（电力系统及其自动化专业论文）通用数据访问及其soap实现方法的研究.pdf

a b s t r a c t c o m p m e rt e c h n o l o g yi nt h ea r e ao fp o w e rs y s t e m sa r ew i d e l ya c c e p t e dt o d a y , b u t t h e y a r e m o s t l yb a s e do nm a n yp r o p r i e t a r ys o l u t i o n s o rs t a n d a r d s w o r l d w i d e e l e c t r i c u t i l i t yd e r e g u l a t i o n i s e x p a n d i n g f o rs o m a n yh e t e r o g e n e o u s s o l u t i o n s u t i l i t i e ss p e n da r te v e r - i n c r e a s i n ga m o u n tf o rr e a l t i m ei n f o r m a t i o ne x c h a n g e ，c o s t s f o rs y s t e mi n t e g r a t i o na n dd a t am a i n t e n a n c ea r ee x p l o d i n gj u s tf o rt h ec o m p a t i b l e w o r ko fd a t ae x c h a n g i n gb e t w e e nd i f f e r e n ts y s t e m s ，i ti sn o t p r o p i t i o u s t ot h e d e v e l o p i n go fa u t o m a t i o ns y s t e mf o rp o w e rs y s t e m a d d i t i o n a l l y , w i t ht h er a p i d d e v e l o p m e n t o fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , t h eb a s eo fa u t o m a t i o ns y s t e m ，f o re x a m p l e i n t e r n e t t e c h n o l o g y , o b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y , m u l t i a g e n tt e c h n o l o g y ， s e c u r i t yt e c h n o l o g y , i sm a t u r e t om e e tt o d a y s a n df u t u r e r e q u i r e m e n t s an e w s t a n d a r dw i t la na d v a n c e da p p r o a c hh a sb e e nr e q u e s t e daf e wy e a r sa g o s ot h e n e t w o r ka n dc o m p o n e n tt e c h n o l o g ya r ew i d e l yu s e di nt h ea m o m a t i o ns o f t w a r eo f p o w e rs y s t e m f o rt h ed e v e l o p m e n to fc o m p o n e n t - i n t e g r a t i o n ，n o to n l yh a st h ei n t e r o p e r a t i o n m e c h a n i s mb e t w e e nc o m p o n e n t st ob es u p p l i e d ，b u ta l s ot h ec i ma n dc i sb e t w e e n t h e ms h o u l db ed e f m e d s oi e cp u t sf o r w a r di e c6 1 9 7 0s p e c i f i c a t i o ns e r i e s ，w h i c h m a k ep o w e rs y s t e ma p p l i c a t i o ne a s i l yc o m p o n e n t i n t e g r a t e d ，p l u g - a n d - p l a y , o p e n a n di n t e r c o n n e c t e d 1 1 1 e ya l s or e d u c et h ec o s to fi n t e g r a t i o na n dp r o t e c tt h er e s o u r c e o f c u s t o m e r s t h ep r o b l e m se x i s t i n gi n p r e s e n ti n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n o fp o w e rs y s t e ma r e i n t r o d u c e di nt h i sp a p e r m o r e o v e r , t h i sp a p e ra d v a n c e st h em e t h o dt od e s i g nt h e i n t e g r a t i o nb u s b a s e do nw e b s e r v i c e sa n dg d a ( o e n e r i cd a t aa c c e s s ) f o rs h a r i n gt h e d a t ao f p o w e rs y s t e m t h ea u t h o rh a sd e v e l o p e das o a p b a s e dg d a ( g e n e r i cd a t a a c c e s s ) s e r v e l k e y w o r d s ：g e n e r i cd a t aa c c e s s ，u i b ，g d a ，s o a p ，d a f i i 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1信息整合面临的问题 随着电力企业信息化的完善，建设了大批综合性的、分布式应用的系统。这 些系统的运用极大的提高了电力企业运行效率。但随着运用的深入，一些问题也 逐步的暴露。在宏观上表现为：当用户对老的系统更新换代时，由于运行平台 不兼容，用户原来一些运行稳定可靠的软件不能再正常运行，用户长期积累的数 据资料和二次开发的工作不能再保留；当用户对系统中某一部分的功能进行扩 展时，如果用第三方软件，由于接口专用，要重复建设一些软件，浪费了用户的 资金和时间；当用户进行后期功能招标时，由于第三方软件的接口问题，往往 使用户选择原来系统的厂家，不能选择最好的应用软件； 在微观上即技术层面上是由于不同的计算机的硬件平台、不同的操作系统、 不同的数据库技术和不同的通信规约在不同系统中的采用。出现的问题表现在： 网络协议互不兼容 由于各个电力应用程序往往是由不同的开发商分别研制开发的，大多数采用 各自的通讯协议，互不兼容。这样使得各个系统通信闯题复杂化，下一级系统要 无条件地满足上一级系统要求，就要做大量而频繁地协议转换工作，很难实现各 个子系统地相互通信。 管理信息不能互通 在同一级的系统中，这些分离的子系统分别负责系统中的不同的功能内容， 它们互相之间几乎没有信息交换，这给全系统综合应用造成了很大的局限性。 缺乏对整个网络的综合管理 各个子系统在物理上互相连接，在功能上相互依赖。但目前缺乏对整个电力 应用的综合管理系统，不能实现在较高的层次上的电力系统综合应用，从而使电 力应用的水平受到制约。例如，数据库格式不统一，各个子系统按照自己的数据 格式进行数据处理，造成数据库资源浪费。 管理内容庞杂、操作界面多样 不同时期建立、不同厂商开发、未遵循统一标准的各种各样的子系统必然拥 浙江大学硕士学位论文 有形式多种多样的操作界面、具有千差万别的管理功能。这种局面给电力应用系 统的集中和一体化管理带来了极大的不便。 这些问题归根结底是信息整合和系统的互联的问题。 1 2 以前的解决方案 从一个厂商购买所有的产品 一个系统或其子系统都从一个签署承包责任的厂商购买。这个解决方案的优 点在于：最小化了系统间的互联、减少了数据错误传送的几率和一个有效的责任 负责商。缺点在于：每一个厂商都有其专有的解决方案，因此，他们往往是让用 户选择替代产品，而不是替用户对现有产品进行升级。此外，几乎很少有一个厂 商在所有的应用领域都拥有杰出专业知识和开发经验。这就限制了用户对某一应 用系统领域最佳产品的选择。 基于中心数据库的系统集成 把所有的东西都整合进一个中心数据库，如图1 1 所示。但把横跨几个领域 的数据都集成到一个中心数据库中也存在着以下几个疑问。第一，当应用系统不 断的增加时，数据库对于数据的分配就成了一个瓶颈。因为，在这当中，对于各 个分布式应用程序数据的快速改变，数据库并没有对这种异步处理迸行优化。第 二，传统的系统开发通常是一个基于触发器的程序，这使得系统很难被维护，特 别调用的接口函数没有被整合进数据库。第三，由于中心数据库使用。增加了原 来独立运行的程序的耦合性。 点对点方式的系统互联 通过每个系统之间的互联来达到信息整合的目的。这种方式虽然暂时建立了 系统间的简单互联。但是对于这样的网状互联方式，如图1 2 ，当在原来已经互 联的n 个系统中增加一个系统联结时，需要为这个新增加的系统建立与其它n 个系统的互联接1 5 1 。而且当n 个系统互联时，需要建立的接口程序就有n + ( n i ) 2 个。如此，不仅增加的了开发的工作。而且使得系统难以维护。 4 浙江大学硕士学位论文 图1 1 基于中心数据库的系统集成 图1 2 点对点的系统集成 1 3基于企业集成总线( u i b ) 的新解决方案 随着计算机和网络技术的飞速发展，新的信息系统的基础条件如1 n t e r n e t 技术、面向对象技术、数据库技术、j a v a 技术、中间件技术、多代理技术、厂 站自动化技术、安全防护技术、电力市场运营技术等已经具备，在这些新技术的 支持下，新的系统互联的结构如图1 3 所示。 在图l _ 3 中，可以将接口体系看作基于i t 技术的中间件技术，在这个方面 的技术如s o a p 、c o r b a 、x m l 、s v g 等等，这些技术解决了多个系统之问 互联的底层问题，也就是说解决了软件的互相之间通信问题，但是它并不能将的 系统连接起来。打个比方，网络t c p i p 协议解决了这些计算机之间的互通问题， 但是如果没有f t p 协议，就不可能在两台计算机之间方便的上载、下载文件， 没有e m a i l 协议，就不能互相之间发邮件。所以如果纯粹只是基于i t 技术， 那么只能说有了互联的基础，但是还不能将系统互联起来。 浙江大学硕士学位论文 图1 3 新系统互联结构图 i e c 的t c 5 7 工作组一直致力于电力系统自动化和信息系统的标准起草工 作，从原有的w g 3 、w g 7 和w g 9 解决了r t u 、f t u 与控制中心之间，控制中 心与控制中心之间的通信规约问题到现在的w g l o 一1 5 工作组解决基于网络的 变电站综合自动化、e m s 、d m s 的信息集成，应该说，只有基于i t 技术上充分 的使用这些标准才是解决信息孤岛的唯一途径。使用这些标准才能真正的实现开 放。 t c 5 7 在i e c6 1 9 7 0 中的第4 x x 部分为独立开发的组件集成指定接口，并定 义那些需要传输的信息类型，但是其目的不是试图定义组件本身。组件发行商应 能够自由的把具有不同接口的组件包装成组件包，同时保持包的接口遵循 e m s a p i 标准。 企业集成总线可以实现电力系统信息的集成，它包括两个部分，即消息总线 和电力企业应用适配器( u a a ) 。u i b 提供各业务系统进行数据共享的基础平台， u a a 则是将各业务系统连接至集成环境的包装器，是业务系统接收发送消息或 接口请求应答的接入点。各个系统之间进行数据交互时，各个独立系统需要能 够识别来自其他系统的数据，这就涉及到数据的包装格式。对于整个集成系统来 说，在电力企业集成总线上传输的数据应该具有统一的格式，各个系统只需要在 自己的数据格式与公共数据格式之间做一个数据格式转换的接口。为了适应这种 越来越强的需求，国际电工技术委员会定义了两个系列标准i e c 6 1 9 6 8 和 i e c 6 1 9 7 0 ，它们共同定义了一种电力系统公共信息模型c i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o n m o d e l ) ，在系统集成总线上传输的数据都必须符合c i m 标准定义。g d a 是i e c 6 1 9 7 0 中的4 0 3 部分，与c i m 完全兼容，而且g d a 可以通过数据源代理将多个数据源进 6 浙江大学硕士学位论文 行无缝整合以达到电力系统资源的共享，如图1 4 所示 图1 4 集成总线图 1 4 企业集成总线( u i b ) 的体系结构 图1 5 表明了一个商业应用程序和两组不同的可利用的接口交互。第一组接 ， 囊蕾j 啦日 膏业目 甩 m t a 粮 惜鱼中闷格工其 一培 1 5 u i b 体系结构 口定义了一个商业应用如何调用一个或者更多的u i b 公共服务。第二组接口由 中间件提供，中间件包括两部份：一个消息服务源和一个商业进程( 数据传输和 浙江大学硕士学位论文 工作流) 工具。虽然实际上的接口依赖于组建技术，但是u i b 服务的功能独立 于组件技术和下面的消息中间件。由于u i b 封装了潜在的中间件特征，商业应 用可以使用任意的接口。商业应用作为一个s o a p 、c o r b a 、d c o m 或者j a v a 组件访问u i b 服务。 1 5i j i b 的通用接口 i e c 并没有创造新的接口，他们选择补充o p c 。o p c 是一系列广泛应用 在过程控制中的标准接口，有1 0 0 0 多个供应商支持它们。i e c 接口中的四分之 三等价于o p c 接口。o p c 接口开始是基于微软指定的技术，i e c 决定补充o m g 中标准化的o p c 接口的平台版本。o m g 是主要软件商的软件标准联盟。i e c 接 口的o p c 版本使用在基于组件技术的c o m 、n e t 或者w e bs e r v i c e s 中，这样 符合g i d 的o p c 的客户端可以从供应商定制服务。另一方面，g i d 的o m g 版 本用于定义c o r b a 、j a v a 或者c 语言接口。下面的图表明了w g l 3 、o m g 和 o p c 接口的关系。u i b 的通用接口和g i s 的4 0 2 - - 4 0 7 是兼容的。 图1 6 w g l 3 、o m g 和o p c 接1 ：3 关系 1 6c i m 规范综述 c i m 用面向对象建模技术定义。应特别指出的是，c i m 规范使用统一建模 浙江火学硕士学位论文 语言( u m l ) ，它将c i m 定义成包。 c i m 中的每一个包中包含一个或多个类图，用图形表示该包中的所有类和 它们之间的关系。然后根据类的属性和与其它类的关系，用文字形式定义各类。 c i m 由一组包组成。一个包一般意义上是指将相关模型元件分组的方法。 没有具体的语义意义。包的选择是为了使模型更易于设计、理解和查看。公共信 息模型是由一整套包所组成的。实体可以具有跨包的关联。每一应用可以使用几 个包所表示的信息。 为方便起见，整个c i m 分为下面几个包，同时包在分成组，以此作为一个 单独的标准文件。 i e c6 1 9 7 0 第3 0 1 部分 核心包( c o r e ) 域包( d o m a i n ) 发电包( g e n e r a t i o n ) 发电动态包( g e n e r a t i o nd y n a m i c s ) 负荷包( l o a d m o d e l ) 测量包( m e a s ) 停运包( o u t a g e ) 生产包( p r o d u c t i o n ) 保护包( p r o t e c t i o n ) 拓扑包( t o p o l o g y ) 电线包( w i r e s ) i e c6 1 9 7 0 第3 0 2 部分 能量计划包( e n e r g ys c h e d u l i n g ) 财务包( f i n a n c i a l ) 储备包( r e s e r v a t i o n ) 需要注意的是，包的界限并不意味着使用的界限。一个应用可以使用几个包 的c i m 实体。 图4 i 表示在c i mi e c6 1 9 7 0 3 0 1 部分中定义的各包及它们间的依赖关系。 虚线表示依赖关系，箭头从依赖性包指向它所依赖的包。 9 浙江大学硕士学位论文 图4 1c i m 包结构框图 1 7 本文所做的主要工作 随着计算机技术在电力系统中的广泛应用，不同的应用间信息的不兼容限制 了信息的共享。为了实现信息共享，c c a p i 小组制定起草了许多关于相关标准， 后来提交给i e ct c 5 7 工作组。i e ct c 5 7 工作组也一直致力于电力系统自动化和 信息系统的标准起草工作，为解决基于网络的变电站综合自动化、e m s 、d m s 的信息集成等问题，逐步制订并演变成为i e c6 1 9 7 0 标准。同时，随着企业其他 应用间共享数据的要求，将除去6 1 9 7 0 规定部分的内容外的所有电力系统对象均 纳入到i e c 6 1 9 6 8 标准中。 现在c i s 的大多数实现是基于c o r b a 或者c o m d c o m ，而对于系统集成 来说这些技术有一些缺点，首先应用直接和另一个应用相连会导致每次服务器的 变化都需要重新配置客户端，导致在客户端和服务端有过多的耦合，其次这些技 1 0 浙江大学硕士学位论文 术需要一个公共的安全域和函数调用的约定，二进制数据类型，以及定位和激活 远程应用。另外，c o r b a 和d c o m 需要服务应用必须准备好服务一个请求。 因此c o r b a 和d c o m 更适合集成紧耦合的组件。 以c o r b a 和d c o m 为基础的集成总线会有下面的缺点： 昂贵的配置和维护：这些系统完全是私有的，用户不得不使用昂贵的工具和 单一的资源应用外包 不能优化各自的连接来满足项目的具体需求：这些系统有整体的构架。如果 信息总线不能满足性能需求的话，用户被迫使用消息总线做每一件事或者发展它 们自己定义的应用外包。 而基于w e b 服务的集成方法解决了这些缺点，它可以降低费用，w e b 服务 体系可以通过平台供应商提供；多个供应商包括主要的应用集成工具供应商支持 w e b 服务，所以应用之间可以互操作。 本文首先分析了电力系统信息整合中面临的问题及其可采用的解决方案，然 后提出结合s o a p 和c i s 的4 0 2 4 0 7 部分来实现集成总线，完成电力系统应用的 数据共享。然后在第二章论述了g d a 的基础u m s 的数据操作工具( d a p ) 规约i 在第三章中首先简要的叙述了i e c 6 1 9 7 0 的框架，然后具体介绍了g d a 的内容； 在第四章中具体论述了基于s o a p 的w e b 服务的g d a 实现和集成总线的实现；在 第五章中简单论述了w e b 服务；最后讨论了g d a 的前景和后续工作。在这里作者 完成了一个基于s o a p g d a 的软件平台的程序系统，在这当中涉及到包括g d a 服务的配置，源数据的读取，r e s o u r c e l d 的分配，关联的形成，查询结果的形成， s o a p 服务端的部署以及基于简单对象访问协议s o a p 的x m l 文件的传输。 浙江大学硕士学位论文 第二章u m s ( u t i li t ym a n a g e m e n ts y s t e m ) 数 据操作工具( d a f ) 2 1 概述 最基本的控制系统提供管理控制和数据获取( s c a d a ) 功能。更加成熟的系统 提供仿真和分析功能来帮助操作员优化性能，质量和补给安全。d a f ( d a t a a c c e s s f a e i l i t y ) 可以应用在电力系统的能源管理系统，变电站管理系统等。 图2 1 表明了一个u m s ，两个接口被显示在粗箭头：s c a d a 接v i ( 将被包含在 其它请求中) 和分析数据接口( 这个规约的主题) 。 图2 1 ：u m s 系统 在u m s 中广泛使用物理模型来表现网络，生产设施和其它事物间的需求行为。 这些模型使u m s 区别于其它的控制系统。例如，一个e m s 电力系统模型可能包括几 百个类表示物理和电路理论的概念。这些模型的部分必须被那些解释模拟和分析 结果的外部程序支持。然而，在所有现存系统，这个模型被应用在一个或另个 数据库管理系统。对于e m s 或者d m s 的数据没有标准的查询语言或者a p i 。 这使得u m s 的数据访问问题不同于传统的数据库访问，也不同于仅涉及到几 个表现通用概念的类的s c a d a 数据访问，例如测量值和设备。 虽然u m s 的数据访问问题十分困难，但是在u m s 和其他应用或者系统的互操作 的需求十分迫切。u m s 自动操作关系到很多商业其他部分的关键的活动，此夕i u m s 功能被重定义成有效的商业工具，因此，新的互操作需求浮现出来。 浙江大学硕士学位论文 u m sd a f ( d a t aa c c e s sf a c i l i t y ) 的目标使提高这些u m s 应用和其他应用或者 系统的互操作问题。 d a f 解决了从一个只读u m s 获取分析数据( 包括输入和结果) 的问题，这包括 一个和系统的物理模型相关真实或者仿真的状态，并且提供接口来查询出现在 u m s 中的数据，这些数据包括分析输入，分析结果和物理模型数据。规约能够充 分的集成很多运行在u m s 近实时或者非实时模式的下游应用或者系统。这个工具 也可以和将来的工具协作来获得更广泛的集成。规约定义的接口提供数据改变时 的粗糙的通知。d a f 还提供允许从u m s 读取一个一致的数据群的机制，例如可以通 过接口读取一个类所有实例的资源描述。对于电力系统，规约通过引用e p r ic i m 建立了数据的语义和结构。 为了避免针对特定的系统和增加应用的复杂型，d a f 的范围是有限的。根据 这一要求，规约不应考虑下面的问题： 1 、在u m s 更新数据的接口。 2 、定义数据语义，也就是定义类，关联和属性的接口。 3 、高层次的功能，例如泛化请求处理或者可设计的事件过滤。规约也不考虑预 期在其它请求范围内的问题，即通用s c a d a 功能接口以及计划和贸易功能接口。 u m sd a f 是i e c 6 1 9 7 04 0 2 部分( g d a ) 的基础，它提供了简单的查询、事 件和代理等服务。g d a 只是在d a f 的基础上扩展了过滤查询，增加写访问和资源改 变事件。 2 2 设计原则 2 2 1 简单 由于d a f 可以被应用在非常简单的系统，甚至不包括一个完全的数据库管理 的系统，所以它和其它数据库a p i 是不同的。人们通过简单快速的实现d a f 来解决 小尺度的集成问题，而且对更多精细的实现不会产生损害。因此o a f 定义非常少 的接口，并且不需要管理大的动态的对象群。大多数行为集中在 r e s o u r c e q u e r y s e r v i c e 接口，这个接口很小，但是是充分的查询集合。d a f 定义 的查询在任何u m s 数据库和很多相关系统和应用都可以简单实现。 浙江大学硕士学位论文 2 2 2 高性能 u m s 在某种意义上是一个实时系统，它在严格规定的时间内完成操作决定。 性能需求意味着典型的u m s 不能用典型的数据库管理系统，这导致了对d a f 的需 求。为了在运行和离线有高性能，d a f 不能引入瓶颈，这影响了设计的如下几个 方面。前两个方面实在性能测试和原型的优化时出现的。 查询结果的粒度：由于简单，d a f 查询可以一次以 r e s o u r c e d e s c r i p t i o n s e q u e n c e 的形式返回大量的数据。在服务端，这允许优化 数据遍历而不需要从头读的方式。在客户端，它最小化了网络延迟而不需要缓存 模式。 u m s 分析软件的数据存取模式是著名的，并且不适合缓存。在每次分析循环的 开始，一个典型的分析模块需要一次精确的读大量的输入数据。这个输入数据一 般对于下一次分析循环就过时了，因此没有必要做缓存机制。 表示数据的值：查询结果组成的基本数据单元是s i m p l e v a l u e s i m p l e v a l u e 使 用必要的基本数据类型的知识并且消除c o r b a 任何来自接口的最高带宽部分。当 大量数据累积时，这对于性能有重大影响。 2 2 3 部分模板： e p r ic i m 是一个相关的大的模板，一个指定的d a f 提供者也不完全支持 c i m d a f 提供了一个方法g e t _ r e s o u r c e i d s0 ，客户端可以使用这个接口判断一 个给定的类或属性是否被一个指定的应用支持。相同的方法被用来判断一个一致 的块一旦被定义，它作为整体是否被支持。 属性层次的分解：一个局部的模板有可能忽略整个数据的类，但是这正像它 常忽略一个类的一些属性并且支持其它的属性。这反映了不同群的属性对应不同 功能范围。e p r ic c a p i 和o m g 组织已经经常引用这些有功能上联系的属性组作为 一部分。 一个传统的面向对象设计，方方面面都被归结为类。然而e p r ic i m 没有定义 这样的类并且这对于新的应用很难保持最新的定义。因此d a f 允许实现忽略或者 支持独立对象的独立属性的层次。这影响了查询结果的设计，更根本的是影响了 1 4 浙江大学硕士学位论文 d a f 依赖的数据模型。 数据源的集成：这个规约期望大量数据源支持所有模板的部分，从而连接成 一个完整的系统。这将允许独立的开发者扩展带有数据源和客户端的u m s 。无论 如何，这意味着对于系统和配置必须能直接查询恰当的数据源并且整合获得的结 果。d a f 提供了代理数据源来隐藏这些客户端和最终数据源的细节，确保这些组 件可以被独立于其它系统发展。 2 2 4 模板操作 d a f 不需要支持对元数据的操作；然而不引用最小的模板元素：类，属性和 关联的系统的查询是不可能的。而且，很多通用应用不仅引用模板信息而且查询 它的细节。例如，一个x m l 输出工具有可能判断输出什么，通过查询存在的类 怎样输出和是那种属性类型。 标志模板元素：这个规约在两个层次处理模板。对于简单的客户端和服务模 板元素，d a f 使用u r i ( u n i v e r s a lr e s o u r c ei d e n t i f i e rr e f e r e n c e s ) 。简单的客 户端需要知道要存取类和属性的u r i 。对于定义在u m l 中的e p r ic i m 和用于d a f 中 的u r i ，规约提供了映射。 查询模板信息：更成熟的客户端可能需要查询更详细的模板信息。规约提供 这个方法并不需要每个客户端和数据源应付复杂的情况。数据源发展的经历表明 模板查询能力增加了巨大的费用和复杂性，甚至可能占据主要的实现费用。这里 的设计原理是仅仅花费需要用的功能的费用。当可用的时候，模板信息由提供大 量数据的查询接口的反射提供。模板查询的基础是采纳标准元模型。当数据源满 足上述标准的部分模板时，规约允许一个代理的数据源使客户端和最终的数据源 匹配。代理可能增加或者合并这些由客户端查询的但是对于最终的数据源不可用 的模板信息。 模板版本：d a f 对客户端和数据源提供了查找模板版本的方法。所有的模板 元素被u r i 指定，u r i 可能包换了版本标志。当数据源不能识别给定的u r i 模板时， 说明客户端和数据源之间版本不匹配。数据源能同时支持多个模板版本，版本越 接近，模板的差别越小。 模板和元模型扩展：对于现存或者标准模板，d a f 提供在制定系统的扩展方 浙江大学硕士学位论文 法。因为模板元素由u r i 引用命名，其它元素如果没有名字冲突也可引入。类似 的，对于那些需要更为丰富的模板信息的通用程序，这个扩展是可以的。 2 2 5 与x m l c i m 的一致性 d a f 共享了x m l c i m 语言的数据模型和模板，因此两个标准间可以进行c i m 模 型内部一样的互操作，而且将来也要确保这两个标准的兼容性。 2 2 6 模块依赖关系 下图显示了组成模块的d a f 规约和依赖关系。 l t t ， 2 2 ：模块依赖关系 2 3 资源描述框架r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o n f r a m e w o r k ) 2 3 1 概述 r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) 是由w 3 c 推荐制定，可以提供给d a f 合适的数据模型和一致的语义。r d f 模型类似数据的关系模型，但它更容易适应 各种面向对象和层次数据仓库，而且保证相关模型的兼容。它也将d a f 与w e b 技术 和x m l c i m 语言联系起来。这种语言就像d a f 一样基于r d f 和e p r ic i m 的结合。 d a f 中采用清楚的数据模型有助于实现适应或外包数据仓库，否则需要在d a f 翌 图匿 浙江大学硕士学位论文 接口内引入明确的结构。虽然这份规约没有r d f 也可以理解，但是人们会发现使 用w 3 c 推荐的r d f 十分有帮助。 2 3 2 基本概念 d a f 用资源、属性和值阐明了查询和它们的结果例如，最简单的查询一个指 定资源的几个属性的值，所有的结果将会用资源描述来构成。其它的查询需要属 于给定类的所有的资源信息。这些d a f 基本的成分在下面将给出定义： 资源：一个资源是含有一个唯一标志符的任何事物。通常u r i ( u n i f o r m r e s o u r c ei d e n t i f i e r ) 可以标志任何资源，但是一个更加紧凑的r e s o u r c e i d 可以 代替它在d a f 的查询和查询结果中使用。后面的章节将会讲述如何恰当的使用u r i 和r e s o u r c e i d 。 属性：一个属性是一个可描述资源的某种属性。例如位景和操作次数可以看 作开关的属性。在查询中它们用p r o p e r t y i d 来表示。然而属性本身是一个资源， 而且p r o p e r t y i d 也作为r e s o u r e e l d 定义。一个属性有一个它所在的资源的域和属 性可以取值的范围，属性的范围( 和域一样也是一组资源) 可以产生资源间的关 联。例如，位置属性可以将开关和带有这个开关的变电站关联起来。 属性值：属性值是r d f 的基本的数据单元，它可以是字符串或者整型或者一 个资源的引用。在d a f 中值是s i m p l e v a l u e 类型的，这种类型是r e s o u r c e l d 和几个 基本类型的联合体。 资源描述：d a f 的目的是提供关于资源或者资源描述的信息。资源描述向 个资源的每一个属性都提供一个值。一个最简单的资源描述是描述个属性，这 个资源描述由一个资源标志符，一个属性标志符和一个s i m p l e v a l u e 类型的值构 成。这个基本的资源描述有时被称为语句或三元组。在d a f 中一个资源描述是 r e s o u r c e d e s c r i 口t i o n 乡皂型。 类：一个类是拥有一组属性的资源集合。例如，在电力系统模板中所有的开 关集是一个类。在查询中，类通过c l a s s l o 弓 用，就像p r o p e r t y l d - - 样，类本身 是资源，而且c l a s s i d 也是种r e s o u r c e i d 。 浙江大学硕士学位论文 2 4 数据访问接口 数据访问接口可以提供有意义的查询，而不是简单的对指定资源的查询。 例如它可以通过g e t r e l a t e d v a l u e s 0 来查询指定变压器所属的变电站，或 者查询变电站所在变电站的属性。查询接口返回资源描述或者资源描述的迭 代，资源描述由资源的i d 和资源的属性描述序列组成。属性描述由p r o p e r t y i d 和属性值构成。属性值是s i m p l e v a l u e 类型，它可以是字符串，布尔型，整型 等，但是属性值必须是唯一的，属性值也可以通过r e s o u r c e i d 来关联其它的 资源，例如变电站中一个变压器的所属变电站属性值就是变电站的 r e s o l u r c e i d 。 2 4 1 简单值 简单值是对象的属性，在前面资源描述框架中的叙述中已经强调了它们的目 的。d a f 将通过s i m p l e v a l u e t y p e 将s i m p l e v a l u e 区别开来。一个s i m p l e v a l u e 类型 可以是资源标志符，字符串或者这些的序列，它可以表示基本的数据类型和 s i m p l e v a l u e 内定义的类型，例如复数，时间等等。但是为了使用d a f q u e r y 方法 查询复杂的数据结构s i m p l e v a l u e 不能嵌套。 2 。4 。2 资源标志符 资源标志符是查询和查询结果中紧凑的资源标志。r e s o u r c e i d s e r v i c e 提供 了r e s o u r c e l d 和文本形式u r i ( u n i f o r mr e s o u r c ei d e n t i f i e r ) 相互转化的方法。 2 。4 2 1 资源标志符的目的 在下面两种情况下查询使用资源标志符： 在查询中指定类和属性。类和属性资源标志符从资源标志服务中获得。 在层叠的查询中，一个查询的结果通过资源标志符传给另一个查询。 2 4 2 2u r i 的目的 不像资源标志符那样，u r i 提供一个通用命名模板也因此成为独立的软件和 系统的互操作工具。u r i 是带有可选片断标志符的统一资源标志符。原则上任何 事物都可以被指定一个独一无二的u r i ，而且任何存在的命名模板都可以被包含 浙江大学硕士学位论文 这个通用的系统。在d a f 中一个u m s 中的所有对象，具体的，抽象的，群和模板都 有独一无二的u r i 。 在d a f 中有关模板元素的u r i 主要用于如下几个方面： 引导：没有资源标志符的查询无法使用。最初的资源标志符是通过资源标志 服务得来的。 标准模板：u r i 被用来作为e p r ic i m 的类、属性和r d f 模板的名字。 自定义模板：u r i 被用来指定具体系统的类和属性。u r i 避免名字冲突，特别 是同一个类之间的不同属性。 版本控制：u r i 可以包含版本信息，这样数据源和客户端之间可以区分一个 类或属性的不同版本。 2 4 2 3 资源标志符r e s o u r c e i d r e s o u r c e i d 是u r i 紧凑定长的替代品。在重复u r i 解析，比较和查找这些很耗 费资源的地方，它的引入可以使d a f 的实现有更高的性能，r e s o u r c e l d 也可以简 单化d a f 的实现。 r e s o u r c e i d 分c o n t a i n e r 和f r a g m e n t 两个部分，这二者都是6 4 位l o n g 整型， 当处理大群关联资源和复合数据源时，r e s o u r c e i d 的两个域被用来进一步提高实 现的效率。c o n t a i n e r 和f r a g m e n t 域对应于u r i 弓l 用中的域，并且支持类似的分配 与标志的方案。 r e s o u r c e i d 根据容器来分组，在含有多个数据源的系统中下列情况中两个 r e s o u r c e i d 有相同的c o n t a i n e r ，不同的f r a g m e n t 值： 相同的数据源分配这两个r e s o u r c e i d 并且可以通过它的 r e s o u r c e i d s e r v i c e 将u r i 和r e s o u r c e i d 互相转化。 当转换成u r i ，两个r e s o u r c e i d 产生相同的s c h e m e n a i l l e 和o p a q u e p a r t 。 另外： 实现应该保证同数据源有相同c o n t a i n e r 值的两个资源的属性值是从同 一数据源被获取。 c o n t a i n e r 域对应于u r i - r e f e r e n e e 的主体，f r a g m e n t 域对应于 f r a g m e n t i d e n t i f i e r 2 4 2 4 分配资源标志符 浙江大学硕士学位论文 在d a f 实现中，资源和r e s o u r c e l d 是一对应的。为了确保唯一性，在有多 个数据源参与的情况下，d a f 必须协调r e s o u r c e l d 中的c o n t a i n e r 值。r e s o u r c e i d 中的c o n t a i n e r 值在系统初始化或者配置的时候产生。c o n t a i n e r 值的产生方法不 在d a f 规约之内。 然而，每一个数据源必须独自分配片断。因此在u r i 弓i 用中 f r a g m e n t i d e n t i f i e r 是在容器资源中独立分配和解释。类似的r e s o u r c e l d 的 f r a g m e n t 也是在c o n t a i n e r 中分配。 2 4 2 5u r i 转化成资源标志符 u r i r e f e r e n c e 和资源是多对一的关系，一个u r i r e f e r e n c e 指定一个唯一的 资源，但是一个给定的资源可以有好几个u r i r e f e r e n c e 。在d a f 实现中，每一个 资源的u r i r e f e r e n c e 是不同的，这就是r e s o u r c e l d 被转化时由 r e s o u r c e i d s e r v i c e i 匡回的u r i 。 相反，r e s o u r c e l d s e r v i c e 必须能转化不同的u r i r e f e r e n c e 成r e s o u r c e l d 。 这取决于实现的r e s o u r c e l d s e r v i c e 能否将相同资源不同的u r i r e f e r e n c e 转化 成相同的r e s o u r c e l d 2 4 2 6 资源标志符转化成u r i 如果有多个支持给定u r i 的数据源，那么它们中只有一个能提供u r i 转化成 r e s o u r c e l d 的功能。指定的数据源必须能将其它数据源的r e s o u r c e l d 转换成u r i ， 这就像是r e s o u r c e i d s e r v i c e 服务的客户端一样访问指定的数据源。如果这样配 置，一个一致的d a f 数据源实现必须能从其它的数据源获得u r i 的转换。 2 4 2 7 资源标志符的生命周期 资源标志符和资源之间的映射在系统中是稳定的。实际上这意味着一个数据 源必须使它的资源标志符在系统重启后仍然保持一致。但是这是最低标准，资源 标志符的设计倾向于给资源分配永远不变的资源标志符。 2 4 2 8 空资源标志符和空片断 空的资源标志是一个保留值，它表示没有资源，它的c o n t a i n e r 和f r a g m e n t 都是零。一个没有f r a g m e n t 标志的u r i r e f e r e n c e 也有特殊的意义。这种类型的 u r i 对应一个f r a g m e n t 为零的非空资源标志符。 浙江大学硕士学位论文 2 4 2 9 资源标志符服务 客户端的用户一般只知道所查资源的u r i 并不知道相应资源的r e s o u r c e l d ， 或者得到了r e s o u r c e i d 也不知道它表示的u r i ，这就需要r e s o u r c e i d s e r v i c e 来进 行导航，它可以将资源标志符和u r i 相互转化。这样从客户端的角度看，在给定 的环境下有一个确切的资源标志服