智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法技术方案

本发明专利技术提供一种智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法，通过搭建硬件基础环境、软件服务环境、数据环境，评价系统平台的综合性能，综合性能包括系统主要页面的加载速度、用户界面上关键操作的响应速度、数据接入的实时性、时序数据库的读写性能、数据统一接入能力。通过评价，确定微服务框架整体能够满足真实场景下的使用需要，能够按预期对实时数据进行及时的采集、入库、查询，并快速响应用户操作。

Performance Testing Method of Operating System Platform for Intelligent Mine Industry Internet of Things

【技术实现步骤摘要】
智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法
本专利技术涉及一种性能测试方法，尤其是涉及一种智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法。
技术介绍
目前的矿业管理系统平台，实际使用前，只能通过相关参数确定是否能够运行在矿业中，在投入使用后，数据处理以及相关显示不能及时得到反馈，需要对系统进行检测以及查找问题，费时费力，造成生产延误，耽误工作进程。
技术实现思路
本专利技术提供了一种智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法，用于研究和检验智慧矿山操作系统微服务框架的整体性能是否能够满足真实场景下的使用需要。在真实矿山的工作环境下，系统是否能够按预期对实时数据进行及时的采集、入库、查询，并快速响应用户操作，是关乎矿山生产安全的关键点之一。本专利技术通过模拟真实场景建立专利技术，并通过关键性能指标来评价微服务框架的整体性能。其技术方案如下所述：一种智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法，通过搭建硬件基础环境、软件服务环境、数据环境，评价系统平台的综合性能，综合性能包括：(1)系统主要页面的加载速度，通过测量系统主要页面的加载速度，来评估整体系统提供服务的能力；(2)用户界面上关键操作的响应速度，通过测量用户界面上关键操作的响应速度，来评估系统完成典型业务逻辑并响应用户所花费的时间，即操作的实时性；(3)数据接入的实时性，通过测量数据从设备产生到进入MOS系统所产生的延时，来评估数据接入相关微服务的数据采集实时性；(4)时序数据库的读写性能，通过测量时序数据库在不同量级数据下的查询和写入操作的耗时，来评估系统系统是否会在数据量增大时遇到性能下降的问题，以及评估时序数据库的读写性能是否能够满足矿山的应用需要；(5)数据统一接入能力，根据主流工业设备常用的基于网络传输的协议，评价对应数据的接入性能。硬件基础环境包括服务器集群、交换机、测试终端机、数据采集智能网关，服务器集群、测试终端机、数据采集智能网关都通过交换机相连接；服务器集群包括至少三台物理机，其中一台物理机为管理节点，其他物理机为工作节点；数据采集智能网关用于数据接入和测试数据生成功能。硬件基础环境的基础上搭建的软件服务环境，服务器集群的操作系统使用CentOS7，容器化引擎使用Docker18.0CE版本，使用Docker引擎原生提供的服务发现与负载均衡功能，支持微服务运行；测试终端机的操作系统macOS10.13，使用的浏览器为GoogleChrome69.0。数据环境是指数据的处理模拟真实场景下的工作负载，包括正常的数据接入量与查询请求数，综合性能的各项任务在2000个数据点、平均每5秒采集一次的频率下进行测试，并且实验环境至少存在90天的历史数据量。系统主要页面的加载速度在评价时，通过四个系统界面作为测试对象，包括：1)系统总览页：复杂系统概览图、多系统数据综合呈现；2)综合报警页：展示实时系统报警列表；3)实时数据页面：以文字、表格、图表等多种形式展示某一子系统的实时数据；4)历史数据页面：以曲线、表格展示用户查询的历史数据。用户界面上关键操作的响应速度的评价，选取以下其中四项内容进行操作，涉及前端调用后端接口、实时数据查询、历史数据查询、前端脚本执行、数据解析、图表绘制、报表生成、文件下载。选取四项内容后，通过两种方式进行速度统计：1)在上述操作的前端界面代码中，手工插入计时代码，并在执行动作的开始、结束位置进行耗时统计，精确至毫秒，并将结果输出到浏览器控制台；2)使用ChromeDevTools的网络请求分析工具记录每个动作对应的网络请求的耗时情况，包括请求发送时间、后端执行时间、结果返回时间。数据接入的实时性的评价，从特定的Modbus数据源、PLC数据源、以及文本文件数据源读取原始数据，所有测点的最终数据格式为IEEE-754浮点数，数据测点个数设置为1000个、2000个、3000个分组进行实验，以上不同数据源直接的比例保持不变。时序数据库的读写性能的评价，需要选定一组真实的时序数据，包括2500万条时序数据进行连续写入与连续读出操作，试验分三次进行，数据量依次为500万条、1000万条、2500万条，记录数据库的完整读出与写入时间。数据统一接入能力的评价，是分别在采集周期为10s，5s，1s，500ms，100ms的条件下进行数据点数为1K，2K，5K，10K，50K，100K，150K，200K的接入测试。智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法通过搭建相关模拟环境，使用采集到的原始数据进行测试，可以对智慧矿山工业物联网操作系统平台的综合性能进行评测，微服务框架整体能够满足真实场景下的使用需要，能够按预期对实时数据进行及时的采集、入库、查询，并快速响应用户操作，本专利技术减少了安全隐患，提高了运行性能，从而系统平台在实际使用后，能够胜任矿业相关数据的处理。附图说明图1是微服务框架的整体性能试验测试硬件专利技术示意图；图2是服务端软件实验的软件环境示意图。具体实施方式本专利技术的搭建分为硬件基础环境、软件服务环境、数据环境。为了使实验结果能够表明实际场景下的系统特性，专利技术的软硬件结构必须标准化，且与真实使用场景相同；同时，由于本实验关注微服务框架的性能，因此在软硬件环境配置上，保证测试运行环境的严苛性，才能体现实验数据的有效性。本实验的硬件环境结构如图1所示。微服务框架需要运行于一个服务器集群上，本实验采用一个由三台物理机组成的服务器集群，包括一台管理节点和两个工作节点。数据接入使用MOS标准的智能网关，附带测试数据生成功能。浏览器端使用一台主流的个人计算机作为测试终端机。服务器之间、智能网关、测试终端机都通过一台百兆交换机连接，本实验中所有环节均不涉及交换机链路带宽的限制。服务器、智能网关、测试终端机的具体硬件配置如表5-1所示。表5-1实验硬件配置表实验的服务端软件运行环境如图2所示。操作系统使用CentOS7，容器化引擎使用Docker18.0CE版本，使用Docker引擎原生提供的服务发现与负载均衡功能支持微服务运行。测试终端机的操作系统macOS10.13，使用的浏览器为GoogleChrome69.0。为了使实验结果能够更好地体现实际环境下的系统性能，执行实验任务时，系统需要模拟真实场景下的工作负载，包括正常的数据接入量与查询请求数。再未特别说明的情况下，以下实验任务在2000个数据点、平均每5秒采集一次的频率下进行，并保证专利技术至少存在90天的历史数据量。5.1.3实验任务与方法为了全面衡量框架的综合性能，本实验设计进行下列五项实验任务：任务1：评估系统主要页面的加载速度。通过测量系统主要页面的加载速度，来评估整体系统提供服务的能力。需要测试典型页面在不同并发请求数下的加载速度。任务2：评估用户界面上关键操作的响应速度。通过测量用户界面上关键操作的响应速度，来评估系统完成典型业务逻辑并响应用户所花费的时间，即操作的实时性。需要选取多种不同业务类型的操作进行测试。任务3：评估数据接入的实时性。通过测量数据从设备产生到进入MOS系统所产生的延时，来评估数据接入相关微服务的数据采集实时性。此过程包括智能网关从终端硬件采集数据、协议解析、格式转换、发送到数据入库服务。需要分别评估不同数据测点数的数据延时。任务4：评估时序数据库的读写性能。通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法，其特征在于：通过搭建硬件基础环境、软件服务环境、数据环境，评价系统平台的综合性能，综合性能包括：(1)系统主要页面的加载速度，通过测量系统主要页面的加载速度，来评估整体系统提供服务的能力；(2)用户界面上关键操作的响应速度，通过测量用户界面上关键操作的响应速度，来评估系统完成典型业务逻辑并响应用户所花费的时间，即操作的实时性；(3)数据接入的实时性，通过测量数据从设备产生到进入MOS系统所产生的延时，来评估数据接入相关微服务的数据采集实时性；(4)时序数据库的读写性能，通过测量时序数据库在不同量级数据下的查询和写入操作的耗时，来评估系统系统是否会在数据量增大时遇到性能下降的问题，以及评估时序数据库的读写性能是否能够满足矿山的应用需要；(5)数据统一接入能力，根据主流工业设备常用的基于网络传输的协议，评价对应数据的接入性能。

【技术特征摘要】
1.一种智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法，其特征在于：通过搭建硬件基础环境、软件服务环境、数据环境，评价系统平台的综合性能，综合性能包括：(1)系统主要页面的加载速度，通过测量系统主要页面的加载速度，来评估整体系统提供服务的能力；(2)用户界面上关键操作的响应速度，通过测量用户界面上关键操作的响应速度，来评估系统完成典型业务逻辑并响应用户所花费的时间，即操作的实时性；(3)数据接入的实时性，通过测量数据从设备产生到进入MOS系统所产生的延时，来评估数据接入相关微服务的数据采集实时性；(4)时序数据库的读写性能，通过测量时序数据库在不同量级数据下的查询和写入操作的耗时，来评估系统系统是否会在数据量增大时遇到性能下降的问题，以及评估时序数据库的读写性能是否能够满足矿山的应用需要；(5)数据统一接入能力，根据主流工业设备常用的基于网络传输的协议，评价对应数据的接入性能。2.根据权利要求1所述的智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法，其特征在于：硬件基础环境包括服务器集群、交换机、测试终端机、数据采集智能网关，服务器集群、测试终端机、数据采集智能网关都通过交换机相连接；服务器集群包括至少三台物理机，其中一台物理机为管理节点，其他物理机为工作节点；数据采集智能网关用于数据接入和测试数据生成功能。3.根据权利要求2所述的智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法，其特征在于：硬件基础环境的基础上搭建的软件服务环境，服务器集群的操作系统使用CentOS7，容器化引擎使用Docker18.0CE版本，使用Docker引擎原生提供的服务发现与负载均衡功能，支持微服务运行；测试终端机的操作系统macOS10.13，使用的浏览器为GoogleChrome69.0。4.根据权利要求1所述的智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试方法，其特征在于：数据环境是指数据的处理模拟真实场景下的工作负载，包括正常的数据接入量与查询请求数，综合性能的各项任务在2000个数据点、平均每5秒采集一次的频率下进行测试，并且实验环境至少存在90天的历史数据量。5.根据权利要求1所述的智慧矿山工业物联网操作系统平台性能测试...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，张亨洋，卫三民，
申请(专利权)人：华夏天信北京智能低碳技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11