关于计算机方面的论文

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　　计算机范文一：电网调度实时数据库的架构

　　实时数据库系统

　　传统的实时数据库将实时数据集中存储在一台服务器上，使用者通过实时数据库系统对外提供的访问接口对实时数据操作。分布式实时数据库系统是实时数据库技术与网络技术两者相互渗透和有机结合的结果[6]。分布式实时数据库系统在体系结构上与集中式实时数据库系统有很大的不同，具有数据分布性、逻辑整体性等特点[7]。数据分布性是指实时数据库通过数据分片，将实时数据存储在不同的计算机节点上，使用者不需要关心数据的物理位置分布情况，通过服务器间的数据定位，完成对实时数据的透明访问;逻辑整体性是指这些存储在不同节点的数据在逻辑上是互相关联的，从逻辑上形成一个数据整体。分布式实时数据库采用全局统一管理和区域分片自治管理结合的原则，由系统根据实际需要将数据进行合理的分片，并通过冗余备份、数据同步等手段来保证数据的完整性和一致性。分布式实时数据库结构如图1所示。广域分布式实时数据库系统的数据分布性从局域网内不同服务器上的数据分布，扩展到广域网络内不同系统间的数据分布，各系统上的数据由本地实时数据库管理系统管理，具有高度的自治处理能力，能够自主地完成本地业务。广域分布式实时数据库将分布式实时数据库扩展到广域系统内，它把广域网络内各个独立的实时数据库系统逻辑整合成一体化的大型分布式实时数据库系统，如图2所示。

　　广域分布式实时数据库体系架构

　　目前的实时数据库系统一般采用数据集中式存储和处理技术，已不能满足大电网调度中海量数据的实时处理以及分布式存储、广域化全局计算的需求。为了更高效、更稳定地支撑智能调度业务，需要改变现有实时数据库的体系架构，研究和设计适用于广域电网调度的分布式实时数据库体系架构。广域分布式实时数据库系统由分布于广域范围内多套调度系统间的实时数据库系统所组成，通过统一的数据操纵和访问机制，实现对各实时数据库系统数据的透明访问，使得广域分布式实时数据库在使用上可视为一个完整的数据库，而实际上分布在地理分散的多个电网调度系统中。广域分布式实时数据库系统架构采用面向服务的体系结构，自下而上包括文件系统层、数据处理层、网络连接层、数据定位层与应用层，由应用程序接口(API)服务接口、广域实时数据库数据定位系统、系统内实时数据库服务处理系统等组成。广域分布式实时数据库体系架构如图3所示。该架构中，文件系统层的作用包括存放分布式实时数据库实体、处理广域系统间数据冗余备份和数据同步等;数据处理层负责处理具体的数据访问请求和数据发布，以及数据加密和冗余系统间数据同步;网络连接层负责处理系统间数据安全认证，以及局域网络、广域网络连接管理;数据定位层负责广域数据定位、结构化查询语言(SQL)解析，以及广域数据索引的建立和管理;应用层包括电网调度自动化系统各个上层业务应用，应用可以通过调用API接口或SQL来访问实时数据库，访问的方法包括请求应答与订阅发布，是广域分布式实时数据库系统的最终使用者。

　　广域分布式实时数据库系统架构的关键技术

　　广域分布式实时数据库体系架构可以解决调度自动化系统中数据存储和访问的瓶颈问题、调度系统间的数据交互与共享问题，提升信息处理、计算、存储和共享的能力，提高系统运行速度和处理能力，更好地为大电网一体化运行服务。该架构的研发需要重点研究和掌握广域数据标识、广域数据分布式存储、广域数据服务定位、广域冗余备份与数据同步、广域数据安全访问等关键技术。

　　1电网设备唯一标识方法

　　目前实时数据库系统中设备标识(关键字)仅在本系统内唯一，无法满足广域范围系统内调度系统间的数据分布式存储和共享交互的需求，需要设计一种在广域系统内唯一的关键字实现方法，关键字需要增加标识数据所属区域的信息，用于标识广域分布式实时数据库系统中的系统区域。这样，在整个电网调度自动化系统中，每个设备对应一个广域范围内唯一的设备标识。引入了广域设备唯一标识后，每个子区域的实时数据库只存储本区的记录，从而实现广域数据的分布式存储。另外，这种关键字的设计也可用于数据定位，广域分布式实时数据库系统通过对关键字的解析可以直接定位到该记录所属系统，完成广域数据资源定位。

　　2电网设备统一命名方法

　　广域分布式实时数据库系统内各个系统间的数据交互方式除了按设备关键字交互之外，还可以按设备名称交互。按设备名称交互的方式在很大程度上依赖于广域范围内电网设备的规范化命名，保证电网设备名称全系统唯一，这也是整个调度技术支持体系内数据流畅通的基础。广域分布式实时数据库系统中设备的统一命名方法可以参照国家电网公司颁布的《电网设备通用数据模型命名规范》，电网设备命名结构如下：电网.厂站线/电压.间隔.设备/部件.属性。通过这种命名规范，对于一个给定设备名称，可通过“电网”定位到数据所属系统;通过“厂站线”、“电压”、“间隔”、“设备”、“部件”定位到子区域中对应的数据;通过“属性”定位到该数据的属性值。

　　3实时数据分布式存储技术

　　广域分布式实时数据库的分布式存储分为2个部分：广域系统间数据分布式存储和局域系统内数据分布式存储。对于前者，为适应调度系统层次化运行管理的现状，可以按照数据物理存储位置不同，将实时数据库中的表进行分布式存储。由于调度系统中对于实时数据库的访问绝大多数是来源于本地，因此，在存储时要把调度系统内的数据都存放到本地，同时可在其他调度系统中建立本系统数据的冗余备份。广域分布式实时数据库的数据表在物理分布上形成一个多层次树状结构。该树的每个结点，对应系统中的一个调度系统的实时数据，该结点的子结点对应下级调度系统的实时数据，父结点对应上级调度系统的实时数据，兄弟结点对应平级调度系统的实时数据。以断路器(breaker)设备表为例，广域分布式存储结构如图4所示。对于后者，可参考MongoDB[8]等分布式数据库的分布式存储方法，选用关键字或者设备统一命名作为分布存储的键值，将数据在各个服务器上按照负载均衡动态透明分布式存储。

　　4实时数据服务定位技术

　　广域分布式实时数据库服务的定位系统需要对实时数据传入的实时数据关键字信息进行解析，从给定的信息获取该实时数据所在的区域信息，如果请求本系统内部的实时数据，则可以通过实时数据库本地系统内的局域网获取;如果访问异地系统的实时数据，则先判断出该数据所在的具体系统，通过定位服务获取详细的网络信息，最终从远方系统获取相应数据，使得广域系统内的各个实时数据库系统组成一个类似的“实时数据库云”，在广域范围内实现对实时数据的透明访问。一种可行的广域数据定位实现方法是通过设备关键字或设备名字进行定位。不同系统的实时数据在存储时被标上整个广域系统内唯一的设备标识或设备名称，API接口根据应用传入的设备标识或设备名称快速定位到电网设备所属系统。

　　5实时数据索引技术

　　数据库索引是提高数据查询效率的重要途径，目前实时数据库系统中的索引技术有B+树索引和适用于不同用法的HASH索引[9]等。在广域分布式存储的环境下，索引不仅是提高查询效率的手段，也是广域数据快速定位的方法。广域电网设备唯一标识为系统提供按关键字定位的方法，广域设备统一命名为系统提供按设备名称定位的方法，广域分布式数据索引为系统提供按除关键字、设备名称之外的某些属性定位的方法。此外，利用索引技术可以为数据检索建立一种缓冲机制，即建立设备统一命名和广域设备关键字之间的一种缓冲索引。在使用上，应用层采用设备统一命名访问实时库，而不是使用相对晦涩的关键字，实时库底层数据访问采用关键字检索数据。这种访问方法对于应用层程序来说更方便，并且通过缓存索引又能够保证访问的效率。

　　6实时数据冗余备份技术

　　在广域系统中，不仅要在系统内不同服务器间构建冗余节点，还要在系统间构建系统级的冗余机制。广域系统间的实时数据库冗余备份技术需要实现2套或多套系统之间单、双向备份。以国调、“三华”电网调度为例，可以采用“1+3”互为备份机制，构建“一体化互备”系统，如图6所示。

　　7实时数据同步技术

　　广域系统间的数据同步方式分为实时同步和准实时同步。实时同步要求各个冗余系统之间满足数据的强一致性[10]，这种同步方式容易受广域系统之间的网络环境影响，并会降低各个系统之间的自治性，一般情况下不考虑实时同步方式。准实时同步允许各节点之间的同步异步进行，当某节点发生变化时，其他同步节点可以有一定的时间延迟再同步此变化，这样就可以减少由于异常因素引起的操作失败，提高了系统可用性。根据分布式系统的CAP定理[11]，分布式系统无法同时满足一致性(consistency)、可用性(availability)和分区容忍性(partitiontolerance)。对于整个广域电网调度系统，可用性的保证毋庸置疑;分区容忍性保证某个子系统在断网的情况下系统能够正常使用，这种情况出现频率较高，也需要保证;在保证可用性和分区容忍性的前提下，只能通过采取部分牺牲“一致性”的方法来维持CAP之间的平衡。广域分布式实时数据库系统在每个系统内部不同冗余节点之间的数据同步可以利用目前单一系统内部的同步方式，而冗余系统之间的数据同步在同步方式上选取准实时同步方式，从数据同步的结果上来看，并不要求数据的强一致性，而只是要求数据的弱一致性以及最终一致性[12]。

　　8实时数据安全访问技术

　　广域分布式实时数据库为广域系统间多套电网调度自动化系统服务，需要研究广域环境下多套系统间的数据安全访问技术。目前，电网调度自动化系统已构建了3级纵深安全防护体系，不同系统间通过认证装置加密认证访问。广域系统间的数据安全访问应构建于电网调度自动化系统之上，采用加密、授权、认证等技术手段实现广域系统间的数据安全访问。

　　应用展望

　　随着特高压互联大电网的建设，电网一体化安全稳定运行的要求越来越高，电网调度广域分布式实时数据库系统的应用有着重要的意义。1)广域分布式实时数据库系统可以满足大电网“一体化”运行的需要。目前，在国/网/省一体化、省/地一体化、地/县一体化等系统的建设中，一体化应用已经体现出巨大的优势，包括一体化状态估计、一体化网络分析和一体化调度员仿真等。广域分布式实时数据库可以为这些一体化应用提供新的实时数据存储和访问方式，使得在多个系统之间实时数据的共享更为快捷和高效。2)广域分布式实时数据库可以满足电网调度系统容灾备份的需要。国内近年来自然灾害频发，这对电网调度系统的冗余互备能力提出了更高的要求。目前各级调度都在加强备用调度的建设，以提高电网调度的容灾能力。广域分布式实时数据库的冗余互备功能能够极大地提高广域范围内调度系统之间的互备能力，从而实现调度系统不受地域限制的应用访问，提高备用系统的可靠性，进而提高整个广域网内电网调度系统的稳定性和安全性。

　　结语

　　本文分析了电网调度自动化系统实时数据库只能在一个系统的局域范围提供实时数据服务，无法支持系统间广域范围的实时数据存储和共享的现状，介绍了分布式实时数据库系统的特征，提出了一种适应智能电网发展、满足互联大电网“一体化”运行需要的电网调度广域分布式实时数据库系统架构，讨论了其关键技术，给出了应用示例。本文提出的广域分布式实时数据库系统体系架构在设计上采用面向服务体系结构，是目前实时数据库系统的广域分布式延伸，在广域数据分布式处理上满足调度系统多级管理需求。该架构可以解决各级电网调度自动化系统间实时数据交互和共享问题，提高系统间冗余备份能力，从而提高调度特大电网的能力，保证电网安全稳定运行。

　　计算机范文二：地方文化数据库建设的问题研究

　　安徽文化资源很多是珍贵的文化遗产，例如方志中含有大量社会、政治、经济、人文等史料，具有存史、资治、交流等作用;通过谱牒可以了解与宗族有关的重大历史事件、乡村史、宗族史、家世史、名胜风俗等，具有难能可贵的史料价值;手札兼具史料参考价值和鉴赏收藏价值，已成为传统文化的缩影……特色文化数据库通过数字化技术和设备，可以更长久地保存和保护各类文化资源，并通过文字、图像、视频、音频等形式，借助网络和电子设备提供给读者利用，可以进一步丰富和完善公共文化服务平台上的资源，提高文化信息资源的人口全覆盖。

　　安徽文化特质表现为张扬自如，通变创新，经世致用，好学尚贤，现性求真，这五个方面相互依存，相辅相成，共同架构了安徽文化的精髓和灵魂[2]。数据库的建立，进一步丰富了人们了解、接触、利用安徽地方文化资源的途径，可以让更多的人知晓安徽特色文化，领略安徽文化精髓，感受安徽文化精神的熏陶，有利于启迪与教育公众，弘扬和传承安徽优秀的文化，倡导形成能够促进社会进步的理念和价值观，推进社会主义核心价值体系建设，为安徽“打造充满活力的文化强省”目标提供强大的思想保证、精神动力和智力支持。

　　安徽特色文化数据库建设现状及存在的问题

　　笔者于2012年2月登录了安徽省30所本科院校图书馆和省图书馆网站，通过“特色馆藏”、“特色数据库”等链接对各图书馆所建有关安徽地方文化的数据库进行了调研。

　　1安徽特色文化数据库建设现状

　　(1)安徽省图书馆建库情况安徽省图书馆作为全国文化信息资源共享工程安徽分中心，完成了“安徽美术”、“皖南事变”、“徽派建筑”、“安徽路桥”、“安徽旅游”、“安徽家谱”、“安徽戏曲”、“安徽先贤”、“名人手札”、“安徽刻书”、“徽派朴学”、“桐城文派”、“谱牒文献”、“安徽杂技”等与地方文化相关的数据库建设，制作了安徽花鼓灯、徽州建筑、安徽历史文化名城、安徽红色记忆、安徽传统工艺等电视专题片，以文字、图片、视频等形式，对安徽的文化名人、传统工艺美术、建筑、地方戏曲、历史事件等进行介绍。(2)高校图书馆建库情况

　　2安徽特色文化数据库建设现状分析

　　从调研结果可以看出，目前安徽省图书馆及部分高校图书馆结合自身的资源特点建设了部分安徽特色文化数据库，取得了可喜的成绩，在安徽文化的保存与宣传方面发挥了一定的作用，但还存在一些问题需要解决:(1)数据库建设需要总体规划调研结果显示，安徽省图书馆借助于全国文化共享工程的建设，已建成了一批安徽文化数据库，并通过互联网向社会公众开放，在主页上设立的“特色馆藏”下可以查看各个数据库资源，但缺乏科学合理的分类组织，不能让人全面了解安徽特色文化的特点。30个高校图书馆中只有10个馆建立了19个与安徽文化相关的数据库，仅占1/3。另外，由于多以特色馆藏为基础，所建数据库中存在着重复建设的现象，如合肥工业大学和安徽建工学院图书馆都建有徽派建筑数据库，合肥学院和合肥工业大学图书馆都建有李鸿章特色数据库。数据库的建设需要进行统一规划，统一领导，协调建设，需要制定各项有利于建设和使用的保障机制和规章制度，否则不仅无法保证数据库的建设质量，也会造成人、财、物等方面的浪费。(2)大量的文化资源亟待数字化加工安徽省各图书馆保存着大量的文化遗产，如黄山学院图书馆收藏的徽州古籍、徽州文书、徽州谱牒等，池州学院收藏的有关傩文化、佛文化、地方史志类图书，安徽省图书馆的安徽刻书、谱牒文献等特色馆藏。据统计，见诸著录的徽人经史子集类著作总数在6000种以上，目前存世者尚有近3000种，绝大多数庋藏于安徽的图书馆、博物馆等单位，安徽公共图书馆、高校图书馆和文博单位三大系统公藏单位收藏古籍总计为114万余册[3]，但已建成的数据库远未能全面呈现安徽文化的精彩，比如省图书馆的文物、手札数据库里，目前只制作了部分精品以飨读者，还有大量的曲目、影像、拓片、谱牒等都还没有在数据库中收录，很多珍贵的文化资源还没有最大限度地发挥作用。(3)数据库社会效益有待提升调研中发现，目前各单位建设的数据库，基本上都未对所有公众开放，如省图网站上的各个数据库，一般用户只能看到某个曲目、文物、谱牒等的文字性介绍和图片，视频资料只有合肥地区可以利用。各高校图书馆所建的19个数据库，只有5个校外读者可以浏览部分资源。本就有限的资源因缺少广泛的社会宣传，也只能为少数人所知所用，数据库在宣传与普及安徽文化方面尚有巨大的潜力可以发掘。(4)建库标准规范必须统一由于所用的建库软件不一样，数据格式标准不统一，造成已建成数据库不同的结构、用户界面和检索方法、检索结果形式也存在差异，为这些数据库未来的整合和统一检索设置了障碍。面对一个个数据库，不仅要重复检索，而且还要对检索结果进行人为筛选去重，花费用户更多的时间和精力。(5)数据库质量差距期待缩小由于各馆建库人员的能力和素质方面的差异会影响到数据库的质量，如有的馆只建有文本型数据库，没有检索功能;而有的馆却建有集文字介绍、音频、视频、动画为一体的多媒体资源，且提供多个检索途径。在新技术不断出现的网络时代，数据库的建设要考虑如何通过先进技术手段吸引用户，方便用户利用。因此，建库工作对工作人员的业务素质和技能提出了更高的要求。

　　安徽特色文化数据库建设方案的设想

　　1统筹规划领导

　　安徽特色文化数据库的建设涉及图书馆、档案馆、方志办、文化馆、博物馆、党史办等单位的协作以及各级各类地方资源的收集，是一个庞大的系统工程，需要从宏观上加以指导和控制，应由安徽省政府以文件的形式成立专门机构，由安徽省文化厅主管，负责听取建设情况的汇报，协调各方工作，负责或协助解决版权问题，统筹决策方方面面的事务。安徽省图书馆负责建设的具体领导工作，制定数据库建设方案。高校图书馆和各级公共图书馆负责建库，文化馆、档案馆、博物馆等文化单位主要负责收集。安徽大学有徽文化研究中心，安徽师范大学有皖南历史文化研究中心，黄山学院有徽州文化资料中心，上述单位对安徽文化有多年的深入研究，因此安徽特色文化数据库的建设，应该认真听取这些院校专家的意见，制定详细的、科学的、可操作的方案，并根据实际情况适时进行调整，保证建库工作的顺利进行。

　　2建立保障机制

　　因为安徽特色文化数据库的建设不是一朝一夕的事情，也不是一劳永逸的事情，为了保证工作的顺利开展，需要制定工作制度、分工职责、工作细则等;为了激发相关单位的积极性，同时保证数据库的质量，要确立考核机制、评估机制和激励机制等，省图书馆负责指导和监督。为了保障数据库的长期建库工作和使用维护，安徽省政府应该立专项，拨专项资金进行数据库的建设工作，同时制定资金长效投入机制，规定每年一定的各级政府财政投入比例，从而保证建库工作的持续稳定开展以及后续的有效维护，保证数据库建得好，用得好。

　　3确定收录原则

　　安徽拥有深厚而独特的文化底蕴，可以建库的特色文化资源是极其丰富的，特色文化数据库的建设，要确定以下几点收录原则:(1)收录范围要“全”。建库的资源应该涉及与安徽有关的文化政策法规、战略规划、经济、文化活动、人口、矿产、人文环境、地理地质、社会生产、历史事件、历史名人及其活动、历史遗迹、民风民俗、宗教、制作工艺、文学、美术等各个方面。如安徽特色文化存在和发展的政治、经济、文化等方面的地区时代背景和地区特有条件等[4]。(2)收录类型要“广”。既要有民间口耳相传的艺术、手工技艺、风俗等，也要有存在于竹简、木牍、帛、陶瓷、纸张、磁介质等载体上的各种文献，还有以实物形态存在的古建筑、古寺庙、古战场、古墓、摩崖石刻、碑刻、字画等。有实体的，有虚拟的;有动态的，有静态的。(3)收录标准要“专”。安徽文化特色数据库建设的最终目的是为本地区的社会、经济和文化建设服务，最大限度地满足用户对有关地方文化的文献资料的需求[5]，只有这样，这个数据库才有建设的意义和价值。因此，数据库建设必须把握地域性这条主线，一定要选择那些最能体现安徽特色的文化资源予以收藏、整理、加工、入库。(4)收录时间要循“宽”。从时间上来说，古代、近代、现代、当代等各个时期的资源都要收集，既应包括各类历史遗存，如谱牒文书、宗谱、族谱、古战场等，也应包括近当代的各种文化资源，如近年出版的《千年徽州梦》、《徽州访古》、《运漕史话》、《徽州往事》等图书及地方志、年鉴、资料汇编、演出录像、媒体报道等。

　　4统一建库软件和标准

　　建立安徽文化特色数据库，是多个单位分工协作的过程，必须确定各个子库的基本内容及主要承担单位，选择适合的应用软件，制定和遵循数据库建设标准，对数据库的著录格式、分类体系、通信标准、元数据标准、检索语言标准、安全标准、评价标准等加以规范，以求得数据库的标准化。鉴于安徽省图书馆的安徽文化数据库已初具规模，安徽特色文化数据库的建设可以采取两种方式:一是以此为基础，进一步丰富数据库内容，并给各共建馆一个机构帐号，用于各馆进行数据加工、制作和录入;二是遵循CALIS《特色库子项目本地系统基本技术规范》、《特色库子项目元数据规范相关规则》等数据建设规范和标引细则建库，不仅保证了数据库的可靠性、系统性、完整性、兼容性，而且便于今后与全国各高校实现资源的共建共享[6]。

　　5科学设计数据库结构

　　一个好的数据库，结构框架设计直接关系到资源的分类和利用效果。根据安徽文化资源的类型，笔者提出安徽特色文化数据库的主体框架组成如下，具体栏目还可以根据实际需要增减和修改。其中音乐舞蹈包括安徽各地的民歌、小调、佛教音乐、道教音乐、花鼓灯、傩舞等的曲谱和视频;戏曲杂技包括剧种介绍、演员小传、珍贵唱段的视频资料等;徽派建筑包括徽派建筑的介绍、图片和视频;工艺美术包括介绍安徽工艺美术的概况，各种工艺的历史沿革、艺术特色、艺术作品图片等;地方文献包括地方文化法规，以及地方志、家谱、谱牒、史籍文献、地方年鉴等;宗教民俗包括安徽境内的道教、佛教、各地习俗、庙会等地方性活动;安徽刻书包括可查看刻书家名录、藏书印鉴，可欣赏部分皖籍名家或皖人写版镌刻的墨宝手迹;历史资源包括著名的历史事件、历史名人及其活动、手札、手稿、文学作品、字画真迹图片等;历史遗迹包括安徽的历史遗迹、遗址、石刻、碑文等。

　　6坚持共建共享宗旨

　　安徽特色文化数据库建设要坚持协作、共建、共享的原则。各单位要明确分工职责以及在资源、人才、技术等方面的特点，在充分利用现有条件的基础上，发挥本单位的优势。省图书馆不仅要进一步加快本馆特色资源的数字化建设进程，而且要指导各个子库的建设单位开展工作。文化馆、博物馆等文化单位重点做好资源收集，并协助图书馆做好建库工作。图书馆应结合本地区的特色文化和具体分工，尽可能完备地收藏某一领域的文化资源，做好资源的数字化加工，通过目录、摘要及全文分级浏览方式，对不同的图书馆读者设置不同的阅读权限，资源拥有建设馆读者可以看全文，其它读者可以看摘要。同时，还可开展馆际互借和代查代检服务，满足更多读者的特定需求。

　　7重视专业人才培养

　　不同的资源类型需要采取不同的建库方法，如对于一些纸质资源，直接使用建库软件比较简单;对于一些戏曲唱腔等，需要进行摄录、照相、记谱、文字撰写、音像资料制作;对于古民居需要进行摄录、照相、撰写文字、绘制图册。因此，加工人员除了掌握图书馆专业知识和技能，还要掌握计算机应用技术、网络技术、摄影技术、图像处理技术、音频处理技术等。省馆不仅要组织开展专题技能和应用培训，同时要建立QQ群或论坛等交流平台，方便相关人员进行沟通和讨论，共同提高数据库质量。

　　8加强资源宣传和用户培训

　　好资源必须要让人知道，有人来用。让人知道就要通过各种途径进行宣传，让它深入人心，让公众知道有这样一个数据库，这个数据库可以检索利用哪些资源。当然，“授人以鱼不如授人以渔”，当人们都知道这个数据库后，就要通过开展多种形式的培训，教会用户怎样使用，这样才能让这个数据库真正在文化软实力提升中发挥作用。