基于模型驅動結構的電力信息系統研發模式探討

朱紅杰 郎潔 蘇蓉 魯雙貴 周寒英

摘 要 近幾年來，我國社會城市化進程持續推進，社會電氣工程的數量以及需求量也日益增加，進而促進了電氣行業的可持續發展，現代科學技術的改革和創新，使得越來越多的先進技術被應用到各個領域當中，電氣行業亦是如此。社會和人們對電氣的需求量有了明顯的提升，電氣工程的構架和范圍逐漸擴大，電氣工程的多樣性與復雜性也日益顯現，這也為電氣工程設施的安全性提出了更高的要求。文章通過共性業務的模型抽取和模型庫搭建，避免了同質功能模塊的重復開發，大大減少了開發人員的工作量;以活動圖形式搭建的業務流程保證了設計與實施的一致性，且在后期維護過程中易于修改，提高了系統的可維護性。

關鍵詞 模型驅動;電力信息系統;研發;模式

引言

科學技術的進步帶動了社會的發展，信息技術的普及，對人類各個方面都產生了影響，提升了人類的物質生活水平以及社會生活品質，信息技術的時代，人類對物質和精神生活的需求也在發生著變化，人工智能的應用，尤其是和計算機網絡中相結合，可以對計算機網絡技術中存在的不足給出合理、科學的解決辦法，大大提升了人類社會的精神文明和物質文明建設，人工智能技術方面的了人類生活的同時，還為人類給予了更加智能化和人性化的服務，人工智能中的現代信息技術的研發和利用，有利于計算機網絡技術的創新與發展，以及為計算機網絡技術的研發方向與使用提供了技術基礎，本文提出一種基于模型驅動架構（Model Driven Architecture，MDA）的電力企業信息系統快速開發方法。

1模型驅動架構概述

在此大環境下，模型驅動架構是一個基于UML及其他工業標準的編程框架，用于 對程序設計與建模、源代碼進行可視化表達與轉換（Transformation），這種模型化方式可以表達軟件生命周期的各個階段，包括系統需求分析、架構設計、構建、測試、部署和運維工作等。與傳統UML模型的差異在于，MDA模型是機器可讀的、高度抽象的，可以重復地、自動地轉換為代碼框架、測試裝置、業務集成代碼以及平臺部署腳本等。MDA模型可以劃分為三種不同的抽象層面，主要是計算無關模型、平臺無關模型以及平臺相關模型。

首先通過元模型來搭建業務模型，然后執行 PIM 到 PSM 的自動轉換以及 PSM 到代碼的自動轉換，最后對生成的可執行業務邏輯進行統一部署即可實現業務開發的整個流程，具體包括以下步驟[1]。

步驟序號 步驟內容

1 由抽象平臺無關能力得到平臺無關元模型

2 由抽象平臺相關能力得到平臺相關元模型，此處的平臺可以是J2EE 平臺或 .NET平臺等

3 根據已抽象的平臺無關元模型和平臺相關元模型之間的關系，編寫平臺無關元模型到平臺相關元模型的映射規則

4 根據已抽象的平臺相關元模型，編寫與其對應的構件代碼

5 編寫平臺相關元模型到對應構件代碼的映射規則

6 分析業務的功能，產生業務功能需求

7 根據業務功能需求，利用已抽象的平臺無關元模型建模業務，產生業務的平臺無關模型

8 對業務的平臺無關模型進行模型檢驗，反復 修正得到符合業務建模規范的模型

9 利用已編寫的PIM-PSM 模型映射規則執行 PIM 到 PSM 的模型轉換，由業務的平臺無關模型產 生業務的平臺相關模型

續表

步驟序號 步驟內容

10 業務的平臺相關模型進行模型檢驗，反復 修正得到符合業務建模規范的模型

11 用已編寫的PSM- 代碼映射規則執行模型到代碼的轉換，產生業務代碼

2模型管理

模型是對配置項的結構抽象，其本質還是各類IT軟硬件設施，通過模型對IT軟硬件設施進行了描述，定義了模型內部屬性和模型間關聯關系，將真實世界不同類別的IT軟硬件設施投影到CMDB中，便于在CMDB中進行統一管理。

模型管理提供了基礎的模型構建服務，不僅提供靈活的模型構建方式，還提供多種預置模型關系，幫助用戶準確有效的描述模型屬性和模型間的關系;同時提供基于項目化經驗積累的預置的模型，支持基于用戶真實IT環境進行快速建模，打造符合用戶業務真實需求的模型。

北塔CMDB的模型具備以下能力：①模型支持快速變更、擴展，包括模型屬性、模型關系的改變。②模型支持管理配置項類型間的基本關系，支持對配置項多重關系建模。③支持跟蹤和記錄每個模型的生命周期狀態，保存模型的屬性、關系。④提供預置的、可擴展的模型，可以直接應用于業務使用。

2.1 靈活構建

①支持基于IT軟硬件設施類型進行模型構建，根據不同類型IT軟硬件設施的真實需求，靈活的構建模型本身、模型屬性和模型關系。②支持新增模型，同類對象支持通過繼承的方式新增，提高新增模型效率。③支持新增模型屬性，定義屬性的名稱、類型、編輯、必填等基礎要求，④支持新增模型關系，定義模型間的關系類型、方向等。⑤支持模型導入導出，支持根據導入文件內容構建模型。

2.2 快速變更/擴展

支持基于現有模型快速的變更、擴展，包括模型屬性和模型關系，直接對歸屬于該模型的配置項生效，實時同步更新[2]。

2.3 關聯展現

支持模型之間的關聯關系的動態展現，直觀反映模型之間的依存關系。

支持通過表格、圖方式展現單模型的關聯關系。

支持通過圖方式進行模型展開，統一展現多層級模型的關聯關系。

支持的關系類型包括但不限于組合、包含、關聯、依賴、備份、憑據等關系。

組合：由幾個部分或個體結合成為的整體。譬如主機內部由CPU、內存、硬件等組合而成。

包含：整體和整體之外的個體存在關聯關系。譬如網絡設備外部可包含水浸傳感器。

關聯：個體之間存在互相影響的關系。譬如交換機與主機、防火墻存在物理連接關系。

依賴：個體依托其他部分而存在，無法獨立。譬如數據庫的部署依賴主機操作系統環境。

備份：個體用于后備、替補，實現容災。譬如兩臺雙機熱備的主機，其關系為主備或互為備份。

憑據：個體用于存儲連接資源所需要的身份驗證信息。譬如網絡設備的SNMP訪問賬號[3]。

2.4 配置項管理

配置項（CI）指的是為了支持IT服務而管理的所有元素，是用戶IT環境中的具體軟硬件設施。配置項信息與IT環境服務支持和服務交付緊密相連，準確的配置項信息能夠保障IT服務的正常運作，提高IT服務的標準化、智能化水平。

配置項管理提供了基礎配置項的增刪改查服務，支持基于模型進行實例化，快速生成配置項;支持管理展現配置項的變更歷史;支持維護配置項之間的關系，并通過圖方式進行直觀展現。

北塔CMDB的配置項具備以下能力：

配置項支持與模型聯動，實現快速變更、擴展。

配置項的變更歷史全記錄，支持配置項全生命周期變更歷史回溯查看。

支持基于模型關聯動態添加配置項之間的關聯關系，支持關聯多個模型的多個配置項。

2.5 接口與文檔

CMDB接口遵循符合北塔規范的接口標準，支持向第三方數據交換提供數據。接口本身采用松耦合設計，向外提供功能獨立的通用型接口。主要提供的核心接口包括模型生命周期管理、配置項生命周期管理等，支持第三方系統按需調用。

在線文檔有效提高了與用戶的交互，幫助用戶了解CMDB產品，用戶不再需要通過線下溝通、向技術人員索要等方式獲取CMDB信息，而是隨著CMDB版本的發布更新自動獲取最新的CMDB信息，可以快速瀏覽、查閱。

北塔CMDB的接口及文檔具備以下能力：

采用業界主流的Restful接口方式，使用簡單、快捷，通用性好，可靠性高。

接口獨立性強，便于用戶理解;接口用戶友好，支持與第三方集成。

提供在線文檔，支持用戶在線查閱，與程序版本同步更新[4]。

3電力信息系統特征分析及業務系統建模

3.1 特征分析

電力信息系統主要是以發電生產為主要業務，能夠劃分為發電、檢測、穩定以及班組管理4種信息系統，其中最為重要的、也是最為典型的信息系統時包含了企業資源計劃、企業資產管理系統、實時數據庫系統、辦公自動化等，其他信息系統一般依照業務的需要獨立開發，與此類典型系統互為補充，共同為發電生產 服務。

3.2 業務系統建模

模型是MDA研發方式的主要因素之一，對模型的分析主要包含了準確性和穩定性兩個層面。

準確性指的時依照模型對項目的需要做出準確的表達，進而能夠使用項目模型自動生成符合業務邏輯的業務功能代碼。此外，為了支持業務代碼的自動生成，模型必須能由計算機自動解釋。所以，模型必須是用精確定義的語言進行表達，使其具有確定的形式和概念。穩定性指的是模型及模型的組合關系是否能表示完整的、準確的、穩定的的業務邏輯，而不需要第三方或人工進行輔助操作，它直接決定了MDA開發方式是否可行[5]。

4基于模型驅動的電力信息系統開發方法

模型轉換是MDA架構當中較為核心的技術，采取模型轉換能夠完成CIM、PIM、PSM各階段模型由抽象到具象、由上到下的自動轉換，并且還能夠進一步將PSM層模型轉變為具體的業務邏輯代碼架構，降低代碼研發的工作量。所以，模型轉換技術是MDA研發形式是否可以廣泛使用的主要因素之一。模型轉換的實質是通過預定義的映射規則將源模型的元素映射為目標模型的元素，一般稱這種完成模型轉換的技術為轉換引擎。M2C模型到代碼轉換引擎主要完成PSM層模型到業務代碼的自動轉換，轉換得到的業務代碼往往是框架性質的代碼邏輯描述，經過人工修改或補充即可成為真正的業務代碼執行。M2C 實施的過程普遍分為：制定元模型到代碼的轉換規則，第二，通過模型編輯器逐個提取源模型中的模型元素。

第三，應用轉換規則完成從源模型元素到目標模型元素之間的轉映射換。本文采用基于可擴展樣式表轉換語言處理器的模型到代碼轉換方法。首先通過PSM層元模型搭建系統業務模型，然后通過基于XML的元數據交換技術將UML活動圖形式的業務模型轉化為XML業務描述文件，其中包含了部分約束條件以實現個性化需求;其次，PSM層元模型通過XSLT編輯器生成XSLT映射規則文件，依照元模型到組件代碼的映射關系，通過代碼生成器生成特定平臺的代碼模板，依照平臺相關性，可以分別生成J2EE平臺或.NET平臺上的可執行業務代碼[6]。

5結束語

綜上所述，電力信息系統的合理運用對電力系統有著十分重要的作用，對電力系統的發展有著重要的意義，要進一步認知到抽象電力信息系統元模型抽取電力信息系統開發過程中涉及的通用功能的必要性以及重要性，實現電力系統的智能化，基于模型驅動架構的電力信息系統快速開發方法的合理運用，能夠保障電力系統的安全性與穩定性，在一定程度上發揮了其特性與作用，有利于創設科學的、合理的、安全的電力運轉環境。促進了國民經濟的增長，加強供用電的合理運用，從而使其整體得以科學合理的發展。因此，分析和研究模型驅動架構的電力信息系統快速開發方法及應用是具有現實意義與實踐意義的，雖然在管理的過程中還存在著種種的不足，例如：元模型的完備性不足，僅僅實現了數據庫操作、信息交互、用戶管 理等通用的能力模型，對于較為復雜的業務系統建 模通力不足，這就要求在明確管理工作的首要前提之上，改善和創新管理方式，下一步工作需要進一步建設更加 完備的元模型庫，以提高本方法的應用范疇。對其進行細致有效的改進，從而推進其科學開展和不斷發展，有利于電廠的經營利益與社會利益的合理結合和有效提升，以保障電廠電氣工程的整體品質質量與工程效率的穩步提升。

參考文獻

[1] 光峰濤，何永秀，尤培培，等.基于結構分解模型的中國電力消費驅動因素研究[J].中國電力，2019，（28）：1-9.

[2] 謝先明.基于混合數據驅動模型的多尺度電力能耗預測方法研究[D].鎮江：江蘇大學，2019.

[3] 任輝，竇仁暉，鄭永康，等.一種模型驅動的測控裝置優化研究[J].電力系統保護與控制，2019，47（3）：129-135.

[4] 何伊妮，曹偉，顧禮斌，等.模型驅動的全景圖技術在電網運行駕駛艙中的應用[J].電氣自動化，2018，40（4）：36-39.

[5] 熊斯年.基于模型驅動的智能變電站故障告警與檢修邏輯模擬[D].北京：電子科技大學，2018.

[6] 于長海.基于數據驅動的電力變壓器剩余使用壽命預測方法研究[D].北京：華北電力大學，2018.