（电气工程专业论文）基于iec61970和corba的电力企业应用集成平台研究.pdf

a b s t r a c t p o w e re n t e r p r i s e sn e e dav a r i e t yo fa p p l i c a t i o n s ，s u c ha s ：e m s ，d m s ，m i s ， c u s t o m e rs e r v i c ec e n t e rs y s t e m u n d e rn o r m a lc i r c u m s t a n c e s ，t h es y s t e m sa r e f r o md i f f e r e n ts o f t w a r ec o m p a n i e sa n dd e v e l o p e du s i n gd i f f e r e n tt e c h n o l o g i e s ， r u n n i n g o nd i f f e r e n t p l a t f o r m s( h a r d w a r ep l a t f o r m ， o p e r a t i n gs y s t e m p l a t f o r m s ) b u tt h eo p e r a t i o no fe n t e r p r i s e sa saw h o l e ，e a c hs y s t e mr e q u i r e d i t ，t h e r e f o r et h ed a t ae x c h a n g ei n t e r f a c eb e t w e e na p p li c a ti o n sh a sb e c o m ea m a j o rp r o b l e m s ow ep r o p o s e dt oe s t a b l i s hap r o j e c ti nt h ec i mm o d e l ，u s i n g c i si n t e r f a c e s p e c i f i c a t i o na n db a s e do nc o r b a t h ep o w e re n t e r p r i s e a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r mb a s e do nc o r b at e c h n o l o g ya n di e c6 1 9 7 0c i m c i sp r o v i d ear e li a b l ea n ds t a b l e d a t ap l a t f o r mf o rd a t ae x c h a n g eo f h e t e r o g e n e o u ss y s t e m sa n dd i f f e r e n ta p p l i c a t i o n s i nt h i s i s s u e ，w ed e s i g n e dap o w e re n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n p l a t f o r mb a s e do nc o r b at e c h n o l o g ya n di e c6 1 9 7 0c i m c i s t h ep l a t f o r mc a n m a k eo t h e ra p p l i c a t i o n su s es c a d ad a t ab e t t e r ，w h i l ee n s u r i n gn e t w o r ks e c u r i t y o fs c a d as y s t e m w eh a v ei m p l e m e n t a t e dt h es h a r i n go fs c a d ad a t a b a s e do n c i m a n dh i s t o r i c a ld a t a o fp i ，a n dw ep r o v i d et h ec i mx m lm o d e lf il e sa n ds e r v i c e c o m p o n e n t sf o ll o wt h ei e c6 1 9 7 0 t h ec i m c i ss e r v e ri m p l e m e n t a t e di nt h i si s s u ec a ne x p o r tt h eg r i dm o d e l f r o mt h es c a d as e r v e rf o r m a t e di nc i mx m l w ec a ng e n e r a t ep o w e rg r i dm o d e l b ys u b s t a t i o n ，l o a d a r e aa n dv o l t a g e l e v e l ，a n dw ec a ng e n e r a t ec h a n g e si nt h e n e t w o r ks t r u c t u r eo ft h ed i f f e r e n c e so ft h em o d e l w ec a nc o n v e r tt h eg r a p h o fs c a d at os v gf o r m a t ，a n dp r o v i d es e r v i c e so fg d a ( g e n e r i cd a t aa c c e s s ) ， h s d a ( h i g hs p e e dd a t aa c c e s s ) t s d a ( t i m es e r i e sd a t aa c c e s s ) t h r o u g ht h ee s t a b l i s h m e n to ft h em o d e lm a p p i n gt o o l s ，w ec a ne a s i l y i n t e g r a t et h eo t h e ra p p li c a t i o n sb a s e do nt h e i e c6 1 9 7 0s t a n d a r d t h et o p i cw i l lb ed i v i d e di n t ot h ef o l l o w i n gp a r t s ：t h eb r i e fi n t r o d u c t i o n o ft h ed e s i g no ft h ep l a t f o r mb a s e do ni n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d sa n dm i d d l e w a r e t e c h n o l o g y ，t h eg e n e r a ld e s i g no ft h ep o w e re n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n 山东大学硕士学位论文 p l a t f o r ma n dt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ep o w e rs y s t e me n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n i n t e g r a t i o np l a t f o r m t h ep o w e re n t e r p r i s ea p p li c a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r mb a s e do nc o r b a t e c h n o l o g ya n di e c6 1 9 7 0c i m c i s i sp l a y i n ga ni m p o r t a n tr o l ei nt h ep o w e r s y s t e mi n t e g r a t i o na n ds h a r i n go fi n f o r m a t i o n ，a n dh a sb r o a da p p l i c a t i o n p r o s p e c t s k e y w o r d s ：c o r b a ，i e c6 1 9 7 0 ，a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o np l a t f o r m i i i 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 其他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 献的个人和集体，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：日期：2 f 皇：垡乃汐 关于学位论文使用授权的声明 本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 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) 论文作者签名：导师签名：日期：少叩- 印乃 山东大学硕士学位论文 1 1 课题提出的背景 第一章引言 电力企业需要各种应用，如：调度自动化系统、配电自动化系统、管理信息系统、 客户服务中心系统等。一般情况下，各个系统是由不同的软件公司开发，软件也采用 不同的技术、运行于不同的平台( 硬件平台、操作系统平台) ，但是，企业的运作是 一个整体，需要各个系统相配合，于是应用系统之间的数据交换接口就成了困扰企业 的一大难题。由于企业缺乏一个顺畅的业务管理平台，不能将各部门的信息有机地集 成起来，势必会造成管理上的混乱。造成混乱的原因从根本上来说就是各个系统没有 统一的数据结构约定。由此带来的后果是：系统效率低下，信息冗余、重复开发也会 造成资源的巨大浪费妇7 1 。 为了实现电力企业中的应用系统在分布、异构的环境下的互联和互操作，美国 e p r i ( 电力研究院) 启动了几个数据通讯与集成的工程，其中c c a p i ( 控制中心应用 程序接口) 工作小组研究并开发了控制中心应用中数据表示的c i m ( 公共信息模型) 、 控制中心a p i 以及应用之间的信息传递，以建立一个使电力企业运行环境中的应用可 “即插即用”的框架。e p r ic c a p i 项目的i e c6 1 9 7 0 标准的主要目标是： ( 1 ) 集成调度自动化系统、配电自动化系统、电能量计量系统、管理信息系统、 电力市场技术支持系统； ( 2 ) 提供与其它电力自动化系统之间的数据通讯。 为此，我们提出建立在c i m 模型基础上，采用c i s 接口规范，基于c o r b a 的集成 方案 1 2 国内外研究动态 c o r b a ( c o m m 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 ，公共对象请求代理体系 结构) 是由o m g ( 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 ) 提出的应用软件体系结 构和对象技术规范，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。i e c6 1 9 7 0 标准中c i m 用一套 规范化的、面向对象的标准格式描述电力系统模型。c i s 系列规范制定了与其他组件 进行信息交换的组件接口，或者用标准的方法访问公用数据心4 2 5 1 。 基于c o r b a 技术和i e c 6 1 9 7 0c i m c i s 的电力企业应用集成平台为异构系统和 不同广家的应用之间的数据交换提供了可靠和稳定的数据平台。我国的c c a p i 工作在 国调中心的统一组织和协调下，已经成功地进行多次互操作实验。 1 3 课题研究内容 作为电力企业的一个重要的应用系统一s c a d a ，具有全局的电网结构信息和电 网的实时运行信息，其他应用系统如果可以灵活、正确地利用这些信息，可极大提高 开发效率和准确率。而公共信息模型( c i m ) 在数据交换中的重要地位，使其成为在 电力企业进行应用集成所采用的数据交换规范。s c a d a 的历史海量数据存储在p i 服务 器中，为了实现历史信息的标准获取，需要为访问p i 服务器的第三方应用提供标准 的访问接口。 在本课题中，我们设计了基于c o r b a 技术和i e c6 1 9 7 0c i m c i s 的电力企业应 用集成平台，本平台可以使其他应用系统更好地利用s c a d a 数据，同时保证s c a d a 系 统的网络安全，基于c i m 实现对s c a d a 数据和p i 历史数据的共享，向外提供c i mx i d l 模型文件和遵循i e c6 1 9 7 0 的组件服务。 本课题实现的c i m c i s 服务器将从s c a d a 数据服务器导出c i mx m l r d f 格式的电 网模型，并按照厂站、区域和电压等级拆分电网模型及生成网络结构变化前后的差异 模型，将s c a d a 的接线图转换为s v g 格式，提供符合i e c6 1 9 7 0 的g d a ( 通用数据访 问) 、h s d a ( 高速数据访问) 服务；同时对p i 中的历史数据，提供遵循i e c6 1 9 7 0 的 t s d a ( 时序数据访问) 服务。 通过建立模型映射工具，可以方便地按照i e c6 1 9 7 0 标准集成其他应用系统。 本课题将分为以下几部分：平台设计依据的国际标准和中间件技术简介，电力企 业应用集成平台总体设计和电力企业应用集成平台系统实现。 1 4 课题应用的意义 c i mx m l 电网模型导出模块将自动化系统数据库中的电网模型导出为c i m ) ( i i l r d f 格式，提供给第三方的系统使用。 基于x m l 的s v g 图形转换模块将自动化系统图形转换为s v g 格式，提供给第三方 的系统使用。 2 山东大学硕士学位论文 服务器端实现i e c6 1 9 7 0 中的g d a ( 通用数据访问) 、h s d a ( 高速数据访问) 、t s d a ( 时序数据访问) 服务，对外提供基于c o r b a 中间件技术和i e c6 1 9 7 0 规范的标准接 口。 基于c o r b a 技术和i e c6 1 9 7 0c i m c i s 的电力企业应用集成平台在实际应用中 主要有以下几个显著特点和意义： ( 1 ) 提供基于i e c6 1 9 7 0c i m 的开放集成框架，保证语义上的互操作性； ( 2 ) 提供按需的数据交换方式： ( 3 ) 采用外挂方式，尽量减小对原有系统的影响； ( 4 ) 采用) ( m l r d f 规范表示数据，标准、灵活、可扩展； ( 5 ) 采用c o r b a 平台，与硬件平台、操作系统无关： ( 6 ) 图形信息的共享； 总之，基于c o r b a 技术和i e c6 1 9 7 0c i m c i s 的电力企业应用集成平台在电力 企业的系统整合与信息共享方面正发挥着十分重要的作用，具有广阔的应用前景。 3 山东大学硕士学位论文 第二章平台设计依据的国际标准和中间件技术 2 1i e c6 1 9 7 0 标准简介 随着计算机技术和现代通信技术的飞速发展，电力系统自动化软件业正在掀起网 络化、组件化的浪潮，从厂站侧间隔级的过程总线到主站侧的电力企业集成总线将全 面组网和互联，i t 流行的公共对象请求代理体系结构( c o m m o no b j e c tr e q u e s t b r o k e ra r c h i t e c t u r e ，简称c o r b a ) 、企业j a v a 组件( e n t e r p r i s ej a v ab e a n s ，简 称e j b ) 、分布式组件对象模型( d is t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，简称d c o m ) 和基于简单对象访问协议( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l ，简称s o a p ) 的x m lw e b s e r v ic e s 等组件模型开始用于电力系统自动化的解决方案嘲。2 6 1 。 网络化使电力系统自动化软件在分布式环境下分工合作，不再靠“单干 ，不 再是“孤岛”，这种分布式系统往往是一个由不同硬件、不同操作系统、不同支撑 环境或不同厂家的产品组成的异构系统，要使其协调工作，各个部分的接口必须标 准化， 能像硬件那样“即插即用”。 组件化就是用c o r b a 等组件模型封装上述各个部分的内部实现细节，对外提供 标准的“插头插座 ，如接口描述语言( i n t e r f a c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，简称i d l ) 接口。 对电力系统自动化而言，组件化不仅需要提供组件间交互的互操作机制( 组 件执行容器，如c o r b a 环境) ，而且需要定义组件问交互的公用信息模型( c o m m o n i n f o r m a t i o nm o d e l ，简称c i m ) 和组件接口规范( c o m p o n e n ti n t e r f a c e s p e c i f i c a t i o n ，简称c i s ) 。 因此，国际电工技术委员会( i e c ) 负责电力系统控制及其通信的相关标准的第5 7 技术委员会( i e ct c5 7 ) 制定了一系列标准，其中第1 3 工作组( w g l 3 ) 负责制定与 e m s 专业相关的c l b i 和c i s 标准，其标准系列为i e c6 1 9 7 0 系列，使e m s 的应用软 件组件化和开放化，能即插即用和互联互通，降低了系统集成成本和保护用户资源。 i e c6 1 9 7 0 标准系列分导则、术语、c i m 和两种级别的c i s 共5 个部分， 其最 初的草案是接受了美国电科院控制中心a p i ( 简称e p r ic c a p i ) 项目的研究成果，导 则中的参考模型来源于美国e p r ic c a p i 的白皮书，c i m 定义了覆盖各个应用的面向 对象的电力系统模型，是i e c6 1 9 7 0 标准的灵魂n 吲。 我国与国际接轨，对应t c5 7 第1 3 工作组的我国e m s - a p i 工作组已将前面3 个 部分翻译。c i s 部分定义了a p i 函数的规范，级别1 仅对接口做一般性描述，不涉 5 及具体的计算机技术，级别2 是级别1 对应到c o r b a 和x m l 等具体的计算机技术 的接口描述。c i s 部分接受了对象管理组织( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，简称o m g ) 的 成果数据访问工具( d a t aa c c e s sf a c i l i t y ，简称d a f ) ，最近又接受了美国 e p r i 的通用接口定义( g e n e r i ci n t e r f a c ed e f i n i t i o n ，简称g i d ) 、过程控制o l e 基 金会( o l ef o rp r o c e s sc o n t r o l ，简称o p c ，o l e 是对象嵌入和连接o b j e c tli n k i n g a n de m b e d d in g 的简称，o l e 后来相继发展为控件a c ti v ex 、组件对象模型c o m 和 d c o m ，目前o p c 都支持这些技术) 、工业系统数据采集( d a t aa c q u i s i t i o nf o r i n d u s t r i a ls y s t e m s ，简称d a i s ) 以及互操作实验等成果h 1 0 1 。 i e c6 1 9 7 0 标准对e m s 十分重要，目前，国外是边做系统边做实验边写标准。在 国内，遵循i e c6 1 9 7 0 标准的第4 代e m s 呼之欲出，本章旨在介绍i e c6 1 9 7 0 标 准系列的产生背景、形成过程和文档内容。 2 1 1 产生背景 ( 1 ) 保护用户资源的要求 随着电力系统的发展和自动化水平的提高，用户往往要运行多套系统，每套系统 中要运行多个应用，这些应用和系统常常是分步实施的，必然存在系统的更新升级。 传统的应用系统升级存在以下问题： 当用户对老的系统更新换代时，由于运行平台不兼容，用户原来的一些运行稳 定可靠的软件不能再运行，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，如一些用户运行有多家应用软件，浪费了用户的资金和 时间： 当用户进行后期功能的招标时，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。因此，应用系统接口的标准化对用户的 意义是深远的。 ( 2 ) 系统集成的要求 系统集成有两种策略： 6 山东大学硕士学位论文 一是分散化，采用分布式结构，通过细分应用进行功能分布，如e m s 分为 s c a d a ，a g c ，n a s 和d t s 等应用，n a s 又分为状态估计、调度员潮流、安全分析 等，把不同的功能尽量分布在不同的机器上： 二是集中化，要配置服务器，让功能集中在服务器上完成，e m s 和电量计量系 统的二合一以及e m s 和d m s 的二合一等。这两种矛盾的策略是社会化大生产分工与 合作矛盾的具体体现，要求系统的组成部分必须是标准件，标准化是系统集成的内 在要求。 一般而言，大的系统应尽量分散化，以提高系统性能，小的系统应尽量集中，以 降低成本，但最终都要达到资源整合和信息综合的集成目的。在应用系统中有3 种典 型的集成需求： 应用系统平台集成第三方的应用软件，能即插即用； 不同应用系统紧耦合的集成，能无缝连接； 控制系统与其他非控制系统如m i s 的松耦合集成，能互联互操作。 因此，应用系统接口的标准化对开发商和集成商等厂家意义重大。 ( 3 ) 电力市场的要求 电力市场的有序进行，需要有e m s 、电能量计量系统、电力市场技术支持系统等 共同为电力市场服务，在保证安全的前提下，做到信息和功能共享，因此需要根据不 同紧密程度、不同种类信息和不同速度要求进行系统集成和互联，以标准的方式交换 数据甚至交换电力系统网络模型。北美电气可靠性委员会( n e r c ) 为了防止电力市场 环境中承担安全协调任务的电力公司以安全为由为自己公司谋利，已正式要求这些电 力公司提供以公用电力系统模型( c o m m o np o w e rs y s t e mm o d e l ，简称c p s m ) ( c i m 的 一个子集) 描述的带量测的电网模型。电力市场环境下的e m s 应用软件非常多，不可 能由一家产品包打天下，必须以标准的接口联接多家产品，共享信息和资源。 ( 4 ) 新技术的推动 软件业流行的技术为e m s a p i 的标准化提供了保证。 组件技术。 7 目前有c o r b a ，e j b ，d c o m 和w e bs e r v i c e s 这4 种组件模型。c o r b a 是o m g 组 织制定的一套面向对象的分布式计算体系结构规范，称为c o r b a 规范，比较成熟、 完整。c o r b a 规范主要包括o r b 和对象服务等，o r b 是基于ii o p 协议的软总线， 提供透明访问的互操作机制，i i o p 是在t c p i p 之上封装的o r b 通信协议。服务 包括名字服务、事件服务和并行控制服务等分布式对象环境下的各个方面，是组 件执行的保障，没有服务的c o r b a 实质上是o r b 完成简单的通信功能。基于c o r b a 规范的产品国内外有很多，如i n o a 公司的o r b i x ，目前可用于各种平台，其实时 c o r b a 甚至可以用于嵌入式操作系统，国内如北京中和威公司的i n t e r b u s ，其效 率达到平均每条报文小于l m s ，用于e m s 是可行的。w e bs e r v i c e s 的协议是s o a p ， s o a p 可对以扩展超文本标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，简称x m l ) 为 载体的数据进行封装，微软的n e t 是x m lw e bs e r v i c e s 的开发平台。 o m g 和o p c 的技术。 对象管理组织( o m g ) 推荐的d a f 可用于非实时的公共数据访问，o p c 是工业 控制领域流行的接口标准，提供快速数据访问、事件报警和历史数据访问，可用 于实时数据和历史数据的访问。 x m l 和d a r p a 代理标记语言( d a r p aa g e n tm a r k u pl a n g u a g e ，简称d a m l ，d a r p a 是美国的一个研究机构) 技术。 ) 【m l 是一种标准化的标记语言，是一种跨平台的语言，如果与资源描述框架 ( 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 ，简称r d f ) 相结合，能很好地描述符合c i m 的电网模型，x m l 有成熟的解析方法( d o m 或s a x ) 和解析工具。d a m l 是另一种用 于查询的x m l 语言，可用于对c i mx m l 进行查询。 面向对象的技术和统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，简称u m l ) 技 术。 面向对象的技术按客观事物的本来面目描述事物，是分析、设计和建模最好的 技术，u m l 是一种可视化的建模语言，使建模直观、方便。基于u m l 的流行的建 模工具有r a t i o n a lr o s e 等。 2 1 2 形成过程 e m s a p i 的最初草案是接受了美国e p r ic c a p i 项目的成果。e p r ic c a p i 是美 国电科院的一个科研项目，其任务是对控制中心的e m s 软件制定一套a p i 的规范， 8 山东大学硕士学位论文 能使系统集成和互联简便。1 9 9 4 年7 月的c c a p i 会议上，项目组开始以美国电科院 的操作员培训仿真系统( o p e r a t o rt r a i n i n gs i m u l a t o r ，简称o t s ) e u3 0 0 为基础建 立c i m 模型，1 9 9 4 年9 月2 2 日形成c i w 的最初草案，从1 9 9 4 年1 1 月1 7 日的 0 0 0 d 版开始，几乎每季度的会议都进行修改，对修改的内容、原因和时间等做了详 细的记录，1 9 9 6 年被国际上接受作为c i m 的初始草案，国外的e m s 开发商开始关注 和使用c i m 。在2 0 0 0 年c i m 的c d v ( 委员会草案投票) 中，由于美国i c l 公司的一项 关于电力系统面向对象建模的计算机实现的专利的问题，c o y 没有通过。最近，1 3 工 作组在原来吸收了o m g 的d a f 的基础上，又吸收了美国c c a p i 的通用接口定义g i d 的c d a 与d a f 一起构成4 0 3 ，用于大批量数据的访问，吸收了o p c 的数据访问接口 o p cd a 作为4 0 4 ，用于实时数据访问，4 0 5 结合o p c 和g i d 处理事件和报警，以及 互操作实验的成果作为4 0 8 和5 0 3 等h q 阳。 2 1 3 文档内容 e m s r a p i 标准系列分导则、术语、c i m 和两种级别的c i s 共5 个部分。 导则部分主要提出了一个用来描绘控制中心e m sa p i 问题的参考模型，其中应用 的组件化有两种方法，一是彻底用组件构造，二是对原来的应用加封套。 术语部分列出了标准中用到的术语和定义。 c i m 分为3 个部分，3 0 1 是c i m 的基本部分，3 0 2 是c i w 用于能量计划、检修 和财务的部分，3 0 3 是c i m 用于s c a d a 的部分( 这里的s c a d a 应用与我们当前系统的 s c a d a 的含义不完全一样) 。 c i m 由包组成，包是将相关模型元件人为分组的方法。3 0 1 包括c o r e ，t o p o l o g y ， w i r e s ，o u t a g e ，p r o t e c t i o n ，m e a s ，l o a d m o d e l ，g e n e r a t i o n 和d o m a i n 共9 个包。 核心包( c o r e ) 定义了厂站类s u b s t a t i o n 、电压等级类v o l t a g e l e v e l 等许多应用 公用的模型： 拓扑包( t o p o l o g y ) 定义连接节点c o n n e c t i v i t y n o d e 和拓扑岛t o p o l o g i c a l i s l a n d 等拓扑关系模型： 电线包( w i r e s ) 定义断路器b r e a k e r 、隔离刀闸d is c o n n e c t o r 等网络分析应用需 要的模型； 停运包( o u t a g e ) 建立了当前及计划网络结构的信息模型： 保护包( p r o t e c t i o n ) 建立了用于培训仿真的保护设备的模型： 9 量测包( m e a s ) 定义了各应用之间交换变化测量数据如测点m e a s u r e m e n t 和限值 l i m i ts e t 等描述： 负荷模型包( l o a d m o d e l ) 定义了负荷预测用的负荷模型： 发电包( g e n e r a t i o n ) 分成生产包( p r o d u c t i o n ) 和发电动态特性包 ( g e n e r a t i o n d y n a m i c s ) 两个子包，前者定义了用于a g c 等应用的发电机模型，后者 定义了用于d t s 的原动机和锅炉等模型： 域包( d o m a i n ) 是量与单位的数据字典，定义了可能被其他任何包中任何类使用的 属性( 特性) 的数据类型。 c i m 中每一个包都是一组类的集合，每个类包括类的属性和与此类有关系的类， 比如w i r e s 包中的断路器类b r e a k e r 类，其属性有a m p r a t i n g 和i n t r a n s i t t i m e 两 个，与此类有关系的类有保护装置类p r o t e c t i o n e q u i p m e n t 和r e c l o s e s e q u e n c e ，事 实上，b r e a k e r 类还有断路器名称属性n a m e 等从其父类s w i t c h 继承，s w i t c h 再从 其父类继承，依次类推直到c o r e 包中的n a m i n g 类。 在c i m 中有3 种类之间的关系：聚合、继承和简单关联。聚合是一种整体和局部 特殊的关联：继承关系是隐式表示的，简单关联和聚合是要显式表示的，如在资源描 述框架中用对象引用来表示，继承不仅包括上面的属性，而且包括继承类的关联关系： 简单关联是c i m 中最多的一种关联，它表示类和类之间要相互作用，比如上述b r e a k e r 与p r o t e c t i o n e q u i p m e n t 是一种简单关联，保护动作要跳闸开关。值得注意的是简单 关联的多样性，在p r o t e c t i o n e q u i p m e n t 侧标有o ，1 ，n 表示作用的重数，含义 是一个开关可以没有保护使其跳闸，可以是1 个或多个保护使其跳闸，这种多样性使 建模时既要检验是否符合c i m 语法，又要检查模型本身的错误。上述b r e a k e r 与 r e c l o s e s e q u e n c e 是一种聚合关系，没有断路器，重合顺序类不能存在。c i m 模型 可保存在r o s e 的模型文件( m d l ) 中，可以用x p e t a l 等工具输出为以x m lr d f 表示 的定义。实际上，w g1 3 使用r o s e 的模型文件维护c i m 模型，然后使用r a t i o n a ls o d a 生成i e c6 1 9 7 0 - - - 3 x xc i m 文档n 嘲。 c i s 分两个级别： 级别1 仅对接口做一般性描述，不涉及具体的计算机技术，4 0 1 是c i s 的总体框 架说明，4 0 2 之后与原来的计划的目录变化较大，其余的内容包括非实时的数据访问 c d a 用o m g 的d a f 和c c a p i 的g i dc d a ，实时数据的访问用o p c 的o p cd a 快速数 据访问，历史数据用o p c 的o p ch a d 访问历史数据，其他的c i s 还包括互操作实验 1 0 山东大学硕士学位论文 的成果即模型交换( 模型合并、更新等) ，以及针对各个应用的c i s h 。1 町； 级别2 将c i s 映射到c o r b a 和x 地等具体的计算机技术，5 0 1 是c i m 模型从u m l 转换成x m lr d f 格式，用于模型的语法校验，5 0 2 是c d a 映射到c o r b a ，5 0 3 是互 操作实验的c i mx m l 数据交换格式n 1 _ 目。 2 2c o r b a 中间件简介 2 2 1c o h b a 概述 一直以来，面向对象的技术( o b j e c to r i e n t a t i o n ，0 0 ) 是软件界努力追求的 目标，传统的对象技术通过封装、继承及多态提供了良好的代码重用功能。但是这些 对象只存在于一个程序中，外面的世界并不知道它们的存在，也无法访问它们。要解 决这些问题就需要提供一个标准的构件框架，使不同厂家的软件通过不同的地址空 间、网络和操作系统交互访问。该构件的具体实现、位置及所依附的操作系统对客户 来说都是透明的。因此有关对象中间件的标准相继问世，像o m g 组织( o b j e c t m a n a g e m e n tg r o u p ) 的公用对象请求代理程序结构( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ，c o r b a ) 、m i c r o s o f t 的构件对象模型( c o m p o n e to b j e c tm o d e l ，c o m ) 以及i b m 公司的系统对象模型( s y s t e mo b j e c tm o d e l ，s o m ) 等，这些标准都极大地促 进了对象中间件技术的发展瞳钔。 c o r b a 是o m g 组织在1 9 9 1 年提出的公用对象请求代理程序结构的技术规范。c o r b a 有很广泛的应用，它易于集成各厂商的不同计算机，从大型机一直到微型内嵌式系统 的终端桌面，是针对大中型企业应用的优秀的中间件。最重要的是，它使服务器真正 能够实现高速度、高稳定性处理大量用户的访问。现在很多大型网站后端的服务器都 运行c o r b a ，其中有些网站您可能每天都在访问。 c o r b a 的底层结构是基于面向对象模型的，由o m g 接口描述语言( o m gi n t e r f a c e d e f i n i t i o nl a n g u a g e ，o m gi d l ) 、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 i i o p 标准协议( i n t e r n e ti n t e r - o r bp r o t o c o l ，也称网络o r b 交换协议) 3 个关键 模块组成。 使用接口描述语言编写的对象接口，使得与语言无关的独立性成为可能。i d l 使 得所有c o r b a 对象以一种方式被描述，仅仅需要一个由本地语言( c c + + 、c o r b a 或 j a v a ) 到i d l 的“桥梁 。c o r b a 对象的互通信要以对象请求代理为中介，这种互通信 可以在多种流行通信协议( 如t c p i p 或i p x s p x ) 之上实现。在t c p i p 上，来自于 不同开发商的o r b 用i i o p 标准协议进行通讯。 我们知道，为了保持c o r b a 的商业中立性和语言中立性，必须有一个中介，存在 于像c + + c o r b a 服务器代码和j a v ac o r b a 客户机这样的实体中间，这就是i d l 。一 个底层对象的若干相关方法和属性被i d l 集入一个单一接口。一旦i d l 接口定义完成， 它可以以s t u b 码或框架代码的形式编译成所选用的语言。在所有的o r b 中都有i d l 编译器。 值得注意的一点是，i d l 不同于其他的面向对象程序设计语言，我们不能用它指 定所定义的类或方法的具体实现。因此，仅仅将它作为一种定义底层对象接口的语言 要好得多。 2 2 2o r b 接口结构 为了创建一个遵从c o r b a 规范的应用程序，o r b 是c o r b a 必须提供的。没有o r b ， c o r b a 应用程序就无法工作。c o r b ao r b 最显著的功能，是对应用程序或是其他o r b 的请求予以响应。实现细节对软件开发者的透明性，是o r b 的一个杰出的特性。 在c o r b a 应用程序运行期间，o r b 可能被请求做许多不同的事情，包括查找并调 用远程计算机上的对象、负责不同编程语言之间的参数转换( 如c + + 到j a v a ) 、用动 态方法调用激活远程对象等等。 图2 - 1 所示为一个独立的o r b 的结构，箭头说明o r b 的调用关系。为了提出一个 请求，客户端可以使用动态调用接口( d y n a m i ci n v o c a t i o n ) 或者客户端的s t u b 程 序。客户端也可以直接和o r b 交互。 图2 - 1 一个独立的o r b 的结构 对象的实现( o b j e c ti m p l e m e n t a t i o n ) 通过i d l 静态骨架( i d ls t a t i cs k e l e t o n ) 或动态骨架( d y n a m i cs k e l e t o n ) 的调用来接受请求。 1 2 山东大学硕士学位论文 图2 2 所示为一个远程调用过程。为了调用远程的对象实例，客户端首先获取 它的对象参数。客户端在进行远程请求时使用与本地请求相同的代码，只不过用对象 参数代替了远程实例。当o r b 检测对象参数并发现目标是远程对象的时候，它会调度 这些参数，把请求转移到网络上，从而连接到远程对象的o r b 上。o r b 可以从对象参 数中判断出目标对象是远程的，客户端却做不到这一点。当客户端发出请求时，对象 参数不用去分辨目标对象的位置。这保证了对象位置的透明性- - - - c o r b a 的这些基本 原理简化了分布式对象的计算机应用的设计。 2 2 3 基于c o r b a 应用的优点 图2 2 一个远程调用过程 使用c o r b a 到底有什么好处呢? 就像不同部门间需要协同工作来获取最大利润一 样，不同的计算机应用之间也需要协同工作。c o r b a 能完成这些任务。它是开放式的、 独立于厂商、用于网络上计算机应用的底层结构。任何厂家、计算机、操作系统、编 程语言及网络环境下的基于c o r b a 的应用均使用i i o p 标准协议，所以任何基于c o r b a 的应用均能协同工作。 在小型的c l i e n t s e r v e r 模式的应用系统中使用c o r b a ，能给系统提供可靠的、 标准的底层结构。可以使用c o r b a 来构建、运行在不同平台上的、用不同编程语言实 现的客户端及服务器端的应用程序。如果企业广泛使用基于c o r b a 的应用，会带来巨 大的商业利益。企业中的不同的应用系统都有不同的功能，能够处理不同的数据，这 些系统如果能结合起来协同工作，就会产生更大的商业价值。如果应用系统都是用 c o r b a 来实现，就可以容易地移植到网上，企业内部可以通过网络协同工作，产品订 货单就会滚滚而来了。 随着业务的不断扩展，公司的电子商务站点的负载会不断增大，总有一天负载量 会超过系统预先设计的支持能力。可以使用c o r b a 来制作基于对象模型的服务器端的 应用系统，解决系统负载的问题。考虑到当前的负载及以后可能达到的负载情况，可 1 3 以选择o r b ，它可以在多个服务器之间实现负载均衡。它是基于o m g 可移动对象适配 器的，当系统负载较重时( 比如运行基于w e b 的应用) ，可以更充分地利用系统硬件 资源。 如果应用系统需