計算機專科論文范文參考
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計算機專科論文范文一:電網(wǎng)調(diào)度實時數(shù)據(jù)庫的架構
實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
傳統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫將實時數(shù)據(jù)集中存儲在一臺服務器上,使用者通過實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對外提供的訪問接口對實時數(shù)據(jù)操作。分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是實時數(shù)據(jù)庫技術與網(wǎng)絡技術兩者相互滲透和有機結合的結果[6]。分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在體系結構上與集中式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有很大的不同,具有數(shù)據(jù)分布性、邏輯整體性等特點[7]。數(shù)據(jù)分布性是指實時數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)分片,將實時數(shù)據(jù)存儲在不同的計算機節(jié)點上,使用者不需要關心數(shù)據(jù)的物理位置分布情況,通過服務器間的數(shù)據(jù)定位,完成對實時數(shù)據(jù)的透明訪問;邏輯整體性是指這些存儲在不同節(jié)點的數(shù)據(jù)在邏輯上是互相關聯(lián)的,從邏輯上形成一個數(shù)據(jù)整體。分布式實時數(shù)據(jù)庫采用全局統(tǒng)一管理和區(qū)域分片自治管理結合的原則,由系統(tǒng)根據(jù)實際需要將數(shù)據(jù)進行合理的分片,并通過冗余備份、數(shù)據(jù)同步等手段來保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。分布式實時數(shù)據(jù)庫結構如圖1所示。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分布性從局域網(wǎng)內(nèi)不同服務器上的數(shù)據(jù)分布,擴展到廣域網(wǎng)絡內(nèi)不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)分布,各系統(tǒng)上的數(shù)據(jù)由本地實時數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理,具有高度的自治處理能力,能夠自主地完成本地業(yè)務。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫將分布式實時數(shù)據(jù)庫擴展到廣域系統(tǒng)內(nèi),它把廣域網(wǎng)絡內(nèi)各個獨立的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)邏輯整合成一體化的大型分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),如圖2所示。
廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫體系架構
目前的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般采用數(shù)據(jù)集中式存儲和處理技術,已不能滿足大電網(wǎng)調(diào)度中海量數(shù)據(jù)的實時處理以及分布式存儲、廣域化全局計算的需求。為了更高效、更穩(wěn)定地支撐智能調(diào)度業(yè)務,需要改變現(xiàn)有實時數(shù)據(jù)庫的體系架構,研究和設計適用于廣域電網(wǎng)調(diào)度的分布式實時數(shù)據(jù)庫體系架構。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由分布于廣域范圍內(nèi)多套調(diào)度系統(tǒng)間的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所組成,通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)操縱和訪問機制,實現(xiàn)對各實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)的透明訪問,使得廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫在使用上可視為一個完整的數(shù)據(jù)庫,而實際上分布在地理分散的多個電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構采用面向服務的體系結構,自下而上包括文件系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)處理層、網(wǎng)絡連接層、數(shù)據(jù)定位層與應用層,由應用程序接口(API)服務接口、廣域實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)定位系統(tǒng)、系統(tǒng)內(nèi)實時數(shù)據(jù)庫服務處理系統(tǒng)等組成。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫體系架構如圖3所示。該架構中,文件系統(tǒng)層的作用包括存放分布式實時數(shù)據(jù)庫實體、處理廣域系統(tǒng)間數(shù)據(jù)冗余備份和數(shù)據(jù)同步等;數(shù)據(jù)處理層負責處理具體的數(shù)據(jù)訪問請求和數(shù)據(jù)發(fā)布,以及數(shù)據(jù)加密和冗余系統(tǒng)間數(shù)據(jù)同步;網(wǎng)絡連接層負責處理系統(tǒng)間數(shù)據(jù)安全認證,以及局域網(wǎng)絡、廣域網(wǎng)絡連接管理;數(shù)據(jù)定位層負責廣域數(shù)據(jù)定位、結構化查詢語言(SQL)解析,以及廣域數(shù)據(jù)索引的建立和管理;應用層包括電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)各個上層業(yè)務應用,應用可以通過調(diào)用API接口或SQL來訪問實時數(shù)據(jù)庫,訪問的方法包括請求應答與訂閱發(fā)布,是廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的最終使用者。
廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構的關鍵技術
廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫體系架構可以解決調(diào)度自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲和訪問的瓶頸問題、調(diào)度系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互與共享問題,提升信息處理、計算、存儲和共享的能力,提高系統(tǒng)運行速度和處理能力,更好地為大電網(wǎng)一體化運行服務。該架構的研發(fā)需要重點研究和掌握廣域數(shù)據(jù)標識、廣域數(shù)據(jù)分布式存儲、廣域數(shù)據(jù)服務定位、廣域冗余備份與數(shù)據(jù)同步、廣域數(shù)據(jù)安全訪問等關鍵技術。
1電網(wǎng)設備唯一標識方法
目前實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中設備標識(關鍵字)僅在本系統(tǒng)內(nèi)唯一,無法滿足廣域范圍系統(tǒng)內(nèi)調(diào)度系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)分布式存儲和共享交互的需求,需要設計一種在廣域系統(tǒng)內(nèi)唯一的關鍵字實現(xiàn)方法,關鍵字需要增加標識數(shù)據(jù)所屬區(qū)域的信息,用于標識廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的系統(tǒng)區(qū)域。這樣,在整個電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中,每個設備對應一個廣域范圍內(nèi)唯一的設備標識。引入了廣域設備唯一標識后,每個子區(qū)域的實時數(shù)據(jù)庫只存儲本區(qū)的記錄,從而實現(xiàn)廣域數(shù)據(jù)的分布式存儲。另外,這種關鍵字的設計也可用于數(shù)據(jù)定位,廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過對關鍵字的解析可以直接定位到該記錄所屬系統(tǒng),完成廣域數(shù)據(jù)資源定位。
2電網(wǎng)設備統(tǒng)一命名方法
廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)各個系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互方式除了按設備關鍵字交互之外,還可以按設備名稱交互。按設備名稱交互的方式在很大程度上依賴于廣域范圍內(nèi)電網(wǎng)設備的規(guī)范化命名,保證電網(wǎng)設備名稱全系統(tǒng)唯一,這也是整個調(diào)度技術支持體系內(nèi)數(shù)據(jù)流暢通的基礎。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中設備的統(tǒng)一命名方法可以參照國家電網(wǎng)公司頒布的《電網(wǎng)設備通用數(shù)據(jù)模型命名規(guī)范》,電網(wǎng)設備命名結構如下:電網(wǎng).廠站線/電壓.間隔.設備/部件.屬性。通過這種命名規(guī)范,對于一個給定設備名稱,可通過“電網(wǎng)”定位到數(shù)據(jù)所屬系統(tǒng);通過“廠站線”、“電壓”、“間隔”、“設備”、“部件”定位到子區(qū)域中對應的數(shù)據(jù);通過“屬性”定位到該數(shù)據(jù)的屬性值。
3實時數(shù)據(jù)分布式存儲技術
廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫的分布式存儲分為2個部分:廣域系統(tǒng)間數(shù)據(jù)分布式存儲和局域系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)分布式存儲。對于前者,為適應調(diào)度系統(tǒng)層次化運行管理的現(xiàn)狀,可以按照數(shù)據(jù)物理存儲位置不同,將實時數(shù)據(jù)庫中的表進行分布式存儲。由于調(diào)度系統(tǒng)中對于實時數(shù)據(jù)庫的訪問絕大多數(shù)是來源于本地,因此,在存儲時要把調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)都存放到本地,同時可在其他調(diào)度系統(tǒng)中建立本系統(tǒng)數(shù)據(jù)的冗余備份。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表在物理分布上形成一個多層次樹狀結構。該樹的每個結點,對應系統(tǒng)中的一個調(diào)度系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù),該結點的子結點對應下級調(diào)度系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù),父結點對應上級調(diào)度系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù),兄弟結點對應平級調(diào)度系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。以斷路器(breaker)設備表為例,廣域分布式存儲結構如圖4所示。對于后者,可參考MongoDB[8]等分布式數(shù)據(jù)庫的分布式存儲方法,選用關鍵字或者設備統(tǒng)一命名作為分布存儲的鍵值,將數(shù)據(jù)在各個服務器上按照負載均衡動態(tài)透明分布式存儲。
4實時數(shù)據(jù)服務定位技術
廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫服務的定位系統(tǒng)需要對實時數(shù)據(jù)傳入的實時數(shù)據(jù)關鍵字信息進行解析,從給定的信息獲取該實時數(shù)據(jù)所在的區(qū)域信息,如果請求本系統(tǒng)內(nèi)部的實時數(shù)據(jù),則可以通過實時數(shù)據(jù)庫本地系統(tǒng)內(nèi)的局域網(wǎng)獲取;如果訪問異地系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù),則先判斷出該數(shù)據(jù)所在的具體系統(tǒng),通過定位服務獲取詳細的網(wǎng)絡信息,最終從遠方系統(tǒng)獲取相應數(shù)據(jù),使得廣域系統(tǒng)內(nèi)的各個實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成一個類似的“實時數(shù)據(jù)庫云”,在廣域范圍內(nèi)實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)的透明訪問。一種可行的廣域數(shù)據(jù)定位實現(xiàn)方法是通過設備關鍵字或設備名字進行定位。不同系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)在存儲時被標上整個廣域系統(tǒng)內(nèi)唯一的設備標識或設備名稱,API接口根據(jù)應用傳入的設備標識或設備名稱快速定位到電網(wǎng)設備所屬系統(tǒng)。
5實時數(shù)據(jù)索引技術
數(shù)據(jù)庫索引是提高數(shù)據(jù)查詢效率的重要途徑,目前實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的索引技術有B+樹索引和適用于不同用法的HASH索引[9]等。在廣域分布式存儲的環(huán)境下,索引不僅是提高查詢效率的手段,也是廣域數(shù)據(jù)快速定位的方法。廣域電網(wǎng)設備唯一標識為系統(tǒng)提供按關鍵字定位的方法,廣域設備統(tǒng)一命名為系統(tǒng)提供按設備名稱定位的方法,廣域分布式數(shù)據(jù)索引為系統(tǒng)提供按除關鍵字、設備名稱之外的某些屬性定位的方法。此外,利用索引技術可以為數(shù)據(jù)檢索建立一種緩沖機制,即建立設備統(tǒng)一命名和廣域設備關鍵字之間的一種緩沖索引。在使用上,應用層采用設備統(tǒng)一命名訪問實時庫,而不是使用相對晦澀的關鍵字,實時庫底層數(shù)據(jù)訪問采用關鍵字檢索數(shù)據(jù)。這種訪問方法對于應用層程序來說更方便,并且通過緩存索引又能夠保證訪問的效率。
6實時數(shù)據(jù)冗余備份技術
在廣域系統(tǒng)中,不僅要在系統(tǒng)內(nèi)不同服務器間構建冗余節(jié)點,還要在系統(tǒng)間構建系統(tǒng)級的冗余機制。廣域系統(tǒng)間的實時數(shù)據(jù)庫冗余備份技術需要實現(xiàn)2套或多套系統(tǒng)之間單、雙向備份。以國調(diào)、“三華”電網(wǎng)調(diào)度為例,可以采用“1+3”互為備份機制,構建“一體化互備”系統(tǒng),如圖6所示。
7實時數(shù)據(jù)同步技術
廣域系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)同步方式分為實時同步和準實時同步。實時同步要求各個冗余系統(tǒng)之間滿足數(shù)據(jù)的強一致性[10],這種同步方式容易受廣域系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡環(huán)境影響,并會降低各個系統(tǒng)之間的自治性,一般情況下不考慮實時同步方式。準實時同步允許各節(jié)點之間的同步異步進行,當某節(jié)點發(fā)生變化時,其他同步節(jié)點可以有一定的時間延遲再同步此變化,這樣就可以減少由于異常因素引起的操作失敗,提高了系統(tǒng)可用性。根據(jù)分布式系統(tǒng)的CAP定理[11],分布式系統(tǒng)無法同時滿足一致性(consistency)、可用性(availability)和分區(qū)容忍性(partitiontolerance)。對于整個廣域電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng),可用性的保證毋庸置疑;分區(qū)容忍性保證某個子系統(tǒng)在斷網(wǎng)的情況下系統(tǒng)能夠正常使用,這種情況出現(xiàn)頻率較高,也需要保證;在保證可用性和分區(qū)容忍性的前提下,只能通過采取部分犧牲“一致性”的方法來維持CAP之間的平衡。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在每個系統(tǒng)內(nèi)部不同冗余節(jié)點之間的數(shù)據(jù)同步可以利用目前單一系統(tǒng)內(nèi)部的同步方式,而冗余系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)同步在同步方式上選取準實時同步方式,從數(shù)據(jù)同步的結果上來看,并不要求數(shù)據(jù)的強一致性,而只是要求數(shù)據(jù)的弱一致性以及最終一致性[12]。
8實時數(shù)據(jù)安全訪問技術
廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫為廣域系統(tǒng)間多套電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)服務,需要研究廣域環(huán)境下多套系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)安全訪問技術。目前,電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)已構建了3級縱深安全防護體系,不同系統(tǒng)間通過認證裝置加密認證訪問。廣域系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)安全訪問應構建于電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)之上,采用加密、授權、認證等技術手段實現(xiàn)廣域系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)安全訪問。
應用展望
隨著特高壓互聯(lián)大電網(wǎng)的建設,電網(wǎng)一體化安全穩(wěn)定運行的要求越來越高,電網(wǎng)調(diào)度廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用有著重要的意義。1)廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以滿足大電網(wǎng)“一體化”運行的需要。目前,在國/網(wǎng)/省一體化、省/地一體化、地/縣一體化等系統(tǒng)的建設中,一體化應用已經(jīng)體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢,包括一體化狀態(tài)估計、一體化網(wǎng)絡分析和一體化調(diào)度員仿真等。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫可以為這些一體化應用提供新的實時數(shù)據(jù)存儲和訪問方式,使得在多個系統(tǒng)之間實時數(shù)據(jù)的共享更為快捷和高效。2)廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫可以滿足電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)容災備份的需要。國內(nèi)近年來自然災害頻發(fā),這對電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的冗余互備能力提出了更高的要求。目前各級調(diào)度都在加強備用調(diào)度的建設,以提高電網(wǎng)調(diào)度的容災能力。廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫的冗余互備功能能夠極大地提高廣域范圍內(nèi)調(diào)度系統(tǒng)之間的互備能力,從而實現(xiàn)調(diào)度系統(tǒng)不受地域限制的應用訪問,提高備用系統(tǒng)的可靠性,進而提高整個廣域網(wǎng)內(nèi)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
結語
本文分析了電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫只能在一個系統(tǒng)的局域范圍提供實時數(shù)據(jù)服務,無法支持系統(tǒng)間廣域范圍的實時數(shù)據(jù)存儲和共享的現(xiàn)狀,介紹了分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特征,提出了一種適應智能電網(wǎng)發(fā)展、滿足互聯(lián)大電網(wǎng)“一體化”運行需要的電網(wǎng)調(diào)度廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構,討論了其關鍵技術,給出了應用示例。本文提出的廣域分布式實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系架構在設計上采用面向服務體系結構,是目前實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的廣域分布式延伸,在廣域數(shù)據(jù)分布式處理上滿足調(diào)度系統(tǒng)多級管理需求。該架構可以解決各級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)間實時數(shù)據(jù)交互和共享問題,提高系統(tǒng)間冗余備份能力,從而提高調(diào)度特大電網(wǎng)的能力,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
計算機專科論文范文二:博物館資源數(shù)據(jù)庫的建構
文本、圖像、音頻、視頻信息資源加工技術一般要用到自動標引和人工標引技術、元數(shù)據(jù)技術。自動標引技術和人工標引技術主要涉及主題標引和分類標引,元數(shù)據(jù)是描述其他數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),或者說它是關于數(shù)據(jù)結構化的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)信息檢索向全文文本、多媒體、多載體、多原理等新型信息檢索的發(fā)展,在深度上提高管理和組織信息的能力。在博物館資源數(shù)據(jù)庫建設中本文建議使用的信息檢索技術有全文檢索技術和異構數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)庫的檢索技術。
傳統(tǒng)的WEB信息發(fā)布方式使用的是PULL(拉取)技術,是一種被動信息發(fā)布技術,用戶首先發(fā)出請求,系統(tǒng)根據(jù)請求把相應的信息傳送給用戶。而作為符合XML標準的應用,RSS技術有一定智能性,可以對半結構化和非結構化的的息進行結構化的描述,能夠主動了解、發(fā)現(xiàn)用戶的興趣和特定需求,根據(jù)事先設定的條件,RSS把WEB形式描述的雜質信息去除,然后把經(jīng)過篩選、分類、排序把符合條件純粹信息主動發(fā)送給用戶,用戶不必每次訪問網(wǎng)站就可自動獲取最新資源。
傳統(tǒng)的信息存儲技術有印刷存儲、磁存儲、半導體存儲和光盤存儲?,F(xiàn)代存儲技術向網(wǎng)絡化、數(shù)字化和海量化發(fā)展。隨著網(wǎng)絡的快速增長,信息的存儲已成為網(wǎng)絡設計中的一種重要的環(huán)節(jié)。而網(wǎng)絡存儲技術也得到了很大發(fā)展,新的存儲體系結構、互聯(lián)網(wǎng)技術、通信協(xié)議和標準為用戶提供了很多可供選擇的方案。
博物館數(shù)字資源建設
1博物館數(shù)字資源建設內(nèi)容。1)博物館的館藏資源,包括歷史文物、革命文物和民俗文物及其相關的圖書文獻資料在內(nèi)的總稱,同青銅器、陶瓷器、石器、木器、古字畫等文物藏品一樣,蘊涵著歷史、科學和藝術價值,它與各類館藏文物的搜集、鑒定、研究、陳列、保管、講解等工作都是相輔相成的;2)博物館之間的資源共享以及傳遞文博類文獻資料;3)光盤檢索,包括隨書光盤,和光盤數(shù)據(jù)庫資料。
2數(shù)據(jù)庫的文獻版權。我國新修訂的《著作權法》第10條(5)規(guī)定:“復制是指印刷、復印、拓印、錄音、錄像、翻錄、翻拍等方式將作品制作一份或多份的行為”。數(shù)字化行為是復制行為,數(shù)字資源的版權應歸原文獻版權所有者所有。需要慎重解決著作權問題,從源頭上避免引起版權糾紛。
3數(shù)據(jù)庫的信息安全。信息安全問題是博物館資源數(shù)據(jù)庫的一個不可回避的重要問題。數(shù)據(jù)庫中大量信息的安全問題、敏感數(shù)據(jù)的防竊取和防篡改問題等都是應該重點關注的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是信息的集散地,是計算機信息系統(tǒng)的核心部件,其安全性至關重要。因此,如何有效地保證數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保密性、完整性和有效性,也是藝術資源數(shù)據(jù)庫建設中的重要問題之一。
4系統(tǒng)的設計。系統(tǒng)設計的主要目標是為了博物館實現(xiàn)信息資源的數(shù)字化、信息傳遞的網(wǎng)絡化、信息利用的共享化和信息系統(tǒng)的虛擬化,方便用戶獲取信息資源。博物館資源數(shù)據(jù)庫是一整套面向對象的分布式平臺相關的數(shù)字化資源的集合,其實質是形成有序的信息空間。主要有信息的獲取與創(chuàng)建、訪問與查詢、動態(tài)發(fā)布管理等幾個方面。
5硬件系統(tǒng)支撐環(huán)境完善的硬件設施是建設數(shù)據(jù)庫的根本保證和條件。服務器端操作系統(tǒng)可以采用WindowsNT2000、WindowsServer2003等??蛻舳瞬僮飨到y(tǒng)采用Windows98、WindowsXP、Windows2000Professional、WindowsXP、win7等。
總之,博物館資源數(shù)據(jù)庫的建設是一項長期工作,是一個不斷發(fā)展的系統(tǒng)工程,需要在實踐中不斷的改善。博物館數(shù)字化是全球博物館最終發(fā)展趨勢,因此,博物館數(shù)字化工作宜早不宜遲。雖然在數(shù)字化工作中可能會存在一些技術和資金問題,但遲早需要邁出這一步并最終得到解決。