CN104331839A - 一种采用高速io技术的cim本体建模校验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统,高速IO层用以从计算机存储系统中读取元数据;校验Schema抽取层用以从标准元数据中,抽取校验Schema;转换层用以将校验Schema进行转换,并将转换后的校验Schema转换为校验骨架OWL;校验层对用以信息交互的元数据进行分析,获取数据属性,并将数据属性与校验骨架OWL进行比对;纠错层用以对比对错误的用以信息交互的元数据进行纠正,使其余校验骨架OWL匹配;封装层用以对比对正确的用以信息交互的元数据进行Bean封装。同时也公开了该系统的校验方法。本发明通过数据属性与校验骨架OWL进行比对,将错误的进行纠错,实现不同厂家的不同系统之间的信息交互。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统及方法,属于计算机科学技术领域。
背景技术
电力二次系统中建立标准应用程序接口和公共信息模型的工作最先始于美国。上世纪九十年代初,美国电力科学研究院启动了控制中心应用程序接口工程,该工程提出了控制中心应用中数据表示的公共信息模型(CIM)、控制中心API以及应用之间的消息总线接口MBI。最终,国际电工委员会IEC在结合CCAPI已有成果的基础上,由其WG13工作组制定了针对EMS异构应用信息共享和集成的IEC 61970标准,这是一套能量管理系统应用程序接口(EMSAPI)的国际标准,该标准主要用于控制中心各应用之间的信息交换以及控制中心与外系统各应用间的信息交换。此后,随着配电网管理系统DMS的不断发展和成熟,IEC WG14工作组扩展61970标准,制定了适用于DMS系统的IEC 61968标准。国内紧随国际标准化脚步,于上世纪九十年代也开展了配用电信息采集系统试点建设,包括负荷管理系统、集中抄表系统等相关系统。经过多年营销信息化的工作推进,用户配用电信息自动采集覆盖率逐年提高,应用范围和效果逐步扩大,在公司系统营销、安全生产和经营管理中已经发挥了积极作用。从国际国内信息规范化发展来看,其研究主要集中在标准的制定及应用,虽然各个标准规范的制定注重了配用电信息的采集面及兼容性。但在现有模型规范的应用层面上,仍然具有较多的障碍与困难。其中最为影响规范化标准广泛应用的问题就是同源数据异构化问题。由于信息标准化所涉及到的关联因素众多、系统设备范围庞大。在抽象模型进行现实应用时,难免会出现模型解释偏差、模型兼容等诸多问题。同时,多样性的开发厂商对于模型的结构和规约也往往具有自身独特的理解,这种理解方式在厂商进行用电设备内部开发和测试的时候,往往可以起到增加效率的作用,但随着不同厂商的信息系统与硬件逐渐应用集成为一个系统的同时,这些不同的理解、解释方式极有可能会对系统之间的数据交互与共享造成极大的壁垒。
随着电力企业应用需求的不断增加,如何建立公用的信息模型和通用的方法实现电力企业间信息的集成,最终实现电力企业间应用软件的应用功能的之间的无缝数据交互,已成为电力系统和信息技术发展中的热点问题。目前,我国电力系统的发展逐步走向综合自动化,其发展方向由传统的局部自动化逐渐转向全局自动化。为了满足各电力公司和部门之间数据和信息交换的要求,构建标准的信息模型和通用方法来帮助实现信息的交换和资源共享,并利用信息网络环境将异构应用与平台化应用进行优化集成是信息标准化过程中极为重要的一个步骤。信息标准化可以提高电力系统内各个子系统的相互适应性,实现各异构应用间流畅的互连互操作。尤其在目前的智能配配用电信息领域,虽然存在有一定的规范对配用电信息的交互进行规范化的格式限制。但由于不同厂商、不同系统对规范标准的不同理解。其数据封装虽然在宏观层面上符合模型规范要求,但在微观层面上,由于系统对规范化模型理解的差异,不同系统所封装的数据具有一定的异构性。这种微观层面上所产生的异构,对系统间、企业间的数据交换、数据解析、数据衔接等造成了较大壁垒,严重影响了数据使用的连贯性。因此,研究一套校验系统,是具有极大理论意义及实际价值的。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统,同时也提供了该校验系统的校验方法。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统,包括高速IO层、校验Schema抽取层、转换层、校验层、纠错层和封装层;所述高速IO层用以从计算机存储系统中读取元数据,并存储在内存中,所述元数据包括标准元数据和用以信息交互的元数据;所述校验Schema抽取层用以在缺乏标准化信息校验Schema的情况下,从标准元数据中,抽取校验Schema;所述转换层用以将校验Schema进行转换,以适应不同厂家的不同系统所支持的不同校验方式,并将转换后的校验Schema转换为校验骨架OWL;所述校验层对用以信息交互的元数据进行分析,获取数据属性,并将数据属性与校验骨架OWL进行比对;所述纠错层用以对比对错误的用以信息交互的元数据进行纠正,使其余校验骨架OWL匹配;所述封装层用以对比对正确的用以信息交互的元数据进行Bean封装。
所述Schema包括四种,分别为XSD、DTD、RNC和RNG,这四种Schema可以相互转换。
一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统的校验方法,包括以下步骤,
步骤一,高速IO层从计算机存储系统中读取元数据,并存储在内存中,所述元数据包括标准元数据和用以信息交互的元数据;
步骤二,校验Schema抽取层用以在缺乏标准化信息校验Schema的情况下,从标准元数据中,抽取校验Schema;
步骤三,转换层用以将校验Schema进行转换,以适应不同厂家的不同系统所支持的不同校验方式,并将转换后的校验Schema转换为校验骨架OWL;
步骤四,校验层对用以信息交互的元数据进行分析,获取数据属性,并将数据属性与校验骨架OWL进行比对,如果比对正确,则转至步骤六,如果比对错误,则转至步骤五;
步骤五,纠错层对比对错误的用以信息交互的元数据进行纠正,转至步骤四;
步骤六,封装层对比对正确的用以信息交互的元数据进行Bean封装。
所述高速IO层读取元数据采样多线程读取方式。
所述数据属性包含电力网络所有顶点的属性,以电力网络中的一个顶点出发,采用遍历的方式获取顶点的属性,并且每个顶点仅访问一次。
对错误的用以信息交互的元数据进行纠正采用了两种方式,第一种,是手动纠错,通过比对结果,自动定位错误,由人为对错误进行纠正;第二种,是自动纠错,系统根据不同的错误种类和错误位置,判断其应当具有的正确结构,并使用自动生成的正确数据对错误进行更改或替换。
本发明所达到的有益效果:1、本发明通过数据属性与校验骨架OWL进行比对,将错误的进行纠错,实现不同厂家的不同系统之间的信息交互;2、本发明将Schema表述的CIM转换为OWL结构表述,使其语义信息清晰,对于配网多业务系统之间的互操作的一致性校验有重要意义;3、本发明对快速提高我国自动化技术水平和配用电信息水平具有及其巨大的促进作用,是电力系统信息组织领域及信息应用领域赶超世界先进水平、实现与国际接轨的重要保障。
附图说明
图1为系统的整体架构。
图2为多线程读取元数据的流程图。
图3为四种Schemas之间的转换关系。
图4为校验流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统,包括高速IO层、校验Schema抽取层、转换层、校验层、纠错层和封装层。
高速IO层用以从计算机存储系统中读取元数据,并存储在内存中,所述元数据包括标准元数据和用以信息交互的元数据。
目前读取以可扩展性标记语言封装的元数据,方式主要有两种:第一种为一次性全部读取,其主要目标为对元数据的深层次应用,例如解析、计算及校验,该种方式以IE、Firefox及部分定制系统为代表;第二种为分步骤读取,在系统工作时,其仅读取部分元数据并显示在系统界面上,其主要目标为使系统使用者可以观察元数据并进行编辑,该种方式以绝大多数编辑器为代表。相较两种方式,第一种优点为内存中包含了完整的元数据结构,可以对元数据进行全面应用,但缺点为元数据读取速度较慢,耗时较长;第二种优点为部分元数据可以快速打开,但缺点显而易见,内存中没有包含完整元数据,难以对元数据进行深化应用。因此,本系统在IO层设计上,结合两种读取方式的优点,采样多线程(Multi Threading)读取方式,同时解决元数据结构完整性及元数据读取效率问题。其工作流程如图2所示。
校验Schema抽取层用以在缺乏标准化信息校验Schema的情况下,从标准元数据中,抽取校验Schema。
目前主流的Schemas包括四种,分别为XSD、DTD、RNC和RNG,这四种Schema可以相互转换,其转换关系如图3所示,其中XSD做为目前较为先进及高效的一种Schema,在信息校验中具有重要作用,因此本系统功能也着重针对XSD的应用特性进行编制。当外部系统在向信息交互总线要求接入服务时,往往会附带服务的XSD(XML Schemas Definition ),这个XSD是一个子集的公共模型Schema,XML Schema 定义了公共信息模型的元素类型、相应的属性以及属性约束,XML Schemas中的语义主要隐含在Schemas结构的组合当中。
转换层用以将校验Schema进行转换,以适应不同厂家的不同系统所支持的不同校验方式,并将转换后的校验Schema转换为校验骨架OWL。
XML Schemas映射到OWL,即将模式中语义准确地显式表述出来,映射的作用就是将这些结构转换为OWL的语法结构,将Schema表述的CIM转换为OWL结构表述,使其语义信息清晰,从而使机器能更好的理解这些语义,对于配网多业务系统之间的互操作的一致性校验有重要意义。
校验层对用以信息交互的元数据进行分析,获取数据属性,并将数据属性与校验骨架OWL进行比对。
数据属性包含电力网络所有顶点的属性,以电力网络中的一个顶点出发,采用遍历的方式获取顶点的属性,并且每个顶点仅访问一次。将数据属性与校验骨架OWL进行比对,可获得比对的数据属性是否与校验骨架OWL匹配,校验流程如图4所示。
纠错层用以对比对错误的用以信息交互的元数据进行纠正,使其余校验骨架OWL匹配。采用了两种方式进行纠正,第一种,是手动纠错,通过比对结果,自动定位错误,由人为对错误进行纠正(一般在编辑器中进行);第二种,是自动纠错,系统根据不同的错误种类和错误位置,判断其应当具有的正确结构,并使用自动生成的正确数据对错误进行更改或替换。
封装层用以对比对正确的用以信息交互的元数据进行Bean封装。采用的基于Java的应用程序或Web服务中,通过把Java和XML作为整体,利用XML Schema提供结构化和约束性数据类型,XML文档可以被封装为类似Java-Bean的数据对象,通过Bean所提供的getter及setter方法,高效的访问被封装元数据,极大降低了系统部署、运行及维护的负担。
基于上述的一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统的校验方法,包括以下步骤:
步骤一,高速IO层从计算机存储系统中读取元数据,并存储在内存中,所述元数据包括标准元数据和用以信息交互的元数据;
步骤二,校验Schema抽取层用以在缺乏标准化信息校验Schema的情况下,从标准元数据中,抽取校验Schema;
步骤三,转换层用以将校验Schema进行转换,以适应不同厂家的不同系统所支持的不同校验方式,并将转换后的校验Schema转换为校验骨架OWL;
步骤四,校验层对用以信息交互的元数据进行分析,获取数据属性,并将数据属性与校验骨架OWL进行比对,如果比对正确,则转至步骤六,如果比对错误,则转至步骤五;
步骤五,纠错层对比对错误的用以信息交互的元数据进行纠正,转至步骤四;
步骤六,封装层对比对正确的用以信息交互的元数据进行Bean封装。
综上所述,本发明通过数据属性与校验骨架OWL进行比对,将错误的进行纠错,实现不同厂家的不同系统之间的信息交互,对快速提高我国自动化技术水平和配用电信息水平具有及其巨大的促进作用,是电力系统信息组织领域及信息应用领域赶超世界先进水平、实现与国际接轨的重要保障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统,其特征在于:包括高速IO层、校验Schema抽取层、转换层、校验层、纠错层和封装层;
所述高速IO层用以从计算机存储系统中读取元数据,并存储在内存中,所述元数据包括标准元数据和用以信息交互的元数据;
所述校验Schema抽取层用以在缺乏标准化信息校验Schema的情况下,从标准元数据中,抽取校验Schema;
所述转换层用以将校验Schema进行转换,以适应不同厂家的不同系统所支持的不同校验方式,并将转换后的校验Schema转换为校验骨架OWL;
所述校验层对用以信息交互的元数据进行分析,获取数据属性,并将数据属性与校验骨架OWL进行比对;
所述纠错层用以对比对错误的用以信息交互的元数据进行纠正,使其余校验骨架OWL匹配;
所述封装层用以对比对正确的用以信息交互的元数据进行Bean封装。
2.根据权利要求1所述的一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统,其特征在于:所述Schema包括四种,分别为XSD、DTD、RNC和RNG,这四种Schema可以相互转换。
3.基于权利要求1所述的一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统的校验方法,其特征在于:包括以下步骤,
步骤一,高速IO层从计算机存储系统中读取元数据,并存储在内存中,所述元数据包括标准元数据和用以信息交互的元数据;
步骤二,校验Schema抽取层用以在缺乏标准化信息校验Schema的情况下,从标准元数据中,抽取校验Schema;
步骤三,转换层用以将校验Schema进行转换,以适应不同厂家的不同系统所支持的不同校验方式,并将转换后的校验Schema转换为校验骨架OWL;
步骤四,校验层对用以信息交互的元数据进行分析,获取数据属性,并将数据属性与校验骨架OWL进行比对,如果比对正确,则转至步骤六,如果比对错误,则转至步骤五;
步骤五,纠错层对比对错误的用以信息交互的元数据进行纠正,转至步骤四;
步骤六,封装层对比对正确的用以信息交互的元数据进行Bean封装。
4.根据权利要求4所述的一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统的校验方法,其特征在于:所述高速IO层读取元数据采样多线程读取方式。
5.根据权利要求4所述的一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统的校验方法,其特征在于:所述数据属性包含电力网络所有顶点的属性,以电力网络中的一个顶点出发,采用遍历的方式获取顶点的属性,并且每个顶点仅访问一次。
6.根据权利要求4所述的一种采用高速IO技术的CIM本体建模校验系统的校验方法,其特征在于:对错误的用以信息交互的元数据进行纠正采用了两种方式,第一种,是手动纠错,通过比对结果,自动定位错误,由人为对错误进行纠正;第二种,是自动纠错,系统根据不同的错误种类和错误位置,判断其应当具有的正确结构,并使用自动生成的正确数据对错误进行更改或替换。
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