（通信与信息系统专业论文）基于scdma的电力应急通信数据平台设计.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 l l l l llq ll i l t1 1l l 11 1 1 1 i i l y 17 9 6 6 2 5 在我国自主知识产权s c d m a 宽带无线通信技术发展逐渐成熟和电力企业迫切需要建 立一套灵活可靠应急通信系统的基础上，文章提出了基于s c d m a 技术的电力应急通信数 据平台设计和部分实现。 文中在对电力企业应急通信需求和i e c 6 1 9 7 0 信息集成标准分析的基础上，给出了 s c d m a 应急通信接入网络结构；以c o r b a 技术，c i m 模型为数据集成方式；c i s 为应用访 问接口并具备私有数据库的电力应急通信数据平台总体结构。文中重点分析了平台集成 数据内容，讨论了基于c o r b a 和c i m 模型的数据集成方法以及c i s 应用程序访问接口的 设计。同时给出了平台私有数据库系统的详细设计和实现流程，以及a d o 客户端程序和 其基本数据访问功能的实现流程，为各种基于应急应用程序的开发提供了可参考的框 架。基于s c d m a 技术的应急通信数据平台的提出必将为电力企业处置应急事件提供高效 可靠的信息服务和通信支持。 关键词：电力应急通信，s c d m a ，i e c 6 1 9 7 0 ，c o r b a ，数据集成，数据库 a b s t r a c t w i t t lt h ed e v e l o p m e n to fs c d m a t e c h n o l o g ya n dt h ed e m a n d i n go fe s t a b l i s h i n ga n e m e r g e n c yc o m m u n i c a t i o ns y s t e mi n e l e c t r i c p o w e re n t e r p r i s e s ，b a s e du p o ns c d m a t e c h n o l o g y , at y p eo fe m e r g e n c yc o m m u n i c a t i o nd a t ai n t e g r a t i o np l a t f o r mi sp u tf o r w a r d b a s e do na n a l y z i n gt h en e e d so fe m e r g e n c yc o m m u n i c a t i o na n di e c 619 7 0i n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o ns t a n d a r di np o w e rc o m p a n i e s ，af r a m e w o r ko fe m e r g e n c yc o m m u n i c a t i o nd a t a i n t e g r a t i o np l a t f o r mi sp r o v i d e d ，w h i c hu s e ss c d m aa sc o m m u n i c a t i o na c c e s sn e t w o r k ， c o r b aa n dc i mm o d e la sd a t ai n t e g r a t i o nm o d e l ，c i sa sa p p l i c a t i o ni n t e r f a c e m e a n w h i l e ， t h ec o n t e n to fi n t e g r a t i o nd a t ai sd i s c u s s e d a d d i t i o n a l l y , t h ep r i v a c yd a t ab a s es y s t e mw h i c h b e l o n g st ot h ed a t ap l a t f o r mi sr e a l i z e d 1 1 圮d e s i g np r o c e s si sg i v e n m o r e o v e r , c l i e n ts e v e r p r o g r a mi sr e a l i z e da n da r e f e r e n c ef o ra p p l i c a t i o ni sp r o v i d e d a sar e s u l t ，t h i sd a t ap l a t f o r m w i l la b s o l u t e l yp r o v i d eh i g hr e l i a b l ec o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns u p p o r tt oe l e c t r i c c o m p a n y l i ux u ( c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m ) d i r e c t e db yp r o f q ib i n g k e yw o r d s ：p o w e re m e r g e n c yc o m m u n i c a t i o n ，s c d m a ，i e c 6l9 7 0 ，c o r b a ， d a t ai n t e g r a t i o n ，d a t a b a s e 华北电力大学硕士学位论文 目录 中文摘要 英文摘要 第一章绪论1 1 1 课题的背景及意义1 1 2 课题设计的主要依据2 1 3 本文的主要工作及内容安排3 第二章电力应急通信技术及现状分析5 2 1 电力应急通信现状5 2 2 电力信息集成标准及技术7 2 2 1i e c 6 1 9 7 0 标准及其组成7 2 2 2公共信息模型c i m 8 2 2 3组件接口规范c l s 1 1 2 3s c d m a 宽带无线接入技术1 3 2 4 本章小结1 6 第三章应急通信数据平台的设计17 3 1 总体结构设计1 7 3 2 通信接入网络设计1 8 3 2 1 单兵系统1 8 3 2 2 移动车载基站系统1 9 3 3 数据集成平台设计2 0 3 2 1 集成数据分析2 0 3 2 2 集成平台结构2 2 3 4 本章小结2 4 第四章应急数据集成与访问接口设计2 5 4 1 概述2 5 4 2 数据集成方法2 6 4 2 1 联邦数据库2 6 4 2 2 数据仓库2 6 4 2 3 中间件技术2 6 4 3c o r b a 中间件技术2 7 4 3 1c o r b a 的体系结构2 8 4 3 2o r b 对象请求代理2 9 4 3 3 对象模型3 0 4 3 4i d l 语言3 0 4 4 基于c o r b a x m l c i m 的数据集成3 l 4 5c i s 数据访问接口3 2 4 5 1 数据访问设施o a f 3 3 4 5 2 通用数据访问g d a 3 5 4 5 3 高速数据访问h s d 3 6 华北电力大学硕士学位论文 4 6 基于c o r b a 的c i s 接口设计3 6 4 7 本章小结3 7 第五章应急数据库的设计与实现3 8 5 1 需求分析 5 2 概念结构设计 5 2 1 概念模型的特点 5 2 2 概念模型设计 5 3 逻辑结构设计 5 4 数据库的实现 5 4 1 数据库系统的选择 5 4 2 数据库的设计原则 5 4 3 应急数据库系统 5 5 访问客户端实现 5 5 1 数据访问接口 5 5 2 客户端应用程序 5 6 本章小结 第六章总结与展望 参考文献 致谢 在学期间发表的学术论文和参加科研情况 3 8 3 9 3 9 3 9 4 1 4 2 4 2 4 2 4 3 4 5 4 5 4 6 4 8 4 9 5 1 5 3 5 4 华，i t t l 上j j 人。颂 。仲论文 1 1 课题的背景及意义 第一章绪论 通信在人类历史发展上一直扮演着非常重要的角色，同时也是现代社会的重要 构成要素之一。尤其随着科技的不断发展，人们的日常生活已经越来越离不开电话、 手机和计算机网络等通信工具。一旦发生自然灾害或者人为破坏等造成通信中断， 设备故障，人们的同常生活将会陷入一片混乱之中，后果不堪设想。因此，在关键 时刻启动应急通信，保证国家、政府、企业、组织和个人通信畅通已引起人们的极 大关注。如今，应急通信已成为现代化人类社会管理和其安全运转的关键要素之一， 意义至关重要。应急通信在现有通信网络遭到突发灾害破坏或发生故障时，承担 着临时传递中断或救援抢险信息的“急先锋 角色，是决策者正确指挥抢险救灾的 中枢神经。应急通信只有在突发灾害来临时，真正及时、准确、畅通地传递各种救 灾信息，才能完成好安全管理的任务心】。 伴随着我国现代化步伐的加快，经济的发展对电力的需求越来越大。如果遭 遇意外情况造成电力通信或供应出现中断，将会给国民经济带来不可估量的巨大损 失。因此，这就需要建设一套在关键时刻能够快速恢复电力通信，为电力供应提供 保障的机制，将因电力通信系统或供电系统故障所造成的损失降到最少。这已成为 目前亟待解决的重要问题。为了维护电网的安全运行以及国家和社会稳定，国家电 网公司非常重视电力系统的安全生产，针对近年来国际上其他国家的停电事故，制 定了国家电网公司处置电网大面积停电事件应急预案和国家电网调度系统处 置大面积停电事件应急工作规范。家电网公司通信主管部门也制定了相关规范和 机制对电力应急通信系统建设提出了明确的要求。作为电力应急通信系统应该至少 满足两个方面的要求：1 ) 在通信网络本身局部发生重大故障时能迅速重新构建局 部网络，把影响减到最小；2 ) 当电力系统出现临时通信需求时( 如电网重大事故 处理或保电工作) ，能提供优质的通信服务和保障阳1 。因此，电力应急通信需要在最 短的时间里获得现场的相关数据信息来支持决策部门制定切实可行的应急预案，并 通知所有需要召集的应急人员，携带应急通信设备在指挥人员的统一调度下进行快 速有效的设备抢险和故障排除，从而为电力生产恢复，故障检修提供最大程度的支 持和帮助，最大限度地减少事故造成的影响及损失。 目前国内针对电力应急通信系统建设提出了很多解决方案，在应急通信网络建 设和所采用通信技术设方面给出了很多行之有效的建议，例如：微波接力、无线对 讲、无线宽带、卫星通信等等n 1 。电力应急通信网络的选择不仅仅要满足快速、可 靠、灵活等指标，在承载业务上也要满足电力信息传输的特点，例如语音、数据、 华：北：电力人0 乏硕 ：f f 移论文 捷至多媒体数据的传输。同时应急通信系统不应该是一个独立的系统，在注蓖通信 网络和技术选择的基础上，其吏为核心的重点应在于后台各种数据信息获取、分析、 存储以及利用上。因此，这就需要创建一个行之有效的为应急通信服务的数据平台 并与电力自动化信息系统( s c a d a e m s 、负控系统、电压监测) 、企业管理系统等进 行融合，实现信息的集成和共享，从而更好的发挥应急通信系统的功能，为应急通 信决策的快速产生，故障点的快速定位，人员物资调度等等提供强有力的信息保障。 1 2 课题设计的主要依据 基于以上内容分析，在构建基于s c d m a 技术的电力应急通信数据平台，需要考 虑以下两个方面的问题： ( 1 ) 电力应急通信接入网络。应急通信接入网络需要提供高速可靠的通信保 障能力，除了能够传输语音数据以外，视频以及多媒体信息的传输也是必要的。同 时还应考虑通信网络架设的快速性、自治性以及顽强性等。因此，将s c d m a 宽；特无 线接入网络作为电力应急通信接入网可以满足以上需求，也是目前电力应急通信接 入网络的最优选择方案。 ( 2 ) 应急数据集成平台。应急数据集成平台不是孤立的系统，而是融合到电 力信息一体化系统中，对外集成电力自动化信息系统以及电力企业管理系统中的各 种实时、非实时数据，同时对这些数据进行筛选和传递给应急应用系统处理，为决 策者以及为应急指挥提供信息支持。应急数据集成平台对内拥有私有数据库系统， 完成应急通信相关事件记录的存储，为辅助决策以及应急预案的产生提供可查询的 历史数据。 文章讨论的重点在于第二个方面，也就是数据的集成和数据库系统的建立。虽 然当前电力企业现代化管理建设的进程中设立了功能全面，种类众多的信息化管理 系统，例如：e m s s c a d a 、生产管理、电压检测、营销、人力物资管理等等。但是 由于各个系统建设时期上的差异，基本上都使用自己定义的数据模式，从各个分布 的系统之间获取数据难度很大。因此，各个电力信息系统之间需要提供一个标准统 一的数据接口实现应用系统间的互访以及信息共享，达到信息集成的目的。目前， 电力企业和软硬件厂家都开始致力于电力信息一体化建设，因此，电力应急通信数 据平台的建设核心必然是数据集成的问题。因此，建设即好又快的电力应急通信数 据平台的目的在于在充分利用现有资源，做好整体规划和资源整合的条件下，形成 应急通信指挥能力。同时，通过与电力各系统之间进行有效的数据集成，功能流程 集成来提供应急抢险中指挥决策信息的有力支持，并为日常生产管理提供良好基础 数据信息和架构。 电力企业现代化管理建设的进程中普遍采用了i e c ( i n t e r n a t i o n a le l e c t r o 2 华北i 也力人。硕一f ：，付论文 t e c h n ic a lc o m m s s j0 1 3 ，困际电工技术委员会) 第5 7 技术委员会13 小组负责的 i c e 6 1 9 7 0 系列标准作为企业信息一体化平台建设的标准。该系列标准以建立c i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l ) 通用信息模型为核心，各自治信息系统通过c i m 模 型建立公共信息访问接口并采用中间件技术，这很好的解决了不同平台信息系统之 间信息资源的共享问题。c i m 用于电力企业信息集成，模型中描述了各种抽象对象 是可以应用在各个系统中。作为一种面向对象的信息模型，c i m 向我们提供了一种 如何去管理数据的概念和方法。并且c i m 作为一种抽象的信息模型，可以用来描述 在企业环境中所有需要被管理的信息，同时又与具体的实现技术无关。c i m 模型有 助于开发各种应用于电力的系统集成，有助于例如电力应急通信等系统和其他与电 力系统运行操作相关领域的应用信息集成。为了建立一个开放的数据交换和共享环 境，最主要的工作就是参与信息共享和交换的各个自治系统必须对共同的电力系统 实体以及他们之间的关系有一个统一的定义，如此各部分才能进行有意义的信息交 换。 因此，电力应急通信数据平台必需依据i e c 6 1 9 7 0 标准，以c i m 模型访问为基 础无缝嵌入电力信息一体化平台，实现数据集成，为应急应用系统提供信息服务和 支持。 1 3 本文的主要工作及内容安排 全文首先讨论电力应急通信现状、要求以及可采用的通信技术，同时分析了电 力系统在信息集成和构建一体化信息平台方面基于的i e c 6 1 9 7 0 国际标准以及相应 的数据访问接口。然后根据以上分析结果，提出了s c d m a 宽带无线接网络作为电力 应急通信接入网络方案和根据i e c 6 1 9 7 0 标准，基于c o r b a 中白j 件技术和c i s ( c o m m o n i n t e r f a c es e r v i c e ) 接口的数据集成平台设计。重点对数据集成方法和访问接口 进行了讨论，同时对集成数据的内容进行了分析，最后给出了数据平台私有数据系 统以及客户端软件的设计与实现流程。 论文工作的侧重点在于数据集成方法、访问接口以及私有数据库系统设计和实 现上，其中涉及到c o r b a 中间件、c i s 接口以及数据库等技术。对s c d m a 宽带无线 技术作了简要介绍，因此，本文的主要内容大致分为： 第一章叙述了课题设计的背景、意义和依据。叙述了当前应急通信发展及应用 现状以及电力系统在处簧应急事件时遇到的一些问题，说明了建设基于i e c 6 1 9 7 0 标准的电力应急通信数据平台的必要性和可行性。 第二章中讨论了当前电力应急通信可采用的通信和技术以及i e c 6 1 9 7 0 电力一 体化信息系统建设现状。介绍了电力信息集成技术和标准以及s c d m a 宽带无线接入 技术。这将作为电力应急通信数据平台建立的基础。 3 f # 北：i u 力人学顷 ：。化论文 第三章给出了r ( 1 力应急通信数j j i ：平台的整体设计方案，分为通信接入网络i 殳汁 和数击| i ! ：集成i f ，台设汁。通信接入网络采用了s c d m a 宽带尤线技术j j 【i 回程通f 占的力r i = ， 而数据集成平台则给出其基本架构以及集成数据内容分析，构建在i e c 6 1 9 7 0 系列 标准之上，采用中间件技术实现了数据集成平台上各种应用组件和程序对异构电力 数据源的访问。 第四章详细讨论基于c o r b a 中间件技术的应急数据集方法以及基于c o r b a 的 c i s 的数据访问接口设计。在数据集成过程中以x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 可扩展标记语言作为传输的数据内容，而数据的组织形式则根据c i m 模型来实现。 第五章给出了应急通信数据平台私有数据库的设计和实现，包括数据模型的设 计与实现和客户端程序的设计与实现。 第六章对全文进行了总结和展望。 4 华北i u 力人。硕一 ：学何沦文 第二章电力应急通信技术及现状分析 2 1 电力应急通信现状 当前电力通信网络以光纤通信为主，数字微波、卫星等多种通信手段并用。已 建成从局部点线通信方式到覆盖全国的干线通信网和以程控交换为主的全国电话 网、移动电话网、数字数据网。基本3 5 k v 以上变电站实现了光纤的全面覆盖，而 数字微波由于自身不足已经逐渐退出了电力通信领域嫡】。近年来，随着无线宽带通 信技术的发展，其在电力通信中应用的所占的份额已越来越重。以电力通信网为基 础的业务不再仅仅是最初的程控语音联网、调度实时控制信息传输等窄带业务，逐 渐发展到同时承载客户服务中心、营销系统、地理信息系统( g i s ) 、人力资源管理 系统、办公自动化系统( o a ) 、视频会议、i p 电话等宽带多媒体数据业务。因此， 电力通信在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转，在保障电 力生产、基建、行政、防汛、电力调度、水库调度、燃料调度、继电保护、安全自 动装置、远动、计算机通信、电网调度自动化等方面均发挥着不可估量的重要作用。 然而在突发事故，自然灾害造成电力通信网络中断或者电力设备设施故障损坏 面前，仅靠现有电力基础通信网络来提供通信保障是不够的。电力通信网络虽然实 现了光纤通信的大面积覆盖，但是对于一些距离市中心较远的变电站、农村用电户 等暂时是无法实现光纤到位的。同时光纤作为一种高带宽，低损耗的有线通信介质， 在遭遇断缆后一方面会造成大量信息传输的中断，同时恢复通信上也需要较长的施 工时间。因此，电力应急通信系统要具备快速部署和快速恢复通信的能力，提供灵 活机动和可快速部署的通信接入设备。同时结合已有的通信方式和采用信息技术来 及时获取电力故障信息，快速定位，生成相应的应急处置预案，并具备相应的执行手 段与实时监控指挥平台口1 。在建立应急通信系统时，应充分利用现有的光通信网络和 无线通信技术，并且融合现有的电网监控系统、资源管理系统、电视电话会议系统 等资源，建设具备监测监控、预测预警、动态决策、预案生成、综合协调、应急联 动和综合评估等功能的应急通信系统，从而大大提高电力通信网络的维护水平和应 急能力。 应急通信系统作为电力企业新提出的建设重点任务在采用何种通信技术和网 络方面已做许多研究，如卫星通信、移动通信、单兵电台通信等等，这为突发事件 提供了灵活有力的通信技术保障。但是通信本身的目的在于信息的传输，因此，在 通信网络和技术提供支撑以外，电力应急通信数据信息的获取、处理和发布，与现 有电力系统各自动化信息平台融合也是十分重要。 当前电力各信息系统应用平台之间多半为相互独立的“信息孤岛 ，为了实现 5 f ；，l 匕i u 力人0 乏倾卜。f t 论文 信息共享和智能管理需要在各个独立的信息应用平台之| f i j 采用统一的数据信息交 互方式和标准。最初采川了点对j _ 的方式，在需要信息共享的两个数拱! ：库之f u j 建立 连接和网关。但是随着数据库数量的不断增长，共享的数据不断增多，需要开放的 点对点链路便成几何倍数增长，关系也很越来越复杂，并且缺乏统一的全局数据视 图。虽然这解决了短期之内数据之间共享的问题，但是当其中一个系统需要更新时， 与之相连的系统均要做出改动，无形之中增大了工作量，也不便于系统的维护和升 级换代等，如图2 一l 给出了点对点信息集成方案。 m 嗡e r p 图2 - 1 点对点信息集成方案 但是随着计算机和信息技术的不断发展，第四代自动化系统、i n t e r n e t 技术、 数据仓库技术、中间件技术、面向对象技术、厂站自动化等技术的发展使电力部门 建设新一代统一的信息数据平台成为了可能。国际电工委员会( i e c ) 制订了 i e c 6 1 9 7 0 标准，其使电力系统各部分应用及e m s 能够不依赖内部的信息表示模式来 存取和交换公共数据信息阳1 。因此，针对原有系统之间平台不同、操作系统甚至数 据定义等等差异，建设统一的信息平台首先需要确定一致的数据模型和数据访问接 口规范。原有的系统将被封装成对象，通过统一的标准接口接入这个标准体系之上。 任何一个系统，无论做出什么改变，只要遵循接口规范，它均能接入这个标准的系 统，实现各部分数据和信息的共享。这个标准的系统就是i e c 6 1 9 7 0 的核心部分， c i m 公共信息模型。通过这个模型的建立以及其定义的接口标准，异构系统之间便 可方便的共享数据，基于c i m 的异构系统信息集成方案如图2 - 2 。 6 华北l u 力人学硕十学位论文 j ：0 j i 】j n 数 1 ) m se r p 训、l ，f f 8 一 公共信息模型c i m 8 一 e m s l 邯 il 姗 图2 - 2 基于c i m 的异构系统信息集成方案 2 2 电力信息集成标准及技术 2 2 1i e 0 6 1 9 7 0 标准及其组成 i e c 6 1 9 7 0 是国际电工技术委员会提出的帮助建立电气领域统一开放的e m s 及其 它应用的统一的数据信息交互标准n 伽。其由i e c 第5 7 技术委员会1 3 工作小组负责 准备制定，旨在为参与数据信息交换的各个部分必须存在一个约束标准来限定电力 系统实体和它们之间的关系，这样才能建立一个统一的信息模型，各部分的信息交。 换才有实际的意义。通用信息模型c i m 就是i e c 6 1 9 7 0 的核心部分。 这些标准有利于不同的厂商开发的各种应用和数据库系统能够和其它各个部 分之间进行信息集成，特别是针对e m s 系统和电力系统领域内的其他系统的集成， 例如发电管理系统g m s 和配电管理系统d m s 的集成以及我们将讨论的应急通信系统 和e m s 系统以及生产管理、电压监测等系统和应用之间的信息集成等。因此， i e c 6 1 9 7 0 为电力应急通信系统提供了一个可参照的标准信息模型体系与现有电力 其它系统之间进行数据信息的交换和共享。 该标准提出的统一的数据交换方法为标准化组件接口。所以，在最近提出的标 准草案中，标准的内容主要是应用程序接口，这些接口使得各个应用程序无需知道 别的应用程序的内部结构就可以访问公共数据和交换信息。通用信息模型c i m 描述 了这些应用程序接口的语义，组件接口描述c i s 描述了交换信息的内容。 i e c 6 1 9 7 0 标准主要由公共信息模型c i m 和组件接口规范c i s ( c o m p o n e n t i n t e r f a c es p e c i f i c a t i o n ) 组成。c i m 信息模型定义了信息交换的内容和语义；组 件缄口规范c i s 定义了信息交换的语法。而c i m 是整个i e c 6 1 9 7 0 标准的核心。 7 f # ，i 匕i u 力人弓乏硕 ：学伊论文 ie c 6 1 9 7 0 标准的组成部分如表2 一l 所示。 表2 1i e c 6 1 9 7 0 标准组成 编号描述 i e c6 1 9 7 0 - 1导则和总的需求 i e c6 1 9 7 0 - 2术语 i e c6 1 9 7 0 - 3 0 l 通用信息模型的基础部分 i e c6 1 9 7 0 3 0 2通用信息模型的财政、能量调度和备用调 度部分 i e c6 1 9 7 0 - 3 0 3通用信息模型的s c a d a ( s u p e r v i s o r y c o n t r o la n dd a t ah c q u i s i t i o n ) 部分 i e c6 1 9 7 0 - 4 0 1组件接口描述框架 i e c6 1 9 7 0 - 4 0 2通用数据访问方法 i e c6 1 9 7 0 - 5 0 1通用信息模型的资源描述方法，c l mr d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf a c il i t y ) s c h e m a 2 2 2公共信息模型cim 对电力信息系统进行描述、建模，首先要抽象出问题域中实体的类型和类型的 性质。这些实体包括了各种电器设备，同时涉及到了发电公司、电网公司、代理商、 市场运营方、监管方、大用户、零售用户等各个方面。对这些抽象的描述就是所谓 的“元数据 。元数据是指“关于数据的数据”或者“关于数据结构的数据，即关 于数据的内容、质量、状况和其他特性的信息，也就是描述数据本身的性质的数据。 在电力系统中，公共信息模型c i m 就代表了电力系统元数据的模式，用c i m 建 模可定义信息交换模型，用来描绘具体的电力系统数据模型等1 。c i m 具体包括类、 类的属性及其之间的关系等。其中类和对象是抽象的，是逻辑数据结构的形式，其 可以用于许多应用。同时，c i m 是电力企业数据信息集成建模的重要工具，模型中 所描述对象实质上是对客观实体抽象而得到的，可以应用在各个系统中。作为一种 面向对象的信息模型，c i m 为我们提供了一种适合电力系统应用的描述和管理数据 的概念框架。同时，c i m 又是一种抽象的信息模型，它可以用来描述在电力系统自 动化环境中的所有的管理信息，但它与具体的技术实现无关。因此，c i m 模型有助 于不同应用软件开发商开发基于e m s 系统的集成，同时有助于e m s 系统和其它与电 力系统运行操作相关系统数据信息的共享，不同领域的应用系统的集成，例如，应 急通信系统。 经过多年的发展，c i m 现在已经比较成熟，在e m s 领域内获得了广泛的认可。 c i m 已经被3 0 多个电力企业所接受，2 9 家开发商可以提供3 3 种基于c i m 的应用， 8 f 扛北l u 力人学硕 j 节f 眭论文 cim 还被其它标准化升i 织所认可耵i 引用。要建。莎符合电力系统自动化统一信息集成 平台，遵从c i m 公共信息模型，这就意味着必须符合c i m 公用接口的数据表示要求， 具体包括： ( 1 ) 语义的定义一命名和数据的意义； ( 2 ) 词法规范一数据类型； ( 3 ) 关系建立一根据与c i m 其它部分的关系，可以找到与此相关的数据n 羽。 c i m 利用统一建模语言u m l ( u n i f l e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 对一系列类图进行 了文档化，包括了发电控制、e m s 中的传输网络分析、s c a d a 等。u m l 为面向对象开 发系统的产品进行描述和说明，是一种可视化和文档化的标准语言，主要应用于对 软件描述、可视化处理、构造和建立软件系统产品的文档。 作为一种建模语言，u m l 的定义包括u m l 语义和u m l 表示法两个部分。 ( 1 ) u m l 语义：描述基于u m l 的精确元模型定义。元模型为u m l 的所有元素在 语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义上取得一 致，消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。此外u m l 还支持对元模型的扩 展定义。 ( 2 ) u m l 表示法：定义u m l 符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形 符号和文本语法为系统建模提供了标准。这些图形符号和文字所表达的是应用级的 模型，在语义上它是u m l 元模型的实例。 u m l 可用于对系统的理解、设计、配置、浏览、维护和信息控制。我们可以利 用u m l 定义类、类的属性和方法、以及它们之间的各种关系来建立电力各种应用系 统信息模型。具体包括类、类之间的联系、类和对象怎样相互协作实现系统的动态 行为( 这些都成为模型元素) 来组建整个模型，刻画客观实体。在u m l 中，现实世 界中具有的共同属性的一类实体所被定义为“类 ；实体所具有的性质被定义为“类 的属性 ；实体类型之间的关系用“类之间的关系 来描述，包括：继承、关联、 聚集。 利用u m l 语言建立的电力c l m 模型基本包括了电力企业的所有对象，特别是与 运行相关的重要对象。通过c i m ，以类实例化的对象和对象属性的方式来描述电力 系统资源以及它们之间关系的标准方法，实现了由不同开发商独立开发的e m s 应用 之间、整个e m s 系统之间以及e m s 系统与其它电力运行相关系统( 例如应急通信系 统) 之间的信息集成。 在c i m 中，所有类被组织成一个逻辑包，每个包描述了电力系统某一特定的部 分。每个应用可以包含一个或多个包的，c i m 包的划分n 3 3 ： i e c 6 1 9 7 0 - 3 0 1 ： c o r e ( 核心包) t o p o l o g y ( 拓扑包) 9 w ir e s ( 电线包) o ut a g e ( 停运包) p r o t e c t i o n ( 保护包) m e a s ( 量测包) f ；，f 匕i u 力人学颂 ：f ，沦文 l o a d m o d e l ( 负荷模型包) g e n e r a t i o n ( 发电包) d o m a i n ( 域包) i e c 6 1 9 7 0 - 3 0 2 ： e n e r g y s c h e d u li n g ( 能量计划) f i n a n c i a l ( 财务) r e s e r v a t i o n ( 备用) i e c 6 1 9 7 0 - 3 0 3 ： s c a d a i e c 6 1 9 6 8 ： a s s e t ( 资产) c o n s u m e r ( 用户) c o r e 2 ( 核心2 ) d i s t r i b u t i o n ( 配电) d o c u m e n t a t i o n ( 文件) c i m 最顶层的包之间的逻辑关系如图2 - 3 图2 - 3c i m 最项层包之间的关系 图2 3 展示了c i w 定义的各包以及它们之间的逻辑关系。带箭头的线表示了某 1 0 华北i 匕力人学硕f ? 学侮沦文 种依赖关系，箭头从依赖性包指向它所依赖的包。例如拓扑包( t o p o l o g y ) 依赖于 核心包( c o r e ) 。其中核心( c o r e ) 包包含了电力系统中大多数应用都会使用到的 核心对象，几乎其它的每个包都要间接或直接依赖于这个包。c i m 包之间存在着三 种逻辑关系，分别是泛化、简单关联和聚集n 钔。 泛化：表示了子类从父类的继承关系，继承父类所具有属性和关系； 简单关联：表示类之间一对一、一对多或者多对多的关系。 聚集：表面了类与类之间的关系是一种整体和部分的关系。整体类由部分类组 成，或者包含了部分类。 在实际的应用中，包的边界并不意味着应用的边界。一个具体的应用可能包含 多个包。在应急通信数据平台的讨论中，主要要用到c o r e 、t o p o l o g y 、w i r e sm e a s 以及d o m a i n 包。 c o r e ( 核心包) 包括了所有应用设备的核心命名( n a m i n g ) 、电力系统资源 ( p o w e r s y s t e m r e s o u r c e ) 、设备容器( e q u i p m e n t c o n t a i n e r ) 和导电设备 ( c o n d u c t i n g e q u i p m e n t ) 实体，以及这些实体的常见的组合。一个具体的应用不 一定会涉及到c o r e 包，但是其它包中的类均有依赖本报中类的关联。 t o p o l o g y ( 拓扑包) 作为c o r e 包的拓展与端类( t e r m i n a l ) 一起建立连接性模 型，定义了设备是如何连接在一起。同时t o p o l o g y 包还建立了拓扑模型用以描述 开关闭合连接的逻辑定义。 w i r e s ( 电线包) 是c o r e 和t o p o l o g y 包的扩展，它建立了输电( t r a n s m i s s i o n ) 和配电( d i s t r i b u t i o n ) 网络的电气特征的信息模型。这个包为应急应用提供了获 取电网电气特性类的数据。 m e a s ( 量测包) 含描述各应用之间交换的动态测量数据的实体，是应急应用获 取各电力设备实时数据的模型。 d o m a i n ( 域包) 定义了数据的量与单位以及能被其他任何包中的任何类使用的 属性的数据类型。 2 2 3 组件接口规范cls 组件接口规范c i s 定义了基于组件技术的标准信息访问机制，为具体信息的交 换提供了解决方法。在网络中，各种应用的组件可以分布在任何位置。因为最为重 要的是组件的接口是怎样提供服务，即组件所提供的功能。用户是通过组件接口的 方法调用来访问它，但是这必须遵守统一的规范，才能实现应用组件之间的互操作。 随着组件技术和网络技术的成熟，c i s 采用了最为主流的组件执行系统作为信息系 统集成基础元素，直接使用了执行系统提供的各种公用服务，如事件、命名、事务 和安全等等。c i s 具体包括以下三个主要部分n 引： 1 1 华j 匕电力人。硕i j 。学f 节沦文 ( 1 ) 组件接门通明服务 组件接口通，1 j 服务指定了遵循ie c 6 l9 7 0 标准的组件( 或应川系统) 应实现的一一 些基本的接口服务，组件( 或应用系统) 通过这些通用接口，可以以标准的方式访问 公共信息或相互之间交换信息。它为应用系统提供了使用公共a p i 访问c i m 数据和 使用公共服务实现数据处理、存储和显示功能的机制。 这些服务包括了命名服务( n a m i n g ) 、筛选服务( f i l t e r i n g ) 、事务服务 ( t r a n s a c t i o n ) 和浏览服务( b r o w s i n g ) 。针对这些服务和e m sa p i 的特定应用环 境，用叙述性文本、u m l 和接口定义语言i d l ( i n t e r f a c ed e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 来描述标准化的接口功能，涵盖了数据交换层次的主要的应用集成机制。主要有： 通用数据访问( g e n e r i cd a t aa c c e s s ，g d a ) 高速数据访问( h i g hs p e e dd a t aa c c e s s ，h s d a ) 通用事项记录和订阅( g e n e r i ce v e n ta n ds u b s c r i p t i o n ，g e s ) 时间序列数据访问行i m es e q u e n c ed a t aa c c e s s ，t s d a ) ( 2 ) 应用种类特定的信息交换模型( i e m ) i e m 定义了应用系统组件相互之间交换的信息内容和机制，针对不同的应用种 类，使用不同的服务，交换不同的报文定义。组件接口通用服务与信息交换机制无 关的应用类型相对应，而信息交换模型则与c i m 信息交换方式有关的应用类型相对 应。 ( 3 ) 组件接口规范到具体实现技术的映射规范 组件接口只是一系列抽象和标准的约定，在实际应用中就需要用到具体的技术 去实现。在实现具体组件接口的时候，为了实现互操作性，对于任一种接口需要采 用相应的技术去实现。因此，必须有一个可参照的标准把c i s 映射到具体的实现技 术，如：、c o r b a 、c o m 与j a v a 等。如果选择c c + + 作为实现技术，那么将c i s 规范 中的事务服务映射到c c + + 服务的规范。根据当前主流的编程语言和组件模型，需 要将下列实现技术进行c i s 映射： c + + 语言、c 语言、j a v a ； c o r b a 、d c o m ： x m l ： 1 2 华北l 【l 力人。z 硕十何论文 2 3s c d m a 宽带无线接入技术 s c d m a ( s y n c h r o n o u sc o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 同步码分多址接入技 术作为我国自主研发的无线宽带接入( b w a ) 技术标准，占用4 0 0 m h z 1 8 g h z 国家 特批频段，提供了高带宽的多媒体数据和语音通信能力。 在核心技术上，s c d m a 以o f d m a ( o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g a c c e s s ) 多址技术为基础，综合采用了智能天线技术、动态信息分配技术、自适应 调制技术等当前先进的无线通信技术。这些技术都主要集中在物理层和链路层的应 用上们。 物理层技术： ( 1 ) 频率和调制技术：第五版本的s c d m a 系统则采用先进的码扩正交频分多 址( c s o f d m a ) 技术，它先对调制符号进行码扩处理，即将每个符号做8 倍的扩频， 然后再做o f d m a 调制，由于每个符号在频域上实现了扩频，因此可以有效对抗时域 的瞬时干扰或时间选择性衰落，并且由于码扩处理将每个符号的能量分到了整个信 道的频带内，因此在接收端还可以实现频率分集接收。 ( 2 ) 双工方式：对于s c d m a 系统，则只设计采用t d d 双工模式，帧长固定为 1 0 m s ，且包含8 个时隙，上下行时隙个数的比例可调，支持l ：7 、2 ：6 、3 ：5 、4 ：4 5 ：3 、6 ：2 、7 ：1 模式的上下行比例。 ( 3 ) 多址接入方式：s c d w a 则采用c s - o f d m a 方式进行接入。c s - o f d m a 技术 利用了s c d m a 和o f d m a 各自的优点，有机地将o f d m a 、t d m a 和s c d m a 技术融合在。 起，因此更加灵活。 ( 4 ) 调制与编码：s c d m a 则支持q p s k 、8 p s k 、1 6 q a m 、6