CN114385866B

CN114385866B - 基于图数据库的可执行模型存储系统及方法

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Publication number: CN114385866B
Application number: CN202210297854.5A
Authority: CN
Inventors: 张聪; 张翼; 赵景; 张�荣
Original assignee: Hunan Gaozhi Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Gaozhi Technology Co ltd
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2042-03-25
Also published as: CN114385866A

Abstract

本申请涉及一种基于图数据库的可执行模型存储系统及方法。所述系统包括：图数据库厂商视图层、图形化建模语言视图层、可执行模型模式图层、领域模型设计视图层以及可执行领域模型全视图层；图形化建模语言视图层对元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图，并且设置语句生成规则；可执行模型模式图层根据可执行模型元模式图和语句生成规则生成可执行模型模式图；领域模型设计视图层根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；可执行领域模型全视图层根据多个领域模型视图和语句生成规则得到可执行领域模型全视图。采用本方法能够存储完整的可执行模型图。

Description

基于图数据库的可执行模型存储系统及方法

技术领域

本申请涉及系统建模与仿真技术领域，特别是涉及一种基于图数据库的可执行模型存储系统、方法、计算机设备和存储介质。

背景技术

建模与仿真是一门新兴学科，建模是将现实中的数据、过程、限制等抽象为各种模型，而仿真则是模型的执行。随着计算机技术的不断发展，建模与仿真研究已经与理论研究、实验研究一起，作为科学研究的三种主要手段，受到广泛的关注和发展。特别是在军事系统仿真的研究中，建模与仿真技术已经服务于战略、战术、战法、训练、试验、分析、辅助决策等众多研究领域，而且应用范围还在不断扩展，研究层次也在不断深入。可执行建模是指所建立的模型能够被平台直接驱动运行的模型，该模型包含运行所需的所有信息量，包括元数据定义、逻辑关系定义、模型通信定义等。可执行建模是执行仿真任务的基础，因此是建模与仿真界研究的重点。

现有可执行模型存储方案大多将图形化建模成果存储于传统的数据文件或关系型数据库中，图数据的管理维护较为繁琐复杂，常常要把图进行解耦或降维，因此影响了图的整体性。同时，由于很多需求来自于对图数据进行分析处理，传统的数据存储方式对于图数据的查询、升级等较为繁琐，也影响了大数据量场景下建模数据的处理分析。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够保证图的完整性的基于图数据库的可执行模型存储系统、方法、计算机设备和存储介质。

一种基于图数据库的可执行模型存储系统，所述系统包括：

图数据库厂商视图层、图形化建模语言视图层、可执行模型模式图层、领域模型设计视图层以及可执行领域模型全视图层；

图数据库厂商视图层用于设计系统最底层的图数据存储方案；图数据存储方案为元元模式图；

图形化建模语言视图层用于对元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图，并且设置图形化建模语言中的基础词汇以及语句生成规则；

可执行模型模式图层用于根据可执行模型元模式图和语句生成规则生成可执行模型模式图；

领域模型设计视图层根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；

可执行领域模型全视图层根据多个领域模型视图和语句生成规则，得到可执行领域模型全视图,并对可执行领域模型全视图进行存储。

在其中一个实施例中，语句生成规则包括属性/属性值生成规则、连线类型生成规则以及视图融合规则。

在其中一个实施例中，根据可执行模型元模式图和语句生成规则生成可执行模型模式图，包括：

根据可执行模型元模式图、属性/属性值生成规则和视图融合规则生成可执行模型模式图。

在其中一个实施例中，领域模型包括领域实体、领域实体实例、领域活动和领域活动实例。

在其中一个实施例中，根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图，包括：

根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，在可执行模型模式图上配置各个实例的属性值，形成多个领域模型视图；领域模型视图包括实体对象架构属性图、活动对象架构属性图、活动对象模板图和活动对象实现图。

在其中一个实施例中，根据多个领域模型视图和语句生成规则，得到可执行领域模型全视图，包括：

根据多个领域模型视图和语句生成规则中的连线类型生成规则和视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到可执行领域模型全视图；可执行领域模型全视图包括所有模型实例的属性、配置和关系。

在其中一个实施例中，可执行模型元模式图、可执行模型模式图、领域模型视图以及可执行领域模型全视图均存储于图数据库中。

一种基于图数据库的可执行领域模型存储方法，所述方法包括：

获取元元模式图；

将元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图；

设置语句生成规则；语句生成规则包括属性/属性值生成规则、连线类型生成规则以及视图融合规则；

根据可执行模型元模式图、属性/属性值生成规则和视图融合规则生成可执行模型模式图；

根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；

根据多个领域模型视图和连线类型生成规则以及视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到可执行领域模型全视图，并对可执行领域模型全视图进行存储。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取元元模式图；

将元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图；

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取元元模式图；

将元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图；

上述基于图数据库的可执行领域模型存储系统、方法、计算机设备和存储介质，首先建立了图数据库厂商视图层、图形化建模语言视图层、可执行模型模式图层、领域模型设计视图层以及可执行领域模型全视图层；图数据库厂商视图层用于设计系统最底层的图数据存储方案；图数据存储方案为元元模式图；图形化建模语言视图层用于对元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图，并且设置图形化建模语言中的基础词汇以及语句生成规则；可执行模型模式图层用于根据可执行模型元模式图和语句生成规则生成可执行模型模式图；领域模型设计视图层根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；可执行领域模型全视图层根据多个领域模型视图和语句生成规则，得到可执行领域模型全视图,并对可执行领域模型全视图进行存储，本申请通过引入元元模式图作为图数据存储的基础存储方案，设置语句生成规则从可执行模型元模式图生成可执行模型模式图，能够提供更好的面向建模语言专家的视图设计，同时基于视图融合规则，将多个领域模型视图融合为面向仿真引擎的包括所有模型实例的属性、配置、关系等信息的可执行领域模型全视图存储于图数据库，便于实施数据挖掘，将图形化编辑的建模成果转换为图数据库中的数据结构，实现快速、高效以及支持大数据量的可执行模型存储。

附图说明

图1为一个实施例中基于图数据库的可执行领域模型存储系统的结构框图；

图2为一个实施例中元元模式图的示意图；

图3为一个实施例中可执行模型元模式图中的节点元素的展开示意图；

图4为一个实施例中可执行模型元模式图中的连线和布局元素的展开示意图；

图5为一个实施例中可执行模型元模式图的示意图；

图6为一个实施例中基于图数据库的可执行领域模型存储方法的流程示意图；

图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于图数据库的可执行模型存储系统，包括图数据库厂商视图层100、图形化建模语言视图层200、可执行模型模式图层300、领域模型设计视图层400以及可执行领域模型全视图层500；

图数据库厂商视图层100用于设计系统最底层的图数据存储方案；图数据存储方案为元元模式图；

图数据库厂商设计系统最底层的图数据存储方案，包括存储的数据基础结构、存储方式、查询语言等，该视图为元元模式图，一般在数据库选型后即不可更改。目前主流的图数据库厂商如Neo4j、tigerGraph等均采取通用化图数据存储方案，由标签、节点、连线及属性四要素组成，元元模式图如图2所示。

图形化建模语言视图层200用于对元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图，并且设置图形化建模语言中的基础词汇以及语句生成规则；

该层视图为通用化图形化可执行建模语言设计者进行可视化视图设计和维护，主要维护的视图为可执行模型元模式图，定义了图形化建模语言中的元素、属性等基础词汇，以及在语用级的语句生成规则，语句生成规则包括属性/属性值生成规则、连线类型生成规则和视图融合规则三种类型。属性/属性值生成规则为根据继承关系和继承属性，自动补全本节点的属性和属性值的内容，如客机继承至飞机，飞机有飞行距离属性，客机同样具有飞行距离属性。连线类型生成规则为根据有向连线的来源节点类型和目的节点类型，生成连线类型的规则。视图融合规则为多个视图信息融合成一张全视图的规则，包括节点的融合和关系的融合两部分，是面向领域专家的多视图建模向基于图数据库面向计算机存储的视图转换规则。元素是指对建模对象的描述，包括实体元素和活动元素两种类型，属性是对元素的数值描述，属性的不同决定了元素的不同类型。可执行模型元模式图如图3所示。对可执行模型元模式图进行进一步解释，得到节点元素的展开图，如图4所示，连线和布局元素的展开图，如图5所示。本申请运用基于实体、活动架构属性图和实体活动图进行可执行建模，该建模方法在其他专利中已经说明。

可执行模型模式图层300用于根据可执行模型元模式图和语句生成规则生成可执行模型模式图；

可执行模型模式图为领域模型设计视图的基础。

领域模型设计视图层400根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；

领域专家基于可执行模型模式图，对领域模型进行建模，包括领域实体、领域实体实例、领域活动、领域活动实例等，并在此视图配置各个实例的属性值，形成多个领域模型视图。实体是指现实世界中实际存在的个体，具备一定的物质属性，能够在一定的时间范围内稳定存在，比如车辆，飞机，轮船等，活动是指对于行为的概念抽象，具有临时性、持续性等特点，活动能够接受实体状态的输入并影响实体的状态，比如实体为车辆，活动可以是测试，组装等活动。

可执行领域模型全视图层500根据多个领域模型视图和语句生成规则，得到可执行领域模型全视图,并对可执行领域模型全视图进行存储。

根据多个领域模型视图和语句生成规则中的连线类型生成规则和视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，最终生成一张全领域模型成果视图即可执行领域模型全视图，可执行领域模型全视图包括所有模型实例的属性、配置、关系等信息，能够支持统计分析、查询可视化等，也可以直接输入到仿真引擎中，进行可执行模型运行，输出仿真结果。

上述基于图数据库的可执行领域模型存储系统中，首先建立了图数据库厂商视图层、图形化建模语言视图层、可执行模型模式图层、领域模型设计视图层以及可执行领域模型全视图层；图数据库厂商视图层用于设计系统最底层的图数据存储方案；图数据存储方案为元元模式图；图形化建模语言视图层用于对元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图，并且设置图形化建模语言中的基础词汇以及语句生成规则；可执行模型模式图层用于根据可执行模型元模式图和语句生成规则生成可执行模型模式图；领域模型设计视图层根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；可执行领域模型全视图层根据多个领域模型视图和语句生成规则，得到可执行领域模型全视图,并对可执行领域模型全视图进行存储，本申请通过引入元元模式图作为图数据存储的基础存储方案，设置语句生成规则从可执行模型元模式图生成可执行模型模式图，能够提供更好的面向建模语言专家的视图设计，同时基于视图融合规则，将多个领域模型视图融合为面向仿真引擎的包括所有模型实例的属性、配置、关系等信息的可执行领域模型全视图存储于图数据库，便于实施数据挖掘，将图形化编辑的建模成果转换为图数据库中的数据结构，实现快速、高效以及支持大数据量的可执行模型存储。

其中，实例的概念是与类的概念相对应，其特征是存在具体的属性值，如长度7米、宽度6米，是对现实世界的直接抽象映射。

根据连线类型生成规则补全连线类型，将实体活动与实体关联，建立实体之间的关系，将实体和活动的属性配置进行关联，然后利用视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到包含了所有模型实例的属性、配置和关系的可执行领域模型全视图。模型实例包括实体实例和活动实例。

可执行模型元模式图、可执行模型模式图、领域模型视图以及可执行领域模型全视图均存储于图数据库中，规则脚本以Python脚本文件的方式存储于文件中。

在其中一个实施例中，以保障性仿真可执行建模为例，举例说明基于图数据库进行可执行模型存储的过程。

以在一个车辆总装厂，对于车辆组装的活动为背景进行保障性仿真可执行建模，参与的实体为车辆、车辆组装活动的保障人员、保障组织、保障场所和保障设备等，参与的活动为测试、组装等，针对这些实体和活动建立不同的领域模型视图。

在可执行模型模式图的基础上，通过运用模式图中的图形语言，创建系统实体架构属性图、系统活动架构属性图、组装活动图、测试活动图等具体的领域模型视图，在图数据库中进行存储，并基于连线类型生成规则和视图融合规则，对各个领域模型视图进行融合，形成车辆组装活动的保障性仿真可执行模型全视图，并存储于图数据库中，即完成整个储存过程。通过元模式+模式生成规则的流程设计，进行多图存储，在使用时再进行一个大图融合，实现复杂网络体系数据存储。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种基于图数据库的可执行领域模型存储方法，所述方法包括：

步骤602，获取元元模式图；将元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图；

步骤604，设置语句生成规则；语句生成规则包括属性/属性值生成规则、连线类型生成规则以及视图融合规则；根据可执行模型元模式图、属性/属性值生成规则和视图融合规则生成可执行模型模式图；

步骤606，根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；

步骤608，根据多个领域模型视图和连线类型生成规则以及视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到可执行领域模型全视图，并对可执行领域模型全视图进行存储。

上述基于图数据库的可执行领域模型存储方法中，首先获取元元模式图；将元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图；设置语句生成规则；语句生成规则包括属性/属性值生成规则、连线类型生成规则以及视图融合规则；根据可执行模型元模式图、属性/属性值生成规则和视图融合规则生成可执行模型模式图；根据可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；根据多个领域模型视图和连线类型生成规则以及视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到可执行领域模型全视图，并对可执行领域模型全视图进行存储，本申请通过引入元元模式图作为图数据存储的基础存储方案，设置语句生成规则从可执行模型元模式图生成可执行模型模式图，能够提供更好的面向建模语言专家的视图设计，同时基于视图融合规则，将多个领域模型视图融合为面向仿真引擎的包括所有模型实例的属性、配置、关系等信息的可执行领域模型全视图存储于图数据库，便于实施数据挖掘，将图形化编辑的建模成果转换为图数据库中的数据结构，实现快速、高效以及支持大数据量的可执行模型存储。

应该理解的是，虽然图6的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图6中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于图数据库的可执行领域模型存储方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例中方法的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种基于图数据库的可执行模型存储系统，其特征在于，所述系统包括：图数据库厂商视图层、图形化建模语言视图层、可执行模型模式图层、领域模型设计视图层以及可执行领域模型全视图层；

所述图数据库厂商视图层用于设计系统最底层的图数据存储方案；所述图数据存储方案为元元模式图；

所述图形化建模语言视图层用于对所述元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图，并且设置图形化建模语言中的基础词汇以及语句生成规则；所述基础词汇包括元素和属性；所述元素是指对建模对象的描述，包括实体元素和活动元素两种类型；所述属性是对元素的数值描述；所述语句生成规则包括属性/属性值生成规则、连线类型生成规则以及视图融合规则；所述属性/属性值生成规则为根据继承关系和继承属性，自动补全本节点的属性和属性值的内容；所述连线类型生成规则为根据有向连线的来源节点类型和目的节点类型，生成连线类型的规则；所述视图融合规则为多个视图信息融合成一张全视图的规则，包括节点的融合和关系的融合两部分，是面向领域专家的多视图建模向基于图数据库面向计算机存储的视图转换规则；

所述可执行模型模式图层用于根据所述可执行模型元模式图和所述语句生成规则生成可执行模型模式图；

所述领域模型设计视图层根据所述可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；

所述可执行领域模型全视图层根据所述多个领域模型视图和所述语句生成规则，得到可执行领域模型全视图,并对所述可执行领域模型全视图进行存储；

根据所述可执行模型元模式图和所述语句生成规则生成可执行模型模式图包括根据所述可执行模型元模式图、属性/属性值生成规则和视图融合规则生成可执行模型模式图；

根据所述可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图包括根据所述可执行模型模式图对领域模型进行建模，在所述可执行模型模式图上配置各个实例的属性值，形成多个领域模型视图；所述领域模型视图包括实体对象架构属性图、活动对象架构属性图、活动对象模板图和活动对象实现图；

根据所述多个领域模型视图和所述语句生成规则，得到可执行领域模型全视图包括根据所述多个领域模型视图和所述语句生成规则中的连线类型生成规则和视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到可执行领域模型全视图；所述可执行领域模型全视图包括所有模型实例的属性、配置和关系；

根据所述多个领域模型视图和所述语句生成规则中的连线类型生成规则和视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到可执行领域模型全视图包括根据连线类型生成规则补全连线类型，将实体活动与实体关联，建立实体之间的关系，将实体和活动的属性配置进行关联，然后利用视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到包含了所有模型实例的属性、配置和关系的可执行领域模型全视图。

2.根据权利要求1所述的可执行模型存储系统，其特征在于，所述领域模型包括领域实体、领域实体实例、领域活动和领域活动实例。

3.根据权利要求1所述的可执行模型存储系统，其特征在于，所述可执行模型元模式图、可执行模型模式图、领域模型视图以及可执行领域模型全视图均存储于图数据库中。

4.一种基于图数据库的可执行模型存储方法，其特征在于，所述方法包括：

获取元元模式图；

将所述元元模式图进行实例化处理，得到可执行模型元模式图；

设置语句生成规则；所述语句生成规则包括属性/属性值生成规则、连线类型生成规则以及视图融合规则；

根据所述可执行模型元模式图、属性/属性值生成规则和视图融合规则生成可执行模型模式图；

根据所述可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图；

根据所述多个领域模型视图和所述连线类型生成规则以及视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到可执行领域模型全视图，并对所述可执行领域模型全视图进行存储；

根据所述多个领域模型视图和所述语句生成规则中的连线类型生成规则和视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到可执行领域模型全视图包括根据连线类型生成规则补全连线类型，将实体活动与实体关联，建立实体之间的关系，将实体和活动的属性配置进行关联，然后利用视图融合规则将多个领域模型视图进行融合，得到包含了所有模型实例的属性、配置和关系的可执行领域模型全视图；

根据所述可执行模型模式图对领域模型进行建模，得到多个领域模型视图包括根据所述可执行模型模式图对领域模型进行建模，在所述可执行模型模式图上配置各个实例的属性值，形成多个领域模型视图；所述领域模型视图包括实体对象架构属性图、活动对象架构属性图、活动对象模板图和活动对象实现图；所述可执行领域模型全视图包括所有模型实例的属性、配置和关系；

所述属性/属性值生成规则为根据继承关系和继承属性，自动补全本节点的属性和属性值的内容；所述连线类型生成规则为根据有向连线的来源节点类型和目的节点类型，生成连线类型的规则；所述视图融合规则为多个视图信息融合成一张全视图的规则，包括节点的融合和关系的融合两部分，是面向领域专家的多视图建模向基于图数据库面向计算机存储的视图转换规则。