基于MDA的数据访问层代码生成方法研究与应用
这是一篇关于MDA,模型转换,领域模型,数据访问层,代码生成的论文, 主要内容为模型与模型转换是模型驱动架构(Model Driven Architecture,MDA)的核心概念。MDA的思想是把模型作为软件开发各个阶段的产物,通过模型的转换推进整个软件开发过程。此外,从模型生成数据访问层代码也是模型驱动开发(Model Driven Development,MDD)的一个重要环节。本文提出了基于MDA的数据访问层代码生成方法,这对完善建模语言的描述能力、实现模型的重用以及提高软件的开发效率具有重要意义。首先,本文研究了MDA中的模型、模型转换原理以及四层元建模体系结构,研究了统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)中的扩展技术、MDD、领域模型和数据访问层。通过研究发现,UML元模型定义了模型元素在同一个命名空间中共存的约束,使类图元模型无法表示对称一元关联的语义,在生成数据访问层代码时,会导致语义的缺失,生成错误的代码。其次,为了理解领域模型的语义,本文使用集合论、一阶逻辑、树、图等数学方法表示了UML类图的语义,重点讨论了在现实世界中普遍存在的对称一元关联的语义。为了解决对称一元关联的建模和代码生成问题,根据对称一元关联的数学模型,讨论了对称一元关联的数据结构,提出了通过扩展类图元模型的元属性和约束使UML支持对称一元关联建模的方法,并给出了对称一元关联的实体类代码的生成方法。然后,本文针对数据访问层的对象-关系的映射问题,用查询/视图/转换(Query/View/Transformation,QVT)标准给出了对象模型到关系模式的转换规则和转换方法。为了实现从对象模型生成数据访问层代码,分析了基于Hibernate框架的数据访问层代码的组成结构,同样用QVT给出了从对象模型生成数据访问层代码的生成规则及代码生成方法。最后,在PowerDesigner中将扩展对称一元关联语义的方法以及基于MDA的数据访问层代码生成方法应用于即时通信软件的开发场景,实现了对称一元关联的建模及其数据访问层代码的生成,验证了该方法的可用性和有效性。
BIM技术在变截面连续梁桥设计中的应用研究
这是一篇关于变截面连续梁桥,参数化设计,Dynamo可视化编程,Revit二次开发,Navisworks,模型转换的论文, 主要内容为随着科学技术和信息技术的迅猛发展,桥梁数量逐渐增多,人们对桥梁工程建设要求越来越高,因为传统桥梁建设过程中的不足和信息化的全面覆盖,我国桥梁工程开始向信息化转型。如何将信息化技术应用于桥梁工程领域,实现工程项目全生命周期的信息化和智能化管理,成为国内桥梁工程领域研究的热点。借助BIM技术则可以很好地解决这些问题,当前BIM技术在房屋建筑领域已经落实了很多项目,而在桥梁领域由于桥梁结构的特殊性,BIM技术目前处于探索应用阶段并逐渐广泛应用,但仍存在一些困难。在此背景下,本文以鄂州市东沟大桥为研究对象,对其设计阶段BIM技术应用进行了研究,针对变截面连续梁桥建模困难等问题运用参数化设计理念提出了桥梁BIM设计流程。具体研究内容如下:(1)详细讨论并分析了国内传统桥梁建设过程中存在的不足以及目前BIM技术在桥梁领域应用所面临的困难。本文分别从市场环境、软件主要功能、软件操作难度、价格成本等方面对比分析了目前国内外几款主流建模软件的优缺点,发现Revit软件具有应用范围广用户群体大,与国内工程环境契合度高,价格便宜等优势,最终选用Revit作为研究平台,针对变截面梁桥建模难等问题,提出桥梁BIM设计流程,以Revit与Dynamo联合运用模式进行桥梁参数化设计研究。(2)基于“Revit+Dynamo”模式提出变截面连续梁桥模型参数化初步设计方案。将桥梁项目进行构件分类,详细地介绍桥梁主要构件族库的参数化创建,生成构件族并建立参数化桥梁族库,包括实体族和轮廓族;通过可视化编程Dynamo创建节点程序提取各构件尺寸信息、空间位置信息等,建立数据库;通过拾取勘测点使用Civil 3D创建地形曲面,将地形曲面图和桥型平面布置图导入Revit中进行对位,拾取桥梁平面曲线和竖曲线,通过Dynamo编写节点程序实现桥梁中心线的创建、变截面箱梁的创建及桥梁下部结构的自动化创建;最后完成搭建全桥三维BIM模型,验证Revit联合Dynamo创建桥梁模型流程的可行性。(3)对Revit二次开发创建钢筋族和Navisworks深化应用进行研究。介绍了Revit二次开发背景、概念及工具,结合C#语言对Revit API接口进行二次开发,创建了钢筋插件,并在Revit界面菜单栏创建了快捷钢筋Ribbon面板,以便可以快速调用建立钢筋。最后将桥梁三维BIM模型导入Navisworks中进行碰撞检查、编制施工进度计划、轻量化虚拟漫游,完成了BIM技术对桥梁的深化应用研究。(4)通过提取关键控制截面导入有限元中实现有限元模型的快速创建,并进行有限元数值模拟分析,对桥梁上部结构进行强度和刚度的计算,结构均符合规范要求。最后对BIM桥梁参数化设计和实现BIM正向设计的意义进行了总结。
基于.NET平台的MDA模型转换方法研究
这是一篇关于模型驱动架构,模型转换,动态视图,平台无关模型,平台相关模型的论文, 主要内容为随着模型驱动架构(MDA)的提出,越来越多的学者和软件开发人员致力于该方面的研究。其中,模型到模型和模型到代码的转换是真正实现MDA方法的两个核心问题,是快速、全面、自动生成用户满意系统的关键。目前,已成为软件正向工程研究的热点问题之一。 本文对MDA的关键技术进行了研究。然后针对MDA的两个核心过程,PIM(平台无关模型)到PSM(平台相关模型)的转换和PSM到代码(CODE)的转换,主要是PIM类图到PSM类图和PSM动态视图到CODE的转换进行了深入的研究。研究发现,一般的模型转换方法存在一些不足：在.NET平台上进行模型转换的研究很少、不能在PIM类图中使用多继承、不能对边界类进行转换、动态图生成的代码不够丰富。针对以上问题。本文主要做了以下工作。 (1)研究分析了.NET平台的框架。采用一种给类添加构造型和标签的方法,提出将PIM类图精确转换成PSM类图的转换规则。这种方法解决了.NET平台不支持多继承的问题,并可对边界类进行转换。 (2)对动态模型到代码的转换进行研究。首先结合Visual Studio2010中代码生成顺序图的功能,给出顺序图生成代码的转换规则,而后针对顺序图不能生成较完整的代码问题给出活动图补充生成代码的转换规则。 (3)采用对象约束语言(OCL)描述源模型,查询-视图-转换(QVT)标准中的操作映射语言(Operational Mappings Language)作为模型转换语言,并给出(1)(2)中转换规则的主要QVT描述。 基于上述研究结果,本文在.NET平台上,利用MDA工具Borland Together2008对本文提出的转换规则进行的实验验证。试验结果表明,相比以往的模型转换方法,本文提出的类图到类图的转换和动态图到代码的转换方法在转换效果上有明显的改进。对于真正实现MDA软件开发具有一定的理论价值和应用价值。
面向J2EE主流框架的MDA模型转换
这是一篇关于MDA,J2EE主流框架,模型转换,元模型的论文, 主要内容为计算机业界一直在探索一种新方法既能够提高软件的开发效率又能使所开发出来的软件能够有更高的质量和更长的生命周期。面向对象思想、分布式计算开发、基于组件开发等新方法都为这一探索贡献了自己的力量。模型驱动架构（MDA）同样也为软件开发的进步发挥了重要作用及做出了重大贡献。MDA这种开发方法将传统的重编程过程提高到了重系统模型设计的层次，使得开发人员能更好的设计系统，有效地提高了软件的开发效率，同时降低了编程开发费用、解决了系统需求不断变化带来的维护性困难问题。 利用MDA进行软件开发的一个重要过程是模型转换，而模型转换最关键和最困难的一步是实现PIM到PSM的模型转换，当前并未有标准化的转换方法。随着业界对MDA的不断研究，当前存在着多种模型转换方法，如基于模式的模型转换方法、结构化驱动转换方法、基于XMI的模型转换方法等，但这些方法并未对J2EE主流框架Struts、Spring和Hibernate等提供有效的支持。 本文提出了一种基于元模型和UML Profile的模型转换方法，利用UML的扩展机制UML Profile来描述基于Struts、Spring和Hibernate整合框架(SSH整合框架)的系统的PIM和PSM，解决了由于Struts、Spring和Hibernate这些主流框架的技术特性，基本的建模语言不能完整的描述出系统的平台无关模型和基于J2EE主流框架下的平台相关模型的问题。然后针对SSH整合框架的结构特征，提出一个能适合SSH框架的Web应用层次结构做为PIM元模型，解决了元模型间映射规则的复杂、难以匹配的问题。接着详细分析了三个主流框架的核心技术，并抽象出了SSH整合框架的PSM元模型，利用基于元模型的模型转换方法制定PIM元模型到PSM元模型的转换规则间接实现PIM到PSM的模型转换。最后结合一个具体的应用实例，来验证该模型转换方法的可行性，也充分体现了在面向SSH整合框架的MDA应用开发中MDA所带来的优势，有效地解决了传统的基于SSH整合框架的Web应用开发存在的问题。
基于MDA的数据访问层代码生成方法研究与应用
这是一篇关于MDA,模型转换,领域模型,数据访问层,代码生成的论文, 主要内容为模型与模型转换是模型驱动架构(Model Driven Architecture,MDA)的核心概念。MDA的思想是把模型作为软件开发各个阶段的产物,通过模型的转换推进整个软件开发过程。此外,从模型生成数据访问层代码也是模型驱动开发(Model Driven Development,MDD)的一个重要环节。本文提出了基于MDA的数据访问层代码生成方法,这对完善建模语言的描述能力、实现模型的重用以及提高软件的开发效率具有重要意义。首先,本文研究了MDA中的模型、模型转换原理以及四层元建模体系结构,研究了统一建模语言(Unified Modeling Language,UML)中的扩展技术、MDD、领域模型和数据访问层。通过研究发现,UML元模型定义了模型元素在同一个命名空间中共存的约束,使类图元模型无法表示对称一元关联的语义,在生成数据访问层代码时,会导致语义的缺失,生成错误的代码。其次,为了理解领域模型的语义,本文使用集合论、一阶逻辑、树、图等数学方法表示了UML类图的语义,重点讨论了在现实世界中普遍存在的对称一元关联的语义。为了解决对称一元关联的建模和代码生成问题,根据对称一元关联的数学模型,讨论了对称一元关联的数据结构,提出了通过扩展类图元模型的元属性和约束使UML支持对称一元关联建模的方法,并给出了对称一元关联的实体类代码的生成方法。然后,本文针对数据访问层的对象-关系的映射问题,用查询/视图/转换(Query/View/Transformation,QVT)标准给出了对象模型到关系模式的转换规则和转换方法。为了实现从对象模型生成数据访问层代码,分析了基于Hibernate框架的数据访问层代码的组成结构,同样用QVT给出了从对象模型生成数据访问层代码的生成规则及代码生成方法。最后,在PowerDesigner中将扩展对称一元关联语义的方法以及基于MDA的数据访问层代码生成方法应用于即时通信软件的开发场景,实现了对称一元关联的建模及其数据访问层代码的生成,验证了该方法的可用性和有效性。
基于类脑系统的仿生脑模型构建系统的设计与实现
这是一篇关于仿生脑模型,类脑计算,脑仿真,模型转换的论文, 主要内容为人类对大脑结构和功能的探索从未停止,脑科学和脑认知被许多国家视为人类科学领域“皇冠上的明珠”。继美国、欧盟和日本之后,我国在“十三五”国家科技创新规划中推出脑科学研究计划,明确提出发展类脑计算与脑机智能。随着类脑计算研究的推进,使用计算机或专用硬件执行大规模脑仿真,模拟神经信号在神经元内部的产生以及其在神经元之间的传递过程,这为人类研究生物脑运作机理提供一种有效手段。然而对生物脑抽象建模得到仿生脑模型,并部署到专用硬件上执行仿真,需要研究人员具备较强的计算机科学专业技术,无疑为相关研究增加了研究难度。为降低脑科学研究人员在对生物脑建模并部署仿真时的知识门槛,本文设计并实现了一个仿生脑模型构建系统,为相关研究人员提供一个对生物脑进行抽象建模和仿真的平台。本系统主要包括模型构建、模型转换、模型仿真、结果展示、模型管理、系统管理和日志管理等功能,为仿生脑模型的构建和仿真以及系统运行提供支撑。本文主要工作包括:1.仿生脑模型构建。本文根据实际应用场景,定义适用于本文系统的仿生脑模型相关文件的格式。本文系统根据用户提供的神经元、神经元簇等模型参数构建仿生脑模型,并使用结构化的模型描述文件和模型数据文件,记录仿生脑模型的结构信息和突触连接数据。2.模型转换策略设计与实现。本文系统基于某类脑系统,该类脑系统提供特制类脑芯片和类脑仿真引擎为仿生脑模型仿真提供支持。而特定硬件对仿生脑模型中神经元出度大小存在限制,出度超出限制的神经元在仿真过程中会带来额外的突触数据读取和脉冲信号传递的时间开销。此外在仿真过程中,仿真引擎需要比较神经元突触延迟和当前时间拍,两者一致时神经元之间才会传递脉冲信号。神经元之间各异的突触延迟会增加仿真引擎的判断分支,带来额外的时间开销。本文针对上述问题设计而向特定硬件的两种模型转换策略,对仿生脑模型进行定向转换,以在使用特定硬件仿真时加速模型仿真过程。3.NEST仿真器神经元模型库的扩展。本文系统集成了业界流行的NEST仿真器作为用户的仿真引擎备选。然而NEST仿真器缺少某类脑系统支持的经典LIF神经元模型。不同仿真引擎对同一仿生脑模型的仿真结果应保持一致。为保证系统兼容性,本文修改部分NEST源码,新增经典LIF神经元模型,满足用户构建和仿真仿生脑模型时的神经元类型需求。本文系统采用前后端分离式开发架构,后端包括业务服务器和若干计算节点,业务服务器使用Django框架处理用户在前端发起的请求,计算节点负责具体的模型构建、仿真任务。同时本系统使用腾讯云提供的COS对象存储服务解决仿生脑模型相关文件存储问题,以及使用MPI消息传递接口实现系统后端计算节点间通信与构建模型时涉及的并行计算。本文首先介绍了系统开发涉及的相关技术和类脑计算领域相关知识,分别分析仿生脑模型构建系统的相关模型构建、模型转换、模型仿真等功能型需求和系统性能、安全等非功能型需求。其次,本文设计并实现面向特定仿真硬件的模型转换策略。再次,本文设计系统整体架构并划分具体功能模块,以及简要对模块间接口和数据存储进行说明。接着,结合时序图和类图详细介绍系统各功能模块实现方案。然后本文设计测试用例,测试系统功能模块运行情况,并分析测试结果。最后,本文总结全文工作内容,并针对系统实现过程中存在的不足提出改进方法。
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