CN102063509A - 电力信息***异构数据库多维数据集成的模型及建模方法 - Google Patents

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Abstract

电力信息***异构数据库多维数据集成的模型及建模方法，a)创建基础容器层级结构，为每个容器预先定义了模版，即通过容器类型，规范了容器现实化时加载对象的问题；将抽象容器分类成若干类型，利用容器模版以及它们的层次关系结构进行建模；b)制定统一规范的公共命名方法，用于管理各电力信息***的异构对象模型，使每个数据源的私有对象可以归纳到同一个公共对象；c)装载公共对象到私有对象映射关系，通过各数据源导出的包含公共命名的XML描述文件，创建公共对象信息和各异构数据库私有对象信息以及它们的映射关系，并将这些对象及其映射关系装载到a)中所创建的多层容器模型中。本发明无须二次开发和维护，减少数据集成的复杂度和成本。

Description

电力信息***异构数据库多维数据集成的模型及建模方法
技术领域
本发明涉及电力信息***数据库集成技术，尤其特别的，涉及一种电力信息***异构数据库多维度集成的模型及建模方法，通过构建该方法的智能映射模型，将各电力信息***的模型和数据集成。从而实现对电力企业提供一个统一的公共数据平台。
背景技术
新一代电力企业的信息***需考虑电力市场环境中的安全运行及商业化运营的要求。其应用的基础是构造一个公共数据平台，将SCADA/EMS/DTS、电能量计量***、继电保护、安全自动装置及智能稳措管理***、电力市场技术支持***、故障管理***、设备监测***、水调自动化***、调度MIS和雷电定位***等进行统一互连，实现数据与资源的高度共享。
电网调度自动化***是其它非实时***的实时数据源。尤其是在电力市场环境中，需要提供给各决策和管理***大量实时和历史的电网负荷数据。同时，电网调度自动化***作为电网监控和管理的最主要***，也需要来自于其他设备和管理***的辅助信息，作出综合分析和判断。另一方面，随着电网自动化水平的提高，对于一个设备的信息量可能有多个量测***的数据、如远动多源数据、广域量测数据、高密度采集时序数据等，电网调度***也必须根据要求选择不同***来源的数据。因此，必须需要一个各***间交互的平台。
目前，地市级及以上的电网***都建立了包括电网调度***在内的若干个电力信息***。这些***之间的交互存在以下难点：(1)各***的测点和设备命名不同、电网模型存在差异；(2)各***存在不同类型的数据模型、对数据处理的接口语言不同；(3)各***数据库运行环境各异、存储位置分散。由此在逻辑和空间上形成异构信息***。
现有的资料显示，虽然现在有关于电力调度***统一数据平台的集成方法很多，但是，存在一定的缺陷。原因如下：
在应用模型统一化方面，现有的方法是建设一个尽可能最大的公共模型***，其涵盖了现有***的所有应用模型。但是这种一次性建设大模型***的方法带来了复杂性和扩展性的问题。模型过于复杂带来了加载和处理计算上的延滞，同时已建设好的大模型只适用现有***的集成，当有新的应用***需要集成时，这种公共模型很难扩展。
在设备对象统一化方面，由于各专业***的建设时期不同，设备对象的命名差异化很大，规则不能统一，现有的方法是为每个***建立一张设备命名表，供数据查询时调用，但是这样无法体现出各***中对同一个物理设备的共同的关联性。各数据库缺乏统一的对象命名和模型描述的格式文件。
鉴于现有的方法不能很好处理电力信息***异构数据库的多维数据集成时建模问题，因而迫切需要一种新的公共对象的管理模型，这种集成管理模型采用易扩展的灵活建模技术和标准的公共设备对象描述方法，可以充分考虑不同数据***的异构性，获得比常规方法更为全面一致的而且更方便维护的电网模型和更为高效统一的数据平台。
发明内容
本发明目的是：为了解决现有的电力信息***多个数据库集成时存在的复杂性和扩展性的问题，提出了一种新的电力信息***异构数据库多维数据集成的建模方法，采用一种新的智能映射模型，通过灵活的面向容器的抽象建模、公共设备对象命名维护、各数据源多维数据对象管理的主要方法，解决了不同异构数据***的多维数据的模型和对象统一管理问题。
本发明的技术方案为：一种用于电力信息***异构数据库多维数据集成的智能映射模型及建模方法。在该模型中，包含了以下信息：公共的电力模型信息、公共电力对象信息、各异构数据库私有对象信息、从私有对象到公共对象的映射关系。模型处于集成的电力信息***公共数据平台的中间层，其对上层应用提供公共的模型、各种维度间设备对象信息转换的接口服务；同时作为核心元数据，指导对下与各异构数据源进行交互，获取各数据库的模型、设备对象、数据结构等信息。
本发明的技术方案是：一种用于电力信息***异构数据库多维数据集成的模新及建模方法，包含了以下内容：
a)通过基于抽象容器层级模型，归纳各异构信息***应用模型，创建一种多层容器结构，用于装载电力***的公共信息模型；该模型可以定义任何一种容器用于装载对应的任意对象，而其容器之间的层级关系也是可以任意配置和扩充的。这样就保证了这种基于抽象容器的建模的灵活性，而在不考虑数据库容量的条件下，其可扩展性可以是无限的。***定义任何一种容器装载对应的任意对象，而其容器之间的层级关系也是任意配置和扩充的。
其中所属抽象容器模型是一种自包含的可无限扩展的层级数据模型，包括以下数据结构：
Container(容器)的各属性定义，ContainerDescDefine(容器模版描述定义)的定义，和ContainerDesc(容器描述属性)的定义。
步骤a)进一步包括：考虑到多个异构***的应用模型的差异性，该建模方法的一个特点是其应用模型的兼容性和可扩展性，其实施的方式是不是通过建立具体的模型的方式，而是通过抽象容器的概念，将一般性的组织和事物中“包含”的关系理解为各级容器的从属结构，可以适应各种不同应用的模型。为了方便对容器类型的管理，为每个容器预先定义了模版，即通过容器类型的方法，规范了容器现实化时加载对象的问题。将容器抽象分类成若干类型，利用抽象容器结构，进行建模：
第一步，定义容器模版，规范该容器的描述属性；
第二步，将一个抽象容器关联已经定义的容器模版，生成具体的容器；
第三步，将具体对象装载到具体的容器中；
第四步，定义该容器所包含的下一级容器，重复第一至三步，现实化下级容器；
第五步，现实化下下级容器；
直至第N步，完成N级层级容器结构模型；每一级容器均设有若干级容器；
b)通过统一规范的公共命名方法和各数据源导出的XML描述文件，创建公共对象信息和各异构数据库私有对象信息以及它们的映射关系，并将这些对象及其映射关系装载到a)中所创建的多层容器模型中；步骤b)进一步包括：通过分析各数据源***导出的统一规范的XML描述文件完成公共对象和私有对象信息的装载，公共对象信息是抽取了各异构数据源的对象信息部分，通过公共命名方式对各***的私有对象信息进行归纳，提取出公共对象信息，并将公共对象信息、私有对象信息以及它们的映射关系装载到已经建立好的具体的容器模型结构。
其中步骤b)通过公共命名方式对各***的私有对象信息进行归纳，提取出公共对象信息，并将公共对象信息、私有对象信息以及它们的映射关系装载到已经建立好的具体的容器模型结构；这种映射是一种动态的智能映射，完全是自动完成的，各数据源***不需要做任何改变，该建模方法是根据其导出的XML文件分析后智能的调整这种映射。
其中公共命名方式是关系公共对象到私有对象的关联。公共对象信息是抽取了各异构数据源的对象信息部分，通过公共命名方式对各***的私有对象信息进行归纳，提取出公共对象信息，并将公共对象信息、私有对象信息以及它们的映射关系装载到已经建立好的具体的容器模型结构中；
统一设备和测点命名的电网数据整合，是通过规范的对象资源命名规则，实现对象资源命名的规范化。通过规范各数据源***对象描述XML文件的方式，导入这些对象信息；
公共对象信息和各异构数据库私有对象信息的映射关系及导出的XML描述文件的步骤：
各数据源***生成的规范的XML模型描述文件包含以公共命名方式的公共对象的描述；所属设备包括母线、开关、刀闸、线路；设备所属测点描述包括有功功率、无功功率、电流、电压等。这些公共对象信息将装载在容器中，通过公共对象类型定义描述。
该建模方法通过分析各数据源***导出的统一规范的XML描述文件完成公共对象和私有对象信息的装载，填入到容器结构中并建立映射。这种映射是一种动态的智能映射，完全是自动完成的，各数据源***不需要做任何改变，根据其导出的XML文件分析后智能的调整这种映射。这种模型包含了以下信息：公共的电力模型信息、公共电力对象信息、各异构数据库私有对象信息、从公共对象到多私有对象的映射关系。模型处于集成的电力信息***公共数据平台的中间层，其对上层应用提供公共的模型、各种维度间设备对象信息转换的接口服务；同时作为核心元数据，指导对下与各异构数据源进行交互，获取各数据库的模型、设备对象、数据结构等信息。
本发明的有益效果是：该方法建立的模型是一个智能映射***，由于采用一种基于抽象容器的建模方法，在数据库容量允许的条件下，其适应各类应用模型的扩展能力几乎是无限的，所有的对象服务管理和维护工作都是建模***自动完成的，不需要进行二次开发和人工维护，极大的减少了数据集成的复杂度和成本代价。在新一代电力企业的信息自动化***需要将多个电力信息数据***集成化和统一平台化的迫切需求下，利用本发明方法，可以建立多异构数据源***的电力信息***公共数据平台，获得比常规方法更为全面一致的而且更方便维护的电网模型和更为高效统一的数据平台。这种集成建模方法所需二次开发量小，模型扩展性强、数据平台的效率高，是一种非常实用的方法。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。
图1容器中存储全局对象和各数据源中对象的映射关系
图2容器及公共对象附加属性描述
图3公共对象模型和公共数据服务
图4公共对象信息和私有对象信息的XML描述
图5模型***自动维护流程
具体实施方式
为了完成方便快速低代价的电力信息***各异构数据库***的集成，本发明提供了一种新的基于抽象容器的智能映射建模方法，包含以下内容：(1)公共的电力模型信息(2)公共对象信息和各异构数据库私有对象信息的映射关系(3)模型的自动加载和维护方法。
一、基于抽象容器的公共模型
基于抽象容器的模型***的一个特点就是其应用模型的兼容性和可扩展性，其实施的方式是不再通过建立具体的模型的方式，而是通过抽象容器的概念，将一般性的组织和事物中“包含”的关系理解为各级容器的从属结构，可以建立各种不同应用的模型，从而具有灵活性和极大的扩展性。
在图1中，可以建立一种三层容器结构(Container1，Container2，Container3表示三层)来表示灵活的三层从属关系，各层级之间是DList(1：N映射)关系。这样的抽象结构可以表示各种不同意义的具体模型。例如可以在Container1中存储“发电厂”，在Container2中存储“发电机组”，在Container3中存储“设备属性”。这样就建立了一个具体的层次关系模型：
发电厂-(1：N)-所属发电机组-(1：N)-所属设备属性；
或者
地区-(1：N)-所属变电站-(1：N)-所属变压器；
或者
电压等级-(1：N)-所属母线-(1：N)-所属电压量测值；
或者
线路-(1：N)-所属两端变电站-(1：N)-所属有功、无功、电流量测值。
为了将容器在建模时加入具体特征，对于每个现实化的容器Container，都有一些附加的特征属性(RefDescAttribute)等，这些附加属性都用单向引用来表示。同时容器中还存储了其包含下一级容器的数据链表(Contains_Container_i)。
Container(容器)的各属性定义如下：
 属性名   数据类型  描述
 name   DT_STRING  名称
 alias   DT_STRING  别名
 RefDescAttribute_1   DT_S_REF_SIM  关联描述属性1，指向描述属性表的单向引用
 RefDescAttribute_2   DT_S_REF_SIM  关联描述属性2，指向描述属性表的单向引用
 RefDescAttribute_3   DT_S_REF_SIM  关联描述属性3，指向描述属性表的单向引用
 RefDescAttribute_4   DT_S_REF_SIM  关联描述属性4，指向描述属性表的单向引用
 RefObjectType   DT_S_REF_SIM  关联类型，指向对象类型表的单向引用
 Contains_Container_i   DT_S_DLIST  包含下级容器
 Contains_Container_SourceID   DT_S_DLIST  包含数据源中的ID
为了方便对容器类型的管理，为每个容器预先定义了模版，即通过容器类型的方法，规范了容器现实化时加载对象的问题。图2中每个容器都存储了一种容器描述属性组(ContainerDescDefine)，其包含了多个容器描述属性(ContainerDesc)。
ContainerDescDefine(容器描述定义)的定义如下：
  属性名   数据类型   描述
  name   DT_STRING   名称
  alias   DT_STRING   别名
  DContains_DescAtttibute   DT_S_DARRAY_COMP   包含描述属性
ContainerDesc(容器描述属性)的定义如下：
  属性名   数据类型   描述
  name   DT_STRING   名称
 alias   DT_STRING   描述
 attributeValue   DT_LONG   属性值
 DMemberOf_DescAtttibuteDefine   DT_S_DARRAY_MATE   属于描述属性定义
例如在模型“发电厂-(1：N)-所属发电机组-(1：N)-所属设备属性”中，可先定义“发电厂容器”，装载入具体的发电厂，再在“发电厂容器”的下级定义“发电机组容器”装载入多个属于该发电厂的发电机组，再在“发电机组容器”的下级定义“设备属性容器”装载入多个属于该发电机组的设备属性。
可以看出，这种建模方法可以定义任何一种容器装载对应的任意对象，而其容器之间的层级关系也是可以任意配置和扩充的。这样就保证了这种基于抽象容器的建模的灵活性，而在不考虑数据库容量的条件下，其可扩展性是无限的。
二、公共对象信息和各异构数据库私有对象信息的映射关系
公共对象信息是抽取了各异构数据源的对象信息部分，通过公共命名方式对各***的私有对象信息进行归纳，提取出公共对象信息，并将公共对象信息、私有对象信息以及它们的映射关系装载到已经建立好的具体的容器模型结构中，如图3所示。
统一设备和测点命名的电网数据整合，是通过合理规范的对象资源命名规则，实现对象资源命名的规范化。通过规范各数据源***对象描述XML文件的方式，导入这些对象信息。例如基于公共命名规则：
地区@厂站类@厂站名@电压等级@设备类@设备名@量测类@量测名
根据厂站类、设备类、量测类的变化，其可以对应多种层次容器结构：
变电站-(1：N)-所属设备-(1：N)-所属量测
发电厂-(1：N)-所属发电机组-(1：N)-所属量测
变压器-(1：N)-变压器各卷-(1：N)-所属量测
线路-(1：N)-线路各对端-(1：N)-所属量测
负荷-(1：N)-子负荷-(1：N)-所属量测
电压等级-(1：N)-所属母线-(1：N)-所属量测值；
……
各数据源***生成的规范的XML模型描述文件如图4所示。该文件包含了厂站的公共对象的描述；所属设备包括母线、开关、刀闸、线路；设备所属测点描述包括有功功率、无功功率、电流、电压等。这些公共对象信息将装载在容器中，通过公共对象类型定义(ObjectTypeDefine)描述。
PubObjectTypeDefine(公共对象类型定义)的定义如下：
  属性名   数据类型   描述
  name   DT_STRING   名称
  alias   DT_STRING   别名
  inContainer_1   DT_BOOL   允许一级容器装载
  inContainer_2   DT_BOOL   允许二级容器装载
  inContainer_3   DT_BOOL   允许三级容器装载
  DContains_ObjectType   DT_S_DARRAY_COMP   包含对象类型
XML文件中还导出了各对象的私有信息，装载在容器下所包含的容器源ID中，如图一所示。这些信息如数据类型(IDType)数据长度(IDSize)源数据库(refSourceDB)等。每个容器下都可以包含多个容器源ID。
Container_1_SourceID(一级容器源ID)的定义如下：
属性名   数据类型   描述
ID   DT_OID   对象ID
IDType   DT_ENUM   ID数据类型
IDSize   DT_USHORT   ID数据长度
isChecked   DT_BOOL   是否验证
invalidTimestamp   DT_STIME   失效时标
refSourceDB   DT_S_REF_SIM   关联源数据库，指向SourceDB的单向引用
MemberOf_Container_1   DT_S_DLIST_MATE   属于一级容器
三、模型自动加载和维护
自动模型维护***通过分析各数据源***导出的统一规范的XML描述文件完成公共对象和私有对象信息的装载，填入到容器结构中并建立映射。这种映射是一种动态的智能映射，完全是自动完成的，各数据源***不需要做任何改变，自动模型维护***是根据其导出的XML文件分析后智能的调整这种映射。模型维护的过程包括：容器的建立和维护，各数据源对象间映射关系的维护。
通过以上描述的抽象容器结构，可以做如下的基础建模过程，进行容器的建立和维护：
第一步，定义容器模版，规范该容器的描述属性
第二步，将一个抽象容器关联已经定义的容器模版，生成具体的容器
第三步，将具体对象装载到具体的容器中
第四步，定义该容器所包含的下一级容器，重复第一至三步，现实化下级容器
第五步，现实化下下级容器
......
第N步，完成N级层级容器结构模型
通过各数据源***按照其层次容器模型所导出的XML文件，自动模型维护***可以自动进行公共对象信息和各数据源私有对象信息及它们的映射关系的维护：
第一步，提取第一个数据源XML文件中的本体部分结构，根据其层级关系建立多层容器模型；
第二步，在建立的多层容器模型中填入公共对象信息；
第三步，提取本体部分的私有对象信息属性，填入容器下的容器源ID，挂载在容器下；
第四步，分析维护第二个数据源***的XML描述文件；
第N步，完成第N个数据源***的XML描述文件。
综合上述部分，***自动维护流程如图5所示，包括了基于层次容器建立模型的过程、公共对象信息和各数据源私有对象信息的映射过程，完成了模型***的建立和维护。

Claims (7)

1.一种用于电力信息***异构数据库多维数据集成的模型，其特征是包含了以下内容：a)多层次抽象容器结构，用于归纳各异构信息***应用模型，装载电力***的公共信息对象；通过抽象容器的概念，将一般性的组织和事物中“包含”的关系理解为各级容器的从属结构，以适应各种不同应用的模型，建模时把抽象容器关联一种容器模版类型，就可以将抽象容器变为一个具体的容器，用于装载公共对象，同时容器的下级还可以包含多个容器，形成多层次结构；
b)对象集成映射关系，通过公共命名方式对各电力信息***的私有对象信息进行归纳，提取出公共对象信息，并将公共对象信息、私有对象信息以及它们的映射关系装载到已经建立好的具体的容器模型结构。
2.一种根据权利要求1所述的用于电力信息***异构数据库多维数据集成的建模方法，其特征是在该建模方法中，包含了以下内容：
a)创建基础容器层级结构，为了方便对容器类型的管理，为每个容器预先定义了模版，即通过容器类型的方法，规范了容器现实化时加载对象的问题；将抽象容器分类成若干类型，利用容器模版以及它们的层次关系结构进行建模；
b)制定统一规范的公共命名方法，用于管理各电力信息***的异构对象模型，使每个数据源的私有对象可以归纳到同一个公共对象；通过公共命名方式对各***的私有对象信息进行归纳，整合统一设备和测点命名的电网数据，实现对象资源命名的规范化；
c)装载公共对象到私有对象映射关系，通过各数据源导出的包含公共命名的XML描述文件，创建公共对象信息和各异构数据库私有对象信息以及它们的映射关系，并将这些对象及其映射关系装载到a)中所创建的多层容器模型中。
3.如权利要求2所述的一种用于电力信息***异构数据库多维数据集成的方法，其特征是：其中a)所属抽象容器模型是一种自包含的可无限扩展的层级数据模型，可以定义任何一种容器装载对应的任意对象，而其容器之间的层级关系也是可以任意配置和扩充的。这样就保证了这种基于抽象容器的建模的灵活性，而在不考虑数据库容量的条件下，其可扩展性可以是无限的。***定义任何一种容器装载对应的任意对象，而其容器之间的层级关系也是任意配置和扩充的。包括以下数据结构：
SContainer(容器)的各属性定义如下：
  属性名   数据类型   描述   Name   DT_STRING   名称   Alias   DT_STRING   别名   RefDescAttribute_1   DT_S_REF_SIM   关联描述属性1，指向描述属性表的单向引用 RefDescAttribute_2   DT_S_REF_SIM  关联描述属性2，指向描述属性表的单向引用 RefDescAttribute_3   DT_S_REF_SIM  关联描述属性3，指向描述属性表的单向引用 RefDescAttribute_4   DT_S_REF_SIM  关联描述属性4，指向描述属性表的单向引用
RefObjectType   DT_S_REF_SIM  关联类型，指向对象类型表的单向引用 Contains_Container_i   DT_S_DLIST  包含下级容器 Contains_Containe_SourceID   DT_S_DLIST  包含数据源中的ID
ContainerDescDefine(容器描述定义)的定义如下：
  属性名   数据类型   描述   name   DT_STRING   名称   alias   DT_STRING   别名   DContams_DescAtttibute   DT_S_DARRAY_COMP   包含描述属性
ContainerDesc(容器描述属性)的定义如下：
 属性名   数据类型   描述  Name   DT_STRING   名称  Alias   DT_STRING   描述  attributeValue   DT_LONG   属性值  DMemberOf_DescAtttibuteDefine   DT_S_DARRAY_MATE   属于描述属性定义
4.如权利要求2所述的一种用于电力信息***异构数据库多维数据集成的模型的方法，其特征是：其中b)所属公共对象信息和各异构数据源私有对象信息的映射是一种动态的智能映射，这种映射关系动态的通过改变容器装载的公共对象的属性公共对象类型定义和私有对象容器的一系列数据域来调整，各数据源***不需要做任何改变，包括以下数据结构：
PubObjectTypeDefine(公共对象类型定义)的定义如下：
  属性名   数据类型   描述   name   DT_STRING   名称   alias   DT_STRING   别名   inContamer_1   DT_BOOL   允许一级容器装载   inContamer_2   DT_BOOL   允许二级容器装载   inContamer_3   DT_BOOL   允许三级容器装载
  DContains_ObjectType   DT_S_DARRAY_COMP   包含对象类型
Container_1_SourceID(私有对象容器)的定义如下：
 属性名   数据类型   描述  ID   DT_OID   私有对象ID  IDType   DT_ENUM   ID数据类型  IDSize   DT_USHORT   ID数据长度  isChecked   DT_BOOL   是否验证   invalidTimestamp   DT_STIME   失效时标   refSourceDB   DT_S_REF_SIM   关联源数据库，指向SourceDB的单向引用   MemberOf_Container_1   DT_S_DLIST_MATE   属于一级容器
5.如权利要求2所述的一种用于电力信息***异构数据库多维数据集成的建模方法，其特征是：步骤a)进一步包括：
第一步，定义容器模版，规范该容器的描述属性；
第二步，将一个抽象容器关联已经定义的容器模版，生成具体的容器；
第三步，将具体对象装载到具体的容器中；
第四步，定义该容器所包含的下一级容器，重复第一至三步，现实化下级容器；
第五步，现实化下下级容器；
直至第N步，完成N级层级容器结构模型。
6.如权利要求2所述的一种用于电力信息***异构数据库多维数据集成的建模方法，其特征是：步骤b)的公共命名规则进一步包括：
规则：地区@厂站类@厂站名@电压等级@设备类@设备名@量测类@量测名
根据厂站类、设备类、量测类的变化，其可以对应多种层次容器结构，
7.如权利要求2所述的一种用于电力信息***异构数据库多维数据集成的建模方法，其特征是：步骤c)总体特征是通过各数据源***按照其层次容器模型所导出的XML文件，完成公共对象和私有对象信息的装载，填入到容器结构中并建立映射的步骤：
第一步：各数据源***生成规范的XML模型描述文件包含：以公共命名方式描述的公共对象信息：所属设备信息包括变压器、母线、开关、刀闸、线路、负荷等；设备所属测点描述包括有功功率、无功功率、电流、电压等。私有对象信息属性：私有对象ID、数据类型、数据长度、源数据库等。
第二步，提取第一个数据源XML文件中的本体部分结构，根据其层级关系建立多层容器模型；
第三步，在建立的多层容器模型中填入公共对象信息，通过公共对象类型定义描述；
第四步，提取本体部分的私有对象信息属性，填入容器下的容器源ID，挂载在容器下，每个容器下都可以包含多个容器源ID；
第五步，分析维护第二个数据源***的XML描述文件；
直至第N步，完成第N个数据源***的XML描述文件。
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