（电力系统及其自动化专业论文）发电厂可视化资源信息平台的研究.pdf

山东大学硕士学位论文 该数据模型以火电厂为研究对象，但对于其它类型的电厂如核电厂、水电厂 以及新能源发电厂，只需将其模型中的特殊部分与火电厂对应部分模型替换即 可。 工程实践表明，基于该数据模型的电厂可视化资源信息平台具有较好的数据 操作性能，开放的数据操作接e l ，良好的可扩充性、可维护性等优点，在其之上 开发的电厂可视化资源信息管理系统信息完备，操作直观，能够做到管理可视化， 决策智能化，有效提高了企业管理水平，降低了运营成本。 关键词：电厂资源信息平台；可视化；数据模型；对象；类； i i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t d u r i n gt h ep r o c e s so fi n f o r m a t i o ns y s t e m sa u t o m a t i o ni nd o m e s t i cp o w e rp l a n t s ， t h ep r o b l e mo fi s l a n di n f o r m a t i o nr o b o t i z a t i o ns y s t e m se x i s tu n i v e r s a l l y s i n c e 1 a c k i n g o fu n i f o r mp r o g r a m m i n ga n dd e s i g n ，s o f t w a r eo fd i f f e r e n tm a n u f a c t u r e s ，a n de v e n d i f f e r e n ts o f t w a r ee d i t i o n so fi d e n t i c a lm a n u f a c t u r eh a v ef u n c t i o no v e r l a p ，a n dt h e s y s t e md a t aa r e s e ta n dm a i n t e n a n c er e p e a t e d l y t h e s el e a dt o 仃e m e n d o u sr e s o u r c e w a s t e t h e g o a lo fb u i l d i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m si s t o i n t e g r a t ea n ds h a r eo f i n f o r m a t i o n t h eh i g h e rl e v e lo f i n t e g r a t i o ni s , t h ev a l u eo f i n f o r m a t i o ni sb e r e r ，s oh o w t op u s ht h ei n t e g r a t i o no fi n f o r m a t i o ns y s t e m sb e c o m e sa ni m p o r t a n tt a s k t h em a i n g o a lo f c o n f o r m i t yi st os a t i s f yt h eh i g h l ys h a r eo f d a t er e s o u r c e , r e d u c et h ee x p e n s eo f d a t am a i n t e n a n c e ，a s s u r et h ec o n s i s t e n c ya n da c c u r a c yo f d a t a p o w e rp l a n ti sa t y p i c a la s s e t sd e n s ee n t e r p r i s e ，w h o s er e s o u r c ev a r i e t ya n da m o u n t i sg r e a t ，o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c eo f r e s o u r c ei st h ep r i m a r yt a s ki np o w e rp l a n t s t h e o p e r a t i o na n dm a i n t e n a n c ee f f i c i e n c yo fr e s o u r c ei n f l u e n c et h ec o s to fp o w e rp l a n t d i r e c t l y t h er e s o u r c ei st h em o s ti m p o r t a n ta s s e to fe n t e r p r i s e s ，a n dt h ei m p o r t a n t s y m b o l o f p r o d u c t i v i t yl e v e l ，a n d t h em a t t e re m b o d i m e n to fs c i e n c e a n d t e c h n o l o g y , a n da l s ob a s i cr e s o u r c eo fs o c i e t yd e v e l o p m e n t t h ea g i n go fr e s o u r c e m e a n sn o to n l yt h er e s o u r c ev a l u ed e c l i n e ，b u ta l s oi n f l u e n c et h er e l i a b i l i t ya n d s t a b i l i t yo f t h ep o w e rs y s t e m t h es e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo f t h er e s o u r c ei si m p o r t a n tt o p o w e rp l a n t so p e r a t i o n t h er e s o u r c ei n f o r m a t i o ni st h eb a s i ci n f o r m a t i o nt h a ta l lp o w e rp l a n ta u t o m a t i c s y s t e m sn e e dt oh a v e ，b u tn o w a d a y sm o s td o m e s t i cp o w e rp l a n t sd i f f e r e n ti s l a n d s o f t w a r em a i n t a i nt h e i ro 1 1r e s o u r c ei n f o r m a t i o n t h e r ei sn ou n i f o r mr e s o u r c e i n f o r m a t i o nm o d e l t h i sp h e n o m e n o ni so b s t a c l et op o w e rp l a n t si n f o r m a t i o ns y s t e m s d e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r ，t h ec o n c e p to fp o w e rp l a n tr e s o u r c ei n f o r m a t i o np l a t f o r mi sp u t f o r w a r d s w i t ht h eo o ( o b j e c to r i e n t e d ) i d e a p o w e rp l a n tr e s o u r c e i ss o r t e d o u t ，c o n s u l t i n gi e c 6 1 9 7 0s t a n d a r d a n dg e r m a n i ck k s ，c o m b i n i n go p e n g i s c r i t e r i o n ，t h ed a t am o d e lo fr e s o u r c ei sa n a l y z e d , p o w e rp l a n tr e s o u r c ei n f o r m a t i o n 1 1 1 山东大学硕士学位论文 p l a t f o r mi sb u i l t , t h ei m p o r t a n ts i g n i f i c a n c eo f c o n f o r m i t yo f p o w e rp l a n td a t er e s o u r c e i se x p l a i n e d t h ep a p e ra l s op u t sf o r w a r d sf a r t h e rd e v e l o p m e n ta n da s s u m eo f t h ed a t e m o d e lo fi n f o r m a t i o np l a t f o r m b a s e do nt h i s d a t e m o d e l , p o w e rp l a n tr e s o u r c e i n f o r m a t i o np l a t f o r mi sb u i rt om a n a g et h er e s o u r g a ：i n f o r m a t i o n t h i si n f o r m a t i o n p l a t f o r mh a sf r i e n d l ya n dc o n v e n i e n ti n t e r f a c e ，a n de a s yt oo p e r a t e v i s u a l i z a t i o ni sak i n do fp r a c t i c a lt e c h n o l o g yd e v e l o p e dt h e s ey e a r s b e c a u s eo f i t sh i 曲e f f i c i e n c ya n di n t u i t i o n i s t i ci n t u i t i o ni nd a t ad i s p o s a l ，n o wv i s u a l i z i n gi s c o m p r e h e n s i v ea p p l i e di nm a n yf i e l d s t h ep r i m a r yf u n c t i o no fv i s u a l i z i n gi s t o t r a n s f o r mt h ed a t ai n f o r m a t i o ni ni n f o r m a t i o ns y s t e m si n t oi n t u i t i v eg r a p h i c i n f o r m a t i o n ，t h e na c t i n go n t h ev i s i o n s y s t e mo fp e o p l ed i r e c t l y , l e a v i n g o u t m u l t i f a r i o u sd a t aa n a l y s i s i ti sc o n v e n i e n c ea n di n t u i t i o nf o ru s e r s t h ep r o j e c tp r a c t i c ei n d i c a t e st h a tt h i si n f o r m a t i o np l a t f o r mh a sg o o dd a t a o p e r a t i n gp e r f o r m a n c e ，o p e n d a t a o p e r a t i n g i n t e r f a c e t h ei n t e r f a c eh a sf i n e e x t e n s i b i l i t y , m a i n t a i n a b i l i t y p o w e rp l a n tr e s o n r c ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m b a s e do ni ti s m a t u r i t y , c o n v e n i e n t l yo p e r a t i n g ，v i s u a l i z e dm a n a g e m e n t , i n t e l l i g e n t d e c i s i o n - m a k i n g c a ne f f e c t i v e l yi m p r o v et h em a n a g e m e n t l e v e lo fe n t e r p r i s e s ，r e d u c e t h er u n n i n gc o s t k e y w o r d s ：p o w e rp l a n t r e s o u r c ei n f o r m a t i o n p l a t f o r m ；v i s u a l i z a t i o n ；d a t e m o d e l ；o b j e c t ；c l a s s ； 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 ：个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 韵个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：芝! i 益之 日 期：互! 篁! 翌：垒 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交r 文的复印件和电子版，允许论文被查阅 i 和借阅；本人授权山东大学可叫乎本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作砉签名：皿导师签名：蹲日 期：堡兰! 兰! ! 皇 山东大学硕士学位论文 1 引言 1 1 题目来源及目的意义 随着人民生活水平的日渐提高，电力行业重要性愈加突显，电力工业作为国 民经济支柱产业的迅猛发展，正受到人们的普遍关注。伴随着企业管理水平的提 高和计算机应用技术的发展，越来越多的电力企业更加重视企业信息化建设。 当前在我们国家电厂的各个管理层次上或多或少都开发了一些专业应用系 统，如：电厂管理信息系统【2 0 m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 、物资管理 系统、档案管理系统等，这些应用系统各自独立地构建自己的数据库系统，造成 大量数据信息重复设置、重复录入和维护，既产生大量的资源浪费，又难以保证 数据的准确性和一致性，成为国内电力行业信息化发展的主要障碍之一。 分析其主要原因是： 缺乏统一的规划和设计，各系统功能、数据重复设置，难于维护， 且无法保证数据的一致性和准确性； 资源信息模型不完备、没有统一的标准，各系统功能难于扩充维 护、各系统之间难于实现信息共享，造成很多“孤岛自动化系统， 缺乏对历史数据的整理、挖掘、综合分析能力 建设信息系统的目标与价值在于信息的集成与共享，集成与共享的程度越高， 信息的价值就越大。如何在最大限度保证现有软、硬件投资效用前提下，逐步进 行系统整合，而整合的主要目的就在于：充分保证数据资源的高度共享，减少数 据维护费用，保证各软件使用过程中数据资源的一致性和准确性，此项工作意义 重大。 发电厂运营是电力生产的过程，也是资源消耗的过程。对于像发电厂这样的资 产密集型企业，其资产维护费用即可占到生产成本的4 0 多，因此，如何合理、 高效地利用和维护电厂资源将是优化企业生产力，降低单位生产成本，提高企业 竞争能力的关键因素之一。 发电企业的资源配置复杂多样，数量庞大，其中尤以各种设备或设施资产及相 关技术资料为重。发电厂技术密集、资产密集，涉及多个专业，又包含很多有机 的系统，不仅其设备本身构成复杂，而且其相互关系错综复杂：包括原理性功能 关系、拓扑连接关系、空间位置关系等。电厂中的所有软件都需要涉及资源信息 山东大学硕士学位论文 ( 如：企业资产管理e a me n t e r p r i s ea s s e t sm a n a g e m e n t 等) ，因此搭建一个针 对电厂资源信息的平台，避免各软件使用过程中出现的数据的不一致、不准确现 象，显然是十分必要的，现场的要求也很迫切的。 可视化是近年来发展起来的一门计算机实用技术，由于其在大规模数据处理 中所体现出来的高效性和直观性，在多个领域得到广泛应用。可视化的主要作用 在于把信息系统中的数字信息转化为直观的图像信息，直接作用于人的视觉系统， 省去繁杂的数字分析工作，对使用者而言显得方便、直观。将可视化引入软件开 发中将是今后软件发展的方向之一。 本文提出电厂可视化资源信息平台的概念，采用面向对象方法对电厂资源进 行分类，参考国际电工委员会6 1 9 7 0 标准和德国发电厂分类编码k k s ，尝试搭建 电厂可视化资源平台的数据模型，构建发电厂可视化资源信息平台，该信息平台可 与电厂中的其它软件实现资源和信息共享，方便许多后续程序的开发，可较好解决 电厂中普遍存在的数据不一致，不准确现象，提高企业管理水平和经济效益，增强 电厂在电力市场中的竞争力，意义重大。 1 2 研究现状及存在的问题 1 2 1 几个概念： a 资源：电厂中的设备、设施、建筑、图形资料等。 b 电厂资源信息：电厂资源固有的物理信息，包括其物理结构，组成部件的 性能参数，空间位置及空间关系，网络连接关系，以及用以描述电厂资源结构、 空间位置及关系的地理图、原理示意图等图形信息，是各种专业应用( 如设备管 理、网络分析、企业资产管理e a m 等) 都要用到或部分用到的基础数据和信息。 c 电厂可视化资源信息平台：一套相对独立的软件系统，该系统基于电厂资源 信息，可实现下述主要功能： 图形、数据维护； 以客户机服务器方式向应用程序提供基于标准数据操作接口的电厂资源 信息服务。 d 电厂资源信息平台的数据模型： 所谓模型乃是基于某种规定语法体系的抽象描述，其语义应为信息交换的双 方所理解。电厂资源本身是客观存在的，其可视化基础信息平台的数据模型包括： 山东大学硕士学位论文 - 电厂资源的数据模型； _电厂资源空间地理信息的数据模型； 一原理性示意图形数据格式 1 2 2 当前研究现状及存在的问题 现存的各种电厂信息管理系统，包括目前热门的e a m 等，均没有全面规划 发电厂资源信息的描述( 模型) 问题，只是跟据其实现的应用功能确定其需要 的信息模型，既不完备，也不标准，这样做的最终结果，必然会形成众多“孤 岛自动化系统”。发电厂的各种资源是客观存在的，要想实现发电厂信息自动化 系统的统一规划和设计，必须首先考虑发电厂资源信息的统一描述问题，即信 息模型的标准化问题。 国际电工委员会i e c 为实现电网自动化应用的统一规划和设计，以及对现 有众多孤岛自动化系统的整合，已经制定了i e c6 1 9 7 0c i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o n m o d e l 电网公共信息模型) 国际标准，但到目前为止还没有制定关于电厂的c i m 。 1 。3 本课题研究的主要内容 本文研究的主要内容包括以下两个方面： a 电厂可视化资源信息平台数据模型的研究 b 信息平台的设计与实现 一个完备的资源信息数据模型所描述的内容包括： 夺资源静态属性信息( 如设备台账、物理参数等) ； 夺资源历史纪录信息( 如故障记录、检修记录等) ； 夺资源空间信息( 如空间位置、形状等) ； 夺图形信息( 如系统图、装配图、设计图等各种图形中对资源的表述) ： 夺资源之问的相互关系( 如包含关系、拓扑连接关系、空间关系等) ； 该数据模型应将资源对象的静态信息、空间信息、图形信息等揉和在一起， 形成完备的、面向对象的、可视化的信息模型，从而构成所谓“可视化电厂资源 基础信息平台”，可在此之上形成各种发电厂信息自动化应用，为电厂信息自动化 系统的统一规划设计奠定了平台化的基础。 电厂可视化资源信息平台的数据模型包括： _电厂资源及其结构的数据模型； 3 山东大学硕士学位论文 - 电厂资源空间地理信息的数据模型； 一图形描述 鉴于数据模型的多样性，该信息平台研究的是一种通用的电厂资源信息数据模 型，并考虑形成标准，以期： _ 逐步形成建立在同一标准电厂资源信息数据模型之上的各种专业应用软 件，使电厂资源信息平台可以对其提供“无缝”的数据服务； - 最终实现真正意义上的软件整合： 该数据模型的建立包括以下内容： 1 描述电厂资源属性； 2 描述电厂资源之间的关系； 3 建立电厂资源的空间地理数据模型； 4 描述空间及非空间图形信息； 电厂可视化资源信息平台包括以下两部分： 图资生成及维护系统 通用建模工具软件 通用图形维护系统 地理信息维护系统 电厂资源信息数据服务器 该平台采用分布式体系结构，更加真实、直观地处理复杂的数据，能够为电 厂的管理、基建、维修、扩建和决策等提供最新的地上、地下资源信息，有助于 电厂提高管理水平，增强企业经济效益。 本文参考国际电工委员会6 1 9 7 0 标准和德国发电厂分类编码( k k s ) ，结合开 放式地理信息系统o p e n g i s 规范和华电集团f a m 的分类，试图首先从根本上解 决对发电厂资源的信息描述问题，即形成完备的、通用的发电厂资源信息模型， 在此基础之上来统一规划、设计并实现发电厂的各种信息应用系统。电厂可视化 资源信息平台的数掘模型是较为复杂的软件工程，文章最后对该数据模型和基于 该模型的信息平台今后的完善发展提出了自己的一些设想。 4 山东大学硕士学位论文 2 面向对象系统理论基础 2 1 面向对象设计的基本思想 面向对象【3 研( o b j e c t o r i e m e d ) 的基本思想是从现实世界客观存在的事物( 即 对象) 出发来构造软件系统，并在系统构造中尽可能的运用人的思维方式。 开发一个软件是为了解决某些问题，这些问题所涉及的业务范围称为问题域。 面向对象的方法强调直接以问题域( 即现实世界) 中的事物为中心来思考问题， 认识问题，并根据这些事物的本质特征，把它们抽象的表示为系统中的对象，作 为系统的基本构成单位。该方法可以使系统直接映射问题域，保持问题域中事物 及其相互关系的本来面目。 与传统的结构化思想相比，面向对象是一种全新的设计思想。结构化方法在 设计时根据用户的需求从应用系统的功能着手，首先把应用系统按功能分为不同 的子系统，再把各个子系统分成许多相对独立的模块，最后把模块分成一系列的 函数和过程。这是一种自上而下，由d , n 大的设计方法。这种设计方法曾给软件 设计带来一定生机，但随着软件规模的不断扩大，软件复杂性的迅速增加，越来 越显示出它固有的弊端，原因是这种以功能为中心的软件设计有悖于人们认识客 观世界的思维方式。当我们要深入分析一个实际系统时，第一步要做的是着眼于 组成这个系统的客观实体，认清了这个系统的各个实体后，我们才有可能从整体 上把握系统并认识在这个系统中所发生的变化，这是一个自下而上，自小而大的 过程。软件设计如果遵循人们认识实际问题的思维方式，则软件不仅易于被人们 理解，而且易于维护和修改，从而提高软件的可靠性和可维护性。面向对象思想 正是基于上述思想而产生的，即按照人们通常的思维方式去建立实际系统的计算 机模型，设计出尽可能自然表现求解问题的方法。 l殴；i 员瑾唆 工兵 i 窖遵卜羿 谣计掉t j l o c t 唆枣1 1 孽o l i n 界 l a 翻朗汁霄帆方法 l j 殳计人最砬擅 i并观描殍 工兵 阿霉计扦机罐龌 计算缸l 世舁 i b l t t i 向对敏方法 2 1 面向对象思想与结构化思想的对比 山东大学硕士学位论文 面向对象技术在解决实际问题时是从一个个具体的实体着手。首先要寻找存 在于问题系统的实体，然后去研究每个实体的属性，特性和功能，这些实体在设 计的模型中被抽象为对象类，在最终的软件系统中这些实体被转化为确定的对象。 面向对象的软件设计正是从分析实体开始，继而确定各对象类的属性，定义每个 对象类的功能，建立对象类之间的层次关系，最终形成完整的软件系统。 结构化方法则把注意力集中在对问题的解决方案上，这就导致了面向对象技 术在解决问题的一开始就和结构化方法完全不同。面向对象方法是从小到大，结 构化方法是从大到小；面向对象方法是从下而上，结构化方法是从上而下。面向 对象方法更接近于问题的本来面目，更符合人们对它的认识发展过程，生成的软 件易改进，易维护，易于扩充。结构化方法则具有两个明显的缺点：一是对于复 杂的问题难于进行分解，二是不同的设计人员对问题有不同的分解方案。在对问 题的细节不甚了解的情况下，这种分解难免存在或多或少的弊端，随着开发的进 行，软件问题向更低层次深入，一旦在设计的后期发现这种弊端，便难以对分解 方案进行更改。面向对象技术设计的软件系统则和实际问题有极强的对应关系， 结构化方法的不规范受到了限制。 面向对象基本思想f 2 9 】： 1 ) 从客观世界存在的事物出发构作系统，用对象作为这些实体的抽象表示。并作 为系统的基本结构单位。 2 ) 对象有两种特性，一种是静态特性属性，另一种是动态特性行为( 或 称方法或操作) 。 3 ) 对象的两种特性共同构成一个独立的实体( 并赋予特定的标识) ，对外屏蔽其内 部细节称为封装。 4 ) 对象的分类，将具有相同属性与方法的对象归并成类，类是这些对象的统一的 抽象描述，类中的对象称实例。 5 ) 类与类之间存在着关系，其中最紧密的关系是继承关系，即一般与特殊的关系。 6 ) 类与类之间还存在另外一种关系称为组合关系，即全局与部分之间的关系。 7 ) 类与类之间还存在着一种松散的通信关系，这种关系称为消息。 8 ) 以类为单位通过一般特殊结构，整体部分结构，可以构成一个基于面向对象的 网络结构图，此种图称为类层次结构图( 类图) 。 6 山东大学硕士学位论文 把面向对象的思想赋之于编程实践，即是我们所说的面向对象编程o o p 3 5 】 ( o b j e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m e ) ，以对象为中心来构建系统正是面向对象技术的实质 所在，它比传统的以功能为中心的结构化方法显得更为自然，也更易于被人们所 理解，因为它更接近于真实的客观世界。面向对象的程序设计就是试图以拟人的 思维方式去理解现实世界的实质，运用这种方式进行计算机的程序设计。 在面向对象的软件开发方法中软件系统是由对象组成的，而对象又是现实世 界大众实体的抽象。面向对象程序设计的对象、类以及对象类的封装和继承对产 生可重用的软件的设计与实现具有极大的优越性，面向对象的程序设计方法使软 件开发人员摆脱了具体的数据格式与过程，集中精力去研究所处理的对象。 总之在软件领域，面向对象技术不仅仅是一种方法，更是一种思想，应用的 好坏在很大程度上取决于我们对这种思想的理解和掌握程度。现在面向对象程序 设计已经得到比较广泛的认同，它将成为未来软件开发的主流技术。 2 2 面向对象方法基本概念 面向对象方法是一种运用对象，类，继承，封装，聚合，消息传递，多态性 等概念来构造系统的软件开发方法。 2 2 1 面向对象方法主要特点【9 】 一 1 ) 从问题域中客观存在的事物出发来构造系统的软件开发方法，用对象作为这些 事物的抽象表示，并以此作为系统的基本构成单位。 2 ) 事物的静态特性用对象的属性来表示，事物的动态特性用对象的服务来表示。 3 ) 对象的属性与服务结为一体，作为一个独立的实体。对外屏蔽其内部细节( 称 为封装) 。 4 ) 对事物进行分类，把具有相同属性和服务的对象归为一类，类是这些对象的抽 象描述，每一个对象是它的类的一个实例。 5 ) 通过在不同程度上运用抽象的原则，可以得到较一般类和特殊类，特殊类继承 一般类的属性与服务，面向对象方法支持这种继承关系的描述与实现，从而简 化系统的构造过程及其文档。 6 ) 复杂的对象可以用简单的对象作为其构成部分( 称作聚合) 。 7 ) 对象之间通过消息进行通信，以实现对象之间的动态联系。 8 ) 对象关联表达对象之间的静态关系。 7 山东大学硕士学位论文 2 2 2 面向对象基本概念 a 对象( o b j e c t ) ：系统中用来描述客观事物的一个实体，客观世界的一种抽象 与概念，面向对象方法的基本注视单位，一个对象由一组属性和对属性进行操作 的一组服务组成。 b 属性( a t t r i b u t e ) ：用来描述对象静态特性的一个数据项，属性反映对象的 特性与状态，它是对象固有的静态特性的描述。一个对象往往有多个属性，它 们组成了属性集。 c 服务( s e r v i c e ) ：描述对象动态特性的一组操作序列。 d 类( c l a s s ) ：具有相同属性的一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提 供了统一的抽象描述。其内部包括属性和服务两部分。 e 封装( e n c a p s u l a t i o n ) ：面向对象方法中的一个重要原则，有两层含义，第一 层含义是对象的全部属性与行为结合在一起，是不可分割的整体，它们组成了对 象内部静态与动态的有机活动实体；第二层含义是对象通过封装与外界隔绝，外 界无法见到对象的内部表示。对象封装反映了对象的相对独立性，使得整个世界 是在有序一致的状态下活动。 继承( i n h e r i t a n c e ) ：特殊类的对象具有一般类的属性与服务称作特殊类对 一般类的继承。 g 消息( m e s s a g e ) ：向对象发出的服务请求。它应该含有下述信息：提供服务 的对象标识，服务标识，输入信息和回答信息。 h 多态性( p o l y m o r p h i s m ) ：在一般类中定义的属性或服务被特定类继承后， 可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。这使得同一个属性或服务名在一 般类及其各个特殊类中具有不同的语义。 2 3 面向对象的分析 面向对象的分析( o o a o b j e c t - o r i e n t e d a n a l y z e ) 就是运用面向对象的方法进 行需求分析。o o a 是面向对象方法从编程领域向分析领域发展与延伸的产物。 o o a 是一种分析方法，它具有作为一种分析方法所具有的一切，包括一套符合软 件工程要求的概念、原则、表示法、过程、策略及文档规范，同时o o a 又是一种 崭新的分析方法，它的一切都充分体现了面向对象方法的概念及原则。 8 山东大学硕士学位论文 2 3 i o o a 的基本任务 运用面向对象的方法，对问题域和系统责任进行分析和理解，对其中的事物 和它们之间的关系产生正确的认识，找出描述问题域及系统责任所需的类及对象， 定义这些类及对象的属性与服务，以及它们之间所形成的结构，静态联系和动态 联系，最终目的是产生一个符合用户需求，并能够直接反映问题域和系统责任的 o o a 模型及其详细说明。 问题域( p r o b l e md o m a i n ) 被开发系统的应用领域，即在现实系统中由这个 系统进行处理的业务范围。 系统责任( s y s t e mr e s p o n s i b i l i t i e s ) ：所开发的系统应具有的职能。 2 3 2 0 0 a 的主要原则 a 抽象：从许多事物中舍弃个别的，非本质的特征，抽取共同的本质性的特征。 b 封装：把对象的属性和服务结合为个不可分的系统单位，并尽可能的隐蔽 对象的内部细节。 c 继承：特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与服务，称为特殊类对一般类 的继承。 d 分类：把具有相同属性与服务的对象划分为一类，用类作为这些对象的抽象 描述。 e 聚合：原则是把一个复杂的事物看成是若干个比较简单的事物的组合体，从 而简化对复杂事物的描述。 关联：人们思考问题时经常用到的思想方法，通过一个事物联想到另外一个 事物。能使人产生联想的原因是事物之间确实存在着某些联系。 g 消息通信：要求对象之间通过消息进行通信，而不允许在对象之外直接存取 对象内部的属性。o o a 中用消息连接表示出对象之间的动态关联。 j 1 粒度控制：o o a 中运用粒度控制就是引入主体的概念，把o o a 模型中的 类按一定的规则进行组合，形成一些主题，这样使o o a 模型具有不同的粒度层次， 从而有利于与分析员和读者对复杂性的控制。 i 行为分析：控制行为复杂性的原则有以下几点： 1 ) 确定行为的归属和作用范围： 2 ) 认识事物之间行为的依赖关系； 9 山东大学硕士学位论文 3 ) 认识行为的起因，区分主动行为与被动行为； 4 ) 认识系统的并发行为； 5 ) 认识对象状态对行为的影响： 2 3 3o o a 模型 a 基本模型类图 用o o a 开发的系统基本模型是一个类图。类图的主要构成成分是：类、属性、 服务、一般特殊结构、整体部分结构、实例连接和消息连接。 类图的三个层次： 1 ) 关系层：给出各个类之间的关系： 2 ) 特征层：给出各个类的内部特征： 3 ) 对象层：给出系统中所有反映问题域与系统责任的对象。 么二二三三三给出系统中所有反映问题域与系统责任的对象 么二二三至三二卜给出各个类的内部特征 么二二三三三二卜给出各个类之间的关系 图2 2o o a 基本模型类图的三个层次 b 主题，u s ec a s e 和交互图 1 ) 主题( s u b i e e t ) ： 把一些具有较强联系的类组织在一起而得到的类集合。当系统中的类较多时， 可以运用粒度控制原则把它们组合为数量较少的几个主题，使得模型的开发者和 使用者能在不同的粒度层次上表示或理解系统模型。 2 ) u s ec a s e ( 用况) 和交互图 u s ec a s e ( 用况) 是对系统使用情况的一个文字描述。每一个u s ec a s e 针对一 l o 山东大学硕士学位论文 项系统功能，描述系统的外部活动如何与系统进行对话，它可以较好的表达用户 对系统的功能需求。 交- t 亍 ( i n t e r a c t i o nd i a g r a m ) 是一个u s ec a s e 与完成相应功能的系统成分( 对象 的服务) 之间的对照图。 2 3 4o o a 文档 完整的0 0 a 文档应包括：0 0 a 基本模型，0 0 a 补充模型和o o a 详细说明， 如下图所示： 图2 3 0 0 a 文档 2 3 5o o a 过程 0 0 a 过程包括以下主要活动： a 发现对象，定义它们的类。 b 识别对象的内部特征，定义属性，定义服务。 c 识别对象的外部关系( 建立一般特殊结构，建立整体- 部分结构，建立实例 连接，建立消息连接) d 分主题，建立类图。 e 定义u s ec a s c ，建立交互图。 1 ) 发现活动者； 2 ) 定义u s ec a s c ； 山东大学硕士学位论文 3 ) 建立交互图。 建立详细说明。 g 原形开发。 图2 4o o a 过程模型图 本章小结： a ) 面向对象方法是以客观世界中的客体为注视目标的方法，它将客观世界中 的各种事物及其之间关系都视为对象来处理，每个对象都有自己的内部结构和活 动规律，具有相同性质的对象可以被抽象成一个类，复杂的对象可以由简单的对象 通过不同方式组合而成，不同对象之间通过消息传递和相应服务进行关联和相互 作用。 b ) 面向对象方法运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传送、多态性等概 山东大学硕士学位论文 念来构造系统，具有对系统的理解与客观世界一致，界面清晰，易于管理，细节变化 不影响大局，易于扩充，可重用性强，维护方便，易移植等优点，在计算机科学与技术 中成为一种较好的方法，由于它的抽象性与普遍性，在计算机领域中得到了广泛应 用。 山东大学硕士学位论文 3 可视化电厂资源信息模型的研究 3 1 概述 所谓模型乃是基于某种规定语法体系的抽象描述，其语义应为信息交换的双 方所理解。电厂资源本身是客观存在的，其可视化信息平台的数据模型包括： 电厂资源及其结构的数据模型； 电厂资源空间地理信息的数据模型； 原理性、示意图形数据格式： 电厂中的所有资源是一个有机相连的整体“”，资源间的物理连接是为了保证系 统的功能性目标，资源的具体信息依附于某个特定的资源。各业务过程关心的资源 不同，即使同一资源，不同的业务过程只关心其不同方面的特性。如负责检修的人认 为励磁机是发电机组的一部分，因为两者总是同时启停、同时检修维护的：而负责资 产管理的人认为两者是并列的。 负责不同业务活动的人，不同的专工所看到的资源及资源间的关系是不一样的， 他们认可的子系统划分标准也是不同的。当不同的业务过程不需要计算机来辅助管 理，或虽然要用计算机，但各业务过程间不需要在计算机上直接交换数据时，分管不 同业务的人对资源间关系的不同看法和他们坚持的不同子系统划分标准并不会影 响他们的工作。但当用计算机管理的业务过程间需要在计算机上直接交换信息时， 有关资源和资源间关系的信息就必须事先存储在计算机中，而且应该允许不同的业 务过程有不同的资源间关系的描述和不同的系统划分标准，并且要在各种资源间关 系描述和各种系统划分标准间建立起映射，这种映射必须事先存储在计算机中，以 便为各业务过程的展开提供集成化的数据环境，使业务过程间的数据共享和数据交 换得以顺利进行。 一个完备的资源信息数据模型所描述的内容包括： 1 )资源静态属性信息( 如设备台账、物理参数等) ； 2 )资源历史纪录信息( 如故障记录、检修记录等) ； 3 )资源空间信息( 如空间位置、形状等) ； 4 )图形信息( 如系统图、装配图、设计图等各种图形中对设备的表 述) ： 5 ) 资源之间的相互关系( 如包含关系、拓扑连接关系、空间关系等) ；。 1 4 山东大学硕士学位论文 要做到以上5 点，关键是描述资源与资源之间的关系，使得资源在计算机中得到确 定、唯一、有序的标识。 数据模型从原理上可以分为关系数据模型、面向对象数据模型等，但针对同一 系统的数据描述( 数据模型) 问题，即便用同一种原理的数据模型，也会有不同 的选择，i e c6 1 9 7 0c i m ( 电网公共信息模型) 国际标准，就是一种面向对象的电 网系统数据模型。 面向对象的数据模型非常适合我们构建不依赖于特定功能的“信息平台”，从 而为真正意义上的系统整合奠定基础，主要因为以下几个原因： 面向对象的模型是问题域中客观系统或事物的直接映射，它是客观的， 可以形成标准； 面向对象的模型中的对象具有封装和隐藏特性，局部的修改和优化影 响被限制在对象( 类) 的内部，因此，具有很好的可扩充性和可维护性。 面向对象的模型相对于其他任何原理的模型都更适合描述象图形、资 源对象分类、资源之间的父子组合关系等系统信息。 面向对象数据模型由于其上述特点，在平台模型的选择上自然进入了我们的 视野。 ， 3 2 发电厂资源及其结构的数据模型 本文以火电厂为研究对象，采用面向对象方法对其资源进行分类，使用统一 建模语言( u m l ) 来描述其资源数据模型，电厂资源种类较多，用几个类图表示其 资源关系比较困难，画图也比较复杂，此处仅举几个简单例子来表示火电厂生产 流程中部分设备的数掘模型： 图3 1 火电厂主要生产流程部分设备数据模型( 简化图) 山东大学硕士学位论文 发电机组由锅炉、汽轮机、发电机等组成，它们之间是聚合关系( 即组合关系) 用菱形箭头来表示，根据设备工作原理不同，对锅炉、汽轮机、发电机、变压器等进 行了分类，用三角形箭头来表示它们的分类，如变压器分为干式变压器和油浸式变压 器。锅炉燃烧产生蒸汽吹动汽轮机叶片，带动发电机旋转产生电能，电能通过变压器 变压后经输电线到达负荷中心，它们之间用消息来联系。 山东大学硕士学位论文 图3 2 锅炉及其附属的数据模型( 简化图) 锅炉根据其工作原理不同可分为两大类：流化床锅炉和悬浮燃烧锅炉，它与煤粉 制备设备和汽轮机通过消息联系。对锅炉结构进行剖析，它由锅炉本体和锅炉辅机组 成，其聚合关系用菱形箭头表示。根据现场管理需要可对锅炉部件进行进一步剖析， 锅炉本体包括炉墙、燃烧设备、构架等，锅炉辅机包括仪表、除尘设备、通风设备等。 图3 3 汽轮机及其附属数据模型( 简化图) 采用面向对象方法对汽轮机按其工作原理分为四大类：背压式汽轮机、中间再热 式汽轮机、凝汽式汽轮机、调整抽气式汽轮机，它与锅炉和发电机通过消息建立联系。 1 7 山东大学硕士学位论文 汽轮机本身分为汽轮机本体和辅机两大块。汽轮机辅机较多，在该模型图中只是简单 列出了几块：水泵、水处理设备、除氧器等，对每一部分进行了划分。 下图为煤设备的数据模型，它与锅炉建立消息。将煤设备分为输煤设备、卸煤设 备、煤筛选与破碎设备，煤粉制备设备等几大类，每一大类视电厂需求可进一步细化， 如输煤设备可分为：给煤机、皮带输送机、电磁分离器、计量装置。煤粉制备设备分 为：磨煤机和其它制粉设备，磨煤机又可分为：低、中、高速磨煤机。 1 8 图3 4 煤设备的数据模型( 简化图) 图3 卜3 4 所示为采用面向对象方法建立的电厂资源信息平台的数据模型( 部 分) 。在模型中包括了资源的分类和组合关系及其它关系，下面着重对资源的