Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Методы и системы диагностирования устройств железнодорожной автоматики и телемеханики 10
1.1 Особенности диагностирования устройств ЖАТ и системы диагностирования и мониторинга 11
1.2 Модели и методы решения задач диагностирования 19
1.3 Современные системы диагностирования технических устройств в других отраслях.21
1.4 Выводы по главе 1 24
ГЛАВА 2 Построение распределенной системы диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ 25
2.1 Разработка общей структуры системы диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ 25
2.2 Подсистемы ТДМ на уровне линейного пункта 27
2.2.1 Выбор операционной системы 28
2.2.2 Подсистема сбора данных 29
2.2.3 Подсистема предварительной обработки данных 32
2.3 Подсистемы ТДМ на уровне дистанции СЦБ и Дороги 33
2.4 Принципы взаимодействия подсистем и универсальный протокол обмена 37
2.5 Информационный протокол передачи состояния иерархии объектов 47
2.6 Унификация информационного взаимодействия систем технического диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ 53
2.7 Выводы по главе 2 60
ГЛАВА 3 Математическое обеспечение системы диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ 61
3.1 Повышение точности измерений 61
3.2 Моделирование устройств железнодорожной автоматики и телемеханики 68
3.3 Методы анализа аналоговых показателей 72
3.3.1 Метод качественного нечеткого описания изменения параметра во времени 73
3.3.2 Сравнительный анализ метода качественного нечеткого описания 79
3.3.3 Метод упаковки протоколов измерений 82
3.4 Комплексный метод качественного нечеткого описания 84
3.4.1 Использование метода качественного нечеткого описания при асинхронности данных по времени 89
3.4.2 Модификация комплексного метода качественного нечеткого описания для анализа событий 92
3.5 Выводы по главе 3 95
ГЛАВА 4 Информационное и программное обеспечение системы диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ 97
4.1 Методы организации модульности программного обеспечения 97
4.2 Методы организации процесса диагностирования 106
4.2.1 Событийная модель обновления состояний 107
4.2.2 Управление обновлением состояния 108
4.2.3 Распределение функций диагностирования 109
4.3 Методы представления знаний и реализация логического вывода в подсистеме интеллектуального анализа 111
4.4 Структура и этапы автоматизации разработки информационного обеспечения 117
4.5 Автоматизация формирования мнемосхемы железнодорожной станции 121
4.6 Методы динамического отображения в программном обеспечении АРМ 126
4.7 Выводы по главе 4 129
ГЛАВА 5 Применение разработанных методов и моделей на железнодорожном транспорте 130
5.1 Увязка системы АДК-СЦБ и МПЦ Ebilock-950 130
5.2 Система АДК-СЦБ на основе ИВК-ТДМ 132
5.3 Сервер унифицированного информационного взаимодействия 135
5.4 Дорожный диспетчерский центр технического диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ Северо-Кавказской ж.д 136
5.5 Выводы по главе 5 139
Заключение 141
Список литературы
- Особенности диагностирования устройств ЖАТ и системы диагностирования и мониторинга
- Разработка общей структуры системы диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ
- Моделирование устройств железнодорожной автоматики и телемеханики
- Методы организации модульности программного обеспечения
Введение к работе
В таких системах, как железнодорожные станции, существует критическая необходимость в мгновенном обнаружении неисправностей, от простого обрыва кабеля или перегорания нити ламп светофора до выявления предотказных состояний стрелочных приводов. Человек зачастую не может эффективно справляться с большим объемом поступающей информации, поэтому перспективным по части повышения безопасности технических средств является создание многофункциональных автоматизированных измерительно-вычислительных комплексов. Высокий уровень автоматизации и интеллектуализации системы позволит уменьшить время сбора необходимой информации, повысить эффективность действий обслуживающего персонала, оптимизировать периодичность технического обслуживания устройств СЦБ и перейти к стратегии технического обслуживания «по фактическому состоянию». В настоящее время широкое распространение получили системы технического диагностирования и мониторинга (ТДМ) устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ): АПК-ДК, АСДК и АДК-СЦБ. На основе этих систем организуются Дорожные диспетчерские центры технической диагностики и мониторинга, в которых собирается информация о работоспособности устройств ЖАТ. Поэтому актуальным на данный момент является разработка программно-математического обеспечения для всесторонней обработки значительного объема данных.
Методы диагностирования, применяемые в работающих на сегодняшний день автоматизированных системах мониторинга устройств электрической централизации, имеют ряд недостатков, связанных в первую очередь с несовершенством алгоритмов, которые ориентированы на применение ручной технологии и не обеспечивают необходимой глубины контроля. В лучшем случае в этих системах применяется статистический анализ различных показателей, что, конечно, не удовлетворяет современным научным тенденциям в области технического диагностирования. Сигналы и шумовая окружающая среда в технологических процессах на железнодорожных
5 станциях являются сложными, негауссовскими и нестационарными. Поэтому в большинстве случаев требуются адаптивные методы, которые автоматически приспосабливаются к изменяющимся условиям, чтобы соответствовать специфическим характеристикам каждого отдельного устройства или эксплуатационного режима.
В рамках современного уровня развития методов интеллектуального анализа данных и средств программирования в данном исследовании разработаны основные принципы построения интеллектуальной системы диагностирования.
В качестве объекта исследования в работе выступает система технического диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.
Предметом исследования являются методы и модели диагностирования устройств ЖАТ и принципы построения распределенной системы ТДМ ЖАТ.
Целью диссертации является повышение эффективности решения задач диагностирования устройств ЖАТ за счет разработки программно-математического обеспечения автоматизированной системы ТДМ ЖАТ с использованием интеллектуальных экспертных технологий. Основными задачами этого исследования являются:
разработка базовых интеллектуальных методов диагностирования устройств ЖАТ по измерениям их параметров;
разработка принципов моделирования диагностируемых устройств;
разработка программной модели обработки данных;
разработка принципов организации модульности программного обеспечения и взаимодействия подсистем, обеспечивающих распределение функций диагностирования и открытость системы;
разработка методики автоматизации формирования информационного обеспечения.
Решение поставленных задач позволит повысить интеллектуализацию системы диагностирования и мониторинга устройств железнодорожной
автоматики и телемеханики и удовлетворить современным требованиям к экспертным системам реального времени и тенденциям развития методов диагностирования.
Методы исследования. Исследования проводились с использованием теории нечетких множеств, теории распознавания образов, статистического анализа, теории сигналов, теории измерений, теории графов, теории программных систем.
Для достижения поставленных целей в первой главе дается обзор различных систем диагностирования и применяемых в них методов. Рассматриваются как системы диагностирования устройств СЦБ, так и системы диагностирования в других областях. Отмечается необходимость применения интеллектуальных методов анализа данных и экспертных систем в железнодорожной отрасли.
Вторая глава описывает структуру распределенной системы технического диагностирования и удаленного мониторинга устройств ЖАТ. Выделяются составные части и подсистемы. Производится анализ задач подсистем на каждом уровне. Предложены информационные связи как внутри системы, так связи со смежными системами. Разрабатываются принципы взаимодействия подсистем на основе специализированных транспортного и информационного протоколов обмена.
Третья глава посвящена математическому обеспечению системы диагностирования. Определены принципы моделирование предметной области. Разработана модель косвенных измерений сопротивления изоляции, значительно улучшающая точность. Приводится метод качественного нечеткого описания для анализа работоспособности устройства по одному характерному измерению. Разработан комплексный метод качественного нечеткого описания для анализа работоспособности устройства или группы устройств по конечному набору параметров, а также его модификация для анализа последовательности событий.
Четвертая глава посвящена программному и информационному обеспечению системы. Разработана методология построения модульного ПО на основе xml-конфигурирования. Построена модель организации процесса диагностирования. Предложена реализация метода качественного нечеткого описания на основе СУБД MS SQL Server. Разрабатывается структура и метод автоматизации формирования информационного обеспечения. Предложен метод динамического отображения данных на мнемосхеме ПО АРМ.
В пятой главе приводится описание систем, в которых в той или иной степени были применены результаты исследования.
В приложения внесены: подробное описание унифицированного протокола обмена, примеры xml-конфигурирования, а также материалы о внедрении результатов диссертационной работы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработан метод качественного нечеткого описания изменения параметра во времени для анализа работоспособности устройства по одному характерному измерению;
разработан комплексный метод качественного нечеткого описания для анализа работоспособности устройства или группы устройств по конечному набору параметров, а также его модификация для анализа последовательности событий;
разработаны принципы моделирования устройств ЖАТ и программной организации процесса диагностирования;
разработана методология построения модульного программного обеспечения на основе xml-конфигурирования;
разработан набор протоколов обмена данными как внутри системы, так и между системами ТДМ ЖАТ;
разработана структура информационного обеспечения системы диагностирования и мониторинга и методология автоматизации его заполнения.
8 Практическая ценность работы заключается в применении результатов исследования для построения системы автоматизации контроля и диагностирования устройств СЦБ (АДК-СЦБ) на основе измерительно-вычислительного комплекса технического диагностирования и мониторинга (ИВК-ТДМ), организации взаимодействия системы АДК-СЦБ на основе измерительно-вычислительного комплекса автоматизации контроля и диагностирования (ИВК-АДК) со смежными системами, а также в применении результатов исследования для проектирования, разработки и внедрения Дорожно-диспетчерского центра диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ на Северо-Кавказской железной дороге. А именно, в работе достигнуты следующие практические результаты:
автором разработано программное обеспечение, реализующее метод комплексного нечеткого описания и модель организации процесса диагностирования;
автором разработано программное обеспечения, реализующее взаимодействие подсистем внутри системы, а также взаимодействие со смежными системами ДЦ, МГЩ, ДК, СТДМ, по предложенным автором принципам;
автором разработана методика калибрования модулей ввода, измеряющих сопротивление изоляции с выхода СЗИ-1, СЗИ-2, а также программное обеспечение, реализующее разработанную модель косвенных измерений;
автором разработан принцип представления знаний для комплексного метода качественного нечеткого описания и алгоритм логического вывода на основе средств MS SQL Server 2005;
при участии автора разработано программное обеспечение АРМ ДК-ШН (ОС Windows) и АРМ оператора третьей тормозной позиции (ОС Qnx) в части динамического отображения данных на мнемосхеме;
при участии автора разработано программное обеспечение, автоматизирующее формирование информационного обеспечения системы диагностирования и мониторинга;
9
использование результатов исследования для построения системы
технического диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ позволит
повысить достоверность информации о работоспособности устройств,
обеспечить гибкую модульность программного обеспечения, упростить
процесс формирования информационного обеспечения, повысить
точность измерения сопротивления изоляции, обеспечить полноценное
взаимодействие внутри системы и со смежными системами.
По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ. Диссертационная
работа и её отдельные разделы докладывались и обсуждались на научно-
практической конференции «Актуальные проблемы развития транспорта
Черноморского побережья России», г.Туапсе, 2004г; Всероссийской научно-
практической конференции «Транспорт-2005», г. Ростов-на-Дону, 2005г.; II
международной научно-практической конференции «Автоматика и
телемеханика на железнодорожном транспорте «ТрансЖАТ-2005», г.Сочи,
2005г.; Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2006», г.
Ростов-на-Дону, 2006г.; IV международной научно-практической конференции
«Телекомтранс-2006», г.Сочи, 2006г.; VIII Всероссийской научной
конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика,
радиоэлектроника и системы управления», г. Таганрог, 2006г.; XI Международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии 21 века», г. Воронеж, 2007г.; V международной научно-практической конференции «Телекомтранс-2007», г.Сочи, 2007г.
Особенности диагностирования устройств ЖАТ и системы диагностирования и мониторинга
Основной задачей систем диагностирования устройств железнодорожной автоматики и телемеханики является задача формирования верного диагноза о состоянии станционных и перегонных устройств. Проблемы в этой области связаны со сложной электромагнитной обстановкой, влияющей на точность средств измерений, и с тем, что диагностические состояния большинства устройств слабо формализованы. Кроме того, как отмечается в [134] около половины всех отказов устройств СЦБ являются внезапными. Характерными примерами являются задачи диагностирования стрелочных электродвигателей (ЭД) и рельсовых цепей (РЦ).
При диагностировании стрелочных ЭД особенно сложны ситуации так называемых множественных переводов, т.к. напряжение и ток питания стрелочных ЭД снимаются с одного или двух шунтов на всю станцию, а значит, приходится иметь дело с суммарным током, потребляемым всеми ЭД.
При диагностике РЦ следует уделить особое внимание анализу напряжения на входе путевого приемника (см. [70],[145]). Именно в изменении уровня и фазы сигнала на входе путевого приемника проявляются воздействия на РЦ таких факторов как разрыв рельса или повреждение узлов РЦ, а также различные помехи, которые вызывают опасные электродвижущие силы или токи вследствие гальванической связи или электрического и магнитного влияния. Кроме того, своевременный анализ напряжений РЦ может предупредить пробои изолирующих стыков, которые приводят к таким отказам как ложная свободность и ложная занятость РЦ.
Важной задачей диагностирования является проверка работы дешифраторной ячейки, нарушение показаний которой вызывается помехами, накладываемыми на кодовые посылки кодируемых рельсовых цепей. Помехи чаще всего связаны с обрывами межстыковых соединений, намагниченностью рельс и элементов стрелок, влиянием обратных тяговых токов на коротких стрелочных секциях, влиянием расположенных в непосредственной близости высоковольтных кабелей.
Помимо диагностирования устройств в отдельности есть задачи требующие анализа состояния группы устройств. Например, методы выявления проведения работ по техническому обслуживанию (см. [91]) должны анализировать появление однотипных ситуаций на различных устройствах по всей станции.
Таким образом, в железнодорожной отрасли существует необходимость в моделях и методах, которые имеют низкую степень ложной сигнализации об отказе, допуская некоторые отклонения сигнала от принятых норм. Кроме того, нельзя забывать, что ценность диагностики заключается, прежде всего, в своевременном предсказании отказа. После того, как произошел серьезный отказ, его обнаружение вообще мало полезно. Таким образом, дальнейшие исследования должны быть сфокусированы на возможности раннего обнаружения ошибок.
Кроме требований к возможностям системы по своевременному обнаружению и предсказанию неисправностей к современным системам мониторинга предъявляются повышенные требования к защищенности системы от внешних воздействий, к устойчивости системы в целом при отказе одного из её модулей. Распределенные системы мониторинга, каковыми являются системы диагностики устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, должны обеспечивать пользователя, находящегося на центральном посту, полной диагностической информацией в режиме реального времени. Очень важным аспектом на сегодня, отмечающимся в [81], [3], [90], является возможность всестороннего взаимодействия различных систем между собой. Нужно отметить актуальность взаимодействий системы диагностирования устройств ЖАТ со следующими системами: системой управления хозяйством службы Ш (АСУ-Ш): о подсистема контроля и планирования технологического обслуживания (КЗ КТО-ЖАТС); о подсистемами учета отказов и выявления устранения отступления от норм содержания (КЗ УО-ЖАТС, КЗ УОНС ЖАТС). системами диспетчерской централизации (ДЦ-Юг КП «КРУГ», ДЦ-Юг с РКП, ДЦ Сетунь, ДЦ Диалог, ДЦ-МПК и др.); микропроцессорными системами управления станциями (МПЦ Ebilock-950, РПЦ, ЭЦ-МПК, ГАЛС Р и др.); системой управления перевозками (АСУСС);
Взаимодействие с этими системами решает следующие основные задачи: автоматизация контроля и диагностирования состояния устройств ЖАТ на станциях и перегонах; централизация данных для организации технического обслуживания средств ЖАТ в Дистанциях сигнализации и связи; оптимизация программно-аппаратных средств систем в части подключения к дискретным и аналоговым сигналам устройств СЦБ; развитие информационной среды и инфраструктуры диспетчерского контроля устройств и систем ЖАТ (удаленный мониторинг); развитие технического и сервисного обслуживания на основе удаленного мониторинга результатов диагностирования в дистанциях и дорожных центрах;
Разработка общей структуры системы диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ
При построении системы диагностирования и мониторинга устройств ЖАТ будем придерживаться требований к современным экспертным системам реального времени, приведенных в [103], [42]. В первую очередь, экспертные системы моделируют скорее мышление человека, чем физическую природу, и формируют определенные соображения и выводы, помимо выполнения вычислительных операций. Во-вторых, важными функциями экспертных систем являются представление знаний и управление процессом поиска решений. Моделированию рассуждений человека при диагностировании устройств ЖАТ, а также методам представления знаний и алгоритмам логического вывода, посвящены разделы 3.3, 3.4, 3.4.2, 4.3 настоящего исследования.
Кроме того, для обеспечения сокращения сроков разработки приложений, повторного использования информационного и программного обеспечения к экспертным системам предъявляются повышенные требования к модульности программного обеспечения. Обеспечению модульности ПО посвящен раздел 4.1 настоящего исследования. Вопросу автоматизации формирования информационного обеспечения системы посвящен раздел 4.4 настоящего исследования.
Важными свойствами экспертных систем является интегрированность и открытость системы, а также клиент/серверная архитектура, которые позволяют взаимодействовать с другими системами, повысить надежность и общую производительность. Вопросам интеграции со смежными системами и взаимодействия подсистем исследуемой системы посвящены разделы 2.4, 2.6.
Экспертные системы реального времени также имеют свои особенности, связанные с возможностью представлять изменяющиеся во времени данные, поступающие от внешних источников, обеспечивать хранение и анализ изменяющихся данных, выполнять рассуждения о нескольких различных асинхронных процессах одновременно, и, в конечном счете, моделировать «окружающий мир». Моделированию устройств ЖАТ и реализации процесса диагностирования посвящены разделы 3.2, 4.2 настоящего исследования.
Первым шагом при построении экспертной системы диагностирования и удаленного мониторинга является разработка её архитектуры. Архитектура является той базой, которая должна обеспечить как свойства реального времени, так и свойства экспертной системы.
Согласно [127] структура распределенной СТДМ устройств ЖАТ должна строиться по иерархическому принципу с выделением следующих уровней: уровень линейного пункта (станция, перегон), уровень дистанции и уровень дороги. В рамках настоящего исследования на каждом из этих уровней предложено выделить подсистемы, снабженные специализированным информационным, программным и математическим обеспечением (Рисунок 2.1): подсистема сбора данных (на уровне линейного пункта), подсистема предварительной обработки (на уровне линейного пункта), подсистемы интеллектуального анализа (на уровне дистанции и дороги). Взаимодействие этих модулей строится на клиент-серверной технологии с обеспечением реального времени передачи информации.
Подсистема сбора данных обеспечивает систему мониторинга исходной информацией об устройствах, полученных либо специализированными измерительными средствами, либо от смежных систем, таких как системы диспетчерской централизации, микропроцессорные системы централизации и т.д. Каждый из способов получения данных имеет свои особенности, поэтому разрабатываются модули взаимодействия, имеющие единый формат представления данных и способ передачи полученной информации в подсистему предварительной обработки данных. Вопросам представления информации в подсистеме сбора данных посвящен раздел 2.2.2.
Основными задачами подсистемы предварительной обработки данных являются: выявление мгновенных технологических операций, отказов, предотказов устройств ЖАТ, запись протоколов событий, а также передача информации в подсистему анализа на уровне дистанции СЦБ в режиме реального времени. Описание подсистемы предварительной обработки данных приводится в разделе 2.2.3.
Подсистема интеллектуального анализа строится на основе хранилища данных и организует обработку ситуаций, выявленных в подсистеме предварительной обработки, на основе базы знаний и истории работы устройств.
Моделирование устройств железнодорожной автоматики и телемеханики
Для описания и диагностирования процессов на железнодорожной станции необходимо ввести модель устройства в системе. Назовем эту модель «объектом мониторинга», которая будет обеспечивать анализ работы устройства. Объекты мониторинга разделим на следующие три типа:
- «объект контроля» - это модель устройства, которая на основе измерений параметров устройства формирует «состояние объекта» (согласно [127] это только первый этап контроля «технического состояния», т.е. получение информации о фактическом состоянии объекта, о признаках и показателях его свойств).
- «объект диагностирования» - это модель устройства, которая на основе измерений параметров устройства и его состояния формирует «техническое состояние объекта» (согласно [127] объект диагностирования выполняет и первый этап контроля «технического состояния», и последующие, являющиеся сопоставлением полученной информации с заранее установленными требованиями и выработкой соответствующего решения по поводу устройства).
- «группа мониторинга» - это модель группы устройств, которая логически объединяет модели устройств из группы. Кроме того, группа мониторинга может содержать общие для объединенных в ней объектов параметры и в некоторых случаях обладать свойствами объекта контроля и объекта диагностирования.
Объект мониторинга наделим «задачами», которые выполняют функции технической диагностики соответствующего объекту мониторинга устройства или функции периодической записи некоторых данных в протоколы, или функции сбора статистики и т.д. Задачи формируют состояние объекта и техническое состояние объекта, которые могут быть использованы в АРМ для отображения (индикации) состояния устройств (см. раздел 4.6).
Задачи предлагается разделять на четыре типа: задачи контроля и измерения, задачи формирования состояния, задачи диагностирования и прочие задачи, не влияющие на состояние и техническое состояние объекта.
Задачи контроля и измерения служат для связи сигналов в подсистеме ввода (см. 2.2.2) с объектом мониторинга. При этом обеспечивается приведение запроектированного сигнала ТС к типовому назначению. Например, сигнал занятости рельсовой цепи может быть снят с тылового контакта повторителя путевого реле, а не с фронтового, тогда задача «Контроль занятости РЦ» обеспечит инверсию значения для использования в других задачах. Или сигнал огневого реле светофора может сниматься как отдельный сигнал, а может как мигание сигнального реле - в этом случае задача «Контроль целостности нити светофора» должна вернуть «да» при мигании связанного с ней сигнала ТС.
Таким образом, для каждой задачи характерны тип задачи, который определяет «что задача выполняет», и алгоритм, который определяет «как задача выполняется». Это разделение очень важно при разработке информационного обеспечения (см. раздел 4.4).
Задача формирования состояния обеспечивает анализ состояния задач контроля и измерения и формирует совокупное состояние объекта контроля, а, значит, может быть у объекта только одна. Возможные результаты работы задачи формирования состояния определены типом объекта (так как однотипные объекты имеют общие множества состояний). Но, поскольку однотипные объекты могут иметь разные наборы задач контроля и измерения, то, как и для задач контроля и измерения, для задач формирования состояния определяются алгоритмы. Например, задача «Состояние РЦ» при формировании состояния рельсовой цепи с двумя задачами контроля и измерения: «Контроль занятости РЦ», «Контроль замыкания РЦ», может выполняться по следующему алгоритму:
Задачи диагностирования выполняют анализ работоспособности моделируемого устройства, используя состояние задач контроля и измерения диагностируемого объекта, а также состояние задач других объектов. В результате набором задач диагностирования объекта формируется перечень диагностических состояний, в которых находится объект. Задачи диагностирования также делятся на типы и характеризуются алгоритмами выполнения, как и другие задачи. Методам, используемым в задачах диагностирования, посвящены разделы 3.3 и 3.4.
Прочие задачи объекта мониторинга предназначены для выполнения специальных функций обработки состояний остальных задач, но при этом они не влияют на перечень диагностических состояний, как задачи диагностирования. Например, к таким задачам можно отнести задачу «Суточный протокол РЦ», которая подсчитывает: количество смен состояния задач контроля (используется для анализа интенсивности работы устройства); количество проявлений и восстановлений, а также длительность диагностических состояний (используется для анализа интенсивности отказов); средние значения задач измерения напряжений РЦ за сутки с заданным периодом и т.д. Накопленные данные задача сохраняет в специальный протокол.
Методы организации модульности программного обеспечения
Сегодня одной из ключевых особенностей программного обеспечения считается модульность. Приложения, построенные на модульном принципе, могут менять свое функциональное назначение, основываясь на предоставленную конфигурацию. Это позволяет разрабатывать отдельные элементы программного обеспечения, а при адаптации к конкретному объекту внедрения собирать нужную для него функциональность в целое. Эта возможность особенно актуальна для систем, имеющих широкое тиражирование.
Основой модульности .программного обеспечения, безусловно, является применение объектно-ориентированных языков программирования и механизма динамически подключаемых библиотек. Для создания экземпляров классов и их связывания между собой необходимо разработать гибкие механизмы конфигурирования программного обеспечения, которые обеспечат автоматизацию загрузки сложных модульных приложений. Для построения конфигурации приложений будем использовать формат xml, как наиболее актуальный в рамках современного развития информационных технологий.
Введем понятие xml-объекта, которое будет отражать создание экземпляра класса из динамически подключаемой библиотеки.
Объявлением простого xml-объекта является xml-элемент следующего вида: Здесь атрибуты NAME и CLASS являются зарезервированными ключевыми словами и определяют соответственно имя xml-объекта и имя класса, реализующего некоторый интерфейс и соответствующего этому объекту в программной реализации.
Такая конструкция объявляет xml-объект с именем «1-й» класса «IMyObject» и фактически говорит приложению о том, что для загрузки этого xml-объекта необходимо создать экземпляр класса «IMyObject», связать его с именем «1-й» и дать ему возможность загрузить свои параметры из этого xml- элемента. В качестве этих параметров в данном примере выступают: значение атрибута MYATTR, содержимое xml-элементов с именами тегов PARAM1 и PARAMA.
Для организации загрузки xml-объектов в базовом программном обеспечении реализуется специальный загрузчик и объявляется интерфейс, от которого должны быть порождены все классы xml-объектов.
Необходимо отметить, что объявление xml-объекта позволяет не только создать экземпляр нужного класса из нужной библиотеки, но и выполнить конфигурирование этого экземпляра. XML-наследование
Для объединения некоторых параметров xml-объектов в группы используется ключевой атрибут FROM. При этом необходимые параметры выделяются в отдельный xml-элемент. Важно при этом, что этот xml-элемент должен содержать атрибут NAME для организации в xml-объекте ссылки на него. Рассмотрим пример объявления xml-объекта со ссылкой на данные из другого xml-элемента:
Такая конструкция объявляет объект с именем «2-й». Атрибут FROM является зарезервированным ключевым словом и определяет ссылку на xml-элемент, данные которого наследует xml-объект. В этом случае приложение должно обеспечить загружаемому объекту доступ к данным так, как будто объект имеет дело только с одним xml-элементом следующего формата: Атрибут CLASS может быть необязательным, если его значение определено в xml-элементе, на который организована ссылка.
Организация доступа к параметрам xml-элементов при xml-наследовании - это задача приложения. В базовом программном обеспечении организована надстройка над классом xml-элемента, позволяющая работать с данными xml-объекта и xml-элемента, на который организована ссылка, как с данными одного xml-элемента.
При xml-наследовании возможны ситуации, когда данные xml-объекта совпадают с данными в xml-элементе, на который организована ссылка. Рассмотрим пример:
