CN116578614A - 一种管道设备的数据管理方法、系统、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于天然气管网领域，尤其涉及一种管道设备的数据管理方法、系统、介质及设备。本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
Description
技术领域
本发明属于天然气管网领域，尤其涉及一种管道设备的数据管理方法、系统、介质及设备。
背景技术
在资产密集型的管道运输企业中，设备设施管理是其主要的生产经营活动之一。随着市场竞争日益激烈、设备设施服役时间、安全环境健康的法律法规约束升级，各企业已开展场站设备设施完整性技术和应用的研究，期望通过优化设备设施维护来确保其在整个生命周期中安全、健康、可靠、有效运行，提高投资回报能力。
其中，设备基础信息管理是站场设备设施完整性管理的核心，基础信息是以设备或设备单元为对象，收集、存储和维护与之相关的全生命周期信息数据，包括设备静态属性信息以及故障历史、检维修历史等动态信息。所有设备活动均围绕设备/单元进行。而国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，采用的数据架构、实现模型、关键技术、描述接口、管理方法、数据流程等均不一致，导致系统之间数据互通和共享、流程对接等均存在不一致等问题，系统整体可集成性较低，升级维护成本较高等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种管道设备的数据管理方法、系统、介质及设备。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种管道设备的数据管理方法，包括：
步骤1，根据针对多个管道设备的设备虚拟化管理模型的需求，通过数据源接入服务接口抽取与该需求相对应的物理数据源的元信息，并根据所述元信息构建至少一张虚拟表；其中，虚拟表是描述管道虚拟设备对象的数据结构模型，所述虚拟表包括多个管道设备的数据属性及多个管道设备的属性之间的数据映射关系的集合；
步骤2，获取应用查询请求，对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果；
步骤3，当所述判断结果为正常时，依据所述应用查询请求对应的虚拟表，解析所述应用查询请求对应的虚拟表的数据结构模型，生成解析结果，根据解析结果对应的属性之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询，根据所述应用查询请求以及所有子查询形成查询结果树；
步骤4，依据所述查询结果树的层级结构，从底向上，逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求，并根据所述子查询或所述应用查询请求的结果生成最终查询结果。
本发明的有益效果是：本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述元信息包括：
所述对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果的过程为：
对所述应用查询请求进行查询语法的有效性检查，当检查无异常时生成正常结果，当检查有异常时生成异常结果。
进一步，所述根据解析结果对应的属性之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询的过程为：
逐个判断所述解析结果对应的管道设备之间的数据映射关系中是否包含下层虚拟表，生成虚拟表判断结果，当所述虚拟表判断结果为否时，则停止解析，并根据所述应用查询请求生成查询结果树；当所述虚拟表判断结果为是，则针对虚拟表判断结果为是对应的下层虚拟表生成子查询，将所述下层虚拟表进行解析，生成下层虚拟表的解析结果，将所述下层虚拟表的解析结果作为解析结果进行处理，直至虚拟表判断结果为否。
进一步，所述逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求的具体过程为：
判断所述查询结果树是否为N层，N为>1的正整数，当判断结果为否时，则直接根据所述应用查询请求在预设物理数据源库中进行数据提取，当判断结果为是时，获取所述查询结果树中第N层的子查询，并根据所述第N层的子查询执行访问所得的对应数据集合，执行该子查询，获取所述查询结果树中第N-1层的子查询，重复获取不同层的子查询，并根据不同层的子查询进行对应数据的提取，直至完成所有层对应的数据的获取。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种管道设备的数据管理系统，包括：
抽取模块用于：根据针对多个管道设备的设备虚拟化管理模型的需求，通过数据源接入服务接口抽取与该需求相对应的物理数据源的元信息，并根据所述元信息构建至少一张虚拟表；其中，虚拟表是描述管道虚拟设备对象的数据结构模型，所述虚拟表包括多个管道设备的数据属性及多个管道设备的属性之间的数据映射关系的集合；
判断模块用于：获取应用查询请求，对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果；
查询模块用于：当所述判断结果为正常时，依据所述应用查询请求对应的虚拟表，解析所述应用查询请求对应的虚拟表的数据结构模型，生成解析结果，根据解析结果对应的管道设备之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询，根据所述应用查询请求以及所有子查询形成查询结果树；
结果模块用于：依据所述查询结果树的层级结构，从底向上，逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求，并根据所述子查询或所述应用查询请求的结果生成最终查询结果。
本发明的有益效果是：本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
进一步，所述对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果的过程为：
对所述应用查询请求进行查询语法的有效性检查，当检查无异常时生成正常结果，当检查有异常时生成异常结果。
进一步，所述根据解析结果对应的属性之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询的过程为：
逐个判断所述解析结果对应的管道设备之间的数据映射关系中是否包含下层虚拟表，生成虚拟表判断结果，当所述虚拟表判断结果为否时，则停止解析，并根据所述应用查询请求生成查询结果树；当所述虚拟表判断结果为是，则针对虚拟表判断结果为是对应的下层虚拟表生成子查询，将所述下层虚拟表进行解析，生成下层虚拟表的解析结果，将所述下层虚拟表的解析结果作为解析结果进行处理，直至虚拟表判断结果为否。
进一步，所述逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求的具体过程为：
判断所述查询结果树是否为N层，N为>1的正整数，当判断结果为否时，则直接根据所述应用查询请求在预设物理数据源库中进行数据提取，当判断结果为是时，获取所述查询结果树中第N层的子查询，并根据所述第N层的子查询执行访问所得的对应数据集合，执行该子查询，获取所述查询结果树中第N-1层的子查询，重复获取不同层的子查询，并根据不同层的子查询进行对应数据的提取，直至完成所有层对应的数据的获取。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的方法。
本发明的有益效果是：本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种电子设备，包括上述存储介质、执行上述存储介质内的指令的处理器。
本发明的有益效果是：本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
附图说明
图1为本发明一种管道设备的数据管理方法实施例提供的流程示意图；
图2为本发明一种管道设备的数据管理系统实施例提供的结构框架图；
图3为本发明一种管道设备的数据管理方法实施例提供的设备虚拟化模型展示图；
图4为本发明一种管道设备的数据管理方法实施例提供的设备管理的虚拟化实现架构展示图；
图5为本发明一种管道设备的数据管理方法实施例提供的应用访问流程示例示意图；
图6为本发明一种管道设备的数据管理方法实施例提供的组件化对象及流程示意图；
图7为本发明一种管道设备的数据管理方法实施例提供的单元设备的构成要素结构示意图；
图8为本发明一种管道设备的数据管理方法实施例提供的虚拟表生成示例示意图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种管道设备的数据管理方法，包括：
步骤1，根据针对多个管道设备的设备虚拟化管理模型的需求，通过数据源接入服务接口抽取与该需求相对应的物理数据源的元信息，并根据所述元信息构建至少一张虚拟表；其中，虚拟表是描述管道虚拟设备对象的数据结构模型，所述虚拟表包括多个管道设备的数据属性及多个管道设备的属性之间的数据映射关系的集合；
步骤2，获取应用查询请求，对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果；
步骤3，当所述判断结果为正常时，依据所述应用查询请求对应的虚拟表，解析所述应用查询请求对应的虚拟表的数据结构模型，生成解析结果，根据解析结果对应的属性之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询，根据所述应用查询请求以及所有子查询形成查询结果树；
步骤4，依据所述查询结果树的层级结构，从底向上，逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求，并根据所述子查询或所述应用查询请求的结果生成最终查询结果。
在一些可能的实施方式中，本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
需要说明的是，虚拟表中提及的属性包括管道虚拟设备的属性同时也包含了物理管道设备的属性。为了便于理解，首先对本方案的整体架构进行简述，如图3所示，(设备信息是描述管理油气管道的基本设备信息，一般存储在关系数据库中；运行状态是设备运行状态相关信息，通过实时运行数据采集等手段获取；维检修是设备的维护、检查、维修信息；应急信息是设备运行管理的应急处理信息；其他信息包括设备折旧信息、报损等信息。设备业务数据对象，说明书中举了例子。)管网上的设备信息物理数据资源，包括关系数据库、文件系统、网络服务等形态存储的与设备相关的数据源，基于虚拟化计算技术，统一抽象表示成用关系结构表示的设备虚拟数据模型。虚拟数据模型是按照企业或行业的共享或设备业务数据需求，基于物理数据或其他虚拟数据(集合)，利用SQL计算工具，构建的面向业务的数据模型，虚拟数据模型之间可以以应用域为单位，相互引用和共享，虚拟数据模型之间的运算和访问完全遵循SQL标准。这种虚拟数据模型主要解决三个方面的关键问题：
位置透明：用户或应用程序只需要指定唯一的标识便可以访问资源，资源物理位置的变更对应用程序没有任何影响。
资源异构：通过关系数据结构来虚拟化和表示资源，解决数据模式、数据格式、数据序列和访问接口的异构性，可以充分利用关系数据操作的简单和方便性。例如对网络服务访问和组合可以通过类似SQL的语句或接口实现。
动态集成和变更：通过关系数据结构间的引用及映射，从多个物理数据源集成业务需要的数据视图，实现单个信息源无法提供的集成信息。需求变化时，可以动态的增加、删除、修改属性，调整属性间的映射，以实现不用变更应用代码即可正常执行原来的程序。
如图4所示，虚拟化实现架构。架构包括数据统一获取层、数据处理层、应用层、交互层、交互层即应用门户，通过应用门户实现用户请求和反馈。虚拟化的核心目的是实现物理设备信息与应用需求数据模型之间的直接对接，无缝集成。
资源层(设备信息)—各种燃气管网设备类型的裸资源，包括存储各种设备的异构的关系型数据库，文件系统，XML文档，以及Web Services网络服务。
接入服务(数据统一获取层)—把设备信息资源访问接口封装成Web Services，提高资源接入燃气应用平台和共享的灵活性以及基于网络访问资源的端口安全性。
虚拟化内核—虚拟内核支持通用虚拟数据模型的全生命周期运行过程的管理和控制，具体功能和模块包括：
元数据管理。元数据分布式定位和查询、缓存、动态绑定、一致性维护、数据模式和引用关系(Reference)的动态自主变更。
输入/输出数据的预处理。如对空值属性，空值引用或引用目标不存在的属性赋予缺省值；获得需要的系统变量或上下文；对附属文件的上传/下载。
资源绑定及访问。绑定即是获得设备数据资源的基本信息及当前运行时状态，同时为当前用户申请该资源的暂时占用和使用权。
数据查询请求的分解/解析。根据虚拟数据之间的引用定义，将对虚拟数据的查询分解成对多个其他虚拟数据源(物理数据源)的组合查询，并将查询结果做汇集处理成中间结果或最终结果。
约束检查。如插入数据是否属于合法的预定义取值域，是否满足虚拟主键定义，是否允许为空，是否满足虚拟层的唯一性定义。
访问控制。检查当前用户是否可以访问当前资源，以及访问控制的条件和可访问域定义。
数据批处理。支持多线程的大批量数据的分段读和批写入功能，保证在有限硬件环境大批量数据读写的高效性，比如实时设备运营数据的采集和访问。
数据缓冲。实现对多设备数据源的动态汇集处理的中间结果和最终结果的缓冲，提高数据处理结果的共享程度，加快用户访问效能，同时保证用户可控制的数据刷新和一致性处理。
运行时管理和支撑系统。运行时的会话过程状态管理，运行时数据维护，异常处理，访问资源的协同和保护。
跨域访问服务。在多节点的协同服务环境中，当需要绑定及访问其他应用域的虚拟数据资源时，定位和查询社区节点。
业务需求数据规范构建和部署平台—设备数据虚拟化模型和实现架构是一套适用于油气等管道运输领域的通用数据模型和方法，与具体应用场景没有直接绑定关系，针对具体的应用场景的实际实例化的应用需求，基于设备数据虚拟化模型和实现架构支撑，利用业务需求数据规范构建和部署平台提供的工具和接口，构建企业或行业应用需要的数据模式规范和业务数据模式。如根据各层用户的业务需求，逐层构建管道数据虚拟化模型及引用关系，实现数据模式构建和注册、共享关系设置、权限设置、虚拟文件系统创建等基本数据模型管理功能。
至此，对本方案中涉及的流程步骤做进一步解释，步骤1，根据针对多个虚拟设备的设备虚拟化管理模型的需求，通过数据源接入服务接口抽取与该需求相对应的设备物理数据源的元信息，包括数据库名称，数据表，表字段属性，属性类型，长度，主键外键约束条件等。并根据所述源信息构建至少一张虚拟表；其中，虚拟表表征：每个管道设备对应的虚拟设备对象与剩余每个管道设备对应的虚拟设备对象之间的数据映射的引用关系的具体过程可参考如下示例：
设备虚拟化管理模型：虚拟化技术的本质在于对计算机系统软硬件资源的划分和抽象。计算机系统的高度复杂性是通过各种层次的抽象来控制，每一层都通过层与层之间的接口对底层进行抽象，隐藏底层具体实现而向上层提供较简单的接口。设备虚拟化管理模型就是在物理设备的基础上，针对业务需要的数据，构建对应的业务数据模型的数据结构，并将这些业务数据模型数据结构的属性与物理设备的数据建立映射关系。
数据源接入服务接口是访问物理设备数据库的接口程序。
系统实际部署和应用时，首选需要对现有系统的各种设备信息层的物理资源(即设备裸资源)，借助数据统一获取层中的数据源接入服务接口，进行设备信息的元数据抽取。
数据源接入服务接口的输入：设备源的数据库驱动器，数据库地址，数据库表，访问的用户和密码；
数据源接入服务接口的输出：物理设备表信息的元数据：表名称，字段名称，类型，长度，主外键约束，可选值等。
例如，设备虚拟化管理模型的需求是：当前所有设备的运行状态
通过数据源介入服务接口抽取与该需求相对应的设备的基础信息(在物理数据库中是一张表)和设备运行状态信息(在另一个物理数据库中的另一张表)(即步骤1中提及的物理数据源的源信息)。
将获得的元数据信息依据设备虚拟化管理模型的需求定义，构建虚拟化设备对象(即设备虚拟表也可以叫虚拟表)，包括虚拟设备对象表的描述信息(元数据)及各层虚拟设备对象之间的数据映射的引用关系。
例如：结合上一示例，设备虚拟化管理的需求是建立设备运行实时状态数据模型，这个模型就是将设备基础信息表(设备编号、名称、类型、上线年月)和设备运行状态表(运行温度、压力、流量)，基于设备ID号进行join两表关联，形成一张设备虚拟表。(Select基础信息表.编号，基础信息表.名称，基础信息表.类型，基础信息表.上线年月，运行状态表.温度，运行状态表.压力，运行状态表.流量where基础信息表.编号＝运行状态表.编号)。
如图5所示，步骤1可以总结如下：本方案是通过虚拟设备表建模的方式进行处理，就是基于数据源接入服务接口的输出结果，依据设备虚拟化模型的应用需求(包括嵌套子设备和部件的设备数据模型，对应的维检修、运行状态、应急处理等业务数据模型)，构建设备虚拟表及其引用关系，并将设备虚拟表的元数据信息存储到元数据库中，供应用查询访问时对基于设备虚拟表查询的解析和分解。
步骤2，获取应用查询请求，对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果的具体过程可参考如下示例：
接受请求：应用发起SQL标准请求给虚拟化模型实现平台的访问接口；SQL请求是针对设备虚拟表，而不是设备物理层资源。
预处理：平台虚拟化访问接口对访问请求进行预处理，包括应用输入的查询语法和参数的分析、标准化，有效性检查等。
例如：应用查询请求中，针对查询虚拟表的数值类型的属性，检查输入的值是否为有效的数值型；针对查询虚拟表的日期类型的属性时，检查查询请求中输入的日期格式是否符合虚拟表属性的定义格式要求等
判断应用查询请求与标准查询请求的格式是否一致，即对应用查询请求中的查询语法进行标准化判定或有效性检查。
步骤3，当所述判断结果为正常时，依据所述应用查询请求对应的SQL语句在所述至少一张虚拟表中进行查找，生成查询结果树的具体过程可参考如下示例：
通过访问元数据库获得该查询请求对应的虚拟表对象的元数据及其引用关系，并在内存中绑定该虚拟表对象，以方便实现多线程之间的协同访问控制；解析要查询的设备虚拟表对象元数据。
根据虚拟表对象模型的引用关系和定义的约束检查条件，按引用关系继续对虚拟数据模型逐层向下进行子虚拟表的元数据获取、绑定、解析和查询优化分解，形成各层优化的子查询对象；并判断该子虚拟表对应的子查询对象的数据缓存是否在缓存数据库中存在，如果该子查询在缓存中存在对应的数据结果集合，且该子虚拟表对应的分支不再继续往下分解。
即以递归模式，逐层获得各引用的子虚拟表对象及其元数据，在内存中绑定子虚拟表对象，并解析和查询优化分析。直到最终获取应用访问的设备表依据虚拟模型定义的所有层次的子虚拟表对象，绑定所有涉及的子虚拟表对象，并解析/分解完所有优化的子查询。
步骤4，依据所述查询结果树的层级结构，逐层进行解析，并生成每层的解析结果，将所述每层的解析结果进行整合，生成查询结果。
针对其中每层解析的子查询请求，子查询引擎从最底层开始，在满足访问控制的条件下，直接访问缓存查询获取子虚拟表的数据结果集。如果缓存没有满足查询的对应数据结果集合，则直接通过分布式并行方式(或批查询处理模式)，调用数据访问接口，由其访问本地节点或者远程其它节点的服务接口，从而访问物理层设备资源，获得各个子查询数据结果集合，如需要且在缓存数据库中缓存该结果集合。
再由查询请求解析/分解模块，按照第三步解析的虚拟表的层次分解关系和对应的优化子查询，逐层进行汇总计算，并缓存该层的汇总计算结果到缓存数据库，直到汇总出应用需要的最终数据集合，返回最终结果集合给应用层。
例如：基于设备的基础信息(即图3中的设备信息，在物理数据库中是一张表)和设备运行状态信息(在另一个物理数据库中的另一张表)；设备虚拟化管理的需求是建立设备运行实时状态数据模型，这个模型就是将设备基础信息表(设备编号、名称、类型、上线年月)和设备运行状态表(运行温度、压力、流量)，分别通过元信息提出，形成虚拟表1和虚拟表2。再基于这2张虚拟表，以设备ID号进行join两表关联，形成第3张设备虚拟表，该虚拟表3的属性包括：编号，名称，类型，上线年月，温度，压力，运行状态，流量。这些属性分别映射引用虚拟表1和虚拟表2对应的属性。
业务提交的查询是针对虚拟表3的：Select编号，名称，类型，上线年月，温度，压力，流量from虚拟表3where编号＝001；
当对虚拟表3的映射引用关系进行解析分解后，生成针对虚拟表1的子查询SQL1：Select编号，名称，类型，上线年月from虚拟表1where编号＝001；
以及针对虚拟表2的子查询SQL2：Select温度，压力，流量from虚拟表2where编号＝001；
而针对虚拟表3的子查询SQL3:
Select虚拟表1.编号，虚拟表1.名称，虚拟表1.类型，虚拟表1.上线年月，虚拟表2.温度，虚拟表2.压力，虚拟表2.流量where虚拟表1.编号＝虚拟表2.编号。
执行时，先执行查询SQL1和SQL2，可以并行执行，分别得到两个对应的查询结果集合dataset1和dataset2(两张缓存数据库中的临时表)，再基于这个两个结果集合，执行SQL3，得到查询结果集合Dataset3(也是一张临时表)，基于这张临时表，再执行应用提交的查询请求，即可得到最终的汇总结果；可选的，通过SQL的优化分析处理，直接通过执行SQL3也可以获得应用提交的查询等价的结果集合，不需要再次执行应用提交的查询。
实施例，如图8所示，图8中左边是虚拟表模型，每个虚拟视图就是一个虚拟表，它有多个属性(每个属性有：属性名，类型，长度，映射引用的其他虚拟表的属性)，比如虚拟视图1的属性的一部分映射引用到视图2；右边是基于这个虚拟表树形结构，优化生成的一个查询树形结构)，图8中右边是基于这个虚拟表树形结构，优化生成的一个查询树形结构)，从底向上执行这个查询树形结构，就得到最终查询结果。
优选地，在上述任意实施例中，所述源信息包括：
管道设备的基础信息、状态信息以及维检修记录。
优选地，在上述任意实施例中，所述对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果的过程为：
对所述应用查询请求进行查询语法的有效性检查，当检查无异常时生成正常结果，当检查有异常时生成异常结果并根据所述异常结果发出预警信息。
优选地，在上述任意实施例中，所述依据所述应用查询请求对应的SQL语句在所述至少一张虚拟表中进行查找，生成查询结果树的过程为：
根据所述SQL语句在所述至少一张虚拟表中进行第一次虚拟表查找，并对第一次查询结果进行第一次判断，若所述第一次判断结果为该虚拟表在缓存数据库中存在，则完成查找，并根据所述SQL语句以及所述第一查询结果生成查询结果树；
若所述第一次判断结果为该虚拟表在所述缓存数据库中不存在，则在第一次查询结果对应的虚拟表中进行所述SQL语句的第二次虚拟表查询，直至该虚拟表在缓存数据库中存在，完成查找，并根据所述SQL语句以及查询结果生成查询结果树，所述查询结果包括：第一次查询结果以及第二次查询结果。
需要说明的是，如图6所示，面向对象的数据管理方法是从使用用户(包括最终用户和应用开发者)接口角度，面向应用开发者提供的一种数据创建、访问、管理、控制的接口方法，其是基于本系统的设备虚拟化模型和实现架构，提供的一种业务流程的组件化封装的操作方法、流程和规范。传统的DAO是Data Access Object数据访问对象，是在业务逻辑与数据库资源中间提供的服务层。DAO将所有对数据源的访问操作抽象封装在一个公共API中。用程序设计的语言来说，就是建立一个接口，接口中定义了此应用程序中将会用到的所有事务方法。在这个应用程序中，当需要和数据源进行交互的时候则使用这个接口，并且编写一个单独的类来实现这个接口在逻辑上对应这个特定的数据存储实体对象。
业务虚拟数据模型基于面向对象程序开发技术，封装成包含若干子对象，数据属性，方法和流程的业务对象实例，直接为应用开发提供数据和服务接口，将大幅度降低应用开发复杂度和周期成本。
其中：子对象集合是引用的子对象集，每个子对象是一个部件、设备或者子单元对象；属性是数据模型自定义属性项目(包括几何要素)，是底层物理设备信息基于SQL计算获得的属性数据；方法是定义的基于属性的操作运算函数，实现一种特定功能的运算；流程是业务自定义的基于一系列虚拟数据对象方法的有序调用过程，流程体现的是一个完整的业务过程，可以定义有序调用跨越多个虚拟业务对象实体的方法。比如，实现设备监控的业务数据模型实例，在其属性满足某种条件下(如某个监控属性项目当前值满足报警条件)，可以调用报警业务对象实体的报警方法，启动报警过程；报警之后再调用诊断业务模型实体的诊断方法，在知识库中自动搜索最合适的诊断报告建议，从而实现一个报警监测、报警、维修建议的一整套业务过程。
本发明通过对设备完整性数据的虚拟化管理实现异构数据的同质化访问，以及面向对象的方法实现业务流程的组件化封装。本发明对比已有技术具有以下显著优点：
(1)本发明是针对管道设备完整性数据管理的通用模型和方法，具有模块化、规范化、独立扩展的特性，能解决现有方案存在的管道数据孤岛、数据格式不统一不一致、与平台和工具绑定等问题，能方便的与现有各级管网运营业务的兼容对接，便于采用低成本方式实现现有技术的替代升级。
(2)本发明是基于多年国内管道建设服务经验，综合各类场景需求并抽象出的一种适合我国长输和城燃油气管道各型业务，具有自主知识产权的通用实现模型、方法和工具集。
(3)本发明通过一套具体的自定义模型实现工具，数字化赋能我国各级管道完整性管理，提高管网整体的智能化和运营效率。
实施例1，如图7所示(单元设备的构成要素结构，设备包括部件(包括备品备件)、一个或多个设备组成子单元，多个子单元组成单元。单元设备是场站类管道业务中，以业务为中心的，将多个设备组合化集成管理的对象，一个单元设备可以由若干个子单元设备构成(一种内嵌的层次化引用关系表示,即对应设备虚拟数据模型中设备虚拟表之间的引用关系)，每个子单元设备又可以由若干个设备构成，每个设备又由若干个部件构成，由此形成一个设备层次化的集合体——设备单元)，单元设备是场站类管道业务中，以业务为中心的，将多个设备组合化集成管理的对象，一个单元设备可以由若干个子单元设备构成(一种内嵌的层次化引用关系表示,即对应设备虚拟数据模型中设备虚拟表之间的引用关系)，每个子单元设备又可以由若干个设备构成，每个设备又由若干个部件构成，由此形成一个设备层次化的集合体——设备单元。基于设备虚拟化数据模型，利用设备虚拟表及其引用关系，可以构建复杂层次的单元设备数据对象模型，从而通过可编辑的数据模型实现对各类油气管道复杂设备按照业务需要进行各种维度切面的精细化管理。针对一个单元设备的访问，可以访问到内部嵌套设备或部件的详细信息，以及对应的运行状态、维检修和应急信息等多维数据。
利用虚拟化模型构建的数据结构和面向对象技术，可以很便捷的以组件化模式构建业务需要的单元设备对象。确保业务开发的便捷性和灵活性。
1、定制单元设备对象要素类及属性：单元设备对象是基于物理设备信息，依据虚拟化层次模型，构建的一种虚拟化复合数据结构，构成设备的集合可扩展，内部设备的属性可定制。
2、单一映像的设备数据管理：通过定义虚拟表之间的层次嵌套引用关系实现，即单元设备虚拟表、引用的内嵌的各层次的其他设备及部件的虚拟表各层虚拟表之间通过单元ID(UnitID)实现各层数据关联。设备的物理基本信息可以属于不同的业务系统，物理上可以采用分布异构部署，在逻辑层面呈现提供单一映像的数据入库、变更和查询接口。
单元设备对象是由多个基础设备要素对象构成的组合化的复合对象，由单元设备对象物理表结构存储管理，具有统一的单元对象编号。同一个单元对象实例由组合对象结构表中的一行记录描述，其与所包括关联的(子)设备对象(相应的设备对象表中的一条记录)共享同一个UnitID标识。单元设备组合对象在管线地图中以一个制图要素呈现，可查看其内部构成要素图或拓扑结构。在应用查询时，先基于UnitID访问单元设备虚拟表，获取单位设备信息，再通过UnitID查询嵌套引用的下层子设备虚拟表，获得对应的关联子设备，依次类推，查询到一个单元设备的全部内嵌的部件信息。
如图2所示，一种管道设备的数据管理系统，包括：
抽取模块100用于：根据针对多个虚拟设备的设备虚拟化管理模型的需求，通过数据源接入服务接口抽取与该需求相对应的物理数据源的源信息，并根据所述源信息构建至少一张虚拟表；其中，虚拟表表征：每个管道设备对应的虚拟设备对象与剩余每个管道设备对应的虚拟设备对象之间的数据映射的引用关系；
判断模块200用于：获取应用查询请求，对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果；
查询模块300用于：当所述判断结果为正常时，依据所述应用查询请求对应的SQL语句在所述至少一张虚拟表中进行查找，生成查询结果树；
结果模块400用于：依据所述查询结果树的层级结构，逐层进行解析，并生成每层的解析结果，将所述每层的解析结果进行整合，生成查询结果。
在一些可能的实施方式中，本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
优选地，在上述任意实施例中，所述源信息包括：
管道设备的基础信息、状态信息以及维检修记录。
优选地，在上述任意实施例中，所述虚拟表表征了任一管道设备对应的虚拟设备对象与其他管道设备对应的虚拟设备对象之间的数据映射的引用关系。
优选地，在上述任意实施例中，所述对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果的过程为：
对所述应用查询请求进行查询语法的有效性检查，当检查无异常时生成正常结果，当检查有异常时生成异常结果并根据所述异常结果发出预警信息。
优选地，在上述任意实施例中，所述依据所述应用查询请求对应的SQL语句在所述至少一张虚拟表中进行查找，生成查询结果树的过程为：
根据所述SQL语句在所述至少一张虚拟表中进行第一次虚拟表查找，并对第一次查询结果进行第一次判断，若所述第一次判断结果为该虚拟表在缓存数据库中存在，则完成查找，并根据所述SQL语句以及所述第一查询结果生成查询结果树；
若所述第一次判断结果为该虚拟表在所述缓存数据库中不存在，则在第一次查询结果对应的虚拟表中进行所述SQL语句的第二次虚拟表查询，直至该虚拟表在缓存数据库中存在，完成查找，并根据所述SQL语句以及查询结果生成查询结果树，所述查询结果包括：第一次查询结果以及第二次查询结果。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如上述任一项所述的方法。
在一些可能的实施方式中，本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种电子设备，包括上述存储介质、执行上述存储介质内的指令的处理器。
在一些可能的实施方式中，本发明针对国内外管道设备信息或者设备单元管理没有形成统一的数据模型及其关键技术实现，通过对管道设备数据管理中的关键技术进行研究，构建虚拟化设备数据架构模型和面向对象数据管理开发方法，为建立通用的管道设备数据模型、标准和方法提供共性模型和方法，通过虚拟化管理模型的构建，实现了数据的统一管理，另外，根据每个虚拟化管理模型的构建的需求不同构建不同的模型也可以使得方案更具有灵活性。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，例如，步骤的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个步骤可以结合或者可以集成到另一个步骤，或一些特征可以忽略，或不执行。
上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种管道设备的数据管理方法，其特征在于，包括：
步骤1，根据针对多个管道设备的设备虚拟化管理模型的需求，通过数据源接入服务接口抽取与该需求相对应的物理数据源的元信息，并根据所述元信息构建至少一张虚拟表；其中，虚拟表是描述管道虚拟设备对象的数据结构模型，所述虚拟表包括多个管道设备的数据属性及属性之间的数据映射关系的集合；
步骤2，获取应用查询请求，对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果；
步骤3，当所述判断结果为正常时，依据所述应用查询请求对应的虚拟表，解析所述应用查询请求对应的虚拟表的数据结构模型，生成解析结果，根据解析结果对应的属性之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询，根据所述应用查询请求以及所有子查询形成查询结果树；
步骤4，依据所述查询结果树的层级结构，从底向上，逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求，并根据所述子查询或所述应用查询请求的结果生成最终查询结果。
2.根据权利要求1所述的一种管道设备的数据管理方法，其特征在于，所述对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果的过程为：
对所述应用查询请求进行查询语法的有效性检查，当检查无异常时生成正常结果，当检查有异常时生成异常结果。
3.根据权利要求1所述的一种管道设备的数据管理方法，其特征在于，所述根据解析结果对应的属性之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询的过程为：
逐个判断所述解析结果对应的管道设备之间的数据映射关系中是否包含下层虚拟表，生成虚拟表判断结果，当所述虚拟表判断结果为否时，则停止解析，并根据所述应用查询请求生成查询结果树；当所述虚拟表判断结果为是，则针对虚拟表判断结果为是对应的下层虚拟表生成子查询，将所述下层虚拟表进行解析，生成下层虚拟表的解析结果，将所述下层虚拟表的解析结果作为解析结果进行处理，直至虚拟表判断结果为否。
4.根据权利要求1所述的一种管道设备的数据管理方法，其特征在于，所述逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求的具体过程为：
判断所述查询结果树是否为N层，N为>1的正整数，当判断结果为否时，则直接根据所述应用查询请求在预设物理数据源库中进行数据提取，当判断结果为是时，获取所述查询结果树中第N层的子查询，并根据所述第N层的子查询执行访问所得的对应数据集合，执行该子查询，获取所述查询结果树中第N-1层的子查询，重复获取不同层的子查询，并根据不同层的子查询进行对应数据的提取，直至完成所有层对应的数据的获取。
5.一种管道设备的数据管理系统，其特征在于，包括：
抽取模块用于：根据针对多个管道设备的设备虚拟化管理模型的需求，通过数据源接入服务接口抽取与该需求相对应的物理数据源的元信息，并根据所述元信息构建至少一张虚拟表；其中，虚拟表是描述管道虚拟设备对象的数据结构模型，所述虚拟表包括多个管道设备的数据属性及属性之间的数据映射关系的集合；
判断模块用于：获取应用查询请求，对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果；
查询模块用于：当所述判断结果为正常时，依据所述应用查询请求对应的虚拟表，解析所述应用查询请求对应的虚拟表的数据结构模型，生成解析结果，根据解析结果对应的属性之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询，根据所述应用查询请求以及所有子查询形成查询结果树；
结果模块用于：依据所述查询结果树的层级结构，从底向上，逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求，并根据所述子查询或所述应用查询请求的结果生成最终查询结果。
6.根据权利要求5所述的一种管道设备的数据管理系统，其特征在于，所述对所述应用查询请求进行预处理判断，得到判断结果的过程为：
对所述应用查询请求进行查询语法的有效性检查，当检查无异常时生成正常结果，当检查有异常时生成异常结果。
7.根据权利要求5所述的一种管道设备的数据管理系统，其特征在于，所述根据解析结果对应的属性之间的数据映射关系，逐层生成针对下层引用虚拟表的子查询的过程为：
逐个判断所述解析结果对应的管道设备之间的数据映射关系中是否包含下层虚拟表，生成虚拟表判断结果，当所述虚拟表判断结果为否时，则停止解析，并根据所述应用查询请求生成查询结果树；当所述虚拟表判断结果为是，则针对虚拟表判断结果为是对应的下层虚拟表生成子查询，将所述下层虚拟表进行解析，生成下层虚拟表的解析结果，将所述下层虚拟表的解析结果作为解析结果进行处理，直至虚拟表判断结果为否。
8.根据权利要求5所述的一种管道设备的数据管理系统，其特征在于，所述逐层执行查询结果树中的子查询或所述应用查询请求的具体过程为：
判断所述查询结果树是否为N层，N为>1的正整数，当判断结果为否时，则直接根据所述应用查询请求在预设物理数据源库中进行数据提取，当判断结果为是时，获取所述查询结果树中第N层的子查询，并根据所述第N层的子查询执行访问所得的对应数据集合，执行该子查询，获取所述查询结果树中第N-1层的子查询，重复获取不同层的子查询，并根据不同层的子查询进行对应数据的提取，直至完成所有层对应的数据的获取。
9.一种存储介质，其特征在于，所述介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求9所述的存储介质、执行所述存储介质内的指令的处理器。
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Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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2023
- 2023-04-10 CN CN202310375576.5A patent/CN116578614A/zh active Pending
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| CN117454562B (zh) * | 2023-12-26 | 2024-03-15 | 北京云庐科技有限公司 | 一种燃气管网的拓扑结构的分析方法、分析系统和介质 |
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