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文档简介

CIM简介,王康元浙江大学电力系统自动化研究所2004.11.24,1,CIM概念,用什么来建模他怎么样定义对软件开发的冲击如何来用他,2,用什么来建模,3,公共信息模型(CIM),提供了一个公共的电力系统模型,使得可以在任何领域作集成模型包括公共的类,他们的属性和他们之间的关系可以作为逻辑数据计划的启示(例如:可操作的数据存储)为集成总线定义一种公共数据语言,即“信息交换模型”(IEM)但需要指出的是CIM不是数据库,而仅仅是数据模型(元数据)。遵从CIM意味着公用接口的数据表示符合CIM三方面的要求:语义命名和数据的意义,词法数据类型,关系根据与CIM其他部分的关系,可以找到与此相关的数据。遵从CIM并不意味着数据库的结构与CIM的类图完全一致,也不意味着支持CIM的所有方面。,4,发电厂,负荷,交流线路,发电公司,控制区域,Operates,拥有,供电公司,供给能源,母线,连接到,连接到,连接到,提供传输,控制,对象含义,5,标准的作用,最小化互联的费用语义语法服务只需要一次转换而不是多次,当需要互联时,6,61970所定义的CIM主要的包,7,61968扩展的包,ClassDiagram:61968/61968,8,从原理上来划分,L,CT,PT,测制与保护模型(61850),工程模型(资产),CT,PT,Breaker,Transformer,SpareTransformer,CourtesyofPsycorInternational,Inc.,9,如何来用它,10,最终目标:企业总线,11,近期应用,新上应用的数据分析和设计对外接口的数据标准化系统间的移植,12,类图CIM详述,13,类图,类图技术已成为面向对象方法中真正的主要技术,事实上,每种方法都含有这种技术的变形情形.类图表述了系统中各个对象的类型和其间存在的各种静态关系.,14,类图,类是具有若干对象共性的对象,是“一类对象”的抽象描述。如:“计算机”类是各种各样具体计算机的抽象表示。类图的单元可以表示类的属性与行为。类图单元之间的连线可以表示类间关系。类间关系包括:泛化关系(即继承关系)、依赖关系(即组成关系)、关联关系(即使用关系),15,1.一般与具体的关系,超类相对于子类来说更具一般性、普遍性;子类则是对超类的逐步具体化。子类可通过继承重用超类的属性与方法。,16,2、聚合关系,超类是子类的聚合;子类则是超类的分解。相对来说,超类称为聚合对象,可视为子类的“容器”;子类称为组成对象,可视为超类的“内含”。聚合对象(超类)可重用组成对象子类的方法。,17,18,3.关联关系,类间可通过“消息”传递方式来引用。,19,i.类与对象用矩形框表示。矩形框中第一栏为类名。如变压器;矩形框中第二栏为类的属性名;如“容量”矩形框中第三栏为类的行为;如“得到名称”,ii.类间的关系用相应的连线表示。,用法,20,可视化图符,名称,描述,类,这个图符表示一个类,其中第一栏是类的名,第二栏是类的属性,第三栏是类的操作。,包,包是一种分组机制,表示一个类图集合。,关联,关联用于表示类的对象间的关系。其特殊形式有组成关联(Composition)和聚集关联(Aggregation),聚集关联,聚集关联用于表示类的对象之间的关系是整体与部分的关系,Class,Attributes,Operations,Package,UML类图中的元语,21,组成关联,组成关联用于表示类的对象之间的关系:整体拥有各部分,部分与整体共存,如整体不存在了,部分也随之消失。,泛化关系,泛化关系(也称继承关系)定义了类和包间的一般元素和特殊元素之间的分类关系,依赖关系,有两个类或包元素X、Y,修改元素X的定义可能会引起对另一个元素Y的定义的修改,则称元素Y依赖于元素X。,对象,对象是类的一个实例。,Object,Values,链接,链接用于表示对象间的关联关系的一个实例。,22,CIM详述,核心概念:电力系统资源和资产拓展概念各种资源和资产量测拓扑关系,23,电力系统资源和资产,资产,24,电力系统资源和资产,资源,25,设备容器,26,电压等级,27,各种资源和资产,继承于电力系统资源,28,继承于设备,29,继承于传导设备,30,量测,31,拓扑,32,命名与编码,命名的目的是标识对象,用来交流和定位对象。在一个系统中对象的名字应该是唯一的,而且要便于定位,还应该具有一定的人可读性。CIM在这方面有个演进的过程,逐步明确,但是,还不够确定。实体的命名方案和实体的层次结构密切相关。,33,命名类,34,命名,cim10_011015简化了Naming属性的说明:name:同一父对象范围内各对象的唯一名。discription:对象或实例的描述。pathName:所有容器名的串联。aliasName:对象或实例的随意文字名,35,对于电力系统资源的命名,name:实例的局部短名。容器层次结构中对象的name的范围就是它所属的结构层次,在这个范围,每一个对象有唯一的name。pathName:容器层次结构中对象有一个pathName。这个pathName是包含该对象的所有的容器的name的串联。这类似于文件的路径名。例如,节点A包含节点B,节点B又包含节点C,那么节点C的pathName象是A.B.C。当然,name之间的分隔符并没有统一的规定,属于局部实现问题。aliasName:实例的自由文字名,可以用于本地化。description:实例的自由格式描述。,36,非静态数据的命名,name:实例的主要分类。例如,对于unit类,取量测量单位的名称;对于measurementType类,取量测类型的名称。pathName:实例的二级分类,是选项。aliasName:实例的自由文字名。还可以用于本地化或缩写。description:实例的自由格式描述。,37,基于CIM的数据库设计技术,38,用关系数据库来存储CIM数据,你想把车停在一个面向对象的车库里。把车开进车库,下车,关上车门,然后回到你的房间。当你想出去的时候,只要走进车库,钻进汽车,启动,然后开走。你想把车停在一个关系数据库的车库里。把车开进车库,下车,卸下车门,将它们放在地上;卸下所有的车轮,将它们放到地上;卸下保险杠及其它的东西。然后回到你的房间。当你想出去的时候,走进车库,先安上车门,再安上保险杠,然后是车轮等等,都安完了,钻进汽车,点火,然后开走,39,把CIM类映射到关系数据库,40,映射类和属性,41,映射泛化关系,42,映射泛化关系(1),只为超类建一张表,优点:只有一张表能实现角色变化报表操作简单缺点:子类的修改会影响到整个结构数据库存在大量空值,浪费空间,43,映射泛化关系(2),每个子类映射一张表,优点:表中包含了具体子类的所有信息缺点:超类的修改会影响到所有子类表角色变化时,会造成ID的重新赋值支持多重角色时,数据完整性难以维护,44,映射泛化关系(3),超类子类都映射成表,超类主键作为所有类的主键,45,1对0.1,映射关联关系(1),外键放在0.1一端,46,映射关联关系(2)1对1,外键放在任意一端,47,映射关联关系(3)1对多,外键放在“多”方,48,映射关联关系(4)多对多,添加第三个表,49,映射聚合/组合关系,映射规则同二元关联,50,映射自身关联(聚合),51,主键的选择,在能单一标识记录的字段中挑选有意义的字段作为主键(学号,工号)另外增加无意义字段作为主键(代理主键),52,讨论:主键的选择,一个企业组织,“职员”应该用什么作为主键?,工号(03012045),系统添加的ID,姓名,身份证号(340205740801203),53,主键的作用,唯一标识记录被其他表引用为外键,54,主键不应有业务含义,有业务含义,意味着可能潜伏着变化任何对主键的修改都可能导致巨大的工作量,55,代理主键的好处,每个表的主键都是相同的数据类型表间连接被限定在单个列上,SQL语句的书写不复杂更稳定的设计,56,CIS简介,CIS(ComponentInterfaceSpecification组件接口规范)是在CIM基础上定义的规定组件(或应用程序)为了能够以一种标准方式和其它的组件(或应用程序)交换信息和/或访问公开数据而应该实现的各种接口CIMXML文件也是一种CIS接口,只是其CIS接口是静态的文件,只能实现一部分接口基于组件的接口才是真正灵活的接口,57,CIS简介-应用集成体系结构,58,CIS简介,59,CIS层次结构,级别一是对接口作一般的描述,不涉及具体的计算机技术。401部分描述了CIS的整体框架402部分定义了公用数据访问服务403部分描述了用于非实时数据和准实时数据访问的GDA404部分定义了高速数据访问HSDA405部分定义了事件与告警GES407部分定义了历史数据访问TSDA级别二是将CIS映射到CORBA或XML等具体的计算机技术上。501部分是CIM模型转换成XMLRDF格式502部分是CDA映射到CORBA503部分是互操作试验的CIMXML交换数据格式。,60,GDA接口,GDA是用于访问基于CIM组织的公共数据所需的API服务。面向请求-应答的服务是相对于SCADA数据快速访问的同步、非实时(或近实时)地访问复杂数据结构。GDA是请求/应答式API,主要包括:读(有过滤条件和无过滤条件)写变化通知,61,HSDA接口,HSDA是在OPCDA和OMGDAIS的基础上发展而来的,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、计算数据等参数,这些数据带有时戳和质量码。HSDA数据访问服务过程:一个客户浏览DAIS服务器中的数据,并选择它想访问的数据。客户利用上面做的选择来建立要访问的数据的一个描述,并发出数据访问调用。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。如果访问是一个订阅请求,则服务器向客户发送更新的数据。,62,GES接口,GES是在OPCAE,DAIS的SE和GDA的P/S的基础上发展而来的,提供了发布和订阅告警和事件的一个规范。提供智能订阅机制,63,TSDA接口,GES是在OPCHDA,HDAIS的基础上发展而来的,提供了访问历史数据的一个规范。,64,国内外互操作介绍,目的1证明来自不同厂商的产品间能进行基于CIM的互操作。产品包括属于EMS的应用以及由第三方供应商单独开发的应用。2验证测试中用于交换的CIM类/属性与CIM的一致性。3证实可用CIM、RDFSchema以及XML来表示模型数据来进行电力系统模型交换。4验证IEC草案的正确性和完整性,目的在于去除分歧,澄清模糊,最终得到一个高质量的标准。5.为开发一个更为正式的、用于测试CCAPI标准互操作和一致性的套件提供基础。,65,XML技术的运用,北美可靠性委员会(NERC)已经正式要求所有计划在2002年9月1日后继续承担安全协调任务的安全协调机构,应该在2001年9月1日开始提供本区域的带开关和测量量的网络模型,采用CCAPI(ControlCenterApplicationProgrammingInterface)认可的扩展标记语言XML(eXtensibleMarkupLanguage)格式描述的通用信息模型,交换文件格式采用资源描述框架RDF(ResourceDescriptionFramework)作为XML的语义和语法,以便于其他实体单位进行实时的或预测的网络系统分析。,66,国外互操作,2000年12月18日到19日美国在Orlando进行了第一次CIM/XML互操作试验,2001年4月29日到5月1日又在LasVegas进行了第二次CIM/XML互操作试验,其目的是验证用于交换的CIM版本,验证CIM/XML格式,并且运行潮流计算程序,从较小模型开始,验证CIM导则及合适的交换方式。这是CIM的第一次大规模的应用,必将促进CIM的发展与普及。,67,第一次,68,图,69,第二次,70,图,71,第三次,72,第四次,73,今年国外互操作计划,电力系统模型增量拆分GID(公共接口定义)GDA(公共数据存取)HSDA(高速数据存取)图形标准(当图形标准一旦成型即开始),74,75,选用的中间件,JMSTibco.JBOSS,76,77,国内互操作,我国EMS-API电力行业标准工作组第三次扩大会议于2001年7月12日到13日在南京召开,经过2天的热烈讨论,统一了认识,达成一致意见:互操作试验的当前工作重点由CORBA等中间件的应用,转移到以CIM/XML为载体实现电力系统数据和信息的交换,并在交换的基础上实现不同厂家的各应用的互操作;应该加快互操作试验的工作,与国外保持同步。并且在2002年1月23日到25日在北京进行了第一次互操作试验,对参与测试的几个小模型采用CIM/XML格式进行相互之间的导入、导出试验,对导入的模型进行了潮流

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