.4.4测试框架实施效果评估自动化测试框架的目的是减轻测试人员繁杂的测试工作，提升测试效率，从而达到提升软件质量的目的。一个完成的测试过程包含了测试准备、测试执行，在手工测试、传统自动化测试和以关键字为驱动的测试方法中，这两个阶段耗费时间各不相同，输电线路平台从提测到发布中经历了七个版本的测试，每次版本的变动都需要大量的测试工作，表 2 记录了三种测试方法测试人员的工作量。表 2测试工作量从表 2 可以看出系统完整执行一次测试时，手工测试耗时 184.2 小时，传统自动化耗时 743.97 小时，以关键字为驱动自动化测试耗时 655.58 小时，设系统需要测试次数为 n，那总测试耗时 T 为：T=nt 测试执行时长+t 准备时长根据公式得到测试耗时趋势图如图 3 所示，从图3 可以看出，以关键字驱动的自动化测试耗时比传统自动化测试所需耗时少；到第七次测试时，以关键字驱动的自动化测试框架所需耗时就比手工测试耗时少，前期耗时多的原因是以关键字驱动的自动化测试框架测试准备耗时较长，需要耗费大量时间对测试脚本进行编写和调试，但是当测试准备完成后，执行测试所耗费的时间远远低于手工测试所耗费的时间，因此随着测试次数增多，手工测试耗时直线上升，一关键字为驱动的自动化测试耗时增加十分缓慢。图 3测试耗时趋势3结论为了解决当前输电线路依靠人工巡检的难题，建平台模块 手工测试耗时 传统自动化耗时 关键字驱动耗时 登录页 1.5 7.53 4.52 登录功能 7.5 42.68 25.66 退出功能 2.5 12.55 7.54 GIS 地图 6 30.13 18.11 线路 4 17.57 10.56 杆塔列表 6.3 32.64 19.62 杆塔信息 2.6 12.55 7.54 预警记录 8 42.68 25.66 实时报表 10.8 57.75 34.72 设备信息 1.5 7.53 4.52 绑定配置 15.2 77.84 46.8 指令发送 82.3 394.25 237.07 测量数据 36 8.27 104.19 时长合计 184.2 743.97 546.63 总时长 184.2 743.97 546.63 17-科学技术创新 2023.21立了输电线路的在线监测系统，软件系统的正常运行与软件质量不可分割，软件测试作为保证软件系统质量的重要手段，需要耗费大量人力物力。本文通过自动化测试框架的建立，测试代码的实现，能够将测试人员从繁杂的重复的测试工作中脱离出来，为软件系统提高更高效、更精准的测试，更大提升软件产品质量。通过关键字驱动的测试框架在一定程度上减轻了测试人员维护测试脚本的工作，但也存在脚本编写较传统自动化测试脚本更难上手，需要更多学习成本的问题，在未来的研究中，会继续对自动化测试进行深一步的研究，以提升测试框架的适用性。参考文献1李媛媛.输电线路视频识别管理系统研制D.北京：华北电力大学,2012.2 王晓.软件测试过程质量控制管理研究 J.软件,2022,43(1):115-117.3郭晓燕.基于 J2EE 构架的关键字驱动自动化软件测试技术研究D.郑州：郑州大学,2011.4丁陶.高压架空输电线路视频在线监测系统开发和应用J.中国高新技术企业,2011(30):143-145.5顾志铭.基于 Zigbee 的高压电力电缆温度监测系统的设计与实现D.上海：上海交通大学,2012.6李大艳.通信网络管理系统测试方法与技术研究D.西安：西安电子科技大学,2010.7黄卫.软件质量保证与软件测试方法J.电子技术与软件工程,2021(3):67-68.8孙婧鑫.基于 Selenium 的 Web 功能自动化测试框架的设计与实现D.西安：西安石油大学 2021.9胡静红.基于 TestComplete 的 Web 应用自动化测试平台的设计与实现D.北京:北京交通大学，2015.Quality Assurance of Shanjiaoshu CoalMine Transmission Line MonitoringPlatform Based on Keywords DrivenHu Gang1,Wu Jiangyan2,Tian Xianggui2,Liu Fayong2（1.Panjiang Co.,Ltd.Shanjiaoshu Coal Mine,Liupanshui,China;2.Guizhou Panjiang Coal Power Group Technology Research Institute Co.,Ltd.,Guiyang,China）Abstract:At present,the overhead high-voltage transmission lines erected in coal mines inspection andmaintenance mainly rely on manual,which is time-consuming,labor-intensive and inefficient,and there arealso difficulties such as large amount of work,long inspection cycle,difficult to reach some high-risk areas,inspection results are greatly influenced by human factors,not easy to supervise and manage,and difficult toreport data in a timely manner.In response to the pains and difficulties of manual inspection of transmissionlines in coal mines,an intelligent transmission line monitoring system is developed and realized onlinemonitoring of transmission lines,reducing the workload of inspection workers while enabling real-time andaccurate response to transmission line operation.This paper proposes a method to ensure the quality of thetransmissionlinewarningplatformusingkeyword-driven.Throughakeyword-drivenautomatedtestingframework,the daily automatic testing of the monitoring platform is realized,and test reports are automaticallysent to the relators mailbox,the platform operation status is reflected accurately,and the quality of thesoftware platform is improved.Key words:transmission line;on-line monitoring;keyword driven;automated testing;quality assurance18-