CIM及CIS简介PPT课件

1、.,1,CIM简介,王康元 浙江大学电力系统自动化研究所 2004.11.24,.,2,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,.,3,用什么来建模,.,4,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

2、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。,5,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,.,6,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,.,7,61970所定义的CIM主要的包,.,8,61968扩展的包,Class Diagram: 61968 / 61968,.,9,从原理上来划分,L,CT,PT,测制与保护模型（61850）,工程模型（资

3、产）,CT,PT,Breaker,Transformer,Spare Transformer,Courtesy of Psycor International, Inc.,.,10,如何来用它,.,11,最终目标：企业总线,.,12,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,.,13,类图 CIM详述,.,14,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.,.,15,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

4、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),.,16,1. 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。,.,17,2、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。,.,18,.,19,3. 关联关系,类间可通过“消息”传递方式来引用。,.,20, i

5、. 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,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,UM

6、L类图中的元语,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。,.,23,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,.,24,电力系统资源和资产,资产,.,25,电力系统资源和资产,资源,.

7、,26,设备容器,.,27,电压等级,.,28,各种资源和资产,继承于电力系统资源,.,29,继承于设备,.,30,继承于传导设备,.,31,量测,.,32,拓扑,.,33,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。,.,34,命名类,.,35,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。 pathNa

8、me：所有容器名的串联。 aliasName：对象或实例的随意文字名,.,36,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。 descriptio

9、n：实例的自由格式描述。,.,37,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。,.,38,基于CIM的数据库设计技术,.,39,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

10、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,.,40,把CIM类映射到关系数据库,.,41,映射类和属性,.,42,映射泛化关系,.,43,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,.,44,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

11、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,.,45,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,.,46,1对0.1,映射关联关系（1）,外键放在0.1一端,.,47,映射关联关系（2） 1对1,外键放在任意一端,.,48,映射关联关系（3） 1对多,外键放在“多”方,.,49,映射关联关系（4） 多对多,添加第三个表,.,50,映射聚合/组合关系,映射规则同二元关联,.,51,映射自身关联（聚合）,.,52,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）,.,53,讨论：主键的选择,

12、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）,.,54,主键的作用,唯一标识记录 被其他表引用为外键,.,55,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,.,56,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,.,57,CIS简介,CIS（Component Interface Specification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

13、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,.,58,CIS简介-应用集成体系结构,.,59,CIS简介,.,60,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GDA 404部分定义了高速数据访问HSDA 405部分定义了事件与告警GES 407部分定义了历史数据访问TSDA 级别二是将CIS映射到CORB

14、A或XML等具体的计算机技术上。 501部分是CIM模型转换成XML RDF格式 502部分是CDA映射到CORBA 503部分是互操作试验的CIM XML交换数据格式。,.,61,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,.,62,HSDA接口,HSDA是在OPC DA和OMG DAIS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

15、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。,.,63,GES接口,GES是在OPC AE，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,.,64,TSDA接口,GES是在OPC HDA，HDAIS的基础上发展而来的，提供了访问历史数据的一个规范。,.,65,国内外互操

16、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、RDF Schema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。,.,66,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

17、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(Control Center Application Programming Interface)认可的扩展标记语言XML(eXtensible Markup Language)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(Resource Description Framework)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。,.,67,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Las Veg

18、as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。,.,68,第一次,.,69,图,.,70,第二次,.,71,图,.,72,第三次,.,73,第四次,.,74,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）,.,75,.,76,选用的中间件,JMS Tibco.JBOSS,.,77,.,78,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