本发明属于电力系统
技术领域：
，特别涉及一种基于营配网末端设备公共信息模型的数据互操作应用。
背景技术：
在营配调贯通工作开展前，营销、配网及调度专业的生产管理相对独立，各专业的信息系统也均为独立设计、独立开发以及独立运行，系统之间缺少数据交互机制和系统接口，为打破营销、配网及调度专业的“信息孤岛”，推动营销、配网及调度三者之间数据共享，支撑“三集五大”体系的高效运转，2014年初，国家电网公司印发了《关于营配贯通总体实施工作方案的通知》，正式拉开营配贯通工作的序幕，通过公用线路、变电站、分支箱、环网柜、低压用户杆塔、电缆、接入点、低压计量箱以及营销服务网点等主体空间坐标、关联关系的末端数据采集，进行电网设备图形绘制、属性录入、电气接线图生成以及集成功能应用开发，逐步实现营配调融会贯通；2015年初，国家电网公司营销部又下发了《关于加快推进营配调贯通工作的通知》，要求基于完善的部门横向协同机制，结合营销客户服务及基础业务，逐步提升客户服务品质，满足客户日益增长的服务需求，进一步提高供电服务能力；同时，在2016年国家电网公司年中工作会议中，明确指出后续还需要继续完善提升“三集五大”体系，强化资源调配、专业协同，推进营配调贯通、末端融合。在采集数据存储与交互方面：由于各省(市)公司存在的个性化需求以及多系统、多厂商等因素，促使电网标准化业务数据来源及建模录入存在很多差异及缺陷，同一份业务数据需要根据不同业务系统的需要，进行多种数据模型的反复加工与整理；并且低压配网建模与营销侧设备及服务网点建模需要分部门分阶段进行实施，配网与营销数据采集建模彼此孤立，运检侧设置的资产分界点与营销侧人员的理解经常不一致，导致营配网末端数据采集与建模工作开展时，效率低下；在安全存储与安全交互方面：营配网末端数据采集与建模的过程中，作业人员携带了大量明文的纸质或电子版的电网业务数据，对电网业务数据的安全性与保密性造成了极大潜在隐患，21世纪信息安全为大家关注的核心问题，电网公司作为公众的焦点，信息的安全至关重要。技术实现要素：本发明的目的是提出一种基于营配网末端设备公共信息模型的数据互操作应用，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：设计基于iec-cis的营配网末端设备数据互操作应用的统一接口规范体系；步骤2：设计营配网末端设备数据互操作应用的架构体系；步骤3：在前面步骤1、步骤2的工作基础上，以统一接口规范和营配网末端设备数据互操作应用的架构体系为约束，分析营配网末端设备数据互操作应用的业务需求。所述步骤1中基于iec-cis的营配网末端设备数据互操作应用的统一接口规范体系是基于iec61970cis国际标准，结合营配网末端设备特征建立的一套系统之间交互所需接口的参考标准和规范；适用于pms(生产管理系统)、gis(地理信息系统)、营销业务应用系统等营配网末端相关系统一体化建模，打破营配网末端设备对象各管理系统间的信息孤岛，使各系统能够以标准的方式与其他系统交换或访问公共可用数据；使用统一的建模入口，有利于简化建模工作，降低建模工作中的人为干预，最终实现建模一体化；所述统一接口规范包括公共服务接口规范、通用数据访问接口规范、高速数据访问接口规范、时序数据访问规范、通用事件和订阅接口规范五部分内容。所述步骤2的营配网末端设备数据互操作用的架构体系是从全局的角度出发，研究当前营配网末端设备管理的现有在运行系统架构的现状；所述现有在运行系统架构包括应用架构、数据架构、部署架构和安全认证模式；在此基础上开展营配网末端设备数据互操作应用的架构体系的进一步研究。所述步骤3的分析营配网末端设备数据互操作应用的业务需求，主要包含公共信息模型到现有各业务系统私有数据模型的解析组件、现有各业务系统私有数据模型到公共信息模型的聚合组件以及在此基础上的配网gis模型数据互操作服务、设备资产模型数据互操作服务、营销服务资源数据模型互操作服务和营销gis模型数据互操作服务。所述进一步研究的营配网末端设备数据互操作应用的架构是基于iec-cim/cis61970标准体系,对外提供符合iec-61970公共服务/gda(通用数据访问)/hsda(高速数据访问)/tsda(时间序列数据访问)/ges(通用事件与订阅)服务,架构整体采用soa架构思想建设一个通用的、可参考的系统架构；该系统架构分为业务数据服务层、iec-cim服务层、iec-cis服务层及业务应用层；为了解决数据共享及互操作所面临的问题,本架构从实际问题出发,采用springmvc框架、hibernate持久化框架技术和webservices技术构建一种全新的系统架构,该系统架构应具有开放的、基于iec61970标准的和面向未来的特点；从而使其建设的系统具有高可靠性、高扩展性和强适应性。所述系统架构分为业务数据服务层、iec-cim服务层、iec-cis服务层、业务应用层业务数据服务层：下面予以具体说明：业务数据服务层是业务系统提供营配网末端设备数据的基础，为保证数据的实时性实现时通过webservices对外提供数据推送api服务，由营销、电力gis、pms2.0按定义好的接口规则，推送数据到数据交互中间件进行拆分转换；iec-cim服务层：主要是将从业务数据服务层获取到的进行解析存储及移动分发，该层包括cim物理数据库、数据交互中间件、异动数据库；其中数据交互中间件接收到业务数据服务层推送的数据，中间件将数据进行解析并将其拆分存储到cim物理表中，反之当cim物理数据库中数据有异动时，将数据传递给数据交互中间，中间件将异动数据进行聚合并分发到异动数据库中或业务数据服务层的业务系统库表中；iec-cis服务层基于iec-cis标准，实现了公共服务、gda、hsda、ges、tsda服务，采用webservices将实现方法进行封装，对外提供通用的数据访问、数据读写服务api。本发明的有益效果是本发明所设计的营配网末端设备数据互操作应用的统一接口规范体系是基于iec61970cis国际标准，结合营配网末端设备特征建立的一套系统之间交互所需接口的参考标准和规范。适用于pms、gis、营销业务应用系统等营配网末端相关系统一体化建模，打破营配网末端设备对象各管理系统间的信息孤岛，使各系统能够以标准的方式与其他系统交换或访问公共可用数据。使用统一的建模入口，有利于简化建模工作，降低建模工作中的人为干预，最终实现建模一体化。附图说明图1为营配网末端设备数据互操作应用的架构设计示意图。图2为互操作服务应用整体架构体系图。图3为数据互操作流程图。具体实施方式本发明提出一种基于营配网末端设备公共信息模型的数据互操作应用，包括如下步骤：步骤1：设计基于iec-cis的营配网末端设备数据互操作应用的统一接口规范体系；步骤2：设计营配网末端设备数据互操作应用的架构体系；步骤3：在前面步骤1、步骤2的工作基础上，以统一接口规范和营配网末端设备数据互操作应用的架构体系为约束，分析营配网末端设备数据互操作应用的业务需求。下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。图1为营配网末端设备数据互操作应用的架构设计示意图。图中所示为具体包括：步骤1所述的设计基于iec-cis的营配网末端设备数据互操作应用的统一接口规范体系是基于iec61970cis国际标准，结合营配网末端设备特征建立的一套系统之间交互所需接口的参考标准和规范。适用于pms、gis、营销业务应用系统等营配网末端相关系统一体化建模；统一接口规范包括公共服务接口规范、通用数据访问接口规范、高速数据访问接口规范、时序数据访问规范、通用事件和订阅接口规范五部分内容，下面进行具体说明：公共服务接口规范：本部分以引用的方式规范性地包括了公用事业管理系统ums(utilitymanagementsystem)数据访问设施daf(dataaccessfacility)的资源标识符模块rim(resourceidentifiersmodule)中所包含的建模方式。该rim模块定义了应该用于识别cim资源的通用方法。daf资源标识符模块使用通用资源标识符uri(universalresourceidentifier，uri)和资源id来识别电力企业资源。uri是一个符合通用资源标识符标准的用作名称的字符串。例如uri是变压器类的“http//utility.com/planning/production/cim-schemacimu09a#/transformer”。与uri不同的资源id由更紧凑的128位(16字节)的id数字组成。daf规范分别用资源id序列和uri序列定义资源id和uri数组。在实践中,可能是一个唯一的资源id与多个uri相关；为了处理这种情况，扩展资源id服务(extendedresourceidservice)为daf资源id增加了一个视图名参数，这个参数用来确定uri的范围。扩展资源id服务也能够为uri设置给定的视图名，并在服务器分配资源id。通用数据访问(gda)通用数据访问主要包含读访问、更新访问以及事件三部分内容。读访问的本质是对资源模块的查询操作。包括查询、过滤查询、拓展资源查询。资源查询服务接口中的每个操作都执行一个单一查询。查询所返回的每一个资源描述包含所查询属性子集的值。返回的属性值排列的顺序和传送给该查询的属性的顺序相同，虽然其中一些属性会被省略。如果对于一个特定的资源，某个属性值无法从数据提供者得到，或者该属性标识符没有被识别，则该属性值被忽略。这一特性使得多个查询服务可以联合成一个查询，其中每一个查询服务回答联合查询的一部分内容。过滤查询模块增强了对在gda读访问服务器中维护的元数据和实例数据的访问。尤其是，gda过滤查询模块通过增加指定资源查询属性值来限定资源查询的功能，扩展了gda资源查询接口。从结构查询语言sql(structuredquerylanguage,)的角度，在gda读坊问中加过滤条件等同于增加“where”子句。gda过滤器允许客户更精确地定义其感兴趣的信息。对于gda资源查询服务接口中的方法，gda过滤资源查询服务接口就是增加了基于属性值的过滤器。扩展资源查询服务(extendedresourcequeryservice)允许用户连接数据，而不是像gda资源查询模块和gda过滤查询模块所提供的那样只是沿着一条路径查询。按这种方式，举例来说，一个查询不仅能返回所选变电站的断路器数据，而且能在同一查询中返回该变电站的数据。gda扩展资源查询模块提供用于实现查询过滤和连接的gda扩展查询接口的uml。gda更新模块通过提供对元数据和实例数据的有限的写访问来扩展gda读访问，gda更新接口提供以下功能：1)对象更新：从公共服务(commonservice)的观点看，就是更新现有资源的属性值的能力。2)多对象更新：提供在一个操作中更新一组对象的能力。3)对象生命周期的控制：提供创建及销毁通过gda访问的对象的能力，从公共的观点看，就是创建和删除资源的能力。4)元数据的更新：定义为创建、删除和更新数据；从公共服务的观点看是指创建；删除及更新类型为class和property的资源。5)封装现有系统：必须能够为多种系统实现接口。6)多客户端、多提供者及并发：必须满足多个客户端和多个数据提供者之间的交互需求。当考虑更新时，这一需求被解释为必须具备某种形式的并发控制。资源更新功能由一个新的服务resourceupdateservice提供，该服务在gdaupdate模块中定义为—个接口。gda事件是用一个更强的机制来扩展daf事件。gda事件包提供一些方法来通知客户端发生了特定的数据改变并确保一致性的数据访问。gda事件模块允许将对象实例的resourceid嵌入到事件中作为给客户的关于变化本质的提示。高速数据访问(hsda)高速数据访问规定了一种用于高效交换数据的通用接口，充分考虑了跨局域网数据交互所引起的时延问题。hsda数据模型描述了透过hsda接口所看到的数据在服务器内是如何组织的。数据主要包括四部分内容：1)type(类型)：描述节点(nodes)。因此type是元数据；2)property(性质)：描述项(items)因此property是元数据：3)node(节点)：描述可以用hsda访问的数据对象。在一个层次结构中，节点可以包含其他节点。节点也可以包含项；4)item(项)：描述可以用hsda访问的数据值。项总是被一个节点所包含。在hsda服务器发到客户端的数据消息中，有效载荷包含一些数组，每个数组包括下列内容：1)在该服务器内唯一地标识该项的一个项标识；2)一个数据值；3)该数据值的质量,即该值是否可靠。如果该值是无效的，这个质量还要指出该值为什么无效的理由。默认的质量码是“good”即该值是有效的；4)时标，指示该值最近更新的时间；5)在该客户端内唯一地标识该项的一个项标识。通用事件和订阅(ges)ges可用于构建一个文档交換系统。前文中高速数据访问(hsda)接口支持量测、参数和其他简单数据的订阅，而ges接口则允许组件发布和订阅非量测文档(如工作单)而不是量测点集合。事件通信接口允许组件发布和订阅文档如工作单，而无需订阅每个工作单属性。ges简单事件可能包括一个可在任一控制中心应用发送或接收的面向文档的有效载荷。这样，ges简单事件可用于访问整个公共信息模型(cim)。通过ges接口传输的数据独立于ges接口定义语言(idl),即ges可用于展示和传送任何信息交换模型。ges简单事件的模式是通用的。ges简单事件具有如下特性：1)源(source):产生事件的对象的一个引用，这可以是一个项(如一个特定量测)，或是更一般的cim类名，或是一个应用类别。2)源路径名(sourcepathname):完全限定于iectc57物理模型的源的路径名。3)时标(timestamp):事件发生的时间。4)消息(message):描述事件的文本字符串。5)主类别(maincategory):对于简单事件，这个域包含简单事件的资源id。6)类别(category):事件类型的资源id。每一个类别对应一个特定的事件模式。7)类别名(categoryname):事件类型的名字。8)严重性(severity):服务器对事件严重程度的提示。9)性质(properties):映射的或索引的性质列表。ges订阅过滤提供了指定性质值的功能，这些性质值被用于限定订阅。在sql术语中，增加ges过滤等效于增加一个“where”子句。例如，一个订阅者指明它希望接收到“新变压器安装”事件，同时也指明只想接收与给定制造商生产的变压器有关的“新变压器安装”事件。一个ges订阅对象维护一个客户端建立的过滤规范。过滤器用于指定将什么通知发给客户端。一个服务器可能支持不同的过滤功能，而且一个客户端可以查询订阅总部(subscriptionhome)对象支持什么过滤功能。订阅总部还可用于创建任意数目的订阅管理器对象。每一个订阅管理器与一个实现回调对象的客户端相关联，这样服务器可以向客户端发送告警和事件通知。ges事件通信不支持在主题订阅字符串中的“通配符”功能。例如，ges事件通信允许组件订阅基于事件类别(如“变压器安装请求”)或基于主题(如断路器的所有工作单)的事件，但是无法选择在一个给定级别下的所有区域。本规范扩展ges事件通信以支持基于主题过滤的通配符功能。在区域路径中增加支持通配符不会改变ges事件(events)接口。本规范需要一个众所周知的通配符uri。通配符的uri是http://omg.org/schema/ges#wildcard。时间序列数据访问(tsda)时间序列数据访问规定了在分布式环境下的时间序列数据的高效传输接口。在此访问模式下，数据传输的延迟与数据量成正相关。此访问模式支持时间序列数据的回放功能。时间序列数据中主要定义了以下对象：1)type:描述具有相同时间序列特性(如数值或数值的计算之间的时间间隔)的对象。因此,tsdatype与hsdatype有区别。hsdatype主要是描述在cim中定义的类型，而tsdatype在cim中没有对应的描述。但是，tsdatype通常可参考hsdatype。2)property:描述作为时间序列记录下来的项(item)。tsdaproperty通常可参考hsdaproperty。一个type可有任意多个property。3)itemattributedeftnition:描述特定于时间序列数据itematlributes。ltemattributedeflnition在描述时间序列数据上与property类似，不同的是其数据特定于某时间序列。一个type通常有几个itemattributedefinition。4)itemattribute：描述在tsda服务器中，项是怎样处理的，也就是说，对item时间序列而言，它是元数据。因此，itemattribiite不能用hsda访问。由于itemattribute可能随时变化，它本身就是时间序列，即itemattributevalue。5)node:是具有一个或多个项的对象，这些项以时间序列记录。—个tsdanode—般都有一个对应的hsdanode。6)item:是具有时间序列的对象，即itemvalue。—个item有多个描述时间序列的itemattribute。7)itemvalue:是有时标和质量码的值。item有一个由itemvalue组成的时间序列。8)modifieditemvalue:是对itemvalue所做的修改。由于不允许改变itemvalue，就用modifiedltemvalue记录itemvalue的修改。9)annotation:是可加到itemvalue的注释文本。10)aggregatedefinition:描述对时间序列数据进行的计算，如平均值、最大值等。为满足与电网gis进行信息交互的需求，需要在官方版本的cis接口规范中拓展原有规范不涵盖的gis通信机制。相较于实时gis、气象gis等系统，电网gis对于时空变换，地理对象事件等概念并不强调。电网gis更注重对于电网物理设备台账信息的维护，以及对设备地理信息的静态展示。因此在原有cis数据模型的基础上，可以把gis信息理解为物理设备的一条属性，附加到原有的模型中。增加的内容如下表所示。名称代码状态state_id符号角度fhjd连接信息connection是否标注sfbz标注大小bzdx标注颜色bzys标注方位bzfw排列方式plfs单行字数dhzs经度pos_x纬度pos_y高程origin_pos_z符号大小fhdx空间信息shape图2所示为步骤2所述的营配网末端设备数据互操作应用的架构体系，该架构体系需要从全局的角度出发，研究当前营配网末端设备管理在运行系统中的应用架构、数据架构、部署架构、安全认证模式等现有系统架构现状，在此基础上开展营配网末端设备数据互操作应用的架构体系设计。上述互操作应用建设总的设计原则是：遵循面向服务架构(soa)思想、严格执行iec61970/61968标准、适用于末端设备相关业务数据的具体业务流程，从而为营配网末端设备更精细化和智能化的运行和管理提供技术支持。1)标准化：遵循iec61970/61968/61850的规范标准，实现建模标准化，数据交换标准化，应用功能接口标准化。2)开放性：采用开放式体系结构，提供开放式环境，能支持多种硬件平台，所有功能模块之间的接口标准统一，支持用户应用软件程序的开发，保证能和其他系统互联和集成一体，或者很方便的实现与其他系统间的接口。3)可扩展性：系统可适应电力系统规模不断增长的需要，以及调度中心业务需求的不断变化，可实现在线扩容升级及应用灵活配置。4)可靠性：提供故障隔离机制，切除故障不会影响其它各节点的正常运行，并保证故障恢复过程快速而平稳，提供方便可靠的备份与恢复手段5)安全性：按照电力二次系统安全防护的要求，充分考虑系统数据的物理安全、逻辑安全、数据的传输安全以及数据使用安全。图3所示的营配网末端设备数据互操作应用的架构是基于iec-cim/cis61970标准体系,对外提供符合iec-61970公共服务/gda/hsda/tsdages服务；其架构整体采用soa架构思想，建设一个通用的、可参考的系统架构。为了解决数据共享及互操作所面临的问题,本架构从实际问题出发,互操作实现采用springmvc框架、hibernate持久化框架技术、webservices等技术构建一种全新的系统架构,该系统架构应具有开放的、基于iec61970标准的和面向未来的特点,从而使该架构建设的系统具有高可靠性、高扩展性和强适应性。所述系统架构分为业务数据服务层、iec-cim服务层、iec-cis服务层、业务应用层业务数据服务层：下面予以具体说明：业务数据服务层是业务系统提供营配网末端设备数据的基础，为保证数据的实时性实现时通过webservices对外提供数据推送api服务，由营销、电力gis、pms2.0按定义好的接口规则，推送数据到数据交互中间件进行拆分转换。iec-cim服务层：主要是将从业务数据服务层获取到的进行解析存储及移动分发，该层包括cim物理数据库、数据交互中间件、异动数据库。其中数据交互中间件接收到业务数据服务层推送的数据，中间件将数据进行解析并将其拆分存储到cim物理表中，反之当cim物理数据库中数据有异动时，将数据传递给数据交互中间，中间件将异动数据进行聚合并分发到异动数据库中或业务数据服务层的业务系统库表中。iec-cis服务层基于iec-cis标准，实现了公共服务、gda、hsda、ges、tsda服务，采用webservices将实现方法进行封装，对外提供通用的数据访问、数据读写服务api。为保证数据的实时性和通用性，拆分流程利用数据交互中间件，该中间件可支撑主动推送和接收推送两种方式，为保证数据传输实时性，互操作应用服务优先采取业务系统按照数据交互中间件提供的推送接口，将业务系统存储的营配网末端设备数据主动推送到中间件，中间件接收到数据后，按照已经建立好的关系表，对数据进行拆分存储到cim物理数据库中。当其他应用系统在调取iec-cis读写接口时，通过cis接口对cim物理数据库中的数据做了修改，此时数据传输接口接收到异动数据，该接口会实时把异动数据传输给数据交互中间件，由中间件按照建立好的业务表关联关系，对数据进行聚合，把异动数据存储到异动数据库中，为适用更多应用场景，聚合后的数据，在数据传输时提供两种方式，第一种是中间件聚合好了数据由业务数据库定时读取，第二种是由业务系统提供接口规则，由中间件进行实时分发。两种方式可跟实际业务需要择优选择。iec61970的cis实现主要包括三个部分：中间件平台、cim数据后台、cis通用服务。其中cis通用服务是在cim数据后台上实现的，因此cim数据后台是cim/cis实现的关键。在过去的数据平台建设中，是将cim数据存储在自行开发/改造的三维实时数据库中，由于原有实时数据库基于层次模型，采用的是静态分配内存的方式，需要人工指定每张表的初始规模和属性厚度，对于不同规模的系统需要做不同的配置，常常造成内存消耗太大，导致整个系统不实用。而本发明实现的cim数据库是在成熟的关系数据库上实现的，具有很强的实用性和可操作性。关系数据库具有功能完备、开放性好的特点。在互操作服务应用实现过程中，我们逐渐体会到如果能充分利用关系数据库的强大功能，可以降低系统的开发难度，提高整个系统的开放性和稳定性。利用关系数据库存储cim数据，主要工作是建立cim面向对象模型与关系数据库的映射，在关系数据库中描述cim模型。现阶段主流的商用数据库都是基于关系数据库模型的，而整个cim是用uml语言描述的，采用的是面向对象的表达方式。虽然各个具体的数据库产品(如oralce、sybase、mssqlserver)都在一定程度上以自己的方式支持面向对象的特性，或者支持面向xml的数据模式，考虑到移植性和一致性，本发明仍然采用典型的关系模型存储cim数据。步骤3所述在前面步骤1、步骤2的工作基础上，以统一接口规范和营配网末端设备数据互操作应用的架构体系为约束，分析营配网末端设备数据互操作应用的业务需求。这部分的工作内容主要包括，在完成基于iec-cis的营配网末端设备数据互操作服务应用的统一接口规范体系与营配网末端设备数据互操作服务应用的框架体系的基础上，面向营配网末端设备数据互操作的应用需求，梳理业务需求形成需求规格说明，基于需求规格，开展营配网末端设备数据互操作服务应用的总体设计与详细设计。对设计进行论证与评审，完成营配网末端设备数据互操作服务应用的代码实现与系统测试工作；主要包含公共信息模型到现有各业务系统私有数据模型的解析组件、现有各业务系统私有数据模型到公共信息模型的聚合组件以及在此基础之上的配网gis模型数据互操作服务、设备资产模型数据互操作服务、营销服务资源数据模型互操作服务、营销gis模型数据互操作服务等。当前第1页12