本发明涉及自动化监控系统软件，具体来说，特别涉及一种基于自动化监控的收集式报警系统及方法。
背景技术：
1、在典型的scada系统中，报警服务以单机模式或主/备双机模式运行，通过连续从实时数据库或数据总线实时获取受关注的数据点的变化值，并根据用户给出的报警触发规则即时产生如越限、跳变、动作等报警信息进而通过hmi(human machine interface，人机操作界面)向用户进行展示。同时，报警模块也负责对其所产生的报警信息进行持久化存储，以为后续的系统问题排查及故障分析等工作提供历史报警信息支撑。
2、传统scada报警设计主要关注如下这些技术点：报警信息的配置与生成规则、单节点报警功能模块的组织与交互、报警信息的推送与发布的信道等。对于单节点及主备双节点scada报警子系统的设计作了充分的研究，可以很好地满足小型自动化监控系统的报警功能需求。灵活的、多种样式的报警配置及规则系统，可以实现实时数据驱动的自定义用户与报警信息展示；可配置的scada实时数据绑定与功能模块投/切，支持用户对其关注的报警信息进行监视与确认；多通道的报警信息发布与推送，可以实现更大范围的报警信息通知，扩展了scada系统的使用边界。
3、作为scada系统(supervisory control and data acquisition,数据采集与监视控制)一个重要功能组件，报警子系统负责持续对实时采集的数据进行过滤，并根据用户指定的规则即时生成报警信息。报警子系统在为操作员用户提供报警监视、确认等功能操作界面的同时，也在后台同步完成所有报警信息的持久化存储，以便为后续故障分析提供历史报警信息支撑。随着联网计算机信息系统的不断发展，以及电气及工控领域受控机电设备的不断数字化与智能化升级，典型scada系统的实时数据采集规模已经从数百、上千逐步上升到数万、数十万，城市轨道交通线网中心的iscs(integrated supervisory controlsystem，综合监控系统)的数据容量已上达数百万点。随着实时数据处理吞吐量的线性提升，基于单/双机报警服务进程的传统设计已经很难同步地实现全系统报警信息的生成，逐渐成为scada系统性能的瓶颈。
4、例如，专利号为cn201610797566.0公开了一种地铁监控系统报警管理方法，该方案对报警定义生命周期，以报警产生、报警消失、报警确认的完整过程来管理报警；另外将报警分为实时报警和历史报警：实时报警体现当前设备的报警的状态，而历史报警则对报警生命周期结束的报警进行归一化管理，在同一条报警记录中详细记录报警产生时间、报警消失时间、报警确认时间。这种方式避免了查找一个设备的报警时，需要分别查询报警产生记录、消失记录、确认记录然后归总进行分析的复杂方式，而以一种简便、直观的方式提供操作人员查询报警，提高了管理效率、事故分析的正确度。该方案适用于所有的地铁监控系统。
5、但是，上述方法从全生命周期的角度看待scada报警功能，从报警的产生、消失、确认的完整过程来管理报警，同时支持实时报警与历史报警，完整实现了报警子系统的功能，其提供的归一化报警功能对用户也较友好，便于监控人员将注意力更好地集中在重要的报警信息上。但该报警方法仍基于传统的报警产生方式，即报警模块作为报警事件产生的唯一源头为系统管理实时报警的处理，该报警模式将无法应对线性增加的大数据量分布式scada系统带来的挑战，报警的单点(备份进程一旦接管也需要产生全部的报警信息，所以其本身也可看作一个单点)生成方式及全局报警信息同步都会因受限于单台宿主服务器或工作站计算机的处理及通讯能力，在系统容量扩增带来实时数据流增加时遭遇瓶颈。
6、专利号为cn201610450988.0公开了一种scada、基于scada的智能告警系统及方法，该系统包括scada数据获取模块，用于从scada中获取电网状态数据以及告警信息，其中，电网状态数据包括遥信量和遥测量；规则库管理模块，用于存储由预设的告警信息、预设的电网状态数据以及电网的逻辑关系构成的推理规则以及推理规则对应的推理结果；告警推理模块，用于依据电网状态数据以及告警信息从规则库管理模块中搜索相应的推理规则进行相应的推理，得到推理结果；用户展示模块，用于对推理结果进行展示。该系统提高了对告警信息的总体处理能力，从而使得推理结果具有事件推理和故障诊断的辅助决策功能，提高了调度效率。
7、但是，上述方法基于电网实时状态数据以及电网的逻辑关系构成推理规则，对实时采集的遥信量和遥测量作处理，能够以较高的效率产生适用于电力自动化情境的报警事件，通过为宿主scada系统增加一定的事件推理和故障诊断辅助决策功能，提高了调度的效率。该方案描述的告警系统及方法仅关注报警事件的产生，忽略了的大数据量分布式scada系统中实时数据快速增长带来的性能挑战，在系统容量扩增导致单点或主备报警服务无法跟上实时数据流并对其进行规则运算时，同样地遭遇性能瓶颈。
8、专利号为cn201810644211.7公开了一种基于scada的智能报警系统及处理方法，包括离线配置模块、算法逻辑模块和在线显示模块，所述离线配置模块用于对报警进行转移授权的相关参数进行配置，并将配置信息传至算法逻辑模块，所述算法逻辑模块根据配置规则和配置条件来执行报警信息的检测和转移，并通过在线显示模块显示报警信息；智能报警系统的处理方法包括步骤100、打开scada离线组态软件，配置报警参数；步骤200、通过集成在现有scada服务框架下的算法逻辑模块对配置的报警参数进行检测；步骤300、将检测到的报警信息显示出来；报警系统安全性能高，避免操作员个人因素导致生产现场报警不能及时处理，减少生产安全隐患；系统操作简易高效，灵活配置，可根据需要禁止或开启此功能。
9、但是，上述方法将报警scada功能分解成离线配置模块、算法逻辑模块和在线显示模块三个功能模块，并对报警定义的安全性作了强化，对报警产生的过程也给出了详细的描述，其所有模块均可根据用户具体需求进行投退。但同样的，该方法基于单点报警数据的产生，在分布式大容量scada环境下其处理能力无法水平扩展，因此当实时在线数据量突破单台报警服务器的处理能力之后，报警子系统同样将因丢失重要数据而失效。
10、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供一种基于自动化监控的收集式报警系统及方法，以解决上述提及的基于单/双机报警服务进程的传统设计已经很难同步地实现全系统报警信息的生成，逐渐成为scada系统性能的瓶颈的问题。
2、为了解决上述问题，本发明采用的具体技术方案如下：
3、根据本发明的一方面，提供了一种基于自动化监控的收集式报警系统及方法，该基于自动化监控的收集式报警系统包括：报警客户端及报警代理模块；
4、报警客户端，用于根据用户历史报警查询请求分配查询任务并获取历史报警信息查询的结果呈现给用户；
5、报警代理模块，用于根据用户配置实现实时报警产生和信息本地化存储，并向报警客户端提供实时及历史报警信息服务。
6、进一步的，报警客户端包括：报警信息确定子模块、查询任务分配子模块、信息收集展示子模块及报警信息确认子模块；
7、报警信息确定子模块，用于接收并解析用户输入的历史报警信息查询请求，确定用户需要查询的报警信息；
8、查询任务分配子模块，用于获取报警代理模块的状态并基于报警信息为报警代理模块分配查询任务；
9、信息收集展示子模块，用于收集报警代理模块的历史报警信息查询结果，并通过汇总整合可视化的呈现给用户；
10、报警信息确认子模块，用于用户查看历史报警信息后生成报警信息确认指令并发送至报警代理模块。
11、进一步的，获取报警代理模块的状态并基于报警信息为报警代理模块分配查询任务包括：
12、收集并记录所有报警代理模块当前的负载信息状态，并基于用户输入的历史报警信息查询请求时间建立查询任务队列；
13、根据报警代理模块的初始状态设置信息素矩阵，信息素矩阵表示各个代理模块执行任务的初始吸引力；
14、初始化查询任务分配方案的个体种群，且每个个体携带已分配任务表和可分配任务表；
15、根据信息素矩阵和可见度函数选择报警代理模块来分配查询任务，并更新各自的已分配任务表和可分配任务表；
16、对所有个体的查询任务分配方案进行评估，选择最优查询任务分配方案，并根据最优查询任务分配方案的性能更新信息素矩阵；
17、重复执行已分配任务表和可分配任务的更新及信息素矩阵的更新，直至达到预设的迭代次数，并选取最优查询任务分配方案应用至报警代理模块。
18、进一步的，根据信息素矩阵和可见度函数选择报警代理模块来分配查询任务，并更新各自的已分配任务表和可分配任务表包括：
19、基于报警代理模块当前的负载信息计算报警代理模块当前的任务可见度；
20、根据信息素矩阵及报警代理模块当前的任务可见度计算每个个体选择每个报警代理模块的选择概率值；
21、每个个体根据计算出的选择概率值，利用轮盘赌选择法选择报警代理模块进行查询任务分配；
22、将选择的报警代理模块添加到当前个体的已分配任务表中，并从其可分配任务表中移除与选定代理模块相关的查询任务信息。
23、进一步的，基于报警代理模块当前的负载信息计算报警代理模块当前的任务可见度的计算公式为：
24、
25、式中，hij表示当前第j个报警代理模块执行第i个任务的可见度；costmj表示当前第j个报警代理模块的负载信息状态；taski表示当前需要查询的任务数量；mj表示报警代理模块可以执行查询的任务数量。
26、进一步的，根据信息素矩阵及报警代理模块当前的任务可见度计算每个个体选择每个报警代理模块的选择概率值的计算公式为：
27、
28、式中，pij表示每个个体选择第j个报警代理模块执行第i个任务的选择概率值；α和β分别表示控制信息素和可见度相对重要性的参数；n表示报警代理模块的总数；k表示循环索引；aij表示信息素浓度。
29、进一步的，报警代理模块包括：报警信息监测生成子模块及报警信息存储子模块；
30、报警信息监测生成子模块，用于基于查询任务配置报警点对象，并动态监听实时数据变化生成报警信息；
31、报警信息存储子模块，用于将生成的报警信息存储在内存报警信息缓冲区中，并通知报警客户端。
32、进一步的，基于查询任务配置报警点对象，并动态监听实时数据变化生成报警信息包括：
33、根据查询任务确定需要监控的报警点对象并进行配置；
34、基于每个报警点对象，通过预设的动态规则库设定相应的报警规则；
35、基于数据总线实时监听已配置的报警点对象的实时数据变化；
36、将捕获的实时数据代入到相应的报警规则中进行计算，若实时数据满足报警规则中的条件，则触发报警，并生成包含关键信息的报警信息。
37、进一步的，将生成的报警信息存储在内存报警信息缓冲区中，并通知报警客户端包括：
38、利用报警信息存储子模块中的内存报警信息缓冲区对生成的报警信息进行预存储；
39、定时将内存报警信息缓冲区中的报警信息存储至预先设置的报警历史数据库中；
40、获取报警客户端的报警查询请求，并将生成的报警信息发送至报警客户端；
41、获取报警客户端发送的报警信息确认指令，报警信息缓冲区中将该报警信息删除。
42、根据本发明的另一方面，提供了一种基于自动化监控的收集式报警方法，该基于自动化监控的收集式报警方法包括以下步骤：
43、s1、根据用户历史报警查询请求分配查询任务；
44、s2、根据用户配置实现实时报警产生和信息本地化存储，并向报警客户端提供实时及历史报警信息服务；
45、s3、获取历史报警信息查询的结果呈现给用户。
46、本发明的有益效果为：
47、1、本发明通过将报警生成及存储能力分布在scada系统的各个节点上，在提升报警服务可用性的同时也实现了包括实时报警信息生成和历史报警存储两个方面的报警系统处理能力水平扩展，同时也降低了报警信息网络传输带宽需求，可以很好地满足现代大容量分布式scada系统的报警功能需求。
48、2、本发明支持在scada系统中根据其数据规模配置多个报警代理，对于数据吞吐量较大的scada系统，可以在其多个节点上部署报警代理，并对其分别配置不同的报警点数据集，从而可以实现报警生成及存储能力在整个scada网络系统中的分布式部署及水平扩展；而对于实时数据吞吐量较小的scada系统，则可以通过两个或以上的报警代理配置同样的报警点数据集，轻松实现报警功能的主备乃至1+n冗余，scada系统各节点上运行的报警客户端通过网络，根据各自不同的需求向对应的报警代理收集报警信息并将其可视化呈现给其用户，同时将用户的确认操作即时回传给对应的报警代理，实现完整的scada报警人机界面功能。
49、3、本发明通过收集并记录所有报警代理模块当前的负载信息状态，能够确保任务被分配到负载较低的代理模块上，从而实现负载均衡，提高系统的整体性能和响应速度，整个查询任务分配过程是通过算法自动完成的，无需人工干预，这降低了人为错误的可能性，提高了系统的智能化和自动化水平。
1.一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，该基于自动化监控的收集式报警系统包括：报警客户端及报警代理模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，所述报警客户端包括：报警信息确定子模块、查询任务分配子模块、信息收集展示子模块及报警信息确认子模块；
3.根据权利要求2所述的一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，所述获取报警代理模块的状态并基于报警信息为报警代理模块分配查询任务包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，所述根据信息素矩阵和可见度函数选择报警代理模块来分配查询任务，并更新各自的已分配任务表和可分配任务表包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，所述基于报警代理模块当前的负载信息计算报警代理模块当前的任务可见度的计算公式为：
6.根据权利要求4所述的一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，所述根据信息素矩阵及报警代理模块当前的任务可见度计算每个个体选择每个报警代理模块的选择概率值的计算公式为：
7.根据权利要求1所述的一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，所述报警代理模块包括：报警信息监测生成子模块及报警信息存储子模块；
8.根据权利要求7所述的一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，所述基于查询任务配置报警点对象，并动态监听实时数据变化生成报警信息包括：
9.根据权利要求7所述的一种基于自动化监控的收集式报警系统，其特征在于，所述将生成的报警信息存储在内存报警信息缓冲区中，并通知报警客户端包括：
10.一种基于自动化监控的收集式报警方法，用于实现权利要求1-9中任一项所述的基于自动化监控的收集式报警系统的操作，其特征在于，该基于自动化监控的收集式报警方法包括以下步骤：
