（系统分析与集成专业论文）基于扩展cim电力生产信息集成平台及应用研究.pdf

删6 中文摘要 随着电力改革的深入和竞争机制的逐步引入，电力市场对电力企业的运作效 率和灵活性提出了更高的要求。过去多年的信息化发展，电力企业各部门依据自 身业务发展的需要，建设了适应各部门业务处理的信息系统，这些系统的建设从 一定程度上提高了电力企业的业务处理能力和自动化水平。然而，电力企业的一 些业务流需要跨越多个部门、多个系统才能完成，以及企业的一些决策需要综合 t 多个业务部门的信息，而且现有业务系统开发时间不同，使用的操作系统、系统 模型、数据格式等都各异，系统间信息交互困难，企业内存在着事实上的“信息 孤岛”。 本论文以上述电力企业信息化发展面对的问题为出发点，以现代信息技术为 基础，研究电力企业生产信息集成相关问题。论文主要从三个方面开展工作：其 一，以国际标准通用信息模型为基础，研究电力企业生产信息建模，结合杭州电 力局生产建模项目，为杭州电力局建设符合实际需求的企业信息模型。其二，研 究电力生产信息集成平台，整合电力企业内各业务信息系统，使得系统之间信息 能够互联互通。其三，在信息集成平台之上，研究规划电力企业高级应用，重点 研究了抗体克隆算法在配电网络重构中应用，尝试了算法数据来源于信息集成平 厶 口。 关键词：信息建模；信息集成；集成平台；公共信息模型；网络重构；配电 网；免疫算法 a b s ”a c t w i mf u r t h e rr e f 0 衄o fe l e c t r i cp o w e rs y s t e ma n di n t r o m l c t i o no fc o m p e t i t i o n m e c h a l l i s m ，e l e c 仃i c i t ym a r k e tr e q u i r e si m p r o v e m e n to fm eo p e r a t i o ne m c i e n c ya i l d n e x i b i l i 吼i n l ep a s ty e a r s ，a c c o r d i n gt ot 1 1 en e e d so fs e l f _ b u s i n e s sd c v e l o p m e n t ， e l e c m cp o w e re m e r p r i s e sh a v ec o n s m j c t e dc o l l e s p o n d i n gi n f o m a t i o ns y s t e m ，w h i c h e 岫c es e i f - b u s i n e s sp r o c e s s i n ga b i l 的a n di t sa u t o m a t i o nl e v e li nac e r t a i ne x t e n t h o w e v e r ，s o m eo ft h eb u s i n e s sn o wi n v 0 1 v e sag r e a tm a n yd e p a r t m e n t sa n dr e f 打st o m a l l ys y s t e m s ，a n dt h ed e c i s i o n m a l 【i n ga i s or e q u i r e st os y n m e s i z em u c hi n f b r m a t i o n f m mv a r i o u sd e p a n m e m s ，f 啪e m o r e ，b e c a u s eo ft l l ed i 丘b r e n c eo ft h ee x i s t i n g o p e r a t i o ns y s t e ma i l di t sd e v e l o p n m tt i m e ，t h ed i 髓r e n c eo f 也es y s t e mm o d e la n d d a t af o n n a t ，p l u st h ei n f o r i l l a t i o ne x c h a l l g ed i m c u l t yb e t 、v e e nv a r i o u ss y s t e m s ，t h e “i n f o 彻a t i o ni s l a l l d ”p h e n o m e n ai n e v i t a b l ye x i s t si nt 1 1 ee l e c t r i cp o w e r e n t e 啦r i s e a i m i n g a t s o l v i n gn l ep r o b l e m sf 如e db yt h ee l e c t r i cp o w e re n t e r p r i s e i n f o m a t i o nt e c l h l o l o g yd e v e l o p m e n t ，b a s e do nm em o d e mi n f o 姗a t i o nt e c h n o l o g y ， 也i sp 印e rd o e ss o m er e s e a r c ho nt h ep r o d u c t i o ni 缸b n n a t i o ni m e g r a t i o no fe l e c 伍c p o w e re n t e i p r i s e t h ep a p e r sw o r k c a l lb ed i 、，i d e di n t om r e ea s p e c t s ： f i r s d y ，b a s e do nt 1 1 ei n t e m a t i o n a ls t a l l d a r dc o m m o nh l f b m a t i o nm o d e l c i m ， t 1 1 i sp 印e re x p l o r c st h ep r o d u c t i o ni n f o m l a t i o nm o d e l i n gf o re l e c t r i cp o w e r e n t e r p r i s e c o m b i l l e d 、 ，i t l lh 姐g 吐o ue 1 e c t r i cp o w e rb u r e a up r o d u c t i o nm o d e l i n gp r o j e c t s ，t l i s p 印e rd e v i s e sa 讲) r o p r i a t ee r l t e l p r i s ei 碰o n n a d o nm o d e lf o rh a l l g 出1 0 ue l e c t r i cp o w e r b l l l - e a u s e c o n d l y ，m i sp 印e rw o r k so v e rm ep o w e rp r o d u c t i o ni n f b 瑚a d o ni 1 1 t e g r a t i o n p l a t f o 彻，m a k e se a c hi 0 n n a t i o ns y s t e mc o n n e 曲e dt os h a r e 出ed a t aw i t l le a c ho t h e l t h i r d l y ，o n 也ei n f o n n a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o m l ，也i sp 印e rm a k e so ms o m e p l a n so ne l e c t r i cp o w e re n t e l p r i s ea d v a n c e da p p l i c a t i o n ，a n df o c u so n 也e 印p l i c a t i o n o fa 1 1 t i - b o d yd o n ea j g o r i m mi nn l ep o w e rd i s 仃i b 埘o nn 曲o r k sr e c o n f i g u r a t i o n ，a l l d a t t e m p t st o d of 矾h e rr e s e a r c hb a s e do nt h ed a t aw 1 1 i c hi sd r a w no u t 矗0 mt h i s i n f o n n a t i o ni m e f a t i o np l a t f b m k e v p l a t f o 玎n w o r d s ： c o m m o n i n f b m a t i o nm o d e l i n g ，i n f b m a t i o n i n f b r m a t i o nm o d e l c i m n e t w o r k s d i s t d b u t i o nn e t 、v o r k s ，h i h n u n ea 1 9 0 r i t h m i n t e g r a t i o n ，i n t e 掣a l i o n r e c o n f i g i 】r a t i o n ，p o w e r 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 1 1 概述 第1 章绪论 电力企业在国家的经济建设起着举足轻重的作用，它的工作关系着社会的方 方面面，企业的正常运转，人们的日常生活，都离不开电力。电力企业的各个生 产部门的职责就是将电安全、稳定和及时的输送到各大企业和千家万户。因此， 电力企业内部科学规范的业务管理和生产过程自动化尤为重要。我国电力体制正 在进行改革，改革必然带来市场竞争，带来国际化规范运作方式的实施，使电力 成为真正的商品。电力企业必须建立规范的现代企业制度，减员增效，提高劳动 生产率，提高管理水平，加强信息反馈，提高决策的科学性和准确性，提高企业 的综合能力，适应市场经济要求和电力生产特点。改革后电力企业在生产经营决 策和成本与效益上的择优与追求更加迫切，将会引起电力企业在内部管理机制、 运作方式、经营模式、市场应对策略以及用户资源和管理等方面发生巨大变化。 这种变化主要体现在电力企业的管理理念和企业运作方式上。 经过2 0 多年的改革和信息技术发展，电力企业对信息化的认识已经有了很 大提高。企业各业务部门根据自身部门发展的需要，建设了适应各自部门的应用 系统，如办公自动化( o m c e a u c o m a t i o n ，o a ) 、管理信息系统( m a n a g ei n f o n n a t i o n s y s t e m ，m i s ) 、电力市场和营销系统、能量管理系统( e n e 娼ym a n a g es y s t e m ， e m s ) 、配电管理系统( d i s 协b u t i o nm a i l a g es y s t e m ，d m s ) 、呼叫中心( c a l lc e m e r ) 等。这些系统的建设，大大提高了电力企业内业务流程的自动化以及企业的运行 效率。然而，随着电力改革的深入和竞争机制的逐步引入，电力市场对电力企业 的运作效率和灵活性提出了更高的要求。特别是一些业务流需要跨越多个部门、 多个系统才能完成，以及企业的一些决策需要综合多个业务部门的信息。由于现 有业务系统缺乏从整个企业的角度进行统一规划和设计，开发时间不同，使用的 操作系统、系统模型、数据格式等都各异，系统问信息交互困难，企业内存在着 事实上的“信息孤岛”【1 】【2 】。但是，企业的运作是一个整体，需要各个系统之 间相互配合，于是，应用系统之间的数据交换接口就成为困扰企业信息管理发展 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c l m 电力生产信息集成平台及应用研究 的一大难题。缺乏一个综合信息集成平台，不能将备部门的信息有机的集成在一 起，势必给电力企业的管理带来困难，不但使信息管理效率低下，而且信息冗余， 大量的重复开发也会造成资源浪费。 1 2 本课题研究的意义 进一步提高电力系统的安全、优质和经济运行水平。电力企业应用系统是一 个高度分布和异构的环境，目前的状况是信息孤岛林立，通过建设电力企业生产 信息集成平台使得在这个异构的环境下实现各个分布式应用的互联和互操作，为 电力系统信息论提供充分的信息，有利于研究信息论在电力系统分析决策中的应 用原理和方法，提高电力信息的可靠性和电力系统分析决策的智能性，可进一步 提高电力系统的安全、优质和经济运行水平。 挖掘出大量的非常有价值的隐含的潜在信息。近些年来，电力企业的信息化 有了长足的发展，保存了海量的电力系统的运行数据。电力企业解除管制的商业 环境以及更加多变的电力市场使得信息和知识成为电力公司最有价值的资源。在 充满竞争的电力市场中，电力工业的解除管制将使信息量和交换数据大大增加， 利用信息集成平台能够方便地获取这些运行信息，帮助公司最大程度发挥系统运 行潜力、提高人员生产力、降低损耗、为系统可能的变化保持必要的灵活性。这 些数据是我们电力系统的宝贵财富，其中不但有我们常用的信息，更隐含了大量 的非常有价值的潜在信息。 提高智能系统的决策、策划、反应的快速性和正确性，降低决策风险。在当 前的知识经济时代，知识正成为生产力要素中最活跃最重要的部分，知识的创新 和应用使企业在竞争中不断发展，并创造巨大财富。解决信息孤岛问题，能把各 个孤立的信息资源整合在一起，进而形成统一的知识，连同知识员工积累的实践 经验和创新思想进行有效的挖掘、共享和利用，使企业了解自己的知识资源，并 利用这些知识达到发展的目的，这对于保持企业的竞争优势是至关重要的。通过 这些知识资源，可以使电力系统运行人员更便捷地获得电力系统真实的运动状态 和本质性的规律，使商业部分与电力系统控制功能有效结合起来以获得信息的高 度共享和实时获取，以此作为电力企业计划、生产、规划等的决策依据。 浙江大学硕士学位论文基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 信息融合能够把局部环境下的不完整信息加以综合，消除可能存在的冗余和 矛盾信息，加以互补，降低其不确定性，以形成对系统环境的相对完整一致的感 知描述，消除信息源不唯一性，从而提高智能系统的决策、策划、反应的快速性 和正确性，降低决策风险。 本课题是基于对电力企业现有信息系统现状总结得来，对c m i 扩展建模和 信息集成平台进行了深入的研究，利用集成平台尝试研究了电力高级应用，因此 对于电力企业信息互联和共享以及高级应用和决策有现实意义。 1 。3 国内外研究状况 电力企业希望通过数据资源的集成和整合，优化企业数据关系，有效配置企 业资源，达到提升企业的效率和成本控制。电力企业的集成很重要的一点是企业 数据的集成，也就是企业范围内信息模型的统一。过去的电力企业的信息系统建 设，采用的模型都是各个系统供应商根据企业的实际需求而设计，模型设计不规 范，并且私有不开放。现在，国际电工技术委员会( i r l 钯m a t i o n a le l e c t m t e c l l i l i c a l c o m m i s s i o n ，i e c ) 制订了国际电力公用信息模型( c o i l l i n o ni n f o 皿a t i o nm o d e l c i m ) 3 7 】，为电力信息系统的集成和开放奠定了基础。c i m 是一个代表电力企 业所有主要对象的抽象模型，但它并不能覆盖电力企业的所有对象模型，因此， 采用u m l 语言 8 】，研究c i m 的扩展模型 9 1 3 】，来满足电力企业的实际需求。 企业数据资源共享是企业实现应用集成的基础，建设信息集成平台既能够集 成和优化原有各应用系统，又能够满足当前和未来挑战性需求，以实现整个电力 运营的全过程管理和控制，及时真实地了解、应用、分析各方面的信息，提高判 断和决策的及时性和准确度。当前，一些专家学者对电力企业的信息集成进行了 研究，这些研究大部分都是以c i m 为基础，比如，杭卅f 电力局建设了基于c i m 对s c a d a 系统进行整合的应用研究【1 4 】；围绕企业应用和数据集成，研究如何 用c i m 及信息总线创建一个更有力和更灵活的企业构架 1 5 】。在信息集成方面， 中间件能够解决分布式计算环境中不同硬件设备和软件系统的互联互通，增强网 络间软件的互操作性，解决传统分布式计算模式中的不足等问题，因此，研究中 间件在企业集成中的应用成了人们关注的方向，尤其是公共对象请求代理体系结 构( c o 舳o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ，c o r b a ) ( 1 6 】中间件的应用 3 浙江大学硕士学位论文基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 【1 7 2 5 】。在信息集成平台的构架上，还有基于多智能体的信息集成研究【2 6 】【2 7 】。 因此，企业信息集成的研究有一定的工程实用价值和理论研究价值。 数据仓库【28 能够实现全企业范围内的数据集成，有利于企业的综合决策分 析。它在企业管理和决策中面向主题的、集成的、与时间无关的和不可修改的数 据集合。数据被归类为广义的、功能独立的、没有重叠的主题。各个数据源中的 数据经过清洗、转换和登台，装载入数据仓库，支持进一步的数据挖掘分析 【2 虬3 m 1 4 本文所做工作 在现有信息技术的基础上，研究开发信息集成平台方案。在这个平台之上 研究面向电力生产的高级应用。课题主要的研究内容包括以下几个方面： 1 4 1 基于c i m 的电力生产信息建模研究 建立具有标准意义并可扩展的数据模型是建立电力生产信息系统应用的关 键。i e c 组织制订的c i m 标准是我们重要的参考，但是由于在电力生产上的特 点，c i m 标准在我国电力企业应用中存在着很多问题，怎样理解c i m 、扩展c i m 是当前迫切的研究课题。 本文针对杭州电力局的生产管理系统，应用扩展c i m 标准，利用杭州局已 有映射工具，获驭生产管理系统私有模型数据。i e c 制定了国际电力c i m 和组 件接口规范( c o m p o n e n th l t e r f a c es p e c i f i c a t i o n ，c i s ) ，这些国际标准的制定有利 于电力企业信息之间的交互和共享。由于国际电力c n 证还在不断地充实和完善， 而且每个电力企业都会有特定应用需求，而这些需求不一定能够完全在国际标准 c d d 中反应，因此，深入研究i e c 6 1 9 7 0 和i e c 6 1 9 6 8 ，利用统一建模语言( u i l i f i e d m o d e l i n gl a n g i l a g e ，u m l ) 和r o s e 工具，为电力企业研究设计基于c i m 的电力生 产信息模型。在设计过程中，对c i m 里未能提供而电力企业内有实际需求的模 型，在标准c i m 的基础上进行了扩展，以满足企业的需求。 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 1 4 2 电力生产信息集成平台研究 信息集成平台是电力企业信息化发展中重要的一步，通过信息集成平台，信 息化建设进入一个新时期，并且为开发电力高级应用系统奠定基础。信息集成平 台是一个基于应用构件技术的，在不同的应用系统之间实现信息共享与交换的技 术，它提供了分布式计算环境下的多层客户服务器模型跨平台、跨网络的透明 通信框架的特点，实现了企业应用系统以软构件的形式插入软总线实现集成运行 机制。 信息集成平台目标能够实现企业级数据语义的统一管理，能够促进决策支持 系统的形成。要实现数据语义的统一管理必须采用公用的数据模型。要实现信息 集成平台元数据的管理必须建立元数据库，元数据作为管理数据语义的中心，提 供企业信息资源的详细记录，包括描述数据的具体位置、数据的创建者和管理者、 数据的应用范围、数据之间的关联以及各种数据模型与c i m 之间的映射转换规 则等。元数据的有效管理使得我们能采用电力企业c i m 实现不同应用系统之间 的集成而再也不需要繁琐混乱的点对点集成方案。 信息集成平台需要研究平台框架体系，在总体架构下进一步细分为多个功能 模块，各个模块之间相互配合完成平台功能。我主要研究开发平台的c i m 元数 据解析入库、元数据映射、平台配嚣管理、日志等功能模块工作。 1 4 3 企业高级应用研究 在信息集成平台研究的基础上，如何利用这个平台为电力企业应用服务是一 个很重要的问题。我对免疫算法进行了初步的研究，在人工免疫系统的克隆选择 原理基础上，我设计了一种抗体克隆算法。该算法先克隆亲和度高的抗体，然后 利用小范围交异和大范围变异操作，从而寻找全局最优解。该算法尝试利用企业 信息集成平台，通过公共信息模型获取电力企业信息系统私有模型中的负荷数 据，应用于配电网络季节性产生的过负荷以及故障后恢复供电声生的过负荷，通 过优化开关操作使得配电网络达到负荷均衡。算例表明本算法具有很高的搜索效 率和寻优性能，可有效地应用于以负荷均衡为目标的配电网络重构。 浙江大学硕士学位论文基于扩展c l m 电力生产信息集成平台及应用研究 数据仓库技术作为一种新兴的面向分析的海量数据处理工具，把电力系统数 据经过清洗、转换、熬理存储到里面，以支持电力企业综合高级决策应用。现阶 段许多电力企业数据仓库正在或即将开始建设，它的数据来源于电力企业现有 信息系统。由于各家电力企业的信息化进成不一致，而且信息系统软硬件都不一 样，因此，利用信息集成平台，可以方便地获取各个信息系统中的数据，为数据 仓库的建设带来了很大的方面。 1 5 本文组织结构 本论文汇集了本人在研究生期间实际工作中的学习成果和工作成果。第一章 论述了论文的背景、本论文研究的意义以及本论文的大概研究工作。第二章论述 了研究电力生产信息集成平台需要那些技术基础，主要包括c i m 、c i s 、c o r b a 、 扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 等。第三章从企业信息资源 规划的角度，论述了基于c i m 的电力企业信息建模必要性及如何去建模。第四 章论述了电力生产信息集成平台的建设，研究开发了信息集成平台的部分实现工 作。第五章论述了基于信息集成平台之上的一些高级应用研究，特别在配电网络 重构方面作了重点研究。 6 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c 1 m 电力生产信息集成平台及应用研究 第2 章电力生产信息集成平台技术基础 2 1 公共信息模型c i m 国际电工技术委员会( h t e m a c i o n a le l e c t r o t e c h m c a lc o i i l i n i s s i o n ，i e c ) 定义 了两个系列标准i e c 6 1 9 7 0 和i e c 6 1 9 6 8 。i e c6 1 9 7 0 系列现在由第5 7 技术委员会 第1 3 工作小组负责准备。该小组接受e p r jc c a p i 协kf o r c e ( 美国电力研究 所控制中心应用程序接口小组) 的工作成果。e p i uc c a p it 鹪kf o r c e 的主要任 务是建立标准的需求和草案，这些标准有利于：由不同的开发商开发的能量管理 系统( e m s ) 的各个部分之间的集成；e m s 系统和电力系统领域内的其他系统的集 成。e p r ic c a p it 船kf o r c e 小组原来的方法是将服务集成化，但是最近两年方 法已经转变为标准化组件接口。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。通用信息模型描述了这些应用程序接口的语义 ( s e m a n t i c s ) ，组件接口规范描述了交换信息的内容。 国际电工技术委员会i e c 定义的两个系列标准i e c 6 1 9 6 8 和i e c 6 1 9 7 0 分别描 述了配电管理系统和能量管理系统的应用程序接口。两个系列标准共同定义了一 种电力系统通用信息模型( c i m ) 。通用信息模型c 玎v i 是电力企业应用集成的重要 工具，它包括公用类、属性、关系等，其类( c l a s s ) 及对象( o b j e c t ) 是抽象的，可 以用于许多电力系统应用，它是逻辑数据结构的灵魂，可定义信息交换模型。 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 诅的应 用，c i m 还被其它标准化组织所认可和引用。c i m 提供了一个关于电力能量管 理系统信息的全面逻辑视图，是一个代表电力企业所有主要对象的抽象模型，包 括了这些对象的公有类和属性，以及它们之间的关系。 2 2 组件接口规范c l s c i s 规定了组件应用程序为了能够以一种标准方式和其它的组件应用程序 交换信息和或访问公开可获得的数据而应该实现的各种接口。i e c 6 1 9 7 0 中 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 c i s 有关内容都在4 x x 和5 x x 中。第4 0 1 部分：组件接口规范框架 3 2 给出了c i s 的概要性框架。第4 0 2 部分：公共服务( c o m m o ns e r v i c e s ，c s ) 3 3 】描述了数 据访问的一般标准，其主要内容来源于0 m g 组织颁布的u m sd a t aa c c e s s f a c i l n ys p e c m c a t i o n ，简称数据访问设施( d a 诅a c c e s sf a c i l i 吼d a f ) 。第4 0 3 部分： 通用数据访问( g e n e r i cd a t aa c c e s s ，g d a ) 3 4 对标准的第4 0 2 部分进行了一 定的扩展。第4 0 4 部分：高速数据访问( h i 曲s p e e dd a t a a c c e s s ，h s d a ) 3 5 】描 述了基于o m gd a i s 的在线实时数据访问接口。 2 2 1 通用数据访问g d a g d a 是用于访问基于c l m 组织的公共数据所需的a p i 服务。客户在只需要 掌握c 【m 模型的条件下，就可以访问由另一个构件或系统维护的数掘，而无需 知道数据的逻辑格式。g d a 主要解决在只读的基础上从e m s 或者类似的系统获 得分析数据( 输入数据和结果) 的问题。它包含描述系统的实际或者仿真状态， 以及系统的物理模型数据的信息。g d a 可以足够用来集成多种应用和系统以便 在近实时或者非实时模式操作e m s 的数据。 g d a 这套接口的定义主要是为了解决下述问题： 1 ) 数据存取：即提供查询企业信息系统中所有数据( 输入数据、分析结果、 物理模型数据等) 的接口； 2 ) 通知机制：提供数据变化的通知服务； 3 ) 并发控制：提供从企业信息系统读取数据并保持一致性的能力； 4 ) 数据规范：实际上即对e p i u c i m 数据接口的统一支持。 g d a 服务包括四个组件： 1 ) d a f d e s c r i p t i o i l s ：主要解决通用数据的格式问题； 2 ) d a f i d e m i f e r s ：主要解决资源定位的问题； 3 ) d a f e v e n t s ：提供数据更新事件的服务； 4 ) d a f q u e r ) ，：提供查询接口； 浙江大学硕士学位论文基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用刁f 究 5 ) d a f u p d a i e ：提供数据更新接口； 6 ) g d a f i l t e r e d q u e r y ：提供过滤查询接口。 2 2 2 高速数据访问h s d a h s d a 是在o p cd a 3 6 和o m gd a i s 3 7 】的基础上发展起来的，提供了高 速数据访问的一个规范。所访问的数据可以是电力系统的实时数据、计算数据、 设备的参数以及下发到系统的控制，这些数据带有时间戳和质量码。h s d a 支持 数据的发现和数据的获取，并用于在线数据传递的，但不支持数据对象的增加和 删除。 h s d a 的a p i 的主要类型有：浏览和数据访问。其中数据访问a p l 支持：同 步和异步的读、同步和异步的写以及订阅。一个客户端浏览d a j s 服务器中的数 据，并选择它想访问的数据。客户端利用上面做的选择建立要访问的数据的一个 描述，并提交数据访问请求。如果访问调用是异步的，服务器在准备好以后发送 响应到客户端。如果访问是一个订阅请求，服务器向客户端发送更新的数据。 2 3c o r b a 中间件 c o a 16 是由对象管理组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，o m g ) 提出的 应用软件体系结构和对象技术规范，是分布式计算和对象模型的结合，允许客户 调用在网络中任何地方的对象，提供了对象的透明性和网络的透明性，其核心是 一套标准的语言、接口和协议，以支持异构分布应用程序间的互操作性及独立于 平台和编程语言的对象重用。 2 3 1c o r b a 产生背景 随着互联网技术日益成熟，企业和公众正享受着高速、低价网络信息传输所 带来的高品质数字生活。由于网络规模的不断扩大以及计算机软硬件技术水平的 飞速提高，给传统的应用软件系统的实现方式带来了巨大挑战。 在企业级应用中，硬件系统集成商基于性能、价格、服务等各方面的原因考 9 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c r m 电力生产信息集成平台及应用研究 虑，通常在同一系统中集成来自不同厂商的硬件设备、操作系统、数据库平台和 网络协议等，由此带来的异构性给应用软件之间的互操作性、兼容性和平滑升级 能力带来了严重问题。随着网络业务处理不断增多，传统的基于客户服务器模 式的分布式应用方式越来越显示出在运行效率、系统网络安全性和系统升级能力 等方面的局限性。 为了解决分布式计算环境中不同硬件设备和软件系统的互联互通，增强网络 间软件的互操作性，解决传统分布式计算模式中的不足等问题，o m g 提出了 c o r b a ，以增强软件系统间的互操作能力，使构造灵活的分布式应用系统成为 可能。 正是基于面向对象技术的发展和成熟、客户服务器软件系统模式的普遍应用 以及集成已有信息系统等方面的需求，推动了c o r b a 技术的成熟与发展。作为 面向对象系统的对象通信的核心，c o i m a 已经为当今网络计算环境带来了真正 意义上的互联。 2 3 2c o r b a 体系结构 c o r b a 规范充分利用了现今软件技术发展的最新成果，在基于网络的分布 式应用环境下实现应用软件的集成，使得面向对象的软件在分布、异构环境下实 现可重用、可移植和互操作。其特点可以总结为如下几个方面： 1 、引入中间件作为事务代理，完成客户机向服务对象方提出的业务请求， 如图2 1 ； 图2 1 基于中间件的客户机与服务器之间的关系 2 、实现客户与服务对象的完全分开，客户不需要了解服务对象的实现过程 l o 浙江大学硕士学位论文基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 以及具体位置图2 2 ； 3 、提供软总线机制，使得在任何环境下、采用任何语言开发的软件只要符 合接口规范的定义，均能够集成到分布式系统中： 4 、c 0 j a 规范软件系统采用面向对象的软件实现方法开发应用系统，实现 对象内部细节的完整封装，保留对象方法的对外接口定义。 在以上几个特点中，最突出的是中问件的引入，在c o i 也a 系统中称为对象 请求代理( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ，o r b ) 和采用面向对象的开发模式。 对象模型是应用开发人员对客观事物属性和功能的具体抽象。由于c o r b a 使用了对象模型，将c 0 r b a 系统中所有的应用看成是对象及相关操作的集合， 因此通过对象请求代理，使c o r b a 系统中分布在网络中应用对象的获取只取决 于网络的畅通性和服务对象特征获取的准确程度，而与对象的位簧以及对象所处 的设备环境无关。 图2 2c o r b a 系统体系结构图 目前，c o r b a 技术在银行、电信、保险、电力和电子商务领域都有广泛的 应用。软件市场中c o r b a 中间件产品也不少，但基于不同公司的产品战略以及 研发方向，各个产品在服务性能、对高级语言的支持和所依赖的系统平台方面有 很大区别。 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c 1 m 电力生产信息集成平台及应用研究 2 3 3 接口定义语言i d l o m g 规定了接口定义语言( i n t e 疏c ed e f i n i t i o nl a i l g i l a g e ，i d l ) 。l 可以完 整地确定构件的接口，即客户所需要使用接口的全部信息。通过i d l 可以有效 地分离功能的实现方和使用方，使得双方可以用不同的语言实现，可以运行在不 同的操作系统，并且可以运行在不同的节点上。i d l 独立于任何一种具体的语言， 但采用了c + + 的语法，尽量与c + + 的语法兼容。当采用c o r b a 为基础开发软件 时，首先要确定服务对象的i d l ，然后服务方与客户方分别将i d l 映射为各自具 体语言的表达形式，i d l 定义的接口经过i d l 编译器后能够产生客户的桩和执行 对象的框架与o r b 通信的接口。 2 4 扩展标记语言x m l x m l ( e x t e n s i b i em a r k u pl a l l g l l a g e ) 3 7 】【3 8 】语言作为w 3 c 的推荐标准，也 是指在实现无障碍网络数据交换协议。x m l 是一种原标记语言，用户可以为自 己的数据创建自己的标记，制定自己的标记语言，以统一、开放、基于文本的数 据模式描述不同应用或数据源中的私有数据，屏蔽环境和数据结构的差异。x m l 的诞生给数据交换方式带来了革命性的变化，使系统问通过网络进行数据交换的 双方不必严格遵循相同的规则就能准确地对数据进行封装和解析。 x m l 能够优化网络资源，以l 将数据内容和数据显示格式分离开来，将会 在一定程度上节约网络资源。v i l 简化了数据交换机制，一般情况下，电力企 业中的各个系统可能是由不同的软件公司开发的，软件可能采用不同的技术、运 行于不同的平台。 l 文档规则，) ( 1 帆文档基本上可以分为以下三种： 无效文档：没有遵守) 洲l 规范定义的语法规则。如果开发人员已经在d t d 或模式中定义了文档能够包含什么，而某个文档没有遵守那些规则，那么这个文 档也是无效的。 有效文档：既遵守x m l 语法规则也遵守在其d t d 或模式中定义的规则。 格式良好的文档：遵守x m l 语法，但没有d t d 或模式。 1 2 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 定义文档的内容，一种方法是使用文档类型定义( d o c 砌e n t1 阳ed 醴n i t i o n ， d t d ) 。d 1 d 可以定义在x m l 文档中出现的元素、这些元素出现的次序、它们 可以如何相互嵌套以及x m l 文档结构的其它详细信息。d ) 是最初的x m 【，规 范的一部分。另一种方法是使用x m ls c h 肌a 。模式可以定义您能在d t d 中使 用的所有文档结构，它还可以定义数据类型和比d t d 更复杂的规则。 2 5 资源描述框架r d f 资源描述框架( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf f 锄e w o r k ，r d f ) 是一种通用的元数据 结构，是描述数据的保存、分布、产生、使用等情况的x m l 应用。r d f 以数据 为中心，为交换机器可读信息的应用程序提供一种交互性。 r d f 建立在一个称为“三元组”的数学模型上，它可以把一些非常简单的元 数据说明组合在一起。每一个“三元组”由主语( s u b j e c t ) 、谓语( p r e d i c a t e ) 、和 宾语( o b j e c t ) 这三个元素组成，三者组成一个语句( s 诅t e m e m ) ，多个语句的集合称 为描述( d e s c r i p t i o n ) 。 其中，主语代表资源( r c s o l l r c e ) 一所有可由i u ) f 表达的对象，包括w e b 站点、 单个网页、电力系统中的开关、线路等，他们般总是有一个相关的统一资源标 识符u r i ( u h i f o m lr e s o u r c ei d e 埘f i e r ) ，独一无二的表示这个资源。谓语指的是资 源的属性( p r o p e r 时) ，包括资源的外观、特点、性质、与其他资源之间的关系等， 一个资源可以有多个属性。宾语就是属性的值( v a l u e ) ，每个属性值可以是简单 的值，如数字、字符串等，也可以更复杂，这些值本身又是资源。 c i m i fs c h e m a 使用语法定义了c i m 抽象模型。因为r d f 语法非常通用， 足以表达u m l 中的各种概念，所以将c i m 从u m l 格式转化到r d f 格式是非 常直接的。r d f 中的资源对应c i m 中的类，属性( p r o p 哪) 对应的是类的属性 ( a 缸b u 把) ，这里两个属性是不同的概念。各种关联，比如类之间的继承关系， 被转化为r d fs c h e m a 的属性，比如s u b c l 髂s o 厶 c m 【m l 语言是r d f 对c i m 的种应用，它是由c i m 、r d fs c h e m a 以及 r d f 语法定义组成的。其优点如下： 这种格式是机器和人都可读的。 浙江大学硕士学位论文 基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 这种格式是自描述的，通过查看i m fs c h e m a 文件即可了解系统定义， 增加了可读性。 有大量的现成工具和程序库可以利用，能够被任何一个支持文档对象模 型d o m ( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ) a p i 的工具所访问。 利用了现有的w e b 标准，降低了开发费用。 2 6 小结 c i m 是一种基于面向对象的抽象模型，是一个代表电力企业所有主要对象的 抽象模型，包括了这些对象的公有类和属性，以及它们之间的关系。c i s 规定了 电力企业信息系统之间信息交互的标准接口。以x m l 为载体，用c i mi u ” s c h e m a 定义其u m l 关系，并以简单r j ”语法为描述规则来实现c i m 电网模型 是当前普遍认同的方法。c 0 r b a 能够使得面向对象的软件在分布、异构环境下 实现可重用、可移植和互操作，这些优点符合了当前电力企业异构信息系统集成 的技术需求。 浙江大学硕士学位论文基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 第3 章电力生产信息建模研究 3 1 研究基于c l m 的电力企业建模的必要性 模型能够捕获和精确表达企业的需求和应用领域的有关知识，以便各方面的 相关人员能够理解并且达成一致。模型能够帮助企业按照实际情况或者按照所需 要的样式对信息系统进行可视化分析与设计。在进行详细设计以前，一种好的建 模语言可以让设计者对软件的架构有全面的认识。 目前，电力企业内各个部门在不同时期，依据业务的需求建设了各自的信息 系统。这些系统缺乏统一的规划和标准，造成了这些信息系统都是分散、异构、 封闭的系统，互相之间不能或者不便信息共享互通，给电力企业综合分析和综合 决策支持带来了很大的困难。因此，电力企业的模型统一至关重要。国际电工技 术委员会i e c 制订了电力通用信息模型c i m ，它是一个代表电力企业内所有主 要对象的抽象模型，包括了这些对象的公有类和属性，以及它们之间的关系。为 了能够充分吸收利用国际标准c i m ，以便服务于电力企业，研究c i m 以及根据 企业实际需求扩展c i m 很有现实意义。 3 。2u m l 面向对象的建模机制 3 2 1u m l 语言介绍 统一建模语言( u i l i 丘e dm o d e i i n gl a n g l l a g e ，u m l ) 是一种通用的可视化建模 语言，使用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及 各种开发工具，是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建 模方法。u m l 包括概念的语义，表示法和说明，提供了对静态、动态、系统环 境以及组织结构的描述能力。u m l 能够描述一个系统的静态结构和动态行为。 静态结构定义了系统中重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系。动 态行为定义了对象的时间特性和对象为完成目标而相互进行通信的机制。用 u m l 表示的模型便于不同知识背景的客户、系统分析员、开发设计员的交流。 浙江大学硕士学位论文基于扩展c i m 电力生产信息集成平台及应用研究 【_ m l 已经成为事实上的工业标准，在全世界范围得到广泛的支持和应用。 3 2 2r a t i o n a l 统一过程建模机制 u m l 的表示法和规则能够用来为系统进行面向对象建模，但并没有指定应 用u m l 的过程和方法。u m l 的创始人向我们推荐使用u m l 的一种过程一 r a t i o n a l 统一过程。r u p ( r a t i o n a