CN102710435B - 一种基于cim模型的系统集成接口适配器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于CIM模型的系统集成接口适配器，包括：公共模型存储层，用于存储公共模型信息，并提供模型展示、维护管理的应用功能；数据传输层，用于提供数据传输通道与所述接口适配层和公共模型存储层进行数据传输；接口适配层，用于完成数据模型的双向转换和接口的标准化工作；系统应用层，与所述接口适配层进行数据传输。该适配器采用IEC61970/61968标准提出的CIM模型、以及CIS接口规范作为系统信息交互的基础，符合电力系统信息集成的发展趋势，能够兼容电力企业已经建成并投入运行的应用系统，支持业界倡导的新系统接口设计标准；该适配器能够满足现有应用系统的集成需求，具有广泛的适用性和前瞻性，具备良好的市场推广及应用价值。
Description
技术领域
本发明属于电力系统信息集成领域，具体涉及一种基于CIM模型的系统集成接口适配器。
背景技术
IEC 61970/61968系列标准作为电力企业应用集成的重要基础，提出了公共信息模型CIM（Common Information Model，公共信息模型）和组件接口规范CIS（Component InterfaceSpecification，组件接口规范）来统一EMS（Energy Management System，能量管理系统）/DMS（Distribution Management System，配电管理系统）各应用系统间的信息交互语义基础和接口功能规范。CIM最初在IEC61970标准中发布，主要作为控制中心进行能量管理的信息语义基础，CIM是一个抽象模型，采用面向对象的模型思想对主要的电网设备和相关对象进行建模，包含对象的公共类和属性、以及他们之间的关系。之后，IEC61968把CIM建模理论扩展到配电领域，面向配网应用增加了资产管理、工作管理、建设管理、配网管理、停电管理等相关的信息模型，进一步对CIM模型理论做出了完善。IEC61970/61968提出的CIM模型理论为电力企业中各应用系统间的集成提供了统一的信息交互基础，解决了系统互操作的语义基础问题。
CIS规范应用或组件间进行信息交换的接口，确保各应用系统能够以采用标准方式与其他组件或应用进行信息交换，CIS规范了GDA（通用数据访问接口）、HSDA（高速数据访问接口）、TSDA（时序数据访问接口）及GES（时间发布与订阅接口）的所有接口服务，能够实现各种不同类型数据及事件消息的读/写、查询、传输等操作，这些CIS服务使得不同应用之间可以互相连接、解决数据如何交互的问题。CIS与CIM相结合，构成了不同应用/组件间信息共享和应用集成的基础，能够实现系统组件的开放化和即插即用，有效解决电力系统集成问题。
随着信息技术的不断发展，电力企业内部各应用系统间数据的交互与共享越来越频繁，然而受制于计算机技术的发展，在应用系统的建设过程中，形成了许多相对独立、异构、封闭的子系统，使得不同应用系统间的信息共享和业务集成难以开展，形成的“信息孤岛”现象使企业内部资源不能得以充分利用，企业各部门之间的业务交互、数据共享和协同作用难以实现，系统集成问题已经成为企业业务发展的一大瓶颈。
目前，企业应用系统集成解决方案种类繁多，但无论是传统的点对点集成模式、或基于公共对象请求代理体系结构（Common Object Request Broker Architecture，CORBA）、组件对象模型/分布式组件对象模型（Component Object Model，COM）/（Distributed COM，DCOM）、sun服务器端组件模型（Enterprise JavaBean，EJB）等中间件产品的轴-辐式企业应用集成（Enterprise Application Integration，EAI）方法，或近年来出现的采用企业服务总线（EnterpriseService Bus，ESB）实现面向服务架构的总线型集成模式，都面临一个共同的问题，即异构系统之间数据描述语义和语法不统一的问题，系统间接口不一致的问题；而为了最大限度集成现有系统的业务，实现系统间的互操作性，在改造系统时就必须通过接口适配器进行数据模型的转换，赋予它其他系统可以识别和处理的语义和语法结构。通过接口适配器的转换作用，企业内各新旧应用系统间交互数据时具有了一致性的语言基础和统一的数据访问接口，为实现系统间的互操作性提供保障。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于CIM模型的系统集成接口适配器，该适配器采用IEC61970/61968标准提出的CIM模型作为公共信息交互模型，采用CIS接口规范进行公共信息传输，这样的设计原则不但符合电力系统信息集成的发展趋势，同时也能够兼容电力企业已经建成并运行的应用系统，支持业界倡导的新系统接口设计标准；该适配器能够满足现有应用系统的集成需求，具有广泛的适用性和前瞻性，具备良好的市场推广及应用价值。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种基于CIM模型的系统集成接口适配器，其改进之处在于，所述适配器包括：
公共模型存储层，用于存储公共模型信息，并提供模型展示、维护管理等高级应用功能；；
数据传输层，用于提供数据传输通道与所述接口适配层和公共模型存储层进行数据传输；
接口适配层，用于完成数据模型的双向转换和接口的标准化工作；
系统应用层，与所述接口适配层进行数据传输。
优选的，所述公共模型存储层由模型存储模块实现；所述模型存储模块包括CIM模型库、GDA接口Ⅰ、管理单元和浏览单元；
所述CIM模型库通过GDA接口Ⅰ与数据传输层的中间件互连、并通过管理单元和浏览单元提供对应的模型维护管理、展示等高级功能应用。
较优选的，所述CIM模型库用于提供统一的数据源接口进行数据存取和查询；
所述管理单元用于对模型描述文件的导入、导出、数据管理和维护；
所述浏览单元用于对所述CIM模型库的浏览和修改。
优选的，所述数据传输层通过中间件软件实现数据的传输；所述GDA接口1与中间件产品连接（如：对象请求代理中间件、远程过程调用中间件、数据访问中间件、Web服务服务中间件、消息中间件等）；
优选的，所述接口适配层包括公共CIS接口模块、模型转换单元、映射配置单元和服务器/客户机接口模块Ⅰ；
所述CIS接口模块分别与所述中间件产品、模型转换单元和映射配置单元进行通信；
所述模型转换单元分别与所述映射配置单元、服务器/客户机接口模块Ⅰ进行通信。
较优选的，所述CIS接口模块包括HSDA接口、TSDA接口和GDA接口Ⅱ；
所述HSDA接口作为实时数据传输通道用于实现实时数据的传输；
所述TSDA接口作为非实时数据传输通道用于实现非实时数据的传输。
较优选的，所述GDA接口（Ⅰ、Ⅱ）用于提供读/写、模式查询、模型变化事件通知等功能服务。
较优选的，所述服务器/客户机接口模块Ⅰ包括实时数据传输接口Ⅰ和非实时数据传输接口Ⅰ；所述实时数据传输接口Ⅰ和非实时数据传输接口Ⅰ分别与系统应用层进行通信。
较优选的，所述模型转换单元用于实现应用系统私有模型和标准CIM模型之间的双向转换；
所述映射配置单元用于提供映射规则的存储、管理、配置及解析功能。
优选的，所述系统应用层为应用系统；所述应用系统包括服务器/客户机接口模块Ⅱ；
所述服务器/客户机接口模块Ⅱ通过实时数据传输接口Ⅱ和非实时数据传输接口Ⅱ与接口适配层通信；
所述实时数据传输接口Ⅰ与实时数据传输接口Ⅱ之间进行通信；
所述非实时数据传输接口Ⅰ与非实时数据传输接口Ⅱ之间进行通信。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、本发明采用公共信息模型CIM作为适配器的模型转换基础，避免了不同系统信息模型之间直接进行转换，由于CIM具有持续扩展和不断完善的特点，采用它作为中间转换模型能够有效避免应用系统因软件升级、企业业务发展等因素带来的重复设计开发工作，具有良好的扩展性、开放性和维护性，能有效降低系统升级过程中的集成开发成本。
2、本发明采用CIS开发设计适配器的公共接口，确保系之间不仅能够直接相连，还能够通过该公共接口直接接入集成总线，灵活的连接方式能够依据系统的集成策略选择不同的工作模式，支持目前所有主流系统集成架构。
3、本发明适用于总线或非总线方式的系统集成方法，充分考虑系统集成发展趋势、节约企业开发和维护成本，结合目前的系统集成现状，摒弃了传统的以实现两个对象系统进行互联为出发点的专用适配器设计方法，站在整个企业系统集成的角度，综合考虑系统升级、集成方式演变及降低维护成本等多种因素，最大限度扩大设配器的通用功能，使其易于复制、扩展和升级。
附图说明
图1是本发明提供的系统集成适配器的体系架构框图；
图2是本发明提供的实施例的应用系统采用适配器结构进行数据交互流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的系统集成适配器的体系架构框图，该适配器包括公共模型存储层，用于存储公共模型信息；公共模型存储层通过GDA接口与中间件相连。
数据传输层，用于提供数据传输通道与接口适配层和公共模型存储层进行数据传输；接口适配层，用于完成数据模型的双向转换和接口的标准化工作；
接口适配层完成数据模型的双向转换和接口的标准化工作，通过转换单元提供的系统私有数据模型与公共CIM模型之间的双向转换机制实现模型的相互转换，HSDA、TSDA、GDA接口提供标准的程序接口API服务供其他系统调用，通过数据传输层中间件提供的数据传输通道进行实时、非实时或CIM模型数据的传输，
系统应用层，针对不同的数据传输需求提供相应的接口，采用C/S（Client/Server，客户机/服务器）模式与接口适配层进行数据传输；客户（Client）端主动向服务（Server）端发送连接请求指令，服务（Server）端响应该指令建立通信连接并接收客户（Client）端传来的数据包，并对数据包进行格式校验、拆封、重组等操作将形成的数据信息作为源数据模型传入模型转换单元进行映射转换。
一、公共模型存储层：
公共模型存储层由模型存储模块实现，包括CIM模型库、GDA接口Ⅰ、管理单元和浏览单元。CIM模型库分别与GDA接口Ⅰ、管理单元和浏览单元通信。
模型存储模块集模型的存储、管理、浏览、导入、导出、变化监视等功能于一体，核心单元是一个基于CIM的关系型数据库，简称CIM模型库，用于存储公共模型信息，该单元提供统一的数据源接口由其他组件或应用服务进行数据存取和查询等操作。
模型浏览单元提供公共信息CIM模型的浏览和修改功能，用户在专用浏览器的可视化界面中查看模型的所有类、对象、属性以及类之间的关联、聚集和继承关系等，在模型的编辑界面中对模型信息进行增删改除等修改和维护操作。
模型管理单元提供模型描述文件的导入、导出、数据管理和维护等操作，导入操作对模型描述文件进行解析处理，将获得的模型数据插入数据库对应的表格中。导出操作通过遍历CIM数据库中的所有数据信息，按照RDF（Resource Dscription Framework）模式生成标准的CIM/XML实例文件供相关组件/服务进行调用、传输。
二、数据传输层：
数据传输层负责提供数据的路由、传输通道，可以由中间件产品实现（如：对象请求代理中间件、远程过程调用中间件、数据访问中间件、Web服务服务中间件、消息中间件等），中间件能够屏蔽底层技术的差异，专注于组件间的信息传输；公共模型存储层的GDA接口1、接口适配层的TSDA接口、HSDA接口、GDA接口II均连接到中间件产品上进行数据传输。
三、接口适配层：
接口适配层包括公共CIS接口模块、模型转换单元、映射配置单元和服务器/客户机接口模块Ⅰ；
CIS接口模块分别与所述中间件、模型转换单元和映射配置单元进行通信；模型转换单元分别与所述映射配置单元、服务器/客户机接口模块Ⅰ进行通信。
1、模型转换单元：
模型转换单元完成不同数据模型之间的相互转换。该单元获取来自服务器/客户机模块的数据模型，读取用户配置的模型映射规则文件，通过预先写入的映射算法程序自动解析映射规则信息实现模型的自动转换。该单元包含正反两套转换机制，既能够实现现有数据模型向CIM模型的转换，也能够获取CIM模型的数据信息，通过解析映射规则信息反转换为符合现有应用系统的数据模型。
2、映射配置单元：
映射配置单元提供映射规则的存储、管理、配置及解析等功能，用户通过导入应用系统的源数据模型，利用配置工具建立源模型与公共模型之间的映射规则供模型转换单元进行访问、解析。映射规则配置工具将两种数据模型以树形结构展示在配置界面中，用户通过浏览、查询两种模型之间的对应关系在映射规则配置区采用拖拽、选择或手工录入等方式建立两种模型的映射规则信息，最后保存为规定格式的映射规则文件由模型转换程序解析、调用。
3、服务器/客户机接口模块Ⅰ：
服务器/客户机接口模块Ⅰ包括实时数据传输接口Ⅰ和非实时数据传输接口Ⅰ；实时数据传输接口Ⅰ和非实时数据传输接口Ⅰ分别与系统应用层进行通信。
适配器通过C/S模式与现有应用系统进行数据传输，服务器端向客户机提供数据展示、浏览、会话、访问、管理等功能接口，客户机采用对象请求代理方式与服务器端建立关联，调用服务器提供的功能接口进行数据的浏览、查询、存取等操作。应用系统有专门的实时数据传输接口及非实时数据访问接口以满足不同数据的传输需求，为尽量减少电力企业孤立运行的应用系统在集成时的接口改造工作，最大限度利用现有资源，服务器端接口应主动匹配现有应用系统的接口模型，分别提供实时数据服务器接口和非实时数据服务器接口，两类C/S模式在数据传输时也应遵循当前系统的通信协议。
4、CIS接口模块
CIS接口模块包括HSDA接口、TSDA接口和GDA接口Ⅱ。
为确保应用系统经过适配器的接口转换和封装后能够统一接入电力企业集成总线或与其它遵循CIS接口规范的系统直接相连，适配器标准接口采用CIS组件接口规范进行设计，公共模型信息访问通过专有的GDA（Generic Data Access）接口提供的读/写、模式查询、模型变化事件通知等功能服务来实现，GDA接口Ⅰ和GDA接口Ⅱ均有此功能。
HSDA（High-Speed Data Access）作为实时数据传输通道，通过会话接口服务、浏览接口服务、组管理接口服务等实现实时数据访问、存取。
TSDA（Time Series Data Access）接口通过会话接口、管理接口、浏览接口、IO接口、客户接口等提供的标准服务实现应用间非实时数据的传输。
四、系统应用层：
系统应用层为电力企业内的各应用系统；应用系统包括服务器/客户机接口模块Ⅱ；
服务器/客户机接口模块Ⅱ包括实时数据传输接口Ⅱ和非实时数据传输接口Ⅱ；
实时数据传输接口Ⅰ与实时数据传输接口Ⅱ之间进行通信；
非实时数据传输接口Ⅰ与非实时数据传输接口Ⅱ之间进行通信。
本发明提供的接口适配器的技术方案通过PC机实现。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例
如图2所示，图2是本发明提供的实施例的应用系统采用适配器结构进行数据交互流程图。
当两个异构分布式应用系统在进行数据传输时，面临的首要问题就是如何解决数据模型和通信接口的统一性问题；本发明设计的适配器采用IEC61970/61968公共信息CIM模型作为转换单元的中间数据模型，公共CIS接口采用IEC61970第4部分提出CIS组件接口规范开发设计标准化接口，整个数据交互的流程通过4个步骤来实现：
步骤（1）：应用系统A通过适配器A向中间件发送标准数据模型文件的实现过程，应用系统A首先通过Client接口向适配器A的Server端发送数据交互请求，请求被响应后，Client端按照应用系统A的数据模型组织数据传输文件发送到Server端，Server端接收到该文件后进行初步加工即传给模型转换单元进行标准化转换，转换后形成的公共信息模型（Common Information Model，CIM）/可扩展标记语言（Extensible Markup Language，XML）文件由CIS接口的Client端传送到中间件上，经中间件打包、路由，传输到适配器B中CIS接口对应的Server端。
步骤（2）：适配器B接收到标准格式的XML文件后，传给模型转换单元进行CIM模型到数据模型B的二次转换，转换后形成应用系统B能够识别和处理的数据文件传给Client端，Client端再次经过请求-应答命令将数据传送到应用系统B的Server端，由Server端调用应用系统B的功能函数进行数据处理，处理完之后将生成的结果信息按照应用系统B的数据模型组装成数据包由Client端发出。
步骤（3）和步骤（1）的实现过程相同，不同的是模型转换单元实现的是数据模型B到CIM的转换，步骤（4）与步骤（2）也有相同的实现过程，只是转换单元的目标数据模型变成应用系统A的数据模型，以上步骤中（1）与（4）以及（2）与（3）均互为反过程，两组转换采用相同的映射规则和不同的转换算法来实现。
本发明针对电力企业应用系统间进行互连时普遍存在的接口不统一问题，设计了一种基于CIM模型的系统集成接口适配器，旨在解决目前系统集成领域普遍存在的接口转换问题，满足新旧标准过渡时期应用系统的集成需求，实现异构系统间的数据交互与共享。
该发明采用公共信息CIM模型作为应用系统间数据转换的标准数据模型，通过服务器/客户机模式访问和存取现有系统获取源数据模型，经过转换规则统一映射为符合CIM语义和语法结构的目标模型数据后，通过适配器的公共接口传输给其他系统进行处理。采用这种接口适配器包含模型存储模块、模型转换单元、映射配置单元、服务器/客户机接口模块、公共接口模块等，模型存储模块用于存储、管理、维护公共模型信息，模型转换单元通过查询用户配置的映射规则信息实现源数据模型与公共模型CIM之间的双向转换，映射配置单元允许用户根据实际转换需求配置不同的模型映射规则，服务器/客户机接口模块作为适配器的一端与应用系统对外接口相连进行数据传输，公共接口CIS模块作为适配器转换以后形成的标准接口与集成总线或具有相同接口的其他系统相连，传输公共模型数据。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种基于CIM模型的系统集成接口适配器，其特征在于，所述适配器包括：
公共模型存储层，用于存储公共模型信息，并提供模型展示、维护管理的应用功能；
数据传输层，用于提供数据传输通道与所述接口适配层和公共模型存储层进行数据传输；
接口适配层，用于完成数据模型的双向转换和接口的标准化工作；
系统应用层，与所述接口适配层进行数据传输；
所述公共模型存储层由模型存储模块实现；所述模型存储模块包括CIM模型库、GDA接口Ⅰ、管理单元和浏览单元；
所述CIM模型库分别与GDA接口Ⅰ、管理单元和浏览单元通信；
所述CIM模型库用于提供统一的数据源接口进行数据存取和查询；
所述管理单元用于对模型描述文件的导入、导出、数据管理和维护；
所述浏览单元用于对所述CIM模型库的浏览和修改；
所述数据传输层由中间件代理产品实现；所述GDA接口Ⅰ与中间件连接；
所述接口适配层包括公共CIS接口模块、模型转换单元、映射配置单元和服务器/客户机接口模块Ⅰ；
所述CIS接口模块分别与所述中间件、模型转换单元和映射配置单元进行通信；
所述模型转换单元分别与所述映射配置单元、服务器/客户机接口模块Ⅰ进行通信；
所述CIS接口模块包括HSDA接口、TSDA接口和GDA接口Ⅱ；
所述HSDA接口作为实时数据传输通道用于实现实时数据的传输；
所述TSDA接口作为非实时数据传输通道用于实现非实时数据的传输；
所述GDA接口Ⅰ和所述GDA接口Ⅱ用于提供读/写、模式查询、模型变化事件通知；
所述服务器/客户机接口模块Ⅰ包括实时数据传输接口Ⅰ和非实时数据传输接口Ⅰ；所述实时数据传输接口Ⅰ和非实时数据传输接口Ⅰ分别与系统应用层进行通信；
所述模型转换单元用于实现应用系统模型和标准CIM模型之间的双向转换；
所述映射配置单元用于提供映射规则的存储、管理、配置及解析；
所述系统应用层为应用系统；所述应用系统包括通过服务器/客户机接口模块Ⅱ与所述接口适配器层通信；
所述服务器/客户机接口模块Ⅱ包括实时数据传输接口Ⅱ和非实时数据传输接口Ⅱ；
所述实时数据传输接口Ⅰ与实时数据传输接口Ⅱ之间进行通信；
所述非实时数据传输接口Ⅰ与非实时数据传输接口Ⅱ之间进行通信。
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