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　　摘  要：隨著電力信息化的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫已經(jīng)不能滿足電力企業(yè)決策的需要，而實時數(shù)據(jù)倉庫擴展了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的適用范圍，能給電力企業(yè)提供關(guān)于日常戰(zhàn)術(shù)操作的技術(shù)支持，文章討論了實時數(shù)據(jù)倉庫的幾種實現(xiàn)方案，提出了可行的基于SOA的實時數(shù)據(jù)倉庫體系結(jié)構(gòu)，并針對電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫進行了設(shè)計。 
　　關(guān)鍵詞：SOA，數(shù)據(jù)倉庫，實時，XML，電力系統(tǒng)  

0 引言
　　電力企業(yè)多變的市場，使得信息和知識成為電力公司最有價值的資源，而通過采用先進的信息技術(shù)整合企業(yè)現(xiàn)行的軟硬件資源，讓人員和設(shè)備均處于最佳的運行狀態(tài)，同時準(zhǔn)確了解當(dāng)前的生產(chǎn)情況和預(yù)測未來一段時間的市場需求，已成為提高電力企業(yè)競爭力的一個重要途徑[1]。同時，電力系統(tǒng)是關(guān)系國計民生的重要保障，為保證電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟運行，電力系統(tǒng)高層不僅需要掌握電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，還要獲得電力相關(guān)的實時信息，以輔助決策。所以數(shù)據(jù)倉庫不僅要充當(dāng)電網(wǎng)運行的記錄器, 更要為實時運行分析和高級應(yīng)用提供強大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[2]。然而，由于各地區(qū)及部門間信息化建設(shè)的不平衡性和獨立性，導(dǎo)致了目前電力企業(yè)信息化不能利用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉庫方案來構(gòu)造有效的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)，難以提供企業(yè)級的決策分析支持，主要表現(xiàn)在異構(gòu)性強、信息集成度差、數(shù)據(jù)冗余和多信息源以及缺乏企業(yè)級的決策支持系統(tǒng)等幾個方面。
　　電力企業(yè)信息化的上述特征，使得電力企業(yè)迫切需要一個能夠解決地區(qū)間信息化建設(shè)不平衡，且實時的數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)來為企業(yè)提供決策，本文提出了基于SOA（面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)）的電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫，它不僅可以為企業(yè)提供實時的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，而且SOA技術(shù)可以基于現(xiàn)有的系統(tǒng)投資來發(fā)展，而不需要徹底重新創(chuàng)建系統(tǒng)。通過使用適當(dāng)?shù)腟OA框架并使其可用于整個企業(yè)，可以將業(yè)務(wù)服務(wù)構(gòu)造為現(xiàn)有組件的集合。使用這種新的服務(wù)只需要知道它的接口和名稱。服務(wù)的內(nèi)部細(xì)節(jié)以及在組成服務(wù)的組件之間傳送的數(shù)據(jù)的復(fù)雜性都對外界隱藏了，從而可以通過合并構(gòu)建在不同的機器上、運行在不同的操作系統(tǒng)中、用不同的編程語言開發(fā)的組件來創(chuàng)建服務(wù)，降低了在增強或創(chuàng)建新的業(yè)務(wù)服務(wù)的過程中帶來的風(fēng)險，也減少了維護和管理支持服務(wù)的基礎(chǔ)架構(gòu)的風(fēng)險。

1 相關(guān)問題
　1.1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)與實時數(shù)據(jù)倉庫
　　傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫由Operational Data Store (ODS)、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)集市和BI工具組成。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫中操作型數(shù)據(jù)從OLTP系統(tǒng)中在晚間的批處理中載入ODS，然后將ODS中的數(shù)據(jù)經(jīng)過晚間的批處理通過分段傳輸和集中處理存入數(shù)據(jù)倉庫。
　　實時數(shù)據(jù)倉庫提倡操作型數(shù)據(jù)在事件產(chǎn)生時即由OLTP系統(tǒng)直接載入到數(shù)據(jù)倉庫，保證數(shù)據(jù)倉庫的實時更新。
　　實時數(shù)據(jù)倉庫和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫有以下幾點區(qū)別[2]：
　　1) 戰(zhàn)略的和戰(zhàn)術(shù)的不同：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫天生就是被動的，用戶通過分析歷史數(shù)據(jù)，可以制定長期的、戰(zhàn)略性的計劃；實時數(shù)據(jù)倉庫注重改善戰(zhàn)術(shù)性的決策用以支持和更有效的執(zhí)行戰(zhàn)略方案。
　　2) 實時性和批處理的不同：實時數(shù)據(jù)倉庫提供隨需應(yīng)變的業(yè)務(wù)，它整合了源數(shù)據(jù)的最新的數(shù)據(jù)和歷史或上下文的數(shù)據(jù)，為用戶提供最新的視點。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉庫面向批處理，它用于非在線的分析。
　　3) 保證的和盡力而為的不同：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫以盡力而為的原則執(zhí)行非在線的操作，它要么保證有效性，要么保證執(zhí)行性能。而實時數(shù)據(jù)倉庫支持主動的、正在進行的決策，因此既保證有效性，又保證執(zhí)行性能。

　1.2 SOA技術(shù)
　　SOA是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為服務(wù))通過這些服務(wù)之間定義良好的接口聯(lián)系起來，接口是采用中立的方式定義，它獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，這使得構(gòu)建在各種系統(tǒng)中的服務(wù)可以通用的方式進行交互，這種具有中立的接口定義的特征稱為服務(wù)之間的松耦合。松耦合系統(tǒng)的好處有兩點，一點是它的靈活性，另一點是，當(dāng)組成整個應(yīng)用程序的每個服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)逐漸地發(fā)生改變時，它能夠繼續(xù)存在。對松耦合的系統(tǒng)的需要來源于業(yè)務(wù)應(yīng)用程序需要根據(jù)業(yè)務(wù)的需要變得更加靈活，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，比如經(jīng)常改變的政策、業(yè)務(wù)級別、業(yè)務(wù)重點、合作伙伴關(guān)系、行業(yè)地位以及其他與業(yè)務(wù)有關(guān)的因素，這些因素甚至?xí)�影響業(yè)務(wù)的性質(zhì)。
　　SOA有以下特性：
　　　1) SOA服務(wù)具有平臺獨立的自我描述XML文檔，Web服務(wù)描述語言(WSDL)是用于描述服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)語言。
　　　2) SOA 服務(wù)用消息進行通信，該消息通常使用XML Schema來定義。消費者和提供者或消費者和服務(wù)之間的通信多見于不知道提供者的環(huán)境中。
　　　3) 在一個企業(yè)內(nèi)部，SOA服務(wù)通過一個扮演目錄列表（Directory Listing）角色的登記處（Registry）來進行維護；應(yīng)用程序在登記處（Registry）尋找并調(diào)用某項服務(wù)；統(tǒng)一描述，定義和集成（UDDI）是服務(wù)登記的標(biāo)準(zhǔn)。
　　　4) 每項SOA服務(wù)都有一個與之相關(guān)的服務(wù)品質(zhì)(QoS，quality of service)。QoS的一些關(guān)鍵元素有安全需求(例如認(rèn)證和授權(quán))，可靠通信，以及誰能調(diào)用服務(wù)的策略。
　　SOA憑借其松耦合的特性，使得企業(yè)可以按照模塊化的方式來添加新服務(wù)或更新現(xiàn)有服務(wù)，以解決新的業(yè)務(wù)需要，提供選擇從而可以通過不同的渠道提供服務(wù)，并可以把企業(yè)現(xiàn)有的或已有的應(yīng)用作為服務(wù)，從而保護了現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)建設(shè)投資。

2 基于SOA的電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫體系結(jié)構(gòu)
 

圖１ 時實數(shù)據(jù)倉庫的體系結(jié)構(gòu)

　　圖1描述了電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫的體系結(jié)構(gòu)，各部分的內(nèi)容和功能如下：
　　1) 源數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)源：需要集成的各個應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，包括發(fā)電商信息數(shù)據(jù)庫、輸變電信息數(shù)據(jù)庫、大用戶信息數(shù)據(jù)庫、電力信息數(shù)據(jù)庫、合同信息數(shù)據(jù)庫等。
　　2) 實時數(shù)據(jù)采集ETL：ETL（Extraction，Transformation，Loading，即數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、裝載的過程）是電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫的核心，它按照統(tǒng)一的規(guī)則將數(shù)據(jù)從業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中實時地提取、轉(zhuǎn)換并加載到主題數(shù)據(jù)庫中，是實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)的重要步驟，下一節(jié)我們具體說明ETL的實現(xiàn)方式。
　　3) 實時數(shù)據(jù)倉庫：包含實時數(shù)據(jù)分區(qū)和靜態(tài)數(shù)據(jù)分區(qū)兩部分，采用表分離法存儲實時和靜態(tài)數(shù)據(jù)，實時數(shù)據(jù)的查詢和存儲，都是基于實時數(shù)據(jù)分區(qū)，靜態(tài)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)的查詢基于靜態(tài)數(shù)據(jù)分區(qū)實現(xiàn)。實時數(shù)據(jù)分區(qū)的數(shù)據(jù)建�？梢耘c靜態(tài)數(shù)據(jù)分區(qū)數(shù)據(jù)采用相同的建模形式，在固定的時間將實時數(shù)據(jù)分區(qū)的數(shù)據(jù)綜合并導(dǎo)入數(shù)據(jù)倉庫的靜態(tài)數(shù)據(jù)分區(qū)。

　　4) BI工具：包括對實時數(shù)據(jù)倉庫的查詢、實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、按需分析業(yè)務(wù)應(yīng)用、報表和OLAP分析等。
　　5) XML/SOAP/WSDL/UDDI是SOA技術(shù)實現(xiàn)方式，UDDI注冊中心包含了所有關(guān)于Web服務(wù)的描述文件，對這些服務(wù)的調(diào)用均要首先在注冊中心搜索以決定調(diào)用的端口和方式，SOAP封裝WSDL描述的服務(wù)，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸。
3 實時數(shù)據(jù)采集ETL的設(shè)計
　　在數(shù)據(jù)倉庫的建立和維護過程中ETL都扮演著一個極其重要的角色，它是數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)倉庫之間的橋梁與紐帶[3]，同時實時ETL的實現(xiàn)是實時數(shù)據(jù)倉庫的基礎(chǔ)，實時ETL過程數(shù)據(jù)增量捕獲采用觸發(fā)器方式進行，通過在數(shù)據(jù)庫中建立觸發(fā)器和輔助表，將更新數(shù)據(jù)抽取到輔助表中，ETL過程將輔助表中數(shù)據(jù)導(dǎo)出，轉(zhuǎn)換，加載到目標(biāo)數(shù)據(jù)倉庫后，刪除輔助表中相應(yīng)數(shù)據(jù)，完成增量更新。本文中電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫的實時ETL流程如圖2所示：

圖２ 數(shù)據(jù)更新流程

 
　　實時ETL基于SOA框架，它分為源數(shù)據(jù)庫端包裝器(Wrapper)，更新策略控制和元數(shù)據(jù)管理三個部分，以Web服務(wù)方式連接各部分功能，包裝器部署在源數(shù)據(jù)庫端，通過ADO.NET連接源數(shù)據(jù)庫。其中包括的元數(shù)據(jù)抽取模塊和增量數(shù)據(jù)抽取模塊分別負(fù)責(zé)實現(xiàn)元數(shù)據(jù)抽取和增量數(shù)據(jù)抽取Web服務(wù)。元數(shù)據(jù)管理提供元數(shù)據(jù)庫讀取Web服務(wù)，管理元數(shù)據(jù)庫。更新控制策路則是該ETL過程的核心，它部署在數(shù)據(jù)倉庫端，管理實時數(shù)據(jù)分區(qū)，提供ETL過程設(shè)計人員可視化的元數(shù)據(jù)管理工具和增量抽取流程定義工具。抽取規(guī)則通過更新策略控制調(diào)用Web服務(wù)傳入XML形式的抽取規(guī)則定義來創(chuàng)建觸發(fā)器和輔助表。當(dāng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)更新被觸發(fā)器捕獲時將更新數(shù)據(jù)進行包裝，并調(diào)用相應(yīng)的Web服務(wù)，通過簡單對象訪問協(xié)議(SOAP)將其發(fā)送給更新策略控制中心，由更新控制策略負(fù)責(zé)將SOAP中包含的實時數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)倉庫的實時數(shù)據(jù)分區(qū)。這種結(jié)構(gòu)采用Web服務(wù)技術(shù)，屏蔽了數(shù)據(jù)庫和操作系統(tǒng)的異構(gòu)性，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活擴展。

　　另一個問題是如何轉(zhuǎn)化不同系統(tǒng)中異構(gòu)的數(shù)據(jù)來更新到實時數(shù)據(jù)倉庫中。目前電力系統(tǒng)應(yīng)用中涉及的數(shù)據(jù)類型主要有關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、XML數(shù)據(jù)、EDI數(shù)據(jù)和LDAP及其它形式的數(shù)據(jù)。前三類是當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲的主要形式。而基于SOA技術(shù)的ETL數(shù)據(jù)更新主要應(yīng)用XML組織形式的數(shù)據(jù)來傳輸，由于已經(jīng)有EDI數(shù)據(jù)的XML組織方式XEDI存在，所以我們面對的是如何轉(zhuǎn)換關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和XML模式下的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。本文采用關(guān)系模式和XML模式數(shù)據(jù)間轉(zhuǎn)換基于對象關(guān)系映射模型(Object-Relational Mode1)理論來實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，XML、對象和表之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如表1所示：

　　數(shù)據(jù)傳輸過程中采用XML格式作為中間層數(shù)據(jù)格式，提供了一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問、傳輸格式，屏蔽了存儲于不同關(guān)系數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)格式的差異性，為電力系統(tǒng)中異構(gòu)數(shù)據(jù)源的集成提供了便利。本文利用XML消息來傳遞實時更新數(shù)據(jù)，Web服務(wù)就能夠通過XML消息及互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議完成源數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)倉庫的交互，并采用簡單對象訪問協(xié)議(SOAP)以XML的方式傳遞消息來完成實時數(shù)據(jù)的更新。

4 電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計
　　設(shè)計建造數(shù)據(jù)倉庫包括兩個主要方面——數(shù)據(jù)倉庫與操作型系統(tǒng)的接口的設(shè)計和數(shù)據(jù)倉庫本身的設(shè)計[4]。本文在第2、3節(jié)中介紹了電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫與操作型系統(tǒng)（源數(shù)據(jù)庫）的接口的實現(xiàn)方式以及異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)抽取，轉(zhuǎn)化和裝載方式，本節(jié)中將介紹數(shù)據(jù)倉庫本身即存儲結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫是個龐大的系統(tǒng)，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系錯綜復(fù)雜，而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫建模對這種復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)系來說有一定的困難，所以我們采用面向?qū)ο蟮姆椒▉韺��?shù)據(jù)庫進行建模，同時考慮到數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的開放性，而面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)不支持SOL查詢語言，與現(xiàn)有系統(tǒng)較難融合且信息共享困難，所以我們采用既有面向?qū)ο筇卣饔钟兄С諷QL語言的關(guān)系對象數(shù)據(jù)庫——RODBMS來實施電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計。
　　下面以某一電力公司為例，在現(xiàn)有的電力合同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和用戶資料基礎(chǔ)上設(shè)計建造電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫，包括以下數(shù)據(jù)源：
 發(fā)電商信息數(shù)據(jù)庫；
 輸變電信息數(shù)據(jù)庫；
 大用戶信息數(shù)據(jù)庫；
 電力信息數(shù)據(jù)庫；
 電力合同信息數(shù)據(jù)庫等。

　　上文中提到，電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)存儲部分采用采用表分離法存儲實時和靜態(tài)數(shù)據(jù)，包含實時數(shù)據(jù)分區(qū)和靜態(tài)數(shù)據(jù)分區(qū)兩部分，因為實時分區(qū)的數(shù)據(jù)一段時間后要導(dǎo)入靜態(tài)分區(qū)，所以兩個數(shù)據(jù)分區(qū)的數(shù)據(jù)建�？梢圆捎孟嗤�的建模形式。同時電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫中的實體并非完全平等，有的實體需要大量頻繁的載入，而有的實體載入比較稀疏。比如電力系統(tǒng)中用戶信息數(shù)據(jù)庫、發(fā)電商信息數(shù)據(jù)庫變化較少，電力合同信息數(shù)據(jù)庫變化大且頻繁，因此在載入數(shù)據(jù)時采取以電力合同信息為中心事實表的多維的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型——星型連接模型，如圖3所示：

 
　　由于事實表包含了指向維表的外鍵，可與維表迅速連接，同時事實表還包含了維表中的經(jīng)常被查詢的非外鍵信息。同時事實表中還包括了維表中訪問率較高的主要數(shù)據(jù)，只要掃描事實表就可進行查詢，從而大大提高了查詢速度。這種通過數(shù)據(jù)預(yù)連接和建立有選擇的數(shù)據(jù)冗余，大大簡化了電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫訪問和分析過程的設(shè)計方法。
5 結(jié)束語
　　作為數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)的一個新的發(fā)展方向，實時數(shù)據(jù)倉庫有效地克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫實時差、難以為電力企業(yè)提供靈活及時的戰(zhàn)術(shù)性決策等弊端，有著廣闊的發(fā)展前景，SOA技術(shù)的使用構(gòu)造了松耦合的電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)，既利用了現(xiàn)有的系統(tǒng)，又便于系統(tǒng)的擴展，且能夠提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，所以使用基于SOA的實時數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)能夠很好的滿足電力企業(yè)的要求，也將為其決策提供強大支持，它的應(yīng)用可以為電力企業(yè)的信息系統(tǒng)提供了良好的數(shù)據(jù)環(huán)境，在此基礎(chǔ)上運用聯(lián)機分析處理及數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，可以為電力企業(yè)的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)決策和管理提供極大的信息支持。