CN103559189A - 基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统及方法 - Google Patents

基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统及管理方法。该系统包括中央CWM模型库单元、集成交换平台单元、资源访问服务接口单元；集成交换平台单元分别与中央CWM模型库单元资源访问服务接口单元双向连接，资源访问服务接口单元与电力仿真培训系统双向连接。本发明根据电力仿真培训系统的特点，通过一个与底层无关的通用元数据集成模型来整合各类电力仿真培训系统的仿真资源，进而形成一个完整描述仿真资源库和业务分析领域的元数据模型，实现不同电力仿真培训系统内仿真资源的统一管理。

Description

基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电力仿真培训资源管理系统，尤其涉及一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统，同时也涉及该资源管理系统实现资源管理的方法，属于电力系统仿真技术领域。 
背景技术
电力系统是一个安全要求高、技术密集的行业。为了确保电力系统的生产过程安全稳定运行，电力企业通过加强日常培训、岗位考核、反事故演练等工作提高生产运行人员的技术素质和反事故能力。以提高对电网的驾驭能力，有效防范灾难性大停电事故的发生。电力仿真培训系统作为成熟的培训工具，已经成为电力行业技能培训的重要手段。 
在现有的电力仿真培训系统中，主要采用如下的资源管理方式： 
1.文件管理方式：利用文件系统管理电力仿真资源数据，管理程序使用资源文件名来访问资源数据。电力仿真资源不属于某个特定程序，允许重复使用，但其数据结构仍取决于特定的应用，管理程序与数据间的依赖关系并未根本改变。文件管理方式具有数据设备独立性，但不能体现用户观点下的数据逻辑结构独立性，在数据物理结构修改时，仍需修改用户应用程序。而且每个应用程序有对应的电力仿真资源数据文件，文件间缺乏联系，同样的数据可能重复出现，从而造成数据冗余，数据修改稍有不谨慎可能造成数据不一致性。 
2.数据库管理方式：电力仿真资源数据存储在数据库中，并使用数据库管理系统的专门软件来进行管理。数据库用数据结构描述了电力仿真资源数据之间的联系。电力仿真资源数据面向整个应用系统，可减少冗余，实现电力仿真资源在不同应用中共享。同时数据库管理也具有物理数据独立性和逻辑数据独立性，大大提高了电力仿真资源管理的灵活性。而且数据库管理方式还提供易于操作的用户接口，能保证数据的安全性和可靠性。 
目前，随着仿真应用的不断深入，仿真规模正在逐步扩大，仿真 模型越来越复杂，其对资源管理的要求也越来越高，这就意味着在原有的各类电力仿真培训系统之间交换和共享元数据成为不可回避的问题。但在现有技术中，各种电力仿真培训系统表示元数据的方式不尽相同。它们都有自己的内部格式，各种电力仿真资源缺乏完善的标准，电力仿真资源的描述标准、管理规范、结构框架也不一致，还没有建立起一整套电力仿真资源信息管理和共享的办法，这些因素造成了电力仿真资源共享力度不够的现状，严重制约了资源的重用和仿真开发的效率。 
在公告号为CN102073767B的中国发明专利中，公开了一种电力信息系统群虚拟数据仓库元数据管理方法。该方法包括：步骤a）公共电力信息系统对象数据服务管理；管理了对该公共对象所提供查询的公共数据服务属性；步骤b）公共数据服务和各异构数据库私有的多维度数据服务的映射关系管理；建立的公共数据服务属性和各多维的数据库私有的多维度数据服务的映射关系是通过公共数据服务属性到各异构源数据库列的关联关系完成的；步骤c）公共数据服务接口和维护接口：一套开放的对外提供数据服的标准接口（API）函数库。公共数据服务接口包括统一检索定义服务接口和统一数据查询服务接口。该方法集成了各个电力信息系统提供的私有数据服务，并归纳出对第三方开放的公共数据服务。 
如果某种电力仿真培训系统将自己的元数据导出为使用CWM描述的元数据，另一种电力仿真培训系统将其导入，构造出与CWM兼容的模型并映射到自己的内部格式，这样就可以达到元数据共享的目的。但是，就发明人所知，目前还没有将基于元数据集成的公共仓库元模型应用于电力仿真培训系统资源管理的成熟技术方案。 
发明内容
针对现有技术所存在的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统及资源管理方法。 
为实现上述的目的，本发明采用下述的技术方案： 
一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统，包括中央CWM模型库单元、集成交换平台单元、资源访问服务接口单元；其 中， 
所述集成交换平台单元分别与所述中央CWM模型库单元所述资源访问服务接口单元双向连接，所述资源访问服务接口单元与电力仿真培训系统双向连接； 
源电力仿真培训系统通过所述资源访问服务接口单元导出自身元数据，所述资源访问服务接口单元抽取源电力仿真培训系统的元数据，所述集成交换平台单元从所述资源访问服务接口单元获取抽取后的元数据转换处理，所述集成交换平台单元将转换后的元数据向所述中央CWM模型库单元输入； 
所述集成交换平台单元从所述中央CWM模型库单元读取元数据模型并转换，构建面向目标电力仿真培训系统的元数据并向所述资源访问服务接口单元输出，所述资源访问服务接口单元从所述集成交换平台单元获得面向目标电力仿真培训系统的元数据，目标电力仿真培训系统可通过资源访问服务接口单元导出元数据。 
一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理方法，用于从源电力仿真培训系统向中央CWM模型库单元导入元数据并存储，包括如下步骤： 
设置源电力仿真培训系统的数据库连接信息， 
连接数据库，获取数据字典中的元数据信息， 
读取集成交换平台单元中CWM关系型包的信息，抽取与CWM关系型包元数据相对应的源元数据， 
遍历数据类型信息表，对元数据进行数据类型和数据信息转换， 
根据元数据的关联信息，导入元数据信息，将各元数据之间的关联关系存入对象关联信息表， 
存储元数据信息和元数据关联信息。 
一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理方法，用于从中央CWM模型库单元读取元数据并向目标电力仿真培训系统导出，包括如下步骤： 
读取元仓库模块的数字字典信息，获取存储的元数据信息和元数据关联信息， 
读取元仓库模块中的关联信息表，获取元数据和元数据的数据类 型都存在的CWM元数据， 
将获取完成后的CWM元数据的数据类型向目标电力仿真培训系统数据库的数据类型转换， 
把要导出的元数据名作为数据字典的名称、属性名作为数据字典的属性名称，构建SQL语句， 
设置要导出元数据的目标电力仿真培训系统的数据库连接信息， 
连接要导出元数据的目标电力仿真培训系统数据库，直接执行SQL语句，向数据字典导出元数据信息。 
本发明通过一个与底层无关的通用元数据集成模型来整合各类电力仿真培训系统的仿真资源，进而形成一个完整描述仿真资源库和业务分析领域的元数据模型。利用该元数据模型可以将各电力仿真培训系统的数据资源进行集成，从而构建统一、可共享的仿真资源服务平台，实现不同电力仿真培训系统内的仿真资源的统一管理，具有先进性、灵活性和可扩展性。 
附图说明
图1是本发明所提供的电力仿真培训资源管理系统的整体结构示意图； 
图2是向中央CWM模型库单元导入元数据并存储的流程示意图； 
图3是从中央CWM模型库单元读取元数据的流程示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 
采用元数据集成的体系架构，可以从一个高层的角度描述了不同的电力仿真培训系统之间建立的物理元数据交换连接。其中，基于元数据模型的元数据集成结构将各电力仿真培训系统的元数据进行抽象提炼，建立中央存储库结构并定义整个域的公共元数据模型，通过一致的标准使得元数据之间能共享、交换。基于元数据模型的元数据集成方法可减少基于点对点和中央存储库结构所需要的成本和复杂度，也符合电力仿真培训系统资源管理的需求。 
另一方面，公共仓库元模型（Common Warehouse Metamodel，简称为CWM）规范是OMG（Object Management Group，对象管理组织）为统一数据资源库元数据管理推出的标准。它独立于具体数据库的实 现，包含了各类有代表性的数据库元数据的有效描述。CWM规范代表了在不同信息系统之间交换元数据的一种新途径。在多种信息系统之间共享的元数据将会使用数据模型来表示，而这些数据模型则使用CWM元模型来精确描述。CWM由一系列子元模型构成，包括：资源数据元模型用于为对象型、关系型、记录型、多维和XML等数据源建模；数据分析元模型用于为数据转换、联机处理分析（On-line Analytical Processing，简称OLAP）、数据挖掘、结果信息可视化等分析处理结果建模；仓库管理元模型用于为数据仓库处理流程和操作功能进行建模。 
在此基础上，本发明提供了一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统，如图1所示，包括：中央CWM模型库单元、集成交换平台单元、资源访问服务接口单元；集成交换平台单元分别与中央CWM模型库单元资源访问服务接口单元双向连接，资源访问服务接口单元与电力仿真培训系统双向连接。在本发明中，电力仿真培训系统主要分为两类：源电力仿真培训系统和目标电力仿真培训系统，向电力仿真培训资源管理系统导入元数据的称为源电力仿真培训系统，从电力仿真培训资源管理系统导出元数据的称为目标电力仿真培训系统。源电力仿真培训系统通过资源访问服务接口单元导出自身元数据，资源访问服务接口单元抽取源电力仿真培训系统的元数据，集成交换平台单元从资源访问服务接口单元获取抽取后的元数据转换处理，集成交换平台单元将转换后的元数据向中央CWM模型库单元输入。集成交换平台单元从中央CWM模型库单元读取元数据模型并转换，构建面向目标电力仿真培训系统的元数据并向资源访问服务接口单元输出，资源访问服务接口单元从集成交换平台单元获得面向目标电力仿真培训系统的元数据，目标电力仿真培训系统可通过资源访问服务接口单元导入元数据。下面对此展开详细具体的说明。 
中央CWM模型库单元用于存储和管理符合CWM规范的电力仿真培训系统公共元数据模型，使集成交换平台单元能使用这些模型。中央CWM模型库单元位于电力仿真培训资源管理系统的最底层。中央CWM模型库单元与集成交换平台单元双向连接。集成交换平台单元从中央CWM模型库单元读取元数据模型，通过转换，构建面向目标电力仿真 培训系统的导入元数据，实现模型库数据的共享。 
中央CWM模型库单元主要由元仓库模块和应用接口模块组成。元仓库模块是一个维护全局共享元数据模型的专门的存储器，主要用于存储和管理公共元数据模型及其模型实例；应用接口模块用于仓库模块中元数据模型的写入和读取，以供集成交换平台单元使用。元仓库模块和应用接口模块双向连接；所述应用接口模块向所述元仓库模块写入和读取管理公共元数据模型及模型实例。在导入处理中，应用接口模块将转换后的元数据模型向元仓库模块写入并存储；在导出处理中，应用接口模块从元仓库模块读取存储的元数据模型以供转换。下面对中央CWM模型库单元的各部分展开说明。 
为了能够达到低成本又能全面管理元数据模型的目的，元仓库模块是依托常用的关系数据库，将用面向对象模型描述的元数据模型映射到关系模型上，利用关系数据库提供的数据管理功能（即持续存储、允许并发）对元仓库模块环境中的复杂元数据模型提供事务访问。在本发明中，元仓库模块优选采用甲骨文公司的ORACLE数据库系统。 
由于CWM规范是一种采用UML表示的对象层次结构，而元仓库模块是建立在关系数据库管理系统上，所以，为了能完整的描述CWM的对象信息，元仓库模块包含4种类型的表。这4种类型的表是构成元仓库模块的主体，是：定义表、基本表、附加表和关联表。下面依次展开说明。 
1）定义表。定义表将每个CWM类名映射为一个唯一的整型值。在电力仿真培训资源管理系统中通过简单查询就可以得到被创建实例所属的类的名字。该表的定义如表1所示： 
字段名 描述
ID 编号
NAME 类名
表1定义表 
该表存储的内容举例如表2所示： 
ID NAME
10 Core.Expression
11 Relation.Table
[0046] 
12 Relation.SQLSimpleType
13 Relation.Column
表2定义表的内容举例 
2）基本表。CWM中的每个类在元仓库模块中至少映射为一个基本的表。这个基本表在元仓库模块中称为该类的基本表。基本表用类的“包名_类名”来命名。例如，表core_Expression就是映射到CWM规范core包中的Expression表达式； 
3）附加表：某些类除了用上述基本表描述信息以外，还需要另外的表来增强对类的说明，这些表称为该类的附加表。这些表通常存放一些CWM预定义信息，如存储枚举值的表，用“包名_枚举类型名”命名；存储类的多值属性的表，用“包名_类名_属性名”来命名；还有一种情况是，当类A的某属性类型是另一个类B时，类B的基本表同时可视为类A的附加表。一般地，附加表使用外键的标识值连接到类的基本表上，一起组成表集来将CWM类映射到元仓库模块。这种基于外键的关系可以防止中央CWM模型库单元对实例的误用，另外可以加强组合关系的拥有语义； 
4）关联表：元仓库模块中把类之间的某些复杂关联按类一样来处理，与关联有关的信息存放在独立的关联表中。这类表的命名规则是“包名_关联名”。 
元仓库模块通过成本较低的关系型数据库，能很好地保持了CWM中面向对象的性质，为实现高效、有序的信息交换和共享打下良好的基础。 
应用接口模块使用ODBC技术，对元数据模型对象信息以及关联信息进行存取。ODBC（Open Database Connectivity，开放式数据库连接标准）定义了访问数据库的一个API规范，它独立于不同厂商的数据库产品，也独立于具体的编程语言。ODBC使各种数据库产品可以彼此交流数据，是一种用于数据库系统存取数据的标准应用程序接口。 
集成交换平台单元包括数据类型转换模块、元数据信息导出转换模块、元数据信息导入转换模块；数据类型转换模块分别与元数据信息导出转换模块、元数据信息导入转换模块连接；数据类型转换模块将通过上述资源访问服务接口单元抽取的元数据类型映射为CWM规范 的数据类型，提供给元数据信息导入转换模块使用；数据类型转换模块从元数据信息导出转换模块输出的元数据类型映射为目标电力仿真培训系统的元数据类型，提供给资源访问服务接口单元使用。下面对集成交换平台单元各部分详细说明。 
数据类型转换模块与元数据信息导入转换模块单向连接。数据类型转换模块指向元数据信息导入转换模块。在导入处理中，数据类型转换模块把通过资源访问服务接口单元抽取的元数据映射为CWM规范的元数据模型，提供给元数据信息导入转换模块使用。数据类型转换模块与元数据信息导出转换模块单向连接。元数据信息导从转换模块指向数据类型转换模块。在导出处理中，数据类型转换模块把从元数据信息导出转换模块输出的元数据模型映射为目标电力仿真培训系统的元数据，提供给资源访问服务接口单元使用。 
电力仿真培训系统数据库和CWM都拥有各自的数据类型，但是两者的数据类型并不匹配。因此数据类型转换模块就是找出两者数据类型之间的对应关系，定义一个数据类型映射机制，以实现电力仿真培训系统数据库的数据类型和CWM数据类型之间的转换。由于不同类型或同一类型不同版本的电力仿真培训系统数据库又具有不同的数据类型，为了实现数据类型的转换，就要设计多个相应的数据类型转换程序以解决不同的数据类型匹配的问题。为了实现程序的扩展性，数据类型转换模块通过数据类型映射表来解决类型转换问题。该数据类型映射表存储在集成交换平台单元，目标电力仿真培训系统的数据类型如表3所示，CWM数据类型如表4所示，类型转换映射表如表5所示，具体的表结构如下： 
字段名 描述
DB_ID 电力仿真培训系统数据库编号
DB_NAME 电力仿真培训系统数据库名称
DB_TYPE_ID 数据类型编号
DB_DATA_TYPE_NAME 数据类型名称
表3目标电力仿真培训系统的数据类型信息表 
字段名 描述
CWM_DATA_TYPE_ID CWM数据类型编号
[0059] 
CWM_DATA_TYPE_NAME CWM数据类型名称
表4CWM数据类型信息表 
字段名 描述
CONVERT_ID 转换类型关系编号
DB_ID 电力仿真培训系统数据库编号
DB_TYPE_ID 数据类型编号
CWM_DATA_TYPE_ID CWM数据类型编号
表5类型转换映射表 
在导入处理中，元数据信息导入转换模块转换的信息包括：元数据信息和元数据之间的关联信息。为了保证元数据信息导入的正确性和完整性，转换的规则如下：关联关系作为描述给定类的单独元数据之间语义上的离散连接，它依附于两个被关联元数据。所以在在导入处理中，只有两个关联元数据都导入后才能在这对元数据上加关联，因此关联的导入要在两个关联对象导入之后。导入这两个元数据时发现它们之间存在着关联，而进一步检查确认该关联则需要已导入的这两个元数据的完整信息。对于存在组合关联关系的两个元数据，它们是整体和部分的关系。整体拥有部分，部分与整体共存，如果整体不存在，则部分也将消失。并且整体有管理部分的职责。因此，在导入存在组合关联的元数据时应该先导入整体，再导入部分。CWM关系型包中的简单关联主要是1：N关联。对于1：N关联的两个关联元数据，应该先导入多重度为1的元数据，再导入多重度为N的元数据。 
在导出处理中，元数据信息导出转换模块转换的信息为元数据信息。由于对象关联信息表已经记录有元数据与其它元数据之间的关联信息，所以不需要额外转换。转换的规则是，只有在对象关联信息表中有记录的元数据名以及关联的其他元数据名，相关的元数据信息才被进行转换，除此之外不进行转换。 
资源访问服务接口是一套统一的、面向不同电力仿真培训系统资源的服务接口。通过该资源访问服务接口，每个电力仿真培训系统只需要访问资源访问服务接口，而不需要与每个与之交互的电力仿真培训系统相连。资源访问服务接口单元包括：连接模块、抽取模块、提交模块。连接模块分别与抽取模块、提交模块连接；连接模块与抽取 模块是单向连接关系，连接模块指向抽取模块。连接模块与提交模块是单向连接关系，提交模块指向连接模块。在导入处理中，源电力仿真培训系统连接所述连接模块，连接模块向抽取模块提供数据源；连接模块进行目标电力仿真培训系统数据库的连接，为抽取模块提供数据源。提交模块调用连接模块，向源电力仿真培训系统抽取元数据。在导出处理中，提交模块调用连接模块进行目标电力仿真培训系统数据库的连接，然后进行元数据信息向目标电力仿真培训系统的导出。下面对资源访问服务接口各部分做详细说明。 
连接模块包含用户设置界面和数据源信息表。用户通过用户设置界面，输入数据库的名称、连接地址、访问账号、访问密码，并选择导出，该界面将把用户输入的信息存储在数据源信息表中，以便数据库连接使用。数据源信息表如表6所示： 
字段名 描述
DB_ID 电力仿真培训系统数据库编号
DB_NAME 电力仿真培训系统数据库名称
DB_URL 电力仿真培训系统数据库的连接地址
DB_USER 电力仿真培训系统数据库的访问用户账号
DB_PWD 电力仿真培训系统数据库的访问用户密码
DB_FLAG 标记是导出还是导入，“0”为导出，“1”为导入
表6数据源信息表的表结构 
抽取模块使用JDBC接口（Java Database Connectivity，Java数据库连接标准）对连接后的目标电力仿真培训系统中数据字典的元数据信息进行获取。为了保证元数据信息抽取的正确性和完整性,需根据电力仿真培训系统中元数据之间的关系进行抽取，如果两个元数据之间存在组合关系，则先抽取拥有者，再抽取被拥有者。对于元数据之间的关联关系，因其不影响抽取结果的正确性，在抽取过程可暂不作考虑。 
对于从集成交换平台单元获取的元数据信息，每个元数据都能映射为目标电力仿真培训系统的数据字典。通过对这些要导入的元数据信息进行遍历，提交模块可以使用SQL语言（Structured Query Language，结构化查询语言）进行声明描述，并使用连接模块进行目 标电力仿真培训系统数据库的连接，最后直接执行SQL语句，以达到元数据信息向目标电力仿真培训系统数据库的提交，从而达到导出的目的。 
本资源管理系统通过调用合适的导出过程来将某个电力仿真培训系统的模型转换成遵循CWM规范的通用元数据并存储，同样，本资源管理系统也可以将自己内部存储的基于CWM规范的元数据通过导出过程转换成其他电力仿真培训系统的模型，这样就可以达到元数据共享的目的。 
为了进一步体现本发明在技术上的优越性，本发明还提供一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理方法。该方法包括从源电力仿真培训系统向中央CWM模型库单元导入元数据并存储的步骤和从中央CWM模型库单元读取元数据并向目标电力仿真培训系统导出的步骤。下面对该电力仿真培训资源管理方法展开详细说明。 
首先，介绍从源电力仿真培训系统向中央CWM模型库单元导入元数据并存储的步骤。该步骤主要包括如下子步骤：设置源电力仿真培训系统的数据库连接信息。连接数据库，获取数据字典中的元数据信息。读取集成交换平台单元中CWM关系型包的信息，抽取与CWM关系型包元数据相对应的源元数据。遍历数据类型信息表，对元数据进行数据类型和数据信息转换。根据元数据的关联信息，导入元数据信息，将各元数据之间的关联关系存入对象关联信息表。存储元数据信息和元数据关联信息。下面对各个子步骤展开详细说明。 
1）设置要导入元数据的源电力仿真培训系统的数据库连接信息。 
由于电力仿真培训系统都有固定配置的IP地址，电力仿真培训元数据都存储在数据库中，访问该数据库都需要验证数据库连接信息。因此从源电力仿真培训系统向基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统导入元数据时，需要在资源访问服务接口单元中，设置要导入元数据的源电力仿真培训系统的数据库连接信息。该数据库连接信息包括：IP地址、数据库名、用户名、密码等。用户通过资源访问服务接口单元的用户设置界面，输入要导入元数据的电力仿真培训系统数据库的名称、连接地址、访问账号和访问密码等信息。数据库连接信息如表7所示。 
DB_ID DB_NAME DB_URL DB_USER DB_PWD DB_FLAG
1 system_1 10.10.10.1 root root 0
表7  数据库连接信息表存储的内容举例 
2）连接数据库，获取数据字典中的元数据信息。 
在资源访问服务接口单元中，使用保存的数据库连接信息，对电力仿真培训系统的数据库进行连接。目前各电力仿真培训系统的数据库普遍都为关系型数据库，通常关系型数据库中有一个专门用来描述数据库中数据存储、访问等相关信息的集合，并通过表和视图的形式组织在数据字典中。在数据库连接完毕后，使用JDBC接口对数据字典中的元数据信息进行获取。JDBC提供了对关系数据库的厂商无关的访问，能为所有关系数据库产品提供统一的元数据访问应用程序接口Database Metadata。通过Database Metadata，可以从电力仿真培训系统的数据库中取得数据库的表、视图等元数据信息。该接口常用的方法如表8所示： 
接口方法 功能说明
getCatalogs() 获得数据库中目录的信息
getTables 获得数据库中表的信息
getColumns 获得数据库表中相应的列名
getPrimaryKeys 获得数据库表中的主键
getImportedKeys 获得数据库表中的外键
表8JDBC接口常用的方法示例 
例如，下面的程序就是获取某个schema下的所有的表名。 
DatabaseMetaData data=conn.getMetaData()； 
dbMeta.getTables(catalog,schemaPattern,tableNamePattern,types)； 
3）读取集成交换平台单元中CWM关系型包的信息，抽取与CWM关系型包元数据相对应的源元数据。 
CWM关系型包（Relational Package）是描述关系型数据库相关元数据的模型（例如关系数据库的表、列、触发器、过程等）。按照CWM规范，它还依赖于行为包（Behavioral Package），核心包（Core Package），实例包（Instance Package），数据类型包（Data Type  Package）和键和索引包（Keys Indexes Package）。在集成交换平台单元中，建有相关的表（例如行为包元表、核心包元表、实例包元表、数据类型包元表、关键字元表、索引元表），用来存放CWM关系型包以及其他依赖包的信息，具体的表结构如下： 
属性名 描述
name 行为名称
parameter 参数
operation 动作描述
classifier 所属分类
isQuery 请求标志
表9行为包元表 
属性名 描述
name 模型名称
dependency 依赖关系
constraint 约束关系
表10核心包元表 
属性名 描述
name 元数据名称
dataValue 数据实例
object 元数据实例
表11实例包元表 
字段名 描述
typeName 类型名称
dataType 数据类型
表12数据类型包元表 
字段名 描述
keyID 关键字ID
keyName 关键字名称
tableID 表ID
表13关键字元表 
字段名 描述
[0098] 
indexID 索引ID
indexName 索引名称
tableID 表ID
表14索引元表 
在步骤2）中获取到的数据字典中元数据信息并不都是需要抽取的对象。由于CWM关系型包的存在，所以数据字典中与CWM关系型包元数据相对应的那一部分元数据是真正需要导入的源元数据。而其它的元数据（关系数据库物理方面的元数据），例如关系数据库的文件位置、属性等，因其通常与特定的生产厂商有关相关信息并不需要进行抽取。 
由于各数据库中的元数据并不是各自独立存在的，它们之间有着一定的逻辑关系，一般分为两类：组合关系和关联关系。组合关系表示元数据之间存在拥有关系，是不可分的；关联关系表示元数据之间存在连接关系，是有联系的。各电力仿真培训系统数据库中的元数据通过组合关系构成的是一个无向图。资源访问服务接口单元在进行元数据抽取过程中，需根据电力仿真培训系统中元数据之间的关系，使用深度优先的原则逐一抽取元数据。元数据抽取的逻辑是按顺序将元数据逐个抽取出来，也就是要对这个图中全部节点逐一进行访问，在访问节点的时候，使用深度优先的原则。具体操作步骤如下： 
（31）使用资源访问服务接口单元，读取源电力仿真培训系统中数据库的元数据信息。 
（32）通过数据结构，将步骤（31）种读取的元数据存储为无向图。 
（33）初始化元数据数组。数组中每个元素是一个对象，拥有两个属性：name和visited。其中name为相应的元数据名；visited为访问标志位，初值为“false”； 
（34）对元数据数组进行遍历。 
（35）获取节点，抽取该节点属性name所对应的元数据，并设置该节点属性visited为“true”。 
（36）获取该节点的相邻节点。 
（37）如果相邻节点不为空，则执行步骤（35）。 
（38）如果相邻节点为空，则执行步骤（34），进行下一次遍历。 
4）遍历数据类型信息表，对元数据进行数据转换。 
在集成交换平台单元中，进行抽取完成后的元数据的数据向符合CWM规范的数据的转换，主要先进行数据类型的转换在进行数据信息的转换。 
数据类型的转换步骤如下： 
（41）设置欲导入的源电力仿真培训系统数据库的数据库名； 
（42）对源电力仿真培训系统的数据类型信息表进行遍历； 
（43）根据数据类型信息表中的数据库名（DB_NAME），查找与步骤（41）设置的数据库名一致的行信息； 
（44）获取该行的数据类型名称（DB_DATA_TYPE_NAME）； 
（45）获取该行的数据库编号（DB_ID）、数据类型编号（DB_TYPE_ID） 
（46）对类型转换映射表进行遍历； 
（47）根据步骤（45）所获取的信息，查找与数据库编号和数据类型编号值相同的行，并获取该行的CWM数据类型编号（CWM_DATA_TYPE_ID）； 
（48）对CWM数据类型信息表进行遍历； 
（49）根据步骤（47）所获取的信息，查找与CWM数据类型编号值相同的行，并获取该行的CWM数据类型名称（CWM_DATA_TYPE_NAME）； 
（410）将步骤（44）和步骤（49）所获取的数据类型名称和CWM数据类型名称组成键值对，并导入。 
如果要增加一个新的源电力仿真培训系统数据库，只需要将相应的源电力仿真培训系统的数据库名及数据类型信息添加到电力仿真培训系统数据库的数据类型信息表中，并将该数据库的数据类型和CWM数据类型的对应类型关系添加到类型转换映射表中即可。 
根据导入的元数据关联信息，导入整体的元数据信息和部分的元数据信息。对于存在组合关联的元数据，先导入整体的元数据信息，再导入部分的元数据信息；对于简单关联的1：N关联，先导入多重度为1的元数据信息，再导入多重度为N的元数据信息。 
为了能完整地导入元数据之间的关联关系，在每个元数据的元数 据导入完成时都要进行检查，以确定该元数据与其他元数据之间是否存在关联关系。如果存在关联关系，则检查该关联关系的另一端元数据是否已经导入。如果已经导入，则导入关联。如果另一关联端元数据还未导入，则可以暂时不用导入该关联元数据。 
根据导入规则，先导入元数据。在导入元数据时，还要判断该元数据是否与其他元数据之间存在关联关系。如果要导入元数据与其他元数据之间存在1：N关联（该元数据多重度为N）或组成关联（该元数据为被拥有者），则先判断另一个关联端元数据是否已经导入。如果还没有导入，则应该先导入另一关联端元数据。如果两个元数据存在关联关系，则还要导入这两个元数据之间的关联。这里的导入关联是要获取关联端的元数据名及关联类型等信息。 
本发明设计了元数据导入信息表用来显示元数据的导入状态。对象关联信息表和对象导入状态表都是存储在集成交换平台单元，具体的表结构如表15所示： 
Figure BDA0000370812390000161
表15对象导入状态表结构 
元数据信息的转换步骤如下： 
（401）对源电力仿真培训系统数据库中抽取的元数据结果集进行遍历； 
（402）在对象关联信息表中寻找与步骤（401）元数据名相同的元组； 
（403）如果元组不存在的话，导入步骤（401）的元数据（包括其属性）； 
（404）如果元组存在的话，在对象导入状态表中查找与对象关联信息表中OBJ_NAME_PART（多重度为N的元数据）相同的元组； 
（405）如果对象导入状态表中标志位为0，则导入元数据OBJ_NAME_PART（多重度为N的元数据）； 
（406）如果对象导入状态表中标志位为1，则导入步骤1的元数据（包括其属性）； 
（407）如果步骤1中抽取的元数据结果集不存在，则对象导入状态表中标志位被设置为－1。 
5）根据元数据的关联信息，导入元数据信息，将各元数据之间的关联关系存入对象关联信息表。 
在集成交换平台单元中，导入元数据之间的关联元数据信息，导入元数据信息将各元数据之间的关联关系存入对象关联信息表。根据CWM关系型包中各元数据之间的关联关系，设计了对象关联信息表，用来存放元数据之间的关联信息，对象关联信息表如表16所示： 
表16对象关联信息表 
导入对象关联信息的步骤具体如下： 
对源电力仿真培训系统数据库的数据类型信息表进行遍历； 
在对象关联信息表中查找与已导入的元数据相同对象名的元组； 
在对象导入状态表中查找与之相同对象名的元组； 
如果OBJ_FLAG标志位为“－1”，则表示该关联在实际数据库中不存在，将对象关联信息表中相关元数据的ASS_FLG设置为“－1”； 
如果OBJ_FLAG标志位为“0”，则表示该关联暂时不用导入，对象关联信息表中相关元数据的ASS_FLG值不变； 
如果OBJ_FLAG标志位为“1”，则对象关联信息表中相关元数据的ASS_FLG设置为“1”； 
如果对象关联信息表中OBJ_NAME_ONE与已导入的元数据名相同，则导入已导入的元数据、对象关联信息表中的关联元数据、关联类型的数据集； 
如果存在上述条件均不满足的情况，则导入对象关联信息表中的关联元数据、已导入的元数据、关联类型的数据集。 
6）通过中央CWM模型库单元，存储元数据信息和元数据关联信息。 
对于CWM关系型包中的每个类，在中央CWM模型库单元建立了一个基本表。该表的表名用“CWM_类名”表示，并把类的属性名作为表中的列名。表中的每一行存储的是一个相应类的具体实例。因此在导入CWM元数据信息后，通过导入的元数据名获得相应的表名，并将导入的属性值（实例）作为该表的行添加到该表中，完成存储元数据信息。例如在存储Column元数据时，根据导入的信息在中央CWM模型库单元中获得表名为“CWM_Column”,再将导入的属性值添加到该表中，其中每行是一个具体Column的相关元数据实例。 
CWM关系型包中的关联主要有组合关联和1：N关联。对于1：N关联，只需在多端（多重度为N）类的基本表中增加一列，该列以另一端（多重度为1）的类名＋ID来命名，其值是另一端实例的ID值。对于组合关联，在存储时将其分为：1：1关联和1：N关联。对于1：N关联方法与前面相同。对于1：1关联只需在每个类的基本表中增加一列即可，列中保存另一关联端相关实例的ID值。完成存储元数据关联信息。例如存储Table与Index之间的关联时，根据导入的关联信息获得关联类型为1：N关联，并且Index是多端。然后到基本表CWM_Index中查找是否有“Table_ID”列，如果没有该列，则先在表中增加“Table_ID”列，用以存储该行中索引实例所对应Table的ID值。再将相应信息添加到该表中完成存储元数据关联信息。 
其次，介绍从中央CWM模型库单元读取元数据并向目标电力仿真培训系统导出的步骤。该步骤主要包括如下子步骤：读取元仓库模块的数字字典信息，获取存储的元数据信息和元数据关联信息；读取元 仓库模块中的关联信息表，获取元数据和元数据的数据类型都存在的CWM元数据；将获取完成后的CWM元数据的数据类型向目标电力仿真培训系统数据库的数据类型转换；把要导出的元数据名作为数据字典的名称、属性名作为数据字典的属性名称，构建SQL插入语句；设置要导出元数据的目标电力仿真培训系统的数据库连接信息；连接要导出元数据的目标电力仿真培训系统数据库，直接执行SQL语句，向数据字典导出元数据信息。下面对此子步骤展开详细说明。 
1）读取元仓库模块的数字字典信息，获取存储的元数据信息和元数据关联信息。 
使用中央CWM模型库单元的应用接口模块，访问元仓库模块的数据字典，可获取基本表的信息。遍历每个表的表名，抽取“CWM_”之后的名称作为CWM关系型包中的一个类名，并把该表的列名，作为这个类的属性名。同时读取该表的每一行记录，将列存储的数据作为这个类对应属性的值，也就是实例。这样就形成了元数据信息。 
例如，在中央CWM模型库单元中获得表名为“CWM_Table”的基本表,则Table为元数据的名称，“CWM_Table”表中的列名分别是Table元数据的属性，每行数据都是Table元数据的实例，即对应的属性值。 
利用上述的操作方法，读取所有基本表，查找是否存在一列，是使用另一个基本表所对应的类名＋ID来命名。如果有，则表示该基本表构建的元数据与另一个基本表构建的元数据存在1：N关联关系。读取所有基本表，查找是否存在列名相同、ID值相同的基本表。如果有，则表示该基本表构建的元数据与另一个基本表构建的元数据存在1：1关联关系。将获取的元数据关联信息插入到描述CWM关系型包的核心包元表中。 
2)读取元仓库模块中的关联信息表，获取元数据和元数据的数据类型都存在的CWM元数据模型。 
使用中央CWM模型库单元的应用接口模块，访问元仓库模块的关联表，对关联表中的记录进行遍历，如果步骤1）获取的元数据信息在关联表中，则此元数据信息将被标记为导出数据，如果不在关联表中，则不会被导出。 
3）将获取完成后的CWM元数据的数据类型向目标电力仿真培训系 统数据库的数据类型转换。 
在集成交换平台单元中，对获取完成后的CWM元数据的数据类型向电力仿真培训系统数据库的数据类型的转换；将步骤2）输出的元数据的数据类型，按事先定义好的格式转换成作为目标数据源的电力仿真培训系统数据库中的数据类型。首先，设置欲导出的电力仿真培训系统数据库的数据库名，执行导出过程所述的数据类型转换算法，获取由目标数据源的数据类型名称和对应CWM数据类型名称所组成的键值对，然后执行以下步骤： 
(31)对读取的元数据信息进行遍历，获取所使用的CWM数据类型名称； 
(32)将获得的每个CWM数据类型名称，在键值对内进行查找； 
(33)如果获得的CWM数据类型名称在键值对集合内，则该CWM数据类型将转换为目标数据源的数据类型名称； 
(34)如果获得的CWM数据类型名称不在键值对集合内，则该CWM数据类型不会被转换，也意味着对应的数据不会被导出目标数据源。 
4）把要导出的元数据名作为数据字典的名称、属性名作为数据字典的属性名称，构建SQL插入语句。 
由于导出处理对数据正确性和完整性的保证，通过资源访问服务接口单元，使用步骤3）转换后输出的每个元数据，可以映射为目标电力仿真培训系统数据库中一个数据字典，其元数据内的属性也可映射为数据字典的属性。因此，把要导出的元数据名作为数据字典的名称，其属性名作为数据字典的属性名称，形成标准的SQL插入语句。这些SQL语句构建目标电力仿真培训系统数据库可导出的元数据。 
5）设置要导出元数据的目标电力仿真培训系统的数据库连接信息。 
在资源访问服务接口单元中，设置要导出元数据的电力仿真培训系统的数据库连接信息（包括IP地址、数据库名、用户名、密码等）。用户通过资源访问服务接口单元的用户设置界面，输入要导出元数据的电力仿真培训系统数据库的名称、连接地址、访问账号和访问密码，并选择导出，点击确定按钮。 
6）连接要导出元数据的目标电力仿真培训系统数据库，直接执行 SQL语句，向数据字典导出元数据信息。 
连接要导出元数据的目标电力仿真培训系统数据库，使用资源访问服务接口单元对该数据库进行访问，直接执行步骤5形成的SQL语句，向数据字典导出元数据信息。 
综上所述，本发明通过一个与底层无关的通用元数据集成模型来整合各类电力仿真培训系统的仿真资源，进而形成一个完整描述仿真资源库和业务分析领域的元数据模型。利用该元数据模型可以实现不同电力仿真培训系统内仿真资源的统一管理，具有先进性、灵活性和可扩展性。 
上面对本发明所提供的基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统及方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。 

Claims (10)

1.一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理系统，其特征在于包括中央CWM模型库单元、集成交换平台单元、资源访问服务接口单元；其中，
所述集成交换平台单元分别与所述中央CWM模型库单元所述资源访问服务接口单元双向连接，所述资源访问服务接口单元与电力仿真培训系统双向连接；
源电力仿真培训系统通过所述资源访问服务接口单元导出自身元数据，所述资源访问服务接口单元抽取源电力仿真培训系统的元数据，所述集成交换平台单元从所述资源访问服务接口单元获取抽取后的元数据转换处理，所述集成交换平台单元将转换后的元数据向所述中央CWM模型库单元输入；
所述集成交换平台单元从所述中央CWM模型库单元读取元数据模型并转换，构建面向目标电力仿真培训系统的元数据并向所述资源访问服务接口单元输出，所述资源访问服务接口单元从所述集成交换平台单元获得面向目标电力仿真培训系统的元数据，目标电力仿真培训系统可通过资源访问服务接口单元导出元数据。
2.如权利要求1所述的电力仿真培训资源管理系统，其特征在于所述中央CWM模型库单元还包括元仓库模块和应用接口模块；
所述元仓库模块和所述应用接口模块双向连接；
所述应用接口模块向所述元仓库模块读取和写入管理公共元数据模型及模型实例。
3.如权利要求1所述的电力仿真培训资源管理系统，其特征在于所述集成交换平台单元还包括数据类型转换模块、元数据信息导出转换模块、元数据信息导入转换模块；
所述数据类型转换模块分别与所述元数据信息导出转换模块、所述元数据信息导入转换模块连接；
所述数据类型转换模块将通过上述资源访问服务接口单元抽取的元数据类型映射为CWM规范的数据类型，提供给所述元数据信息导出转换模块使用；
所述数据类型转换模块从所述元数据信息导入转换模块输出的元数据类型映射为目标仿真培训系统的元数据类型，提供给所述资源访问服务接口单元使用。
4.如权利要求1所述的电力仿真培训资源管理系统，其特征在于所述资源访问服务接口单元还包括连接模块、抽取模块、提交模块；
所述连接模块分别与所述抽取模块、所述提交模块连接；
所述源电力仿真培训系统连接所述连接模块，所述连接模块向抽取模块提供数据源；所述提交模块调用连接模块向所述源电力仿真培训系统导入元数据。
5.一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理方法，用于从源电力仿真培训系统向中央CWM模型库单元导入元数据并存储，其特征在于包括如下步骤：
设置源电力仿真培训系统的数据库连接信息，
连接数据库，获取数据字典中的元数据信息，
读取集成交换平台单元中CWM关系型包的信息，抽取与CWM关系型包元数据相对应的源元数据，
遍历数据类型信息表，对元数据进行数据类型和数据信息转换，
根据元数据的关联信息，导入元数据信息，将各元数据之间的关联关系存入对象关联信息表，
存储元数据信息和元数据关联信息。
6.如权利要求5所述的电力仿真培训资源管理方法，其特征在于，所述抽取与CWM关系型包元数据相对应的源元数据时，使用深度优先的原则逐一抽取元数据，其步骤进一步包括：
读取源电力仿真培训系统中数据库的元数据；
通过数据结构，将读取的元数据存储为无向图；
初始化元数据数组；
对元数据数组进行遍历；
获取节点，抽取当前节点属性名所对应的元数据，并设置当前节点属性；
获取当前节点的相邻节点；
如果相邻节点不为空，则返回获取节点并抽取元数据；
如果相邻节点为空，则返回对元数据数组遍历。
7.如权利要求5所述的电力仿真培训资源管理方法，其特征在于，所述对元数据进行数据类型转换的步骤进一步包括：
设置源电力仿真培训系统数据库的数据库名；
对源电力仿真培训系统的数据类型信息表进行遍历；
根据数据类型信息表中的数据库名，查找与上述设置的数据库名一致的行信息；
获取该行的数据类型名称；
获取该行的数据库编号、数据类型编号；
对类型转换映射表进行遍历；
根据上述步骤所获取的信息，查找与数据库编号和数据类型编号值相同的行，并获取该行的CWM数据类型编号；
对CWM数据类型信息表进行遍历；
根据上述步骤获取的信息，查找与CWM数据类型编号值相同的行，并获取该行的CWM数据类型名称；
将上述步骤获取的数据类型名称和CWM数据类型名称组成键值对，并导入。
8.如权利要求5所述的电力仿真培训资源管理方法，其特征在于，所述对元数据进行数据信息转换的步骤进一步包括：
对源电力仿真培训系统数据库中抽取的元数据结果集遍历；
在对象关联信息表中寻找与上述元数据名相同的元组；
如果元组不存在，导入元数据；
如果元组存在的话，在对象导入状态表中查找与对象关联信息表中与多重度为N的元数据相同的元组；
如果对象导入状态表中标志位为0，则导入元数据多重度为N的元数据；
如果对象导入状态表中标志位为1，则输入的元数据；
如果上述步骤中抽取的元数据结果集不存在，则对象导入状态表中标志位被设置为－1。
9.一种基于元数据集成模型的电力仿真培训资源管理方法，用于从中央CWM模型库单元读取元数据并向目标电力仿真培训系统导出，其特征在于包括如下步骤：
读取元仓库模块的数字字典信息，获取存储的元数据信息和元数据关联信息，
读取元仓库模块中的关联信息表，获取元数据和元数据的数据类型都存在的CWM元数据，
将获取完成后的CWM元数据的数据类型向目标电力仿真培训系统数据库的数据类型转换，
把要导出的元数据名作为数据字典的名称、属性名作为数据字典的属性名称，构建SQL语句，
设置要导出元数据的目标电力仿真培训系统的数据库连接信息，
连接要导出元数据的目标电力仿真培训系统数据库，直接执行SQL语句，向数据字典导出元数据信息。
10.如权利要求9所述的电力仿真培训资源管理方法，其特征在于，所述将获取完成后的CWM元数据的数据类型向目标电力仿真培训系统数据库的数据类型转换的步骤进一步包括：
对读取的元数据信息遍历，获取所使用的CWM数据类型名称；
将获得的每个CWM数据类型名称，在键值对内进行查找；
如果获得的CWM数据类型名称在键值对集合内，则该CWM数据类型将转换为目标数据源的数据类型名称；
如果获得的CWM数据类型名称不在键值对集合内，则该CWM数据类型不进行转换。
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