互操作模型

关键词: 情感

互操作模型(精选九篇)

互操作模型 篇1

为了解决这些问题, 本文提出了一种基于关联数据的情感分析模型, 这个情感分析模型基于几个词汇本体的组合: (1) 自然语言处理信息交换模式 (NLP Interchange Format, NIF) [1], 这种模式提出了一种在万维网上利用URIs描述文本、引用文本的方式; (2) 本体词汇模型 (Lexicon Model for Ontologies, Lemon) [2], 这种模型提供词汇信息, 提供不同领域词汇信息的区别或同词不同义之间的区别; (3) 情感模型Marl[3], 将词汇入口或词义与一个情感信息相连。

1 自然语言处理信息交换模式

探索NLP工具的特长, 并使它们协同工作是很困难的, 特别是这些工具接口及输出还采用了不同的格式。因此, 一旦一些特定的工具被集成, 这个集成通常是不能被其他人重用的。为了简化工具之间的组合, 提高他们之间的互操作性, 促进关联数据的使用, 提出了NIF。NIF是一种基于RDF/OWL格式的模型, 这种模型为NLP工具之间、语言资源之间以及语言资源注释之间提供互操作。这种互操作是通过NLP工具使用RDF来交换文本文档的注释来实现的。下面是一个NIF的例子, 这个例子中, NIF提供两种URI模式, 用来将字符串表达成RDF格式的资源。例如, “Berlin has a new mayor!”这个句子中的Berlin被两种不同的NLP工标注, 即OLi A和DBpedia。

2 本体词汇模型

当前语义网中, 存在大量可用本体, 但是这些本体的使用存在以下问题。 (1) 现有语义网标准能够提供的描述这些本体的信息不够全面和完善, 通过NLP应用开发利用这些本体资源, 需要更全面更完善的本体信息。 (2) 虽然存在大量可用的描述了大量语言信息的词汇资源, 但是这些数据格式不统一, 并且这些数据与本体和其他资源连接起来很困难, 一是当前的语义网标准不够用, 二是大量词汇资源的数据格式不统一。于是提出了Lemon模型, 该模型能够共享语义网的术语和词汇资源, 也能连接到已存在的本体提供的语义表示。Lemon模型能够简洁描述已存在的词汇资源;结合标准的NLP工具, 根据Lemon模型能很容易地为领域本体生成新的词汇;结合生成的及已存在的词汇, 能协作发展为本体实体提供大量的词汇描述。Lemon模型希望能够为任意一种本体描述其语言资源信息。SKOS (Simple Knowledge Organize System) 只擅长于描述词表类本体, 而Word Net以及其他特定领域的语言资源不能描述任何本体。

3 情感模型Marl

多数情感系统在进行情感挖掘、情感分析后将所得到的结果以非结构化的格式发布, 还有一些情感系统建立了它们自己的格式或语言, 就造成了各情感系统之间数据格式不统一, 数据不能共享。情感模型Marl的目标是:建立一个通用的网页元数据模式 (本体) , 用一种形式化的模式发布情感挖掘的结果。情感信息由一个统一的方式描述。一是在全网范围内比较和执行情感信息成为可能;二是使用目前的搜索引擎虽然能够找到所期望的情感信息, 但是文本索引在准确度和灵活性上都比不上基于元数据的索引;三是与其他元数据连接, 效用是更大问题。上面这个动机看起来很合理, 其实实际操作起来很困难, 想指出的是内容提供者发布元数据最大的争论在于:提高元数据在网上或搜索引擎中的可用性。元数据使得查询更准确, 召回率更高, 搜索结果中包含了从以HTML格式发布的元数据中抽取的数据后, 检索效果更明显。通过情感模型Marl描述情感信息, 从而达到了相同的效果。情感模型Marl首先分析了不同种主观数据源, 构造了一种通用模型Marl本体V0.1, 然后分析了封闭环境下的情感特征, 并使用一个企业开放注释系统作为案例研究, 接下来使用新鲜数据来评估Marl本体, 并弥补了发现的一些缺陷。这个特定的模型中, Marl集中了所有数据属性在一个情感类上。在本体设计选择时, 存在一个通用的问题就是:构造特定的概念为领域本体的类, 还是作为文本属性或简单的URL链接, 这个选择很困难。为了充分发挥语义网的潜能, 最好的方法就是构造元数据概念模型, 实体使用特定的本体来描述, 但是真实情况与实际操作有很大差距。因此, 提出了一个模型, 以确保可扩展性, 同时使得更简单实用。

解释情感本体描述问题之后, 接下来展示它们的可能用途以及封闭开放系统之间的不同。

在这个例子里, 情感本体仅仅以文字属性来使用, 结构化的信息 (连接情感文本、情感值、文档) 仍然是非常有用的。即使使用关键词搜索引擎, 发布情感元数据仍然是很有意义的。虽然发现的信息是残损的和不准确的, 但实际中一旦查询到了想要的文本的情感信息, 由于元数据的原因, 对它们作比较和以不同的格式转换都是可行的。而且, 在语义元数据检索方面研究的进步, 利用这种简单的关系可以将搜索查询应用到大数据集上。语义网的一个目标是提供实体查询服务。实体查询提供的是一个确切的概念, 这样用户就会减少在关键词查询中遇到的歧义问题。

4 结语

情感语言资源作为情感分析的重要工具, 情感资源整合作为情感分析的基础任务, 其构建问题逐渐成为自然语言处理领域的研究热点之一, 本文提出了一种情感资源整合模型, 介绍了模型中涉及的几种关联数据模式自然语言处理信息交换模式 (NIF) 、本体词汇模型 (Lemon) 、情感模型Marl, 为情感资源整体提供一种基于语义网的解决途径, 下一步将深入进行情感模型的关联数据描述方面的研究。

摘要:情感分析强烈依赖语言资源, 尤其与情感词典有直接关系, 而这些情感词典等语言资源通常是分散的、异构的, 并且局限于某个特定领域。笔者提出一种模型, 旨在: (1) 为情感分析构建一个通用语言资源表达模型, 为基于已形成的关联数据格式 (Lemon、Marl、NIF、ONYX) 的情感分析及服务建立APIs; (2) 建立一个语言资源池, 用互操作的方式使得分散的语言资源及服务能在情感分析中可用。笔者描述了资源池中可用的语言资源及服务, 并列举了几个基于资源池的实例应用。

关键词:情感本体,本体,NIF,Lemon,Marl

参考文献

[1]S Hellmann, J Lehmann, M Nitzschke, et al.NIF combinator:combining NLP tool output[A]//International Conference on Knowledge Engineering & Knowledge Management[C].2012:446-449

[2]J Mc Crae, D Spohr, P Cimiano.Linking lexical resources and ontologies on thesemantic web with lemon[A]//Extended Semantic Web Conference on the Semantic Web:Research&Applications[C].2011:245-259.

互操作联邦数字图书馆研究 篇2

3.1 基于中介(mediation)系统的结构

中介(mediation)结构为实现异构DLs的互操作联邦提供了一条有效途径。它利用一个中介层(mediator)为每种数据源提供一个通用的数据模型和查询界面,使用包装层(wrapper)屏蔽各种数据源之间的异构性。中介层负责接受用户的查询,并将其转换成通用模型。包装层将中介层提供的通用模型转换成针对具体数据源的查询并执行。中介层收集来自包装层转换后的查询结果,将其归并后返回给用户。其代表是文献[4]中介绍的体系结构,它利用面向对象的数字图书馆系统MARIAN作为网上学位论文联邦数字图书馆(NDLTD)的中介层中间件(mediation  middleware),以期提供一个公共的查询界面和集成平台;使用5SL(一种基于XML的描述语言)描述每个联盟DLs的馆藏服务能力及其内部文档结构。这些描述信息不仅可以为中介层(mediator)提供数据结构,而且允许包装层(wrappers)的半自动化生成。NDLTD体系结构集成了多种采用不同协议(包括Harvest系统、Dienst协议、Z39.50协议和OAI协议)的异构DLs系统,允许使用多种方法定期地从联盟DLs的馆藏中提取信息,经过处理、合并后集中保存在一个联合文档(union  archives)中,用户对保存在联合文档中的数据进行查询。NDLTD体系结构实现了结构(异构的)、系统(使用Dienst、Z39.50和OAI等不同的协议)、语法(包含有不同的数据格式)及语义四个层次上的互操作。

中介(mediation)结构为馆藏自治、结构异构的DLs之间的互操作提供了强有力的支持。目前这方面的主要研究工作是将中介结构(包含有实现低层信息到高层抽象转换的组件)同基于agent的系统(包含有控制复杂协商任务的智能对象)相结合。为了更好地支持互操作,各组件之间的通信通常采用标准协议(如HTTP、Z39.50、KQML或CORBA)实现。

3.2 基于数据驱动的结构

基于数据驱动的结构是一种以数据为中心的结构,它既不要求对现有DLs的结构做任何修改,也不要求联盟成员的DLs遵从某种互操作协议,只要求使用数字图书馆描述语言(DLDL)描述各自的馆藏资源(DLs的元数据及其内容)、访问方法和服务能力,并将这些描述信息登记到注册服务器中。当用户通过联邦数字图书馆(FDL)查询时,FDL根据注册服务器中保存的信息,选择出最合适的DLs执行用户的查询,并收集这些DLs返回的结果,合并整理后返回给用户。其代表是美国弗吉尼亚大学的数字图书馆研究小组提出的FDL结构,它包括三个主要部分[2]:①异构DLs的收集及其DLDL描述;②一个基于LDAP的注册服务及主XML归并agent;③一个联邦数字图书馆(即一个基于Java的应用程序,它能够支持不同DLs的集成,使用户感觉到如同使用单个数字图书馆一样)。其中,注册服务允许任何DLs通过向LDAP服务器提交其DLDL描述而成为FDL的一员。

基于数据驱动的结构要求所有加盟的DLs使用统一的数字图书馆描述语言描述各自的馆藏内容、访问方法和服务能力,其查询响应时间是应当考虑的主要因素,服务质量通常由所选择的DLs中服务最差者决定。

3.3 基于Agent的结构

Agent(包括多Agent、智能Agent和移动Agent)的理论、技术,特别是多Agent的理论、技术,为分布式开放系统的分析、设计和实现提供了一条崭新的途径,被誉为“软件开发的又一重大突破”[6]。将Agent技术引入到数字图书馆领域,不仅可以为用户提供个性化的服务,而且使系统具有较好的开放性、可扩展性和可伸缩性。基于Agent的FDL体系结构通常包括用户Agent、中介(mediated)Agents和资源Agents,它们之间通过协商、合作完成某项任务。中介Agents负责与用户Agent、资源Agents和其他中介Agents的交互。用户Agent向用户提供接口界面,接受用户输入的查询请求,转换成通用的查询语言后交给合适的中介Agents。资源Agents作为每个DLs的智能前端接口,负责执行用户的查询,其功能与中介结构中的包装层(wrappers)类似,主要用于隐藏每个DLs的异构性,使用户感到如同使用单个数字图书馆一样。美国密执根大学的数字图书馆原型系统(UMDL)[7]是这种结构的代表,它包括用户接口Agents(UIAs)、中介Agents、馆藏接口Agents(CIAs)和馆藏四个部分。其中,UIAs提供用户使用UMDL资源的接口,并负责维护用户的profiles,以便提供个性化的服务。中介Agents提供信息服务的中介,负责将来自UIAs的查询送往最合适的CIAs,并监控查询的进展情况,传递处理结果以及进行数据格式的转换等。CIAs负责管理UMDL的馆藏接口以及馆藏内容的发布等功能。UMDL利用上述三类Agents,实现了对异构信息源的跨库检索。

3.4 基于OAI互操作框架的结构

开放存档倡导(Open  Archives  Initiative――OAI)是一个讨论和解决DLs互操作问题的论坛,其目标是为实现DLs的互操作提供简单、有效的机制。OAI的第一次会议于10月在美国新墨西哥州的圣达菲召开,会上制定了关于元数据Harvesting的技术协定――圣达菲协定[8]。该协定主要包括两部分:定义一个简单的元数据元素集――开放存档元数据集(OAMS),以便在存档之间大粒度地发现文档;定义一个公共协议――开放存档Dienst协议的子集(OA-Dienst),以便在存档之间提取OAMS和指定存档的元数据。另

外,圣达菲协定还定义了数据提供者(data  providers)和服务提供者(service  providers)模型。前者指存档的管理者,允许外界通过OAI协议访问其元数据;后者指从数据提供者那里获取元数据,并向用户提供高层服务的实体。目前,圣达菲协定已得到扩充和修改[9],存档内容由起初的电子版资料(e-print  material)扩充到一般的学术数据(scholarly  data),选用Dublin核心元素集作为公共元数据集,并将元数据Harvesting协议作为数据提供者和服务提供者之间的通信协议。

OAI为解决DLs的互操作问题提出了一种简单的互操作框架。它要求数据提供者按照标准的元数据格式(如Dublin  core)建立其馆藏元数据,要求服务提供者利用OAI的元数据Harvesting协议与数据提供者进行通信。这种结构的代表是Arc[10],它是第一个采用OAI互操作框架实现的联邦搜索服务。Arc能够从遵从OAI协议标准的存档中获取(Harvesting)元数据,经过处理后存入一个基于关系型数据库(如MySQL或Oracle)的搜索服务中。NDLTD[4]联邦数字图书馆也选用OAI互操作框架作为其元数据互操作的部分解决方案,以克服联盟DLs之间的异构性障碍。

OAI互操作框架实际上是通过在数据提供者和服务提供者之间定义一个标准接口来实现DLs之间的互操作,但并没有规定如何选择数据源,也没有强调如何实现服务提供者。另外,利用OAI互操作框架实现的联邦数字图书馆也存在元数据的同步更新问题,目前主要利用基于日期戳(datestamp)的“拉”(Pull)模型解决数据提供者和服务提供者之间的数据同步问题。

4 结束语

建立全球范围的互操作联邦数字图书馆是一项十分艰巨的任务,不仅包含一系列的关键技术,而且还存在着知识产权、经济、社会和法律等方面的问题。目前许多DLs都是自治的信息系统,它们具有不同的搜索界面、体系结构、通信协议和管理策略。在这些异构的DLs之间建立互操作联邦面临着以下挑战:①提供统一的接口界面以及将每个DLs映射到该界面的通用映射机构;②提供灵活的集成方式及工具以支持各种异构DLs的集成;③用户对联邦数字图书馆中每个DLs的访问应当透明。这些是建立互操作联邦数字图书馆需要进一步研究和解决的问题。

【参考文献】

1 EU-NSF  digital  library  working  group  on  interoperability  between  digital  libraries(position  paper),  1999,  www.  iei.  pi.  cnr.  it/DELOS/NSF/interop.  htm

2 Barry  M.  Leiner.  The  NCSTRL  approach  to  open  architecture  for  the  confederated  digital  library.  D-Lib  Magazine,  December  1998

3 Hussein  Suleman,  Anthony  Atkins,  etc.  Networked  Digital  Library  of  Theses  and  Dissertations.  D-Lib  Magazine,  September  2001

4 Goncalves  Marcos  A.,  Robert  K.  France  and  Edward  A.  Fox.  MARIAN:  Flexible  interoperability  for  federated  digital  libraries.  proceedings  of  5[th]  European  conference  on  research  and  advanced  technology  for  digital  libraries(  ECDL2001  ),  Darmstadt,  September  2001,  173~186

5 Erik  Selberg  and  Oren  Etzioni.  Multi-service  search  and  comparison  using  the  Metacrawler.  proceedings  of  4[th]  world  wide&

nbsp; web  conference,  Boston,  MA  USA,  December  1995

6 刘大有,杨鲲,陈建中.Agent研究现状与发展趋势.软件学报,2000,11(3):315~321

7 Daniel  E.  Atkins,  et  al.  Toward  inquiry-based  education  through  interacting  software  agents.  IEEE  Computer,  1996,29  (5):  69~76

8 Van  de  Sompel,  Herbert  and  Carl  Lagoze.  The  Santa  Fe  convention  of  the  Open  Archives  Initiative.  D-Lib  Magazine,  February  2000

9 Lagoze,  Carl  and  Herbert  Van  de  sompel.  The  Open  Archives  Initiative  protocol  for  metadata  harvesting,  2001  http:/www.  openarchives.org/OAI/openarchivesprotocol,  htm

微软互操作中国提速 篇3

据了解,在去年发布的支持文字处理(Word)文档双向转换的1.0版的基础上,UOF-Open XML转换器2.0还实现了UOF 和Open XML之间电子表格文档(XLS)和演示文档(PPT)的双向转换。这标志着,微软Office与符合UOF标准的国内办公软件完全实现了互操作。

全保真与高保真

“标文通(UOF)是目前政府办公软件所采用的普遍标准,而普通用户中则是Windows Office居多,这就导致向政府提交文档的时候,不同的文档格式互相不能操作,从而形成了信息孤岛。” 转换器项目组负责人、北京航空航天大学林学练告诉记者,这种互操作的需求,是产生UOF-Open XML转换器的最直接原因。

林学练介绍,转换器2.0可以不依赖于任何办公软件,实现两种标准的互操作。而且由于该项目是开源的,所有用户都可以免费下载获得。

不过,微软中国首席技术官李志霄指出: “转换器在不同标准间转换时,我们只能做到高保真,而不是全保真。”这是由于不同软件的编码、排版技术不同,即便是同品牌的不同版本,打开同一个文档也会出现不完全一致的状况。但李志霄同时强调,“转换器已经实现了内容的全保真。要实现格式的全保真,还需要整个行业的共同合作和努力。”

发起联盟

加速互操作进程

实现互操作性的核心是数据。无论是个人、企业,还是政府机构,都需要在不同的平台和系统中进行数据的交互,而错综复杂的混源环境却对这一目标的实现提出了挑战。

因此,除了对文档互操作大力推进之外,微软还和各个社区一起致力于实现基于不同平台的相互沟通。其中,为众人所熟知的是微软与Novell在互操作方面的协议。到现在为止,仅在中国及亚太区,微软和Novell联合推出的互操作解决方案就帮助了超过50家的新客户,解决了混源IT环境的互操作问题。

除此之外,据微软中国平台战略总监李科研介绍,微软于2006年发起了一个互操作厂商联盟(IVA),与参与的企业共同探讨用户的互操作需求及解决方案,目前全球已经有包括IBM、SUN、红帽等在内的60多个软硬件厂商参与。

而在中国,微软正在和国内的一些厂商推进协作,希望将更多的厂商纳入IVA,并与国内的业界专家合作,了解国内的互操作问题,共同制定解决方案。

互操作模型 篇4

网络技术的迅猛发展,推动着企业综合自动化系统向“管控一体化”模式转变。如何充分发挥数据网络和控制网络的综合优势,实现控制网络和数据网络的无缝连接,构建适合企业特点的控制与管理一体化网络平台,是当今网络技术关注的热点问题之一[1]。

管控一体化模式是以TCP/IP协议为基础,通过Web技术与Infranet的一体化设计,实现企业管、控数据流之间的无缝衔接。企业综合自动化系统所需的内部网络Intranet通常由3个层次构成[1],如图1所示:最上层是企业主干网,主要承担各类数据的传输任务;中间层是互联网络层,由其完成企业内部各部门之间的数据交换;底层是局域网络层,主要用于部门内部各设备之间的连接及其信息交换。中间层网络和底层网络被称为企业基础网络Infranet,其性能优劣直接影响着Intranet的服务质量(Qo S)。而基于Web技术的企业综合自动化系统,与企业内部网的可靠性、兼容性以及实时性有着密切关系,尤其是控制网络与数据网络之间的协议转换效率更是影响系统性能之关键所在。因此,如何选择合适的控制网络协议来构建高效的Infranet,值得深入研究。

BACnet网络是一种基于BACnet协议而建立的控制网络,而BACnet协议是由ASHRAE(美国采暖制冷与空调工程师协会)提出的一种数据通信和数据交换协议[2]。该协议以其良好的兼容性、可扩展性得到众多设备生产厂商的认可和多个国家的支持(如美国于1995年将其确定为国家标准),并于2003年1月被国际标准化组织(ISO)正式接纳为国际标准(ISO16484-5),这也是迄今为止在楼宇设备自动化领域唯一的ISO标准[3]。

虽然BACnet是针对楼宇设备自动化领域定义的网络协议,但其良好的兼容性和互操作性使得BACnet协议能够适用于更广泛领域的网络控制系统[4,6]。本文拟在通过分析BACnet网络的互操作机制建立相应的互操作模型,以此来说明BACnet网络的广泛适用性,从而为BACnet网络在企业综合自动化领域的扩展应用提供有益的参考。

1 BACnet协议的特点

BACnet协议采用面向对象的方法,把参与通信的各类设备抽象为标准“对象(Object)”加以描述,并定义“属性(Property)”来说明对象的内容,定义“方法(Method)”或“服务(Service)”作为对象访问的基本手段。其特点主要体现在以下3个方面:1.对建筑自动化系统中所有设备的访问均以标准化方式进行(即采用面向对象的描述方法);2.设备检测与控制信息均以消息的形式在计算机网络中传递;3.借用了一组成熟的局域网标准作为BACnet的底层通信工具。

1.1 描述设备的通用化方法

描述设备的通用化方法就是为每一类设备预先定义一组对象,例如模拟输入输出、数字输入输出、日程安排表、控制环路、报警等均可被定义为对象,并可进一步把对象描述为属性集。那么任何一个对象都可以描述为由不同属性值所表示的可访问信息之集合[8]。例如,一个模拟输入量在BACnet中就被定义为模拟输入对象,其当前值、对象名称、设备类型等信息即构成该对象的一个标准属性集。

在BACnet标准中,目前已定义了18类标准对象和123种不同的属性[2]。每个标准对象至少应包含3个基本属性(对象标识、对象名称、对象类型),每个属性都赋予了特定的含义。对于一些需要通过网络来获取公用信息的设备,BACnet则定义“消息(Messages)”来满足它们之间的通信要求。通过这种方式即可实现各类设备之间的无障碍交互。

1.2 层次化的体系结构

作为一种开放式的数据通信标准,BACnet协议同样遵守OSI-RM规范。但为了提高网络的通信效率,BACnet采用了精简(Collapsed)的体系结构,仅定义4个层次:应用层、网络层、数据链路层和物理层,如图2所示。其中,应用层整合了OSI-RM的高四层协议,实现了楼宇自控系统中的通信处理和设备的互操作功能;网络层定义了BACnet标准的高效路由和网络拥塞控制机制;链路层则采用ISO8802-2定义的Ⅰ类LLC协议规程,并将其作为链路层与网络层之间的基准协议;物理层则直接引用了5种已得到广泛应用的标准局域网协议(如Ethernet、ARCNET、MS/TP、PTP和Lon Talk等)。因此,BACnet协议可直接与多种现场总线/局域网协议实现互联,具有良好的兼容性,并支持星型、环形、总线型等常见的网络拓扑结构。

1.3 BACnet协议的服务

在BACnet网络中,设备之间的交互主要体现为协议所提供的服务(Service)。服务是一个BACnet设备用来向其它BACnet设备请求获取信息、命令其它设备执行某种操作、或者通知其它设备有某事件发生所采用的方法。如果说“对象”提供了对楼宇自控设备“网络可见”部分的抽象描述,则“服务”提供了用于访问和操作这些信息的命令。

在BACnet标准中服务是分层定义的。应用层为应用程序提供所需的通信服务,并定义对象的表示、互操作服务规程以及传输数据的编码规则,其中对象表示和互操作服务规程是BACnet标准的核心内容,是实现互操作的关键之所在;网络层定义了网络寻址规程和网络层管理服务;数据链路层被划分为MAC和LLC2个子层,分别为不同类型的传输介质提供相应的控制算法,并以统一定义的逻辑链路控制层来屏蔽不同介质访问之差异,为异构网络互联定义了一种通用接口,详见文献[3]。

截至目前,BACnet已定义了42个基本服务并将其分为6类[8]:对象访问服务(Object Access Services)、文件上传下载服务(File Access Services)、远程设备管理服务(Remote Device Management Services)、事件与报警服务(Alarm and Event Services)、虚拟终端服务(Virtual Terminal Services)、网络安全服务(Network Security Services)。为准确地描述这些服务的功能,BACnet协议定义了4种基本的服务原语:请求(Request)、指示(Indication)、响应(Response)和证实(Confirm)[2]。任何2个对等应用进程之间的信息交换,均需采用抽象的服务原语(Service Primitive)来表述,因此BACnet的服务描述具有通用性。

综上所述,BACnet协议所提供的服务包含了楼宇自控网络系统的各个主要方面。从静态的观点来看,服务是对“命令”或“消息”及其操作参数的编码;从通信交互的过程来看,服务不仅是对“命令”、“消息”及其操作参数的编码,而且也包含着对接收服务环境配置和服务应答的有关信息,通过这些信息可以对服务对象的状态进行动态描述。因此,BACnet协议是以对象模型为基础、以服务描述为手段,所形成的一种具有互操作机制的控制网络协议。在BACnet标准中,以对象模型来定义被访问的实体对象,以服务模型来定义访问实体对象的方法,从而达到以指定的方式间接地访问设备对象之目的。

2 BACnet的互操作模型

互操作是设备之间进行动态交互的一种方式,其实现模式主要有两种:直接模式和间接模式[5]。直接模式采用“命令”方式对实体进行操作,也称“命令模式”;间接模式采用“读-写(Read-Write)”方式对被操作对象的属性进行访问,因此也称这种模式为“读写模式”。对象模型是BACnet互操作的理论基础,抽象化的对象描述方法是实现互操作的技术关键,根据互操作功能的表现形式不同,可以建立不同类型的互操作模型如下。

2.1 R/W模型

间接访问模式是对互操作复杂过程的一种抽象描述,它借助于BACnet对象模型把被操作的实体抽象为“对象”,从而屏蔽被操作实体的结构和配置,通过“读-写”对象的属性间接地实现对被操作实体的控制与管理,即BACnet协议以读写访问的方式,实现了对物理设备的互操作[2]。这种基于BACnet对象模型对物理设备实现统一操作的机制,被称之为R/W模型。

R/W模型采用读或写的方式来操作数据,即只需要使用“读取一个数据项的值”和“写入一个数据项的值”2个基本的命令或2条原语就可以实现几乎所有的操作,并为协议的扩展提供了一个统一的机制[10]。由于该机制不增加原语的数量,其服务原语条目相对固定,从而保持了协议的完整性和稳定性。同时,出于灵活性方面的考虑,BACnet协议定义了有限数目的高级操作命令,可以将这些高级操作命令视为基本“读”、“写”命令或服务原语的衍生产物。

2.2 BIBB模型

BIBB(BACnet Interoperability Building Block)是对BACnet互操作功能进行分解和抽象所形成的基本单元,它是由一种或多种BACnet服务所形成的集合[4]。目前BACnet定义的BIBB模块已达50多个[6]。其目标是为设计者提供一种集成化的互操作描述方法,而设计者无需理解相关技术细节或具体的实现细节,因此可以把BIBB理解为“BACnet互操作功能构造块”。其主要作用是简化网络控制系统的应用需求描述,以便以最小的代价来满足设备互操作的功能需求。

为便于描述互操作功能,BACnet参照ASHARE Guideline13-2000 Specify Direct Control System对B I B B进行分类,并定义了5个互操作域I A(Interoperability Area)[5],它们分别是:数据共享域DS(Data Share)、报警与事件管理域AE(Alarm and E v e n t M a n a g e m e n t)、日程控制域S C H E D(Scheduling)、趋势域T(Trending)、设备与网络管理域DM(Device and Networks Management)。根据BIBB的定义及分类,不同BIBB为BACnet提供了不同的服务。例如,支持数据共享域DS的BIBB具有如下属性:读属性、多属性读、写属性、多属性写。读属性服务是为获取单个对象的单个属性值而提供的方法;写属性服务是为保存单个对象的单个属性值而提供的方法;多属性读服务和多属性写服务可应用于同时对多个属性的读取或写入操作,以此来提高设备之间通信的效率。

BACnet的任何一种互操作都可归类到5个互操作域IA之中,反过来每个互操作域都包含着多个BIBB模块。对于复杂的互操作功能描述,可以通过多个BIBB组合来表示。这种通过基本单元组合描述复杂过程的方法,是BACnet标准常用的方法,也是最有效的描述方法之一[9]。注意,为了能够全面地反映互操作过程中作用双方的对应关系,BIBB总是“成对”出现的,并符合“客户/服务器”模型的要求。例如用A、B代表互操作的双方,当A和B需要实现某种互操作功能时,则选择A、B两类设备都支持的互操作域,并以标准化的模式进行交互。

2.3 集成化的BIBB模型

虽然借助于BIBB可以描述互操作的基本性质,但由于使用到的BIBB数量较多,让用户直接选择恰当的BIBB来说明互操作功能有一定难度。为便于使用BIBB,BACnet根据应用需要把已定义的BIBB进行了一定程度的集成,因此定义出6类标准设备(Standardized BACnet Devices)[2,3]:BACnet工作站(BACnet/WS)、楼宇控制器、高级应用控制器、专用控制器、智能执行器、智能传感器等。

一般情况下,基于这6类设备即可以满足构建BAS(Building Automation System)的需要。每一类标准设备对应着一组由BIBB定义的互操作功能,一旦选中了某种标准设备,该设备所定义的BIBB均是可用的,因此只要根据不同需求合理选用标准的BACnet设备,所构建的网络控制系统就具有了相应的互操作功能,从而使应用系统的互操作功能描述得以简化。可见,这种描述方法的最大优势在于,能够让系统设计人员把注意力集中于应用需求分析及其实现方面,而不是关注网络通信的基本要求。

总之,R/W模型、BIBB模型、集成化的BIBB模型是从不同层面对BACnet的互操作性加以描述,从而解决了不同类型设备之间相互访问及数据交换的问题。BIBB模型屏蔽了访问的差异性,提供了构造互操作功能模块的通用化方法;而集成化BIBB模型则使得互操作模块的实现得以简化。因此,借助于BACnet的互操作模型可以构建高效的Infranet,从而有效地解决了不同类型设备之间的实时交互问题。

3 互操作模型的应用

随着企业综合自动化系统不断向纵深方向发展,企业内部需要交互的信息越来越多。这些需求不仅对各类设备之间的交互提出要求,而且对各应用系统之间、应用系统与设备之间的互操作也提出了较高要求。BAS必须与企业管理信息系统(如ERP等)进行集成才能实现设备控制信息与应用系统之间的交互,以便BAS的信息能够更直接、更实时地参与企业综合自动化系统的管理与决策[9]。这就要求BAS不仅自身应具有良好的互操作性,而且BAS与其它系统之间也要具有良好的互操作性,而且这种需求是基于Internet的。

显然,上述互操作需求在BAS系统内部是无法解决的,必须对BAS进行扩展,才能使其满足Web访问的技术要求。BAS与其它系统进行互操作的关键,在于操作本身的设备无关性,即要求访问设备的方法必须要有通用性。XML/Web Services技术是实现设备无关性的最佳选择,其开放性、标准性和简便性在IT领域已得到了广泛的应用,并正在向自动控制领域及其它应用领域渗透。

根据BACnet标准设备的定义,BACnet工作站是实现BAS与其它系统互操作的关键设备。只要对BACnet/WS所定义的基本互操作功能进行扩充,并利用Web Services技术来重新定义BAS的“读/写”应用程序接口API(Application Program Interfacce),就可以实现不同BAS的集成以及不同系统之间的互操作[7]。虽然BACnet/WS是BACnet标准的一部分,但其定义的API是“协议中立”的,其它标准(如Lonworks等现场总线协议)均可以使用。即BACnet/WS所定义的接口为独立于任何BAS的通用接口,所有BAS均可利用该接口与企业及管理信息系统进行系统集成和互操作,更详细描述参见文献[7]。

从B A C n e t/W S实现互操作的方式来看,BACnet/WS是在应用层上定义的通用接口,通过它不仅直接实现了BAS与其它系统的集成和互操作,而且这种系统集成方法可以避免由网关集成所带来的网络延时和传输瓶颈问题,从而实现BAS与其它系统的无缝集成,提高信息传输和互操作的效率。从企业内部网的构架体系来看,Infranet是面向控制设备或采用现场总线构建的底层网络,其主要作用是通过设备与应用系统的实时交互完成对控制过程的检测与控制。因此,BACnet定义的“读/写”应用程序接口为这种交互提供了通用化的接口与方法,通过互操作模型可直接与Web服务器及操作台浏览器进行交互,可以满足企业综合自动化系统对Infranet的要求。

4 结论

综上所述,面向对象技术的采用为BACnet互操作功能的实现奠定了坚实的理论基础,对象模型和读写操作模式的建立为互操作功能的实现提供了完善的机制,简化的层次化体系结构为互操作和网络互联功能的描述提供了极大便利,而BIBB和IA标准、BACnet设备、互操作测试等技术规范的建立为互操作功能的实现提供了有力保障。本文通过分析BACnet协议的互操作机制而建立的三种互操作模型,为实现设备与设备、设备与应用系统的集成和互操作提供了具体方法,对BACnet标准设备的扩充使其具有了较强的网络交互能力。因此,基于BACnet网络构建企业所需的Infranet是完全可行的。

摘要:文章从企业综合自动化系统对Infranet的基本要求出发,简述了BACnet协议的特点。通过对BACnet协议的体系结构、服务描述方法以及互操作机制等的详细讨论,总结归纳出BACnet实现互操作的3种模型:R/W模型、BIBB模型、集成化的BIBB模型。在此基础上,针对互操作模型在实际应用中遇到的问题进行讨论,最终给出基于BACnet网络构建Infranet的具体思路和方法。

关键词:Infranet,BACnet协议,BIBB,互操作模型

参考文献

[1]周耿烈,胡赤兵,吕红梅,等.现场总线控制网络与数据网络的集成[J].制造业自动化.2007.7.

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[7]BSR/ASHRAE Addendum c to ANSI/ASHRAE Standard135-2004(Public Review Draft),Available at http://www.bacnet.org.

[8]Paul Vaillancourt,Monitoring Network Aware Sensors Us-ing BACnet,International Journal of Computer Science and Network Security,VOL.6 No.1,January 2006.

[9]董春桥,李凯.BACnet互操作机制研究[J].智能建筑与城市信息.2005.7

军事信息系统互操作性等级模型研究 篇5

迄今为止,国内外的许多研究组织都提出了不少军事信息系统互操作性等级模型。然而由于互操作性在不同场景下的含义有着很大的差异,因此仍然很难给互操作性下一个精确的定义。例如,两个指挥部之间在下达作战计划时的互操作性可能仅需一个电子邮件即可完成,而在预警系统中互操作性的实现就需要各雷达设备之间快速、自动的互相交换信息。美国国防部在综合各方意见后于2001年给出的互操作性定义是:“互操作性是指系统、单位或军事力量之间相互提供和接受服务,以使他们能够有效共同运作的能力[1]。”需要认识到,互操作性仍然是一个不断演化的概念,新技术新理论的出现会不断为其赋予新的内涵。

工程实践的经验表明,问题领域的抽象模型对系统的创建和维护具有重要的参考价值。例如Internet协议模型,其良好的扩展性和鲁棒性至今还为无数用户提供着优良的服务。还有一些抽象模型可以被用于辅助开发者进行需求分析,预知耗费等。因此人们也在寻求针对军事信息系统的互操作性建立模型,以达到:

(1) 建立一个共享的词汇集,便于进行讨论和分析。

(2) 为解决系统结构设计方面的问题提供指引。

(3) 为新理论、新方法的评估提供准绳。

2 几种不同的信息系统互操作性等级模型

2.1 信息系统互操作性等级模型(LISI)

一个广为认可的互操作性模型是美军军事信息系统体系结构工作组于1998年提出的信息系统互操作性等级模型LISI[2]。该模型的目的是为美国国防部提供一个成熟的模型和流程,以便于确定互操作性需求、评估现有系统的互操作性等级,以及为系统向更高级别的互操作性等级迁移提供技术指导。如表1所示,LISI模型按照从低到高将系统互操作性分为5级。 LISI在技术领域为定义、评估和度量信息系统互操作性提供了一个可供参考的公共框架。其应用包含从需求分析到系统开发、采购和后续升级的生命周期的各个阶段,可以帮助体系结构分析员及时发现互操作性方面存在的问题并确定可供选择的技术方案,从而强化了对信息系统的有效管理。

2.2 概念互操作性等级模型(LCIM)

基于LISI的成功经验,对互操作性等级模型的研究广泛展开。然而随着实践活动的不断深入,人们发现仅依靠LISI模型来评估系统的互操作性日益捉襟见肘。一些根据LISI模型评估出来的系统并不能像预期那样工作。2003年,Tolk在其论文中指出:“在技术领域,各种各样的互操作性模型已经存在并被成功的运用于划分系统的互操作性等级,然而这些模型并未涉及概念领域的建模[3]。”因此,他提出了概念互操作性等级模型LCIM,并于其后对模型进行了改进,形成了概念域的6层互操作性等级模型[4]:

(1) 0级:

系统之间不具备互操作性,数据在每个系统内部被私有化的使用。

(2) 1级:

在技术层上,物理连接的建立使得系统间可以进行比特流的交换。

(3) 2级:

在语法层上,数据可以以标准化的格式进行交换,支持相同的协议和格式。

(4) 3级:

在语义层上,不仅数据本身,也包括其上下文关系都可以进行交互,数据的含义由一个共同的参考模型进行定义。

(5) 4级:

在规划层上,系统之间可以进行知识的交互,信息的适用性被明确的定义。

(6) 5级:

在概念层上,建立了对环境的公共视图,此级别的信息交互不仅包括知识,也包括这些元素之间的相互关系。

LCIM模型在军事信息系统的概念设计和技术设计之间架起了一座桥梁,弥补了LISI在为系统间的所有语义关系建模方面的不足。如LCIM所述,为了达到高级别的互操作性,系统间如何理解信息和处理信息必须明确的予以规定。数据格式、结构、甚至语义和接口的一致性并不能完全保证互操作性的顺利实现,同时需要的还有一个共享的模型,该模型可以提供对周围环境的公共视图以及系统间共享的数据和信息的相互关系。然而,至今仍然没有一个良好的模型满足这一要求,对这一领域的研究也将继续深入下去。

2.3 组织结构互操作性等级模型(OIM)

Clark 和 Jones指出,组织结构领域的互操作性也是实现军事信息系统互操作的一个关键因素。基于以上认识,他们提出了组织结构互操作性等级模型OIM[5]。OIM模型对LISI模型进行扩展,其定义了组织结构互操作性的5个等级:

(1) 0级:

独立级。该级别描述那些相互独立的组织,这些组织之间通常没有共同的目的和任务,只依靠电话、传真和单个人员等进行一些偶尔的联系。

(2) 1级:

自组织级。这一级别的组织具有有限的指导方针来描述互操作性如何进行,但在本质上这些规划仍然是无计划的。这些组织之间存在共同的目的,但却被放在组织自身目标之下。

(3) 2级:

协作级。这一级别的组织享有共同的目标并被分配不同的角色,并且会进行一定程度的沟通以达到知识共享,但是这些组织的内部框架影响仍然非常巨大。

(4) 3级:

集成级。这一级别的组织之间有共同的目的并为相互协作做好充分准备,有详细的条令来指导组织间的沟通,但是这些的组织内部框架仍有残余的影响。

(5) 4级:

统一级。一个统一的组织具有共享的目标、指挥结构和知识基础等,组织之间实现无障碍的完全互操作。

需要指出的是,OIM模型并非关注于创建系统的组织,其焦点是军事行动中的人员活动和用户方面,主要用于在联合作战中进行问题识别和评估。事实上,OIM为互操作性在另外一个领域建立了和LISI类似的结构,但其不同之处在于OIM模型更强调人的因素,而LISI模型则更关注于技术因素。

3 规划管理互操作性等级模型(PIM)

认识到军事信息系统互操作性涉及领域的广泛性,卡耐基梅隆大学软件工程实验室提出了SOSI模型以描述创建和维护可互操作的系统所需要的各种活动。模型指出,为了使一个系统能够有效运行,必须进行图3所示的3种类型的活动[6],因而军事信息系统的互操作性也要相应的从这3个方面衡量。

虽然SOSI模型在涵盖技术互操作性和组织结构互操作性的同时进一步提出了互操作性的规划管理方面[7],但是SOSI模型并没有明确为提供一个衡量规划管理互操作性等级的标准。因此,文中提出了一个5层的模型以评估军事信息系统规划管理互操作性等级。规划管理互操作性等级模型各等级的特性与效应对照表如表2所示。

4 模型分析

LISI是一个用以对系统进行分类的技术模型;LCIM的目的是弥补互操作性概念设计和技术设计之间的鸿沟;OIM模型将LISI模型扩展到更为抽象的组织结构层;PIM模型根据系统活动提出了规划管理互操作性的等级划分。对比上述模型,可以发现:

(1) 这些互操作性模型之间并不是相互替代的,更不是相互排斥的,而是反映了军事信息系统互操作性的各个不同领域。这表明互操作性是一个多维的概念,其构成不仅包含技术因素,同时还有组织管理因素。为了更为深刻的理解互操作性的本质,必须把所有这些因素列入建模的考虑范围。

(2) 对互操作性的等级应该有更为全面的度量方法,仅仅采用其中的任何一个模型都不足以完整地反映互操作性地所有特性。

(3) 互操作性各维之间的关系是非线性的,即互操作性在某一维上的提高并不一定必然带来其他维上的提高。举例来讲,两支装备有高互操作性级别指挥控制系统的部队在进行作战时,并不一定能够做到很好的相互协同;相反,两只指挥控制系统落后的部队之间也有可能完成良好的协同作战。

(4) 这些模型之间的不同不仅表现在其关注的问题域上,也体现在他们各自不同的用途上。技术模型主要用于根据互操作性的特性对系统进行分类,而其他一些更为抽象的模型主要用于讨论在实现互操作性的活动中面临的各种挑战。

5 结 语

军事信息系统的互操作性是一个多维的概念,现有的任何模型孤立的使用都难以对互操作性进行准确的度量。随着现代战争对军事信息系统互操作性要求的不断提高,未来的研究将更加关注于如何对互操作性的相关特性进行细化和分类,如何解决遗留系统的互操作性问题,以及如何进行有效的联合风险控制等方面。

参考文献

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[3]Tolk,James A.The Levels of Conceptual InteroperabilityModel[A].2003 Fall Si mulationInteroperability Workshop,Orlando Florida,2003.

[4]Tolk,Andreas.Composable Mission Spaces and M&S Re-positories-Applicability of Open Standards[A].2004Spring Si mulation Interoperability Workshop,Orlando Flor-ida,2004.

[5]Clark,Jones.Organizational Interoperability Maturity Modelfor C2[EB/OL].http://www.dodccrp.org/events/1999/1999CCRTS/pdf files/track 5/049clark.pdf,1999.

[6]Morris,Levine.Systems of Systems Interoperability[M].Pittsburgh:Software Engineering Institute,2004.

互操作模型 篇6

国际电工委员会制定了IEC61970、IEC61968、IEC61850等标准,IEC61970和IEC61968构成完整的CIM模型[1,2,3],应用于调度中心系统。IEC61850定义了一种基于XML的语言,用来描述变电站智能电子设备配置和通信系统,称为变电站配置描述语言(Substation Configuration description Language,SCL)。通过SCL语言描述的变电站模型称为SCL模型[4],应用于变电站自动化系统。由于两种模型无论在建模方式还是模型内容上,都存在一定的差异性,因此在实现CIM模型与SCL模型的互操作方面存在一定的困难。

1)在模型结构方面,CIM模型和SCL模型中定义的变电站模型在类层次、属性层次、关系层次上存在差异,需要对模型进行互补和修改,实现模型的协调[5,6]。

2)在数据模型方面,CIM模型通过RDF Schema解析模型结构,而SCL模型通过XSD模式进行规范。要实现数据的一致性,必须通过相应的映射规则进行处理。

3)在系统遗留方面,由于历史原因,变电站系统中可能存在遗留数据库、不同厂商提供的具有不同标准理解的数据库,这些数据库的格式可能不符合CIM和SCL模型的要求,因此进行数据交互时需要通过符合IEC61968的中间件进行处理。

在电力系统模型互操作方面,广泛采用以XML为基础的数据交换技术。对于SCL模型互操作实验和CIM模型互操作实验[7],国内外各大院校和厂商已经做了多次深入研究,但对于SCL模型和CIM模型之间的互操作实验则比较少见。由于两种模型的数据模型不一致,导致数据交换文档格式不同,因此要实现模型之间的交互,必须要对模型进行一致性研究,统一数据模型。文献[8]研究了变电站系统和能量管理系统的数据模型和数据接口来实现无缝通信。文献[9-10]研究了XML在电力系统异构环境下实现数据交换的作用。文献[11]提出一种基于ACSI实现变电站和调度中心信息共享的方法。然而文献[8]不能有效解决遗留系统的问题,文献[9-11]没有分析变电站文档XML与EMS下的XML在数据格式上的差异和CIM数据模型和SCL数据模型在结构和内容上的差异。

针对上述差异性问题,本文采用中间件技术,将XML文档转换成CIM XML文档,对CIM模型和SCL模型互操作进行可行性研究。

1 基于XML的DMS配网数据转换

电力系统中会用到很多不同的系统模型,例如电力系统仿真的开发规划和安全分析。除了在电力企业内部使用这些模型,由于规划或者运行的需要,在不同电力部门的应用之间也需要交换系统模型信息。然而,各个部门为上述目的可能使用不用的软件包,系统模型使用不同的格式进行存储,这就造成了模型之间数据交换的困难。为了解决这个问题,IEC 57工作组提出了一种可行的解决方案[3],如图1所示。

系统A表示CIM模型以外的私有模型数据,系统B表示符合CIM的系统模型数据。当系统A与系统B通信时,使用IEC61968第3~10部分定义的CIM/XSD消息进行交互。私有数据在导出过程中,转换为标准的CIM XML文档,其中的资源描述通过CIM RDF Schema解析,形成统一的CIM/XML文档。在导入过程中,又可以将标准的CIM XML文档转换成私有模型数据。

为了得到符合CIM模型要求的XML文档,设计了文档转换器,实现私有模型数据文档与CIM XML文档之间的转换,如图2所示。

1)输入XML文档,由XML架构解析器对文档进行解析。

2)映射器调用XML架构解析器和CIM XML架构解析器,找出文档中需要进行转换的节点,利用映射规则进行处理。

3)转换器对经过映射处理的文档进行转换,输出CIM XML文档。

2 变电站系统模型

2.1 CIM和SCL模型的整合

SCL模型与CIM模型在结构上具有对应关系。变电站模型可以划分为变电站、电压等级、间隔和装置等层次,其结构与CIM模型中变电站相关类具有一一对应关系。SCL模型的连接节点Connective Node和端点Terminal与CIM模型的Connective Node和Terminal相对应。其他设备类,如变压器绕组PTW、断路器CBR等也与CIM的导电设备类Conducing Equipment中的相关类对应。

基于上述共同对应关系,可以将CIM模型和SCL模型进行整合,如图3所示,SCL模型中Sub Equipment从核心包的Power System Resource继承,同时与核心包的Equipment相聚集,导电设备类Conducting Equipment从设备类Equipment和子设备类Sbu Equipment继承,连接节点Connective Node和端点Terminal替换成CIM拓扑包的Connective Node和核心包的Terminal,电压水平类Voltage Level与变压器绕组类Transformer Winding相关联,使得基础电压类Base Voltage的实例可以通过Voltage Level与Transformer Winding相关联。

2.2 变电站系统描述

根据整合的CIM和SCL模型,变电站中各设备装置都可以用一个相应的模型类表示,基于整合模型的变电站简单连接模型如图4所示。

Substation A表示400 k V变电站的简单连接模型,双圈表示变电站绕组,白圈表示Connectivity Nodes,黑色的小圈表示Terminals,导电设备通过Connectivity Nodes上的Terminals相互连接。

利用SCL语言描述的变电站系统模型文档,其格式为树状结构,如图5所示。

通过RDF Schema解析的XML文档格式为二元结构,如图6所示。

SCL数据文档与CIM XML数据文档之间的转换,通过映射实现,如图7所示。

3 可行性实验

3.1 实验过程

利用实验室设备建立通信网络,通过设计软件验证数据交换的实现,如图8所示。

1)接收适配器从变电站数据库中读取数据,不同的适配器提供不同的通信机制,例如,SQL适配器能够从SQL Server数据库汲取数据,Oracle适配器能够从Oracle数据库得到数据,也可以通过访问Web Services或者平面文件等获取数据。

2)适配器将数据发送给XML拆装器,拆装器解析需要使用XML说明的传入数据,将其从本身格式转换为XML文档。

3)XML验证器可以根据相应的架构对拆装阶段生成的XML文档进行验证,以确定生成的文档符合要求。

4)将验证成功的XML文档传送到符合IEC61968的中间件,中间件由可执行组件组成,可以创建相应订阅来指示要接收的数据类型。在包含源数据库数据的XML文档传递到中间件后,转换成符合CIM XML要求的CIM XML文档。如果从源数据库传来的文档符合CIM的要求,则可直接传送到下一个处理单元CIM XML验证器。不符合CIM模型要求的文档由中间件调用转换器处理,根据需要进行修改,生成符合CIM的XML文档。

5)在CIM/XML验证器阶段,验证从中间件传递过来的CIM XML文档是否符合CIM模型要求,验证成功则传递到下一个单元XML组装器,失败则返回错误信息。

6)XML组装器与XML拆装器是并行单元,将CIM XML文档中的数据进行解析,生成符合目标数据库的数据格式。最后,发送适配器通过适当的机制与目标数据库进行通信,将数据写入目标数据库。

3.2 实验结果

变电站模型文档的部分信息如表1所示。

经过转换后的CIM XML文档的信息如表2所示。

4 结语

国际电工委员会TC57制定了CIM模型和SCL模型,以解决电力系统应用间的数据交互问题。本文利用工作组提出的解决方案,构造了文档格式转换器,将各种系统模型的数据进行转换,形成统一的CIM XML文档。通过对CIM和SCL模型的一致性研究,利用整合模型实现模型的互操作性。

参考文献

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档案系统互操作问题研究 篇7

构件技术是目前流行的软件开发技术之一。构件是面向软件体系架构的可复用软件模块, 构件具有有用性、可用性、质量、适应性和可移植性等属性。其有用性和可移植性的特点可以避免相同功能模块的重复性开发工作, 可用性和质量的特点可以极大减少软件测试阶段的工作量。基于此, 在考虑解决档案系统互操作问题时, 考虑到了构件技术。

二、档案互操作的需求

在数字档案馆系统中, 可互操作的含义不仅仅是技术层面的, 更多的是服务层面的。数字档案馆系统通过一定的技术手段屏蔽各异构数据库之间的差别, 为用户提供一致的检索界面, 由系统自动执行跨平台的检索, 对子系统不同的信息格式进行转换, 并向用户提供最优显示。

目前, 网络上的数字档案馆是由不同机构、组织创建和维护的, 这就导致各种资源拥有自己专用的资源描述、组织和检索系统, 各个资源间具有现实和潜在的互不兼容性。数字档案馆系统不是单门独户的档案馆在封闭的环境中所能建成的, 数字档案馆系统是网络环境下一个国家乃至世界范围的信息资源库群的建设事业。每个档案馆都有可能成为整体数字档案馆系统工程的组成部分。在这个前提下, 可互操作问题是必然存在, 也是不需要解决的。

(一) 互操作问题是数字档案馆系统的基础。

互操作性是构建数字档案馆的基础, 他不仅是构建数字档案馆系统的底层技术之一, 而且涉及到数字图书馆系统的每一项操作。

首先, 底层异构平台的互联是数字档案馆系统存在的基础。数字档案馆系统是依托于网络的, 如果底层异构平台的互操作都不能解决, 数字档案馆系统也就失去了存在的前提条件。

其次, 实现数字档案馆间的互操作是构建数字档案馆系统的前提。不解决数字档案馆间的互操作问题, 数字档案馆就无法进行互访, 更不用说为用户提供统一的检索界面, 实现跨库的无缝检索了。

第三, 互操作涉及到数字档案馆系统建设的方方面面。从底层的数据加工描述、数字对象的存储, 到高层的信息搜索、付费, 以及权限管理, 等等, 都与互操作密不可分。如果各个档案馆在这些环节上不能达成一致协议, 那么整个数字档案馆系统的互操作问题必将难以解决。

(二) 数字档案馆系统互操作需要解决的问题。

在软件体系结构中, 互操作是有层次性, 数字档案馆系统的互操作问题也不例外。数字档案馆系统的互操作性可以通过三个层面来表达。

1、技术层面的互操作。

通过遵循相同的通信协议来实现, 这能够保证信息交换的顺利进行。

2、内容层面的互操作。

包括数据对象和元数据的协议, 即对传送内容在语义解释上保持一致。

3、组织层面的互操作。

数字档案馆系统的访问机制、付费机制、权限管理等遵守相同的协议, 保证数字档案馆间的互操作性。

三、数字档案馆系统中的互操作问题解决方案设计

数字档案馆系统, 是面向数字档案这一特定主题领域的、可供多级用户并发使用的、集信息采集、信息整理、信息加工和信息服务为一体的智能知识服务系统。我们可以通过构件技术, 建立一个简单的数字档案馆系统互操作模型SDASIM。

(一) SDASIM模型介绍。

建设数字档案馆系统需要对多个数字档案馆系统进行整合, 以门户网站的形式为用户提供服务。SDASIM采用四层C/S体系结构。第一层是瘦客户, 用户访问系统的入口;第二层是Web服务器, 处理和管理读者发来的各种HTML请求和Web内容;第三层是应用服务器, 作为中间层提供多种服务, 使档案馆门户可采集、加工、处理、存储、组织、发布、管理和安全地访问后端多种数据源;底层的数据库服务器则存储各个子系统的元数据。

(二) SDASIM的互操作性。

SDASIM系统采用下面的机制来保证其互操作性:

1、应用服务器构件化。

运用CORBA的思想把数字档案馆系统各项服务构件化, 保证互操作性的前提下, 使系统易于维护, 具有较好的稳定性和可扩展性。

2、对象数据和元数据的分离。

将信息分成元数据和对象数据, 利用元数据的共享, 使得各种查询工具可以充分发挥作用, 大大提高检索效率。

3、对各数字档案馆进行封装。

用CORBA技术封装各数字档案馆, 注册到ORB总线上, 屏蔽各成员数字档案馆的差异, 为互操作提供基础。

(三) SDASIM系统的服务内容

1、内容管理服务。

内容管理服务为资源加工的整个过程提供服务, SDASIM系统提供相应的工具帮助完成数据的标引、分类、提交、发布。内容管理工具分为两类:一类是数据加工工具, 包括元数据加工工具和对象数据加工工具;另一类是信息资源管理工具, 包括元数据管理工具、信息资源的提交发布工具和异构数据源管理工具。

2、数据访问服务。

SDASIM系统提供个性化访问方式, 通过用户角色和个人偏好的明确定义或者观察用户选择的内容、显示风格变现出来的习惯来模糊地给用户提交个性化内容。在信息显示方面, 根据内容进行分类, 可以由用户定义分类法, 也可以由外部数据源自动化分类处理, 支持不同的浏览器和操作系统。

3、搜索服务。

主要完成对分布式资源的检索, 利用元数据来描述分布式资源, 从而对分布在不同地方的资源进行检索。除此之外, SDASIM系统还提供非结构化信息的检索。数字档案馆中大量的非文本信息或者多媒体信息属于非结构化信息, 采用基于内容的检索技术难度大, 技术实用性有待于提高, 也可采用通过检索元数据达到检索对象数据的目的, 比较而言, 后者实施起来更加容易。为了提高服务质量, SDASIM系统提供自动文摘生成, 辅助用户筛选资源。

4、安全服务。

提供用户鉴权、访问控制、数据保密和数据一致性等功能。

5、门户管理服务。

提供图形化管理工具, 使SDASIM系统门户管理员可以监控后台数据库和门户模块的状态, 设置数据库存取方式, 以及监控用户操作, 防范和处理门户网站可能受到的攻击。

(四) SDASIM系统门户网站的设计。

SDASIM系统门户网站的建设选择以CORBA技术为主, 以Java为辅的技术方案:系统后台利用CORBA对分布异构的成员数字档案馆进行封装, 接插到软总线上, 评判各子系统间的平台差异。面对用户的Web应用采用COR-BA+Java, 充分发挥两种技术的长处, 为用户使用数字档案馆系统提供有利条件。按照该技术方案设计的站点结构如下:

第一层为表示层, 即客户端。Java Applet可以利用Java对象请求与CORBA对象通信。具体流程是:首先, 浏览器从Web服务器上下载网页, 网页内嵌Java Applet程序。当Java Applet下载完毕, Web浏览器开始解析执行Java Applet。之后, Java Applet调用CORBA服务对象。Java Applet中包含IDL产生的客户存根, 用它来调用对象请求中介服务器上的对象。

第二层为Web服务器, 是表示层和业务逻辑层的中间层。

第三层为业务逻辑层, 即应用服务器。其是整个结构的核心, 把异构数据源抽象成数据源对象后集成在一起供Java Applet调用。这些数据对象的实现为客户端提供查询服务、数据的基本操作、事务处理、并发服务、安全控制等操作。数据源对象间可以通过对象请求代理ORB对话通信, 达到负载平衡, 优化组合分布式业务对象。

第四层为数据存储层, 由于系统采用CORBA技术构建, 所以后台的数据库可以是多种不同类型的数据库。

整个系统利用Java来实现。把Web浏览器作为通用CORBA客户端, 透明地访问后端各种CORBA应用服务。这样既扩张了CORBA的应用范围, 同时也增强了Web的分布计算能力。

摘要:本文通过档案互操作的需求分析, 明确互操作问题在档案馆系统中的重要地位, 以及解决互操作问题的现实意义。在研究档案馆系统互操作需要解决问题的基础上, 提出基于构件技术的解决方案。

关键词:构件,档案,互操作

参考文献

[1]李霞, 王琦.基于软构件技术的业务建模平台的设计与实现[J].现代计算机 (专业版) , 2010.10.

居民小区2G/3G互操作优化 篇8

由于城镇化的进程加速和大型居民小区、城中村日益增加, 并且居民小区主要由宏站或小区分布覆盖, 频段不同, 在大部分居民小区, 3G覆盖弱于2G网络, 用户终端经常会驻留或切换至2G。另外, 部分小区虽然覆盖良好, 但是用户在进入地下车库或电梯时经常会由于快衰造成掉话, 感受较差。为提升用户感知, 我们进行了2G/3G互操作优化, 成功实现了让3G用户尽可能驻留在3G网络, 数据用户尽量使用3G网络;而在快衰出现时能够及时向2G切换, 同时在通话结束后快速从2G网络返回3G网络。提升了用户感受。

1 居民小区现状

1.1 居民小区的分类及覆盖

综合住宅小区的楼宇分布、楼层高度以及场景特点, 可以将住宅小区分为3种类型, 针对不同的小区类型采用不同的小区覆盖解决方案。

类型一:以花园别墅与城中村改造新建小区为典型, 楼层较低。

覆盖方案:由于施工和协调条件限制, 一般通过周边基站覆盖。

覆盖情况:3G室内覆盖较弱场景, 2G室内覆盖强于3G。

类型二:以大型住宅小区为典型, 楼层普遍较高, 地下室电梯覆盖差。

覆盖方案:一般随小区建设, 进行小区分布覆盖。

覆盖情况:3G室内覆盖较好, 特殊区域如电梯、地下车库等存在3G快衰情况, 2G特殊区域2G覆盖强于3G。

类型三:以老式住宅为典型, 楼层较低。

覆盖方案:由于施工和协调条件限制, 一般通过周边基站覆盖。

覆盖情况:3G室内覆盖较弱场景, 2G室内覆盖强于3G。

1.2 目前居民小区存在问题

由于3G (WCDMA) 频段高于2G (GSM) , 造成2G穿透建筑物之后的覆盖强于3G, 将会给居民小区的深度覆盖带来一些问题。

1) 终端驻留2G网络, 用户感知较差。

对于上述类型一和类型三, 在大多数情况下室内3G覆盖弱于2G网络, 用户终端经常会驻留或切换至2G, 同时由于驻留2G网络而无法使用3G高速数据业务, 再次让用户感受较差。

2) 快衰造成掉话。

对于类型2的居民小区, 深度覆盖较好, 但是小区用户在通话状态下进入地下车库或电梯时, 经常会由于建筑物、电梯的阻挡, 3G信号突然衰弱, 同时又无法及时切换至2G, 造成快衰掉话, 用户感受较差。

2 优化思路及方案

2.1 优化思路

针对以上情况, 为保证在居民小区内尽量占用3G网络, 同时保证基本通话和高速数据业务的感知, 我们从用户行为、用户感知、场景分类和业务特点出发, 提出了居民小区2G/3G互操作“3G为主, 2G补充, 通话稳定, 保障数据”的总体思路。

2.2 优化方案

2.2.1 2G/3G互操作主要参数

WCDMA网络中定义的GSM外部小区有以下参数需要根据GSM中2G小区的定义来修改, 主要参数如表1所示。

2.2.2 分场景设置

2.2.2. 1 3G室内覆盖较弱场景

即类型一和类型三的居民小区。对于类型一和类型三的居民小区, 由于室内覆盖稍弱, 我们的参数设置重点为空闲状态尽量驻3G, 通话结束速回3G。

1) 空闲尽量驻3G。

通过调整3G重选2G门限, 使用户在空闲态尽可能占用3G网络, 保持良好的用户感知。为此需要修改3G的s Rat Search (异系统小区重选启动门限) 等参数。

2) 通话结束速回3G。

通过调整2G重选回3G门限, 使用户在2G网络空闲态尽快返回3G网络, 保持良好的用户感知。为此需要通过修改2G的FDDQMIN (该参数定义了从GSM到WCDMA进行小区重选的WCDMA小区信号强度和质量的最低值门限) 等参数来降低2G重选到3G的标准。

2.2.2. 2 室内覆盖较好但是存在快衰场景

即类型二的居民小区。对于类型二的居民小区, 由于室内覆盖较好, 但是在地下室, 电梯等区域, 在通话状态下容易产生快衰掉话, 因此参数设置重点为通话过程提早切换至2G, 通话结束后快速返回3G。

1) 通话过程提早切换。

针对快衰场景, 如地下停车场等, 容易掉话, 因此需要在3G信号快衰之前及早切换到2G, 为此我们需要修改used Freq Thresh2d Rscp (开启压缩模式即2D事件信号强度门限) 和used Freq Thresh2d Ecno (开启压缩模式即2D事件信号质量门限) 等参数, 以便终端能及早切换到2G, 避免掉话。

2) 通话结束速回3G。

通过调整2G重选回3G门限, 使用户在2G网络空闲态尽快返回3G网络, 保持良好的用户感知。为此需要通过修改2G的FDDQMIN等参数来降低2G重选到3G的标准。

2.2.3 区分业务类型设置

由于3G业务的数据业务的体验明显好于2G, 即使是在信号较差的情况下, 也明显好于2G。所以针对数据业务, 设置一定偏置, 让用户能够获得更好的体验。

语音业务根据场景设置参数:语音业务可以根据前述情况按场景进行设置。

数据业务尽量占用3G网络:对语音业务和数据业务使用不同的切换门限, 让用户在做数据业务时, 尽量停留在3G。为此我们需要针对业务对应的serviceoffset (服务偏置) 参数设置不同的偏置值, 让用户能长时间在3G网络使用数据业务, 获得更好的体验。

3 详细参数值及效果对比

3.1 3G室内覆盖较弱场景

即类型一和类型三的居民小区。

3.1.1 参数优化设置

为达到空闲尽量驻3G, 通话结束速回3G的效果, 主要优化used Freq Thresh2d Rscp、used Freq Thresh2d Ecno、s Rat Search和FDDQMIN参数的值, 具体如表2所示。

3.1.2 效果验证

参数设置优化后, 通过统计, 对优化效果进行了验证。室内弱覆盖场景下, 用户终端占用3G网络的比例, 优化前为90%, 优化后为94%;同时通话完成后, 能尽快回到3G网络。

3.2 3G室内覆盖较好但存在快衰场景

即类型二的居民小区。

3.2.1 参数优化设置

为达到通话过程提早切换, 通话结束速回3G的效果, 主要优化used Freq Thresh2d Rscp、used Freq Thresh2d Ecno、q Rx Lev Min、s Rat Search和FDDQMIN参数的值, 见表3。

3.2.2 效果验证

优化之后, 在快衰场景下, 3G向2G的切换成功次数, 优化前为37次, 优化后为63次;切换请求次数优化前为39次, 优化后为64次;同时语音掉话次数明显下降, 优化前为26次, 优化后为6次;并且通话完成后, 能尽快地回到3G, 达到预期效果。

3.3 区分业务类型设置

3.3.1 参数优化设置

为在做数据业务时尽量停留在3G, 针对业务对应的serviceoffset参数设置不同的偏置, 使得2D事件门限比语音业务要低2~3 d B:当2D事件是由EC/NO触发时, 2D事件门限比语音业务要低2 d B;当2D事件是由RSCP触发时, 数据业务的2D事件门限比语音业务要低3 d B。具体如表4所示。

3.3.2 效果验证:

通过测试可以看到, 优化前后, 数据业务的下行流量大约增加了24%, 数据业务的上行流量也有所增加。

4 总结

本次优化通过一系列的2G/3G互操作参数设置, 使得室内3G网络占用比例明显提升;通话结束返回3G网络时长缩短, 3G向2G切换成功次数得到提升;语音掉话次数明显下降;数据业务占用3G网络比例提升, 3G下行流量大大提升, 用户感知明显改善, 取得了较为良好的效果, 特别适用于话务、流量持续发展中的3G网络。另外, 本次针对居民小区内不同场景和不同业务探索出的参数设置, 还可以在相同设备区域范围内进行推广, 能够减少重复劳动, 大大提升优化工作的效率。

摘要:针对居民小区特点, 采用了“3G为主, 2G补充, 通话稳定, 保障数据”的解决思路, 最终成功地保证了居民小区内各场景下, 各用户行为和各业务类型的用户感知的提升。

练习与测试互操作规范QTI研究 篇9

就测验评量标准而言,目前被广泛采用是IMS(Instructional Management System)组织制定的练习与测试互操作规范QTI(Question Test and Interoperability),这组规范由一系列单个规范文本组成,主要解决目前练习与测试数据的独享性和缺乏开放性等问题。建设符合QTI规范的测试系统是当前网络教育中一个新的研究方向。

1 IMS组织

IMS是美国高等教育协会的非盈利机构EDUCOM(现为EDUCAUSE)下的一个项目组,现已发展为全球学习联合公司(Globa Learning Consortium)。它是一家非盈利性的国际组织,一直在致力于为E-Learning制定通用的国际化标准。IMS包括一套如何对E-learning内容确认和标记规范,以及如何跟踪在学习过程中一些通用的参数,如元数据、内容包装、问题与测试互操作、学习者信息包装等。目前很多标准都引用了IMS的规范文档,如IEEE/LTSC以及SCORM[2]。

2 IMS QTI目标

为了解决不同厂商的考试系统之间的内容交互问题,IMS(Instructional Management System)组织制定了QTI(Question Test and Interoperability)规范,这组规范由一系列单个规范文本组成。主要解决目前练习/测试数据的独享性和缺乏开放性等问题,核心目标是为用于现代远程学习的不同系统和为用户提供具有互操作性的标准格式的练习/测试数据。该规范参照IMS、IEEE、ADL等相关标准,形成ASI信息模型、结果报告信息模型以及XML绑定实例三部分文档草案[3]。

IMS有以下两个主要目标:定义远程教育应用及服务的技术标准和支持基于IMS标准的服务和产品全球化。IMS Question and Test Interoperability是一个以XML技术为基础,描述测验标准的规范,其目的是作为不同的测验系统平台之间内容交换的标准。此规范的内容分为两大部分,第一部分为ASI Model(Assessment Section Item),制定了测验内容的规范;第二部分为Results Reporting,则是关于测验结果的规范[3]。

IMS QTI具备延伸性及可在任何特定系统上迅速套用的特性,QTI规范在1.2版之后工作小组特别将功能发展专注在以下几个方面:1)在VLE(virtual learning environment)上,提供试题库给使用者;2)在单一VLE上,使用不同来源的试题库;3)支持相关使用者,发展新的制作试题软件;4)记录测验的结果,并作为相关学习评价数据。

3 ASI Model

ASI Model定义试题的类型、试卷的组成方式、选题的方式、成绩计算的方式等。IMS分为三个部分介绍ASI Model。ASI Information Model(ASI信息模型)描述整个ASI的逻辑架构,ASI XML Binding描述如何利用XML表达上述的逻辑架构,而ASI Bes Practice&Implementation Guide(ASI的最佳实现指南)则提供许多范例与实际操作的指引。

3.1 ASI(Assessment,Section,Item)信息模型

ASI Information Model重点介绍了主要使用的例子,描述了主要用法,处理控制和核心数据结构。详述了响应的分类及其与问题类型之间的关系。把ASI按元素,子元素和属性形成来概述基本信息模型(Information Model)。同时本文档还包括了一致性陈述和ASI的详细类别对象模型。

ASI Information Model主要[3]由Item(题项)、Assessment(评估)、Section(节)与Object-Bank四个核心组件组成。Item组件相当于试题,是QTI标准中最小的单位,描述关于试题的各种信息,包括试题的呈现(presentation)、答案计算的方式(response processing)、提示(feedback)以及标识Item特征的Meta-data等。Assessment组件相当于试卷,描述关于试卷的各种信息,例如,选题与排序的方式(Selection and Ordering)与成绩计算的方式(Outcome Process)等。Object-Bank组件相当于题库,也就是Items与Sections的集合。Section组件则是由Item或多个Section组成的,具备描述Item集合的各种相关的信息,例如,选题的方式与成绩计算的方式等。Section组件可以满足两种不同导向的需求:1)主题导向,可以将同一主题的试题归类为单一的Section,例如,将所有关于某主题的试题归类为同一Section。2)选题与排序导向,可以将某些试题归类为同一Section,套用选题与排序的方式。例如,教师可以设定系统自动由十道试题中随机选出五道试题,接着若系统选出A,B,C,D,E五道试题,教师可以设定这些试题依照随机的方式出现,因此学生在试卷上看到的试题顺序可能是A,C,D,B,E或B,E,D,C,A等。

3.2 ASI XML Binding

XML Binding描述了QTI信息模型的XML呈现。通过对XML schema(一组以定义语言来表达的语句集)的讨论来介绍XML。QTI规范的XML schema定义了评估、节和题项。该文档包括了评估、节和题项的设计例子及其元素属性的详细描述。

3.3 ASI的最佳实现指南

ASI的最佳实现指南包括规范支持的题目类型实例,复合题目类型实例及完整的描述评估、节和题项的XML实例,还包括大量来描述怎样利用QTI规范的实例。大概有80个例子。附录中提供了大量的DTD,XDR和XSD及在规范中使用的关键术语表。

IMS QTI XML试题示例

图1是一份QTI Base Type XML文件。根据这份文件我们可以了解依照QTI规范所制作的题型规范样本。

第1行:XML的版本:1.0及目前编码方式。

第2行:QTI的根元素(root)与其相关的属性,例如:题型种类、是否为互动型、时间限制。

第6行:答复的种类与属性定义。

第7~8行:存放正确的选项identifier值。

第11行:计分的属性定义。

第13行:本题计分预设为0分。

第16~25行:题目呈现的内容,内容含题干与反应项的定义。

第20行:题干内容。

第21~23行:反应项内容。

第26行:题目展现的样式设定。

4 Result Reporting

Result Reporting定义表达学习者测验结果的方式[3]。Result Reporting可以表达的范围相当具有弹性,使用者可以选择输出单一试题的测验结果,单一Section的测验结果,或是整张试卷的测验结果。因此Result Reporting不仅可以提供测验结果的详细信息,也可以提供测验结果的精简信息。

整个Result Reporting主要是由Context、Summary result、Assessment result、Section result、Item result等核心组件组成,图2描述了Result Reporting的整体架构,表1说明各组件的用途。

5 题目的QTI规范化设计

5.1 试题构成要素分析

现有的试题类型千变万化,不过基本上所有题目都能看成是要求应试者根据题干选出或写出答案,前者是作答者需从提供的答案项中选出较适当者,如选择、是非和搭配题;后者要求作答者根据题干说明,自行写出适当答案,如填空和论述。

上述题型在试卷中的组织形式通常可分三种,一种是单一型试题,即独立一题采用一种题型;第二种为题组,由多道同题型的试题组成一大题;第三种是复合型试题,含多种题型的试题,例如:是非题附加论述、说明选项错误理由、改正方法等。

经由以上分析可知,试题组织形式、基础题型、题干内容、答案内容四项构成试题的要素,如图3所示,所以在进行符合QTI规范的题目格式设计时,主要要考虑如上要素如何进行符合QTI规范的设计[4]。

5.2 试题构成要素的QTI XML表示

在QTI规范里[5],将试题定义成题项,题项包含试题、评分、反馈等所有必要元素,主要包含Response Declaration、Outcome Declaration、Item Body、Response Processing四个部分,其中Response Declaration用来定义正确解答与储存作答内容,Outcome Declaration用来定义变量以储存该试题的得分或状态,Item Body定义题目、选项(choices)、与反馈(feedback)等信息,Response Processing定义答复和评分处理所需的规则。在此,主要讨论如何以QTI XML格式来展示各种变化的试题,也就是Item Body内定义的实现。

1)试题组织形式的表示QTI ASI的核心组件分为Assessment,Section,Item三种结构,图4表示了三种结构间的关系。在QTI中,Item是最小的独立单元,一个或多个Item可以同时被包含在QTI-XML实例里,而且可以在IMS QTI中交换利用,但是一个Item不能为其它的Item所组成,如图4(a)(e)。Section(节)比Item高一层次的测试单元。它通常由一个或多个Item构成,也可以嵌套一个或多个的其他的Section,如图4(b)(f)。Assessment(评估)是最高层次的测试单元,只有一个Assessment可以被包含在QTI-XML的实例中,它通常由一个或者更多的Section组合而成,因此Assessment不可能直接包含Item。每一个Assessment必须包含至少一个Section,所以无法去定义Assessment之间的关系。而Assessment必须包含所有的教学资源,能按顺序排列一群Item并且将所有Item及其相对应的分数聚合在一起,去产生最后的得分,如图4(c)(g)。

通过对QTI ASI三个核心组件关系分析,我们可以利用它们来展现三种试题组织形式。单一型可用Item直接展现(如图4(a))。题组型可用Section来展现相同题型的集合(如图4(b)(e)(f))。复合型是多种题型的集合,各题型中又由多题组合而成,基本上就是一个Assessment的结构,所以我们可以用Assessment来展现该类题型(如图4(c)(g))。

2)基本题型的表示

基本题型只是单纯的分类而已,因为XML是可以自定义标签的语言,所以可以定义像之类的标签,然后通过XML解析计算机就能很轻易的分辨出基本题型的种类。

3)题干内容的表示

在QTI的XML文件设计里[6],题目主要是放在之间,由下的子元素来展现各种文件格式的题干,如用来展现声音,用来展现图片,用来展现超链接,用来展现文字,用来展示影片,除此之外因为XML具有可扩展性,你也可以自己定义标签,以满足表达不同题干内容的要求。

4)试题答案内容的表示

在QTI的规范设计里,试题的答案跟题干一样是放在之间,只是它的层次结构比题干低一层级,在内容的展现上,则与题干相同,以各种标签来展现不同格式的答案内容。

6 总结

QTI规范实现了题目的标准化存储,设计了题目和试卷的编辑方式,具有标准化、可维护性、再利用性、易于扩展等特点,通过对XML文件的解析实现了题目的编辑和使用,节省了数据库资源,方便了教师之间共享题库资源。

参考文献

[1]吴砥,程文青,杨宗凯.国际教育信息化技术标准领域的工作[J].中国远程教育,2006(9):67-69.

[2]余胜泉,程罡.教育信息系统的进化与互联[J].中国电化教育,2006(5):88-92.

[3]IMS Global Learning Consortium,Inc.,IMS Question and Test Interoperability Information Model,version 2.1 Public Draft Specifica-tion,2006.

[4]朱贵良.计算机题库目标的设计原则与试题组织规范探讨[J].华北水利水电学院学报:社科版,1999,15(2):63-65.

[5]牟蜀华,程文青,吴砥.基于QTI的在线测试系统的设计与实现[J].中国远程教育,2004(3):74-75

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