燃气SCADA系统验收测试技术浅析

来源:四川燃气 更新时间:2017-07-22 阅读:91

  •  四川广安爱众股份有限公司燃气事业部   蒋明旺

        【摘   要】:燃气SCADA系统可以远程实现数据采集、设备控制等功能。对燃气SCADA系统的验收测试主要分为网络安全测试和系统验收测试两部分,使用的测试方法主要包括功能测试和负载压力测试方法。
      【关键词】:燃气SCADA系统 网络安全 功能测试 压力测试
    前言:城市燃气建设,是现代化城市管理的基石,智慧燃气为管理、运营、决策提供全面的分析依据,提升服务响应速度,已成为构建智慧城市的应用层基础,物联网时代信息系统的安全性,逐步吸引了大众眼球,燃气数据采集与监控系统的稳定性、安全性、可靠性是保障民生的重要环节,对燃气SCADA系统进行标准的、全面的验收测试势在必行。      
      一、 燃气SCADA系统简介
      SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的分布式控制系统(DCS)与电力自动化监控系统;它应用领域很广,可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。它在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即我们所知的"四遥"功能。
      燃气SCADA系统主要由调度中心、现场监控站点和通信系统组成。调度中心主要由网络计算机系统组建,包含SCADA服务器、数据库服务器、SCADA工作站和通信处理服务器等, 完成采集数据的接收、处理、显示、调用、入库、全球广域网(WEB) 发布,并完成与燃气公司其他系统的信息互连;监控站点设备平台由现场仪表和远程终端单元(RTU)/可编程逻辑控制器(PLC)组建,实现对现场仪表参数的实时监控和生产输配过程的自动控制,对于重要站点设立本地站控系统,实现调度中心、本地站控以及现场仪表三级控制;调度中心与监控站点通过通信系统进行监控参数和控制指令的信息交换,通信处理服务器负责监控数据集中和通信管理。
            二、 网络安全测试
            (一)基本功能测试
      1、默认安全规则功能验证
      测试设备是否支持基本功能,查看由内向外、由外向内的网络诊断工具(ping)、web或远程登录协议(telnet)、域名系统(DNS)是否正常。
      2、传输控制协议(TCP)状态监测功能测试
      测试系统可以通过防火墙访问超文本传输协议(HTTP)页面等。
      3、用户数据报协议(UDP)状态监测功能测试
     测试系统电脑(PC)可以得到DNS映射的服务器地址(IP),看到UDPsession表项等。
      4、支持会话控制(Session)连接数的限制
      测试Session连接是否正常和连接数量控制。
      5、用户认证功能测试
      测试系统是否正确管理用户权限,指定PC访问指定认证功能项。
      6、虚拟专用网络(VPN)测试
      测试VPN网络方式对系统的访问是否联通。
            (二)系统整体网络安全漏洞扫描
      测试系统是否存在网络安全隐患,内外网隔离是否充分,内外网数据是否得到充分安全保障。
      三、系统验收测试
      (一)测试要求
      1、功能度测试:根据SCADA系统设计说明的有关技术规范的要求,依据软件产品用户手册和操作手册对被测软件产品的功能进行遍历测试。
      2、可靠性是指软件在规定的时间和条件下不出现故障,持续运行的能力。对软件可靠性的考查,可以体现在整个测试过程中。通过对软件功能的全面测试,根据测试经验,可以对具体的可靠性测试指标进行合理的评判。 
      3、易用性指用户学习、操作软件的难易程度,数据编辑、检索、输出的方便程度和灵活程度。通过对软件功能的全面测试,根据使用感觉和测试经验,可以对具体的可使用性测试指标进行合理的评判。
      4、性能指SCADA系统完成预定功能需要或占用通信资源、设备资源的程度,系统在预定环境和负载下的响应速度。选择合适的测试工具对效率指标(性能指标)进行测试。
      5、兼容性指对数据库、操作系统、支撑软件的依赖程度,数据共享的灵活程度和方便程度。
      6、用户文档是指用户文档是否符合国家标准规范,文档是否完整,是否与软件一致。
      (二) 功能测试
      功能测试主要包括:
      1、业务流程测试:检查被测软件产品的业务流程是否满足SCADA系统的应用要求,并且验证流程的正确性;
      2、功能点测试:重点考察被测软件产品的各个功能模块是否满足SCADA系统设计说明中的要求。
      (三) 性能测试
      并发性能测试主要测试在特定应用的业务逻辑、用户界面、功能下系统能够承受的用户并发的数量和响应时间。可通过自动化的测试工具录制具有一定代表意义的典型操作,并进行测试脚本编译即可形成确定的测试案例,然后通过压力测试工具,模拟多用户同时循环进行这些业务操作,测试服务器事务处理平均响应时间、服务器90%的事务处理平均响应时间、事务处理速率等相关参数,考察系统在各种情况下的性能表现。在具体测试过程中需要结合功能测试制定相应的测试案例,包括以下内容:
      1、测试脚本:选择影响系统执行效率的功能模块,录制典型的业务流程脚本作为执行效率测试的基础案例。测试脚本的制定方法,可以利用测试工具的“录制”功能录制相应的测试脚本;也可以通过脚本编程语言进行脚本的编写;
      2、并发用户数量:分为负载测试和压力测试,负载测试是指系统能够承受的正常用户并发数量;压力测试是指系统能够承受的最大用户并发数量;
      3、并发方式:主要指用户并发过程中与真实情况相似程度,包括并发用户数量变化的方式、并发过程使用的真实客户端数量、对于并发峰值的模拟等。
      (四)易用性测试
      易用性测试主要包括:
      1、用户界面的友好性:界面的简捷性如何,与业务流程的相符程度;
      2、易学习性:相对一般操作人员来说,学习使用的难度如何,对操作人员有何要求;
      3、易操作性:操作的难易程度,对主要或常用功能应该提供快捷方式;
      4、联机帮助丰富性:考察联机帮助的准确性、全面性,在关健操作时使用联机帮助的方便性。
      (五) 文档检查
      文档检查主要包括:
      1、完整性:用户手册内容基本完整,对具体操作的说明比较详细;
      2、一致性:用户手册的描述与软件的实际功能基本一致,对重要功能的说明比较全面,用户手册中具有产品版本号描述;
      3、易理解程度:用户手册对操作有图例和文字说明,较易理解;
      4、印刷与包装质量:用户手册的印刷精美,商品化包装;
      5、操作实例:用户手册提供详细的应用实例。
            四、 测试方法
      (一) 功能测试方法
      黑盒测试应制定覆盖全部功能模块的测试用例,通过测试用例的执行实现功能、业务流程和其它质量特性的测试。主要技术包括因果图分析、等价类划分、边界值分析、错误推测等。
            1、 因果图法:采用因果图法,以系统需求说明书和概要设计及用户使用手
    册为依据设计业务测试流程图和测试案例。
            2、 等价类划分法:对业务流程进行等价类划分,测试用例应是业务主流程和流程主分支的最小集,所有的判别分支都能被覆盖,在流程覆盖的同时,完成等价功能的测试。
            3、 边界值分析法在功能测试中,针对功能说明中的输入输出域,进行边界值和极限值的设计和测试。
            4、 错误推测法:采用逆向思维方式,结合以往测试经验和直觉设计软件在功能和流程上可能存在的各种错误,进行容错性测试。
            (二) 负载压力测试
      负载压力测试主要测试SCADA系统在特定的应用逻辑、用户界面和功能下所能承受的用户并发数量及相应条件下的响应时间,以满足系统设计阶段的要求。性能测试可采用负载压力测试工具进行,首先利用测试工具记录下客户端的操作,并以脚本的方式保存,然后建立多个虚拟用户,在一台或几台PC机上模拟几十或者上百虚拟用户同时操作的情景,记录下每一事务处理的时间、服务器峰值数据、数据库状态等,并根据测试结果分析系统瓶颈,给出相应的压力测试报告。

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