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1 A1/ Pag.1/22 Cliente: RdS Oggetto: CENTRO DIAGNOSTICO. SPECIFICHE STRUTTURALI DELL ARCHIVIO CENTRALE Ordine: Contratto CESI n. 71/00299 Note: ASISGEN//TELESIS/2001/05 senza l'autorizzazione scritta del CESI questo documento può essere riprodotto solo integralmente N. pagine: 22 N. pagine fuori testo: 4 Data: Elaborato: B.U. GEN/MDL R. Vario Verificato: B.U. AUT L. Speranza Approvato: B.U. GEN C. De Michelis CESI Via R. Rubattino 54 Capitale sociale Euro Registro Imprese di Milano Centro Elettrotecnico Milano - Italia interamente versato Sezione Ordinaria Sperimentale Italiano Telefono Codice fiscale e numero N. R.E.A Giacinto Motta SpA Fax iscrizione CCIAA P.I. IT

2 A1/ Pag.2/22 Indice SOMMARIO INTRODUZIONE DOCUMENTAZIONE DI RIFERIMENTO ANALISI DEL PROBLEMA SPECIFICA DELLA STRUTTURA DELL ARCHIVIO DATI CENTRALE VALUTAZIONE DELLE PERFORMANCE DELL ARCHIVIO DATI CON IL LAYOUT PROPOSTO SPECIFICHE FUNZIONALI DELLA LIBRERIA D ACCESSO ALL ARCHIVIO DATI CENTRALE...17 ALLEGATO 1 SPECIFICA DEL FORMATO FILE DEI DATI INVIATI DA SISTEMI DI MONITORAGGIO NON SMAV Numero pagine 3 Copyright 2001 by CESI. All rights reserved - Activity code 30295D Keywords: 18060P 27010F 51205Z

3 A1/ Pag.3/22 STORIA DELLE REVISIONI Numero Data Protocollo Lista delle modifiche e/o dei paragrafi modificati revisione Rev. 0 13/12/2001 A1/ SOMMARIO L'attività oggetto del seguente rapporto s'inquadra nell'ambito della Ricerca di Sistema, progetto ASISGEN ("Affidabilità e sicurezza dei sistemi di generazione"), come parte del processo di realizzazione ed attivazione di un Sistema avanzato di Telediagnostica, strutturale e di processo, dei principali componenti degli impianti per la produzione dell'energia (sottoprogetto TELESIS). Un sistema di Telediagnostica ha lo scopo di raccogliere in un Centro Diagnostico una serie di informazioni provenienti dagli impianti sorvegliati, definiti come Nodi di Monitoraggio Periferici, rendendole accessibili ad utenti esperti di diagnostica strutturale e di processo. Operando con tale sistema, utenti esperti distribuiti sul territorio possono accedere alle informazioni degli impianti in modo da poterne effettuare l'esame, nel rispetto della riservatezza di tali informazioni e della sicurezza degli accessi alle reti. I dati d'interesse vengono conservati in un archivio storico anch'esso accessibile da postazioni remote. Questo documento descrive l'architettura dell archivio storico del Centro Diagnostico, nel seguito riferito come archivio centrale.

4 A1/ Pag.4/22 1 INTRODUZIONE I dati provenienti dai sistemi di monitoraggio, installati presso le varie centrali, devono essere opportunamente selezionati e memorizzati in un Archivio Dati Centrale in modo da renderli facilmente ed efficientemente disponibili ad un utenza multipla e concorrente che interrogherà l archivio prevalentemente via WEB. Scopo della presente specifica è quello di definire le caratteristiche strutturali dell Archivio Dati Centrale facente parte del Centro Diagnostico tenendo conto sia dei requisiti di performance richiesti sia della natura specifica delle informazioni che devono essere memorizzate e consultate, natura che rende inapplicabili e inefficienti gli usuali prodotti di Data Base normalmente utilizzati nella realizzazione di sistemi d archivio. In particolare tale specifica definisce: a) l organizzazione fisico/logica dell archivio; b) la specifica dei dati contenuti nei files dell archivio; c) le funzionalità della libreria d accesso all archivio. 2 DOCUMENTAZIONE DI RIFERIMENTO La presente specifica è stata elaborata facendo riferimento ai seguenti documenti [2.1] CESI-AUT-A0/022985, Progetto TELEDEA: Sistema informatico per la diagnostica degli impianti di generazione da postazioni geograficamente distribuite. requisiti funzionali e architettura di riferimento. Nell allegato 1 di questo documento sono riportate le specifiche del formato dei files dati prodotti dai sistemi di monotoraggio SMAV. [2.2] Documento Interno riportante il formato dei files dati prodotto dai sistemi di monitoraggio diversi dal sistema SMAV. Copia di tale documento è riportata in Allegato 1 alla presente specifica.

5 A1/ Pag.5/22 3 ANALISI DEL PROBLEMA 3.1 Natura dei dati I sistemi di monitoraggio qui considerati implementano diverse tipologie di funzioni diagnostiche ciascuna delle quali produce in uscita un flusso di dati sequenziale che esprime l andamento nel tempo delle grandezze proprie di ciascuna funzione diagnostica. Di fatto tale flusso di dati viene memorizzato in files a loro volta trasmessi, oltre che ai vari centri di controllo, all Archivio Centrale dove i dati in essi contenuti vengono riversati, dopo appropriata selezione e conversione di formato, nel Data Base dell Archivio. Non essendo ancora definita la struttura dell Archivio, continueremo ad usare, nel proseguo del capitolo, il termine flusso di dati al posto del termine files per sottolineare meglio il riferimento ai dati stessi piuttosto che al modo con cui essi sono o verranno memorizzati. Il flusso di dati è costituito quindi da una sequenza di n-uple di valori di varia natura che campionano nel tempo il particolare stato funzionale della macchina considerato dalla specifica funzione diagnostica. La struttura della n-upla di valori dipende in generale dal tipo di funzione e verrà specificato al 4; tuttavia uno dei valori della n-upla rappresenta sempre l istante di tempo cui essa si riferisce (o, equivalentemente, in cui è stata campionata). La frequenza di campionatura di questi valori è relativamente alta; essa varia da un campione ogni uno o due minuti in regime normale ad un campione al secondo in corrispondenza dei transitori della macchina o di segnalazioni d allarme. Conseguentemente, la dimensione del relativo flusso di dati, oltre a crescere continuamente nel tempo, può assumere dimensioni considerevoli se valutate nell arco di anni. In media si può stimare una dimensione di circa 25 Mbyte/anno per ciascun flusso di dati. Il numero complessivo di punti di misura, ipotizzando una situazione di regime (circa 50 centrali con mediamente tre gruppi cadauna e circa 50 punti di misura per gruppo), è dell ordine di 7500 e ciò porta ad una dimensione complessiva dell archivio dell ordine di quasi 200 Gbyte/anno. E evidente che con il passare del tempo sarà impossibile mantenere tutti i dati disponibili sui dischi dell Archivio e si dovrà provvedere ad un opportuno sistema di backup, tipicamente su CD-ROM, ove scaricare, ad esempio, i dati storici più vecchi. Una delle caratteristiche dell archivio deve quindi essere quella di poter gestire con facilità una simile mole di dati, ad esempio, segmentando opportunamente ciascun flusso di dati in modo da facilitarne la movimentazione tra i vari tipi di supporti di memoria.

6 A1/ Pag.6/ Aggiornamento e utilizzo dell Archivio A differenza dei normali archivi nei quali i dati vengono aggiunti, modificati, letti dai vari utenti, nel caso in esame, l aggiornamento dell archivio viene fatto in automatico per mezzo di un apposito modulo software che provvede, periodicamente, ad immettere nell archivio i dati che pervengono via rete dalle varie centrali strumentate con i sistemi di monitoraggio qui considerati. Il modulo di aggiornamento dell Archivio deve provvedere inoltre a selezionare solo le informazioni d interesse e convertire automaticamente il formato dei dati in arrivo nel formato standard dell Archivio Centrale. Data la natura storica dei dati archiviati, non è prevista alcuna possibilità di modificarli all interno dell Archivio, mentre all utenza del medesimo è consentito accedere ai dati solo in lettura. 3.3 Data Retrieval Dal punto di vista dell utilizzo dei dati si hanno due specifiche esigenze: directory services: data services: consultare l Archivio al fine di determinare quali flussi di dati sono disponibili e i periodi temporali cui essi si riferiscono (indipendentemente dal fatto che parte del flusso di dati possa essere, al momento, disponibile solo su CD-ROM); ottenere da uno specifico flusso di dati la sequenza di valori compresa in una prefissata finestra temporale al fine di esaminarne l andamento nel tempo ( trend ) limitatamente al periodo richiesto. Per quanto riguarda i directory services non sussistono particolari problemi in quanto il numero dei vari flussi di dati non supererà a regime le sette/ottomila unità. Ciò significa che sarà sempre possibile mantenere disponibili le informazioni di directory. Ciò che è veramente importante è definire un buon sistema d identificazione dei singoli flussi di dati che faciliti l implementazione dei directory services. Per quanto riguarda i data services, osserviamo che, anche se la mole di dati piò essere enorme, tuttavia l operazione di recupero dati si riduce a tre fasi: a) accedere al flusso dati d interesse (cioè rintracciare su disco la sua posizione); operazione nient affatto critica dato il numero limitato di flussi di dati; b) identificare all interno del flusso di dati l inizio dell intervallo temporale d interesse; c) caricare in memoria sequenzialmente tutti i dati compresi nell intervallo temporale d interesse; quest operazione può essere facilmente e semplicemente eseguita alla velocità massima consentita dal Sistema Operativo (oltre, ovviamente, alla velocità propria dell hardware).

7 A1/ Pag.7/ Identificazione dei flussi di dati L identificazione di ciascun flusso di dati viene effettuata con un nome composto secondo una logica gerarchica strutturata ad albero. In particolare il nome risulterà dalla composizione di sei item uniti tra loro per mezzo di un carattere separatore. Per motivi che risulteranno più chiari in seguito si assumerà come separatore il carattere.. Il significato assegnato a ciascun item è il seguente: n1: sigla dell impianto o centrale dove viene svolta l attività di monitoraggio cui si riferisce il flusso di dati; n2: sigla del gruppo cui appartiene la macchina cui si riferisce il flusso di dati; n3: sigla della macchina cui si riferisce il flusso di dati; n4: sigla della funzione diagnostica installata sulla macchina cui si riferisce il flusso di dati; n5: sigla del punto di misura in cui è installato il gruppo sensori che produce i dati cui si riferisce il flusso di dati; n6: sigla della specifica grandezza (della funzione diagnostica) cui si riferisce il flusso di dati. A puro titolo d esempio, la regola qui descritta potrebbe produrre un nome identificativo definito dalla stringa: sp.1.ta.vib.cus01.a2 che ci dice che il flusso di dati identificato dalla stringa corrisponde al valore della seconda armonica (n6) delle vibrazioni (n4) misurate sul cuscinetto 1 (n5) della turbo alternatore (n3) del gruppo 1 (n2) della centrale di La Spezia (n1). La struttura gerarchica ad albero su descritta è in grado di identificare in modo semplice, esaustivo ed univoco tutti i possibili flussi di dati da archiviare. 3.5 Comunicazione con i WEB Clients Non rientra negli scopi del presente documento entrare nel merito della specifica del protocollo di comunicazione con i WEB Clients (tale protocollo, infatti, copre un arco di esigenze che trascendono quelle dell Archivio Centrale qui considerate). Qui interessa solo porre l accento su alcune modalità d interazione tra Archivio Centrale e WEB Clients. E previsto che l Archivio possa essere consultato contemporaneamente da moltissimi Clients e che ciascun Client possa gestire nella medesima sessione più trends relativi anche a impianti differenti. Per riuscire a gestire efficientemente questo traffico di dati è opportuno che tutte le richieste dei Clients siano di tipo state-less, vale a dire che il soddisfacimento di tali richieste non debba mai fare riferimento a stati o informazioni impostati da richieste precedenti, né condizionare il soddisfacimento di richieste future. Si potrebbe, infatti, essere tentati di cercare di migliorare le prestazioni dell Archivio attraverso meccanismi di caching delle informazioni gestiti sulla base di opportune richieste

8 A1/ Pag.8/22 dei Clients, meccanismi che comportano l onere di dover tenere traccia di tutti gli stati impostati dai Clients e di gestirli appropriatamente. Tuttavia, nelle applicazioni distribuite, come quella in oggetto, si evitano soluzioni simili perché comportano un notevole dispendio di risorse di memoria, un allungamento dei tempi di risposta e una potenziale maggiore instabilità del sistema. Nel caso specifico dei data services, che sono i più critici dal punto di vista della performance temporale, la summenzionata condizione state-less comporta che ogni richiesta di trends sia accompagnata sempre dalla specificazione del flusso di dati cui si deve riferire la richiesta stessa. Il protocollo di comunicazione con i WEB Clients prevede già che tale flusso sia identificato da una stringa strutturata in modo identico a quella indicata al paragrafo precedente. L identificatore del flusso di dati, così come definito in 4.4, assume pertanto il ruolo di chiave primaria nella costruzione della query per la consultazione dell archivio e la natura di questa chiave primaria va quindi tenuta in debito conto nel progettare il layout fisico/logico dell Archivio stesso. 3.6 Considerazioni conclusive La situazione che si prospetta è quella di un database dalle dimensioni potenzialmente enormi che, tuttavia, è caratterizzato da una struttura interna di flussi di dati sequenziali con una precisa organizzazione gerarchica e dall esigenza di accessi di tipo molto semplice e che richiedono però la massima performance velocistica soprattutto nel caso dei data services. L insieme di queste caratteristiche sconsiglia vivamente l uso di prodotti specifici per Data Base perché essi sono in realtà ottimizzati per un uso affatto diverso e molto più complesso di quello qui considerato. Invece, vista la particolare organizzazione interna dei dati, ben rappresentata dalla struttura gerarchica della stringa identificativa di ciascun flusso di dati, e la semplicità dei tipi di accesso richiesti è preferibile adottare soluzioni che utilizzino direttamente le risorse del Sistema Operativo poiché in questo caso esse consentono di ottenere la massima performance possibile e anche la massima flessibilità nell amministrazione dell Archivio stesso.

9 A1/ Pag.9/22 4 SPECIFICA DELLA STRUTTURA DELL ARCHIVIO DATI CENTRALE 4.1 Considerazioni preliminari Quanto esposto nei paragrafi precedenti, soprattutto in relazione alla struttura della stringa d identificazione di ciascun flusso di dati, suggerisce un modo molto semplice per strutturare l Archivio. In particolare si tratta di creare sul disco un insieme di folders o cartelle (le vecchie directories del DOS), ciascuna corrispondente ad uno degli item descritti in 4.4 e organizzate gerarchicamente in modo analogo. Ad esempio, ogni cartella centrale conterrà le cartelle relative ai gruppi della centrale ognuna delle quali conterrà le cartelle relative alle macchine facenti parte del gruppo e così via. I file dati saranno ovviamente contenuti nelle cartelle relative al livello (n6). All interno di ciascuna cartella sarà prevista la presenza di un file di testo contenente una descrizione estesa del livello di competenza. La scelta di realizzare l archivio come un insieme di cartelle organizzate gerarchicamente (ciascuna contenente pochissimi file, tipicamente uno o due) anziché affastellare tutti i file dati in un unica cartella, risponde a criteri sia di chiarezza nell organizzazione logica dell Archivio (facilità di navigazione all interno dell Archivio e di analisi del suo contenuto) sia di natura funzionale. Si consideri un esempio grossolano ma molto esplicativo. Si supponga che i nostri 7500 flussi di dati siano contenuti in un sistema di cartelle organizzate gerarchicamente su 4 livelli così strutturati: 50 centrali, 3 gruppi per centrale, 5 funzioni diagnostiche per gruppo, 5 punti di misura e, infine 2 flussi dati per punto di misura. Quando il Sistema Operativo deve aprire un file specifico deve anzitutto individuare la cartella che lo contiene e quindi identificarlo tra tutti i file contenuti nella medesima cartella. Supponiamo inoltre che il SO non utilizzi alcun algoritmo di ottimizzazione della ricerca e consideriamo il numero di test che deve fare per rintracciare il file nel caso in esame e nel caso in cui tutti i 7500 files fossero in un unica cartella (per entrambi trascuriamo il numero di test necessari per individuare la cartella iniziale). Nel caso in cui tutti i file sono contenuti nella medesima cartella, il SO dovrebbe fare mediamente 3750 test per rintracciare il file. Nel caso dell esempio, invece, dovrà fare mediamente: 25 test per rintracciare la cartella corrispondente alla centrale richiesta; 1,5 test per rintracciare il gruppo all interno della cartella precedente; 2,5 test per rintracciare la funzione diagnostica contenuta nella cartella precedente; 2,5 test per rintracciare il punto di misura contenuto nella cartella precedente 1 test per rintracciare il file.

10 A1/ Pag.10/22 In totale il SO farà 32,5 test in media per rintracciare il file desiderato contro i 3750 del caso precedente con un incremento della velocità di ricerca pari a circa 115, vale a dire poco più di due ordini di grandezza. Con questa strutturazione di fatto si utilizza direttamente il SO per implementare a costo zero un Data Base con uno schema di ricerca equivalente allo schema B- TREE e tutto ciò senza contare il fatto che, in generale il SO utilizza particolari algoritmi (Hash) per ottimizzare la velocità di ricerca, in particolare, delle cartelle. Nell esempio precedente, la strutturazione delle cartelle è stata solo approssimativa, il risultato ottenuto, tuttavia, è effettivamente rappresentativo di quanto si potrà ottenere nella realtà. 4.2 Organizzazione dell Archivio Allo scopo di ottimizzare la velocità di ricerca, l Archivio sarà contenuto interamente in un disco o partizione fisica riservata esclusivamente ad esso Verrà creato un sistema di cartelle organizzate gerarchicamente su 6 livelli. Tale insieme sarà contenuto in un unica cartella iniziale di nome DataBase La cartella iniziale DataBase conterrà tante cartelle quante sono le centrali o impianti presenti nell Archivio; ognuna di esse avrà come nome l item (n1) descritto al Ogni cartella (n1) conterrà tante cartelle di nome (n2) quanti sono i gruppi compresi nell impianto; sarà presente, inoltre, un file di testo con nome identico a quello della cartella e con estensione.dsc contenente la descrizione completa dell impianto o centrale Ogni cartella (n2) conterrà tante cartelle di nome (n3) quante sono le macchine sotto sorveglianza per quel gruppo; sarà presente, inoltre, un file di testo con nome identico a quello della cartella e con estensione.dsc contenente la descrizione completa del gruppo Ogni cartella (n3) conterrà tante cartelle di nome (n4) quante sono le funzioni diagnostiche previste su quella macchina; sarà presente, inoltre, un file di testo con nome identico a quello della cartella e con estensione.dsc contenente la descrizione completa della funzione diagnostica Ogni cartella (n4) conterrà tante cartelle (n5) quanti sono i punti di misura effettivamente installati sulla macchina per quella data funzione diagnostica; sarà presente, inoltre, un file di testo con nome identico a quello della cartella e con estensione.dsc contenente la descrizione completa del punto di misura Ogni cartella (n5) conterrà tante cartelle di nome (n6) quante sono le tipologie di dati o grandezze previste dalla specifica funzione diagnostica; sarà presente, inoltre, un file di testo con nome identico a quello della cartella e con estensione.dsc contenente la descrizione completa della tipo di dati.

11 A1/ Pag.11/ Le cartelle di nome (n6) conterranno il sistema dei file dati che comprenderà al minimo due files. Il primo file avrà un nome identico a quello dell intera stringa identificativa del flusso di dati così come specificato in 4.4 e avrà il suffisso.smv. Questo file conterrà informazioni riguardanti: - l intervallo temporale complessivo coperto dal flusso di dati; - il numero di file dati in cui tale flusso è segmentato; - l intervallo temporale coperto da ciascuno di questi file dati; - un flag per ogni file dati che ne specifica la presenza o meno sul disco; - il nome del CD-ROM su cui è eventualmente memorizzato ciascun file dati. Gli altri file presenti nella cartella saranno costituiti dai vari file dati in cui risulta segmentato il flusso di dati corrispondente. Essi avranno un nome identico a quello descritto al punto precedente ma con una estensione costituita da tre digit numerici che rappresenteranno il numero progressivo di ciascun file all interno della sequenza di segmentazione. Il primo file avrà sempre estensione.001 Con queste regole, ad esempio, il nome completo del percorso dei files che identificano il flusso di dati citato nell esempio del 4.4 diventeranno: percorso_file_1= F:\DataBase\sp\1\ta\vib\cus01\a2\sp.1.ta.vib.cus01.a2.smv percorso_file_2= F:\DataBase\sp\1\ta\vib\cus01\a2\sp.1.ta.vib.cus01.a dove F indica semplicemente una qualunque partizione diversa da C e interamente ed esclusivamente dedicata all Archivio. Questo esempio indica anche come calcolare il percorso completo del file dati a partire dalla sua sigla identificativa trasmessa nella richiesta del WEB Client. Dalla sigla verrà ricavata la sequenza delle cartelle sostituendo al carattere separatore. Il carattere \, quindi al risultato verrà concatenata in coda la stringa iniziale e l estensione.smv e in testa il nome della partizione seguito dal nome della directory iniziale DataBase. Ottenuto in questo modo il nome del primo file, vi si accede e in base alle informazioni in esso contenute si determina il o i file dati da cui estrarre il trend richiesto. 4.3 Formato dei files descrittori Le in formazioni contenute nei vari files descrittori *.dsc dipendono dal livello cui appartengono le cartelle che li contengono e, comunque, non hanno alcuna incidenza sul funzionamento interno dell Archivio. Del loro utilizzo è responsabile unicamente il client che interroga l Archivio servendosi della libreria di accesso di cui al 6. E possibile, però stabilire delle regole generali che valgono per tutti i file di questo tipo, precisando che la struttura e la semantica delle righe di testo nel seguito definite come opzionali è definita unicamente dalle specifiche del modulo di aggiornamento automatico dell Archivio di cui al 4.2

12 A1/ Pag.12/ Nome dei file I file descrittori devono essere in formato testo, avere lo stesso nome della cartella che li contiene ed avere estensione.dsc Contenuto minimo dei file Il file può contenere una o più righe di testo; tuttavia la prima riga deve corrispondere, in tutti i file, alla descrizione estesa dell ente cui si riferisce la cartella in cui è contenuto il file stesso; si rammenta che il nome della cartella e del file descrittivo in essa contenuto deve coincidere, a meno dell estensione, con la sigla dell ente stesso Righe opzionali Oltre alla prima riga di testo, il file può contenere ulteriori righe di informazione nei casi in cui ciò è richiesto. Più precisamente: Livello (n5): punto di misura Oltre alla riga descrizione possono seguire una o più righe ciascuna delle quali specifica le caratteristiche del punto di misura Livello (n6): grandezza Oltre alla riga descrizione possono seguire una o più righe ciascuna delle quali specifica la tipologia dei valori che compongono la grandezza e la relativa unità di misura ingegneristica. 4.4 Formato dei file dati Il flusso di dati relativo a ciascuna grandezza considerata da una funzione diagnostica viene memorizzata in uno o più files. Ciascun file è costituito da una sezione d intestazione ( 4.4.6) seguita da una sezione dati ( 4.4.1,, 4.4.5). Ogni campione di una data grandezza è caratterizzato da una sua specifica struttura dipendente dalla grandezza stessa. In relazione alle esigenze dell Archivio Centrale, queste strutture di dati vengono standardizzate in 5 tipologie, di seguito descritte, e che di fatto definiscono i cinque formati possibili del file dati. Il processo di segmentazione del flusso di dati in più file è invece governato da due fattori: la dimensione, che non deve eccedere un limite massimo prefissato a priori (gestibilità della movimentazione dei file stessi tra supporti diversi) o il cambiamento di qualche parametro nel formato dei dati (come si può verificare nei casi citati ai e 4.4.5). La segmentazione dei file dati è responsabilità del modulo di aggiornamento dell Archivio.

13 A1/ Pag.13/ Canale statico Questo formato descrive quei flussi di dati nei quali ogni campione è costituito da una n-upla di valori (t, v, s) dove: t è il tempo a cui è stata campionata la grandezza; v è il valore di una grandezza analogica la cui semantica è descritta nel file descrittore associato; s è un intero che specifica lo stato del sistema di monitoraggio all istante t. Il tempo t è espresso in secondi a partire dal primo gennaio ore e sia t che v vengono rappresentati come float a 4 byte mentre s è uno short di 2 byte. Il formato corrispondente del file dati è costituito da una sezione d intestazione e da una sezione dati costituita dalla sequenza delle n-uple (t, v, s) Canale digitale Questo formato descrive quei flussi di dati nei quali ogni campione è costituito da una coppia di valori (t, b) dove: t b è il tempo a cui è stata campionata la grandezza; è uno short di due byte dove ciascun bit rappresenta una specifica grandezza digitale (quindi, al massimo, vengono rappresentati 16 valori digitali). Il tempo t è espresso come in Il formato corrispondente del file dati è costituito da una sezione d intestazione e da una sezione dati costituita dalla sequenza delle coppie (t, b) Canale messaggio Questo formato è analogo a quello del canale statico dove però la grandezza analogica v è sostituita da una riga di testo m che rappresenta un messaggio. Pertanto m sarà rappresentato da una stringa di 999 caratteri e all interno della stringa il messaggio sarà terminato con \n. In questo caso specifico la sequenza delle coppie (t, m) non rappresenta affatto un campionamento nel tempo in quanto m è un messaggio inviato generalmente dal sistema di monitoraggio all operatore per segnalare qualcosa ; conseguentemente anche la frequenza di questi messaggi è normalmente molto bassa Canale dinamico armonico Questo formato descrive quei flussi di dati nei quali ogni campione è costituito dalla n-upla di valori (t, a t, a m, a, f, s) dove:

14 A1/ Pag.14/22 t è il tempo a cui è stata campionata la grandezza; a t è l ampiezza totale (valore rms) della grandezza analogica; a m è l ampiezza media (frequenza zero) della grandezza analogica; registrata; a è un vettore di n elementi che rappresentano l ampiezza delle n armoniche della grandezza analogica registrate nella n-upla; f è un vettore di n elementi che rappresentano le fasi delle n armoniche della grandezza analogica registrate nella n-upla; s è un intero che specifica lo stato del sistema di monitoraggio all istante t. Il numero n di armoniche presenti nella n-upla e il vettore nv, che specifica a quali armoniche si riferiscono le n componenti registrate, sono contenute nella sezione d intestazione del file. Nel tempo possono cambiare sia il valore di n che di nv; tali cambiamenti determinano, oltre a una variazione semantica dei dati, anche una possibile variazione di dimensione del singolo campione. Conseguentemente quando ciò si verifica si termina il file dati corrente e se ne crea uno nuovo con lo stesso nome ma con numero progressivo incrementato di uno che conterrà la successiva sequenza di campioni con i parametri n e nv cambiati (questa soluzione consente sia di risparmiare spazio di memoria evitando l inutile ripetizione dei valori di n e nv, sia di rendere più veloce il recupero dei dati evitando i problemi legati al trattamento di campioni di lunghezza variabile). Il tempo t è espresso come in mentre tutti i valori della n-upla sono rappresentati da float di 4 byte ad eccezione di s che è rappresentato da uno short di 2 byte. Il formato corrispondente del file dati è costituito da una sezione d intestazione e da una sezione dati costituita dalla sequenza delle n-uple (t, a t, a m, a, f, s) Canale dinamico spettro Questo formato descrive quei flussi di dati nei quali ogni campione è costituito dalla n-upla di valori (t, sa, sf, s) dove: t è il tempo a cui è stata campionata la grandezza; sa è un vettore di n elementi che rappresentano le ampiezze dello spettro di una grandezza analogica; sf è un vettore di n elementi che rappresentano le fasi dello spettro di una grandezza analogica; s è un intero che specifica lo stato del sistema di monitoraggio all istante t. Il numero n di campioni presenti nello spettro e il relativo passo h di campionamento, espresso in Hz, sono contenuti nella sezione d intestazione del singolo file dati. Nel tempo possono cambiare sia il valore di n che di h; tali cambiamenti determinano, oltre a una variazione semantica dei dati, anche una possibile

15 A1/ Pag.15/22 variazione di dimensione del singolo campione. Conseguentemente quando ciò si verifica si termina il file dati corrente e se ne crea uno nuovo con lo stesso nome ma con numero progressivo incrementato di uno che conterrà la successiva sequenza di campioni con i parametri n e h cambiati. Il tempo t è espresso come in mentre tutti i valori della n-upla sono rappresentati da float di 4 byte ad eccezione di s che è rappresentato da uno short di 2 byte. Il formato corrispondente del file dati è costituito da una sezione d intestazione e da una sezione dati costituita dalla sequenza delle n-uple (t, sa, sf, s) Sezione d intestazione del file dati La sezione d intestazione del file dati è rappresentata dai primi 256 byte del file è ha un formato unico per tutti i tipi di file dati. Le informazioni contenute in questa sezione sono le seguenti: - Sigla del flusso di dati cui il file si riferisce (128 byte); - N progressivo del file dati (identico all estensione del file) (3 byte) ; - Tempo iniziale cui si riferisce la sequenza contenuta nel file (long di 4 byte); - Tempo finale cui si riferisce la sequenza contenuta nel file (long di 4 byte); - Indicatore di file completo che indica che il file dati è stato completato e ne è stato creato un altro con il N progressivo incrementato (boolean di 1 byte); - Identificativo del tipo di formato dei dati contenuti nel file; l identificativo è costituito da 1 carattere (1 byte) con il seguente formato: s : canale statico; d : canale digitale; m : canale messaggio; a : canale dinamico armonico; s : canale dinamico spettro. - Numero n di componenti (short di 2 byte) nel caso dei formati a e s ; - Valore h (float di 4 byte) del passo di campionatura degli spettri (formato s ); - Vettore nv (n short di 2 byte) per la specificazione delle componenti armoniche (formato a ); - Filler di riempimento (256 meno dimensione dei dati precedenti; destinato ad usi futuri).

16 A1/ Pag.16/22 5 VALUTAZIONE DELLE PERFORMANCE DELL ARCHIVIO DATI CON IL LAYOUT PROPOSTO I risultati dell analisi teorica svolta al 4.1 sulle performance potenziali di un organizzazione dell Archivio basata su un sistema di cartelle organizzato gerarchicamente sono stati verificati mediante una simulazione sufficientemente realistica. La simulazione è stata ottenuta creando sul disco C:\ di un PC con processore Pentium II da 450 MHz una serie di cartelle organizzate gerarchicamente secondo il seguente schema: 1 livello: cartella Data Base ; 2 livello: 10 cartelle Centrale ; 3 livello: 5 cartelle Gruppo per ciascuna delle cartelle Centrale ; 4 livello: 10 cartelle Funzione per ciascuna delle cartelle Gruppo ; per un totale di 561 cartelle. Quindi in ognuna delle cartelle Funzione è stato copiato un file di testo con dimensione complessiva di 408 Kbyte, mentre in una sola cartella Funzione di ciascun Gruppo tale file è stato copiato 10 volte con nomi diversi. In totale i file creati in questo simulacro di Archivio sono stati 1000 per un totale di 408 Mbyte. Ovviamente questo sistema di cartelle si aggiunge all intero contenuto del disco C:\ contenente diverse migliaia di cartelle e file sia di sistema che degli altri programmi installati. Complessivamente questa configurazione può essere considerata sufficientemente rappresentativa di quella dell Archivio reale confinato all interno di una partizione fisica a lui dedicata in modo esclusivo. E stato quindi realizzato un programma di test in Visual Basic il cui compito essenziale era quello di aprire in sequenza 100 di questi file, ciascuno in una cartella differente, e leggere byte consecutivi utilizzando un buffer di lettura di byte. Tramite la funzione Timer di VB è stato misurato il tempo complessivo per queste 100 operazioni calcolando infine il tempo medio richiesto rispettivamente per la ricerca del file, la sua apertura, la lettura del batch di dati e la chiusura del file stesso (quindi più o meno il tempo richiesto per portare in memoria un trend di uno specifico flusso di dati e iniziarne la trasmissione al WEB Client). Pur avendo incrementato, nel corso dei test, sia il numero delle cartelle che dei files di prova, la performance temporale è stata sempre la stessa e pari a circa 60 millesimi di secondo, un tempo decisamente piccolo che dimostra l eccellente livello di performance di cui è potenzialmente capace l architettura proposta per l Archivio Centrale e conferma, in ogni caso, i risultati dell analisi condotta in 4.1.

17 A1/ Pag.17/22 6 SPECIFICHE FUNZIONALI DELLA LIBRERIA D ACCESSO ALL ARCHIVIO DATI CENTRALE Come già accennato al capitolo 3, l aggiornamento dell Archivio e la sua consultazione sono effettuate da moduli diversi ed indipendenti in quanto le problematiche sottese nei due contesti sono completamente differenti. In questo capitolo verranno riportate solo le specifiche del modulo di accesso e consultazione. Il modulo di consultazione sarà costituito, in particolare, da una libreria dinamica del tipo.dll che esporrà verso un generico client una serie di funzioni low level adeguate per consentire al client stesso la consultazione dell Archivio. La libreria sarà utilizzata anzitutto dal programma di amministrazione dell Archivio (il cui compito è quello di consentire all amministratore di controllare in ogni momento i contenuti dell Archivio stesso, la gestione degli spazi e delle operazioni di backup) e, quindi, da un modulo d interfaccia che implementi il protocollo di comunicazione con WEB Client remoti citato al Directory Services Come è già stato detto ( 3.3), queste funzioni sono finalizzate ad ottenere informazioni sul contenuto specifico dell Archivio. In particolare sono previste due funzioni: long GetDirCount(char* folder_path) Parametri Folder_path: path completo di una cartella qualsiasi dell Archivio; come minimo deve contenere la cartella radice dell Archivio: drive:\database. Parametro di ritorno -2 : indica che il nome della cartella Folder_path è inesistente; -1 : indica una condizione generica d errore nella lettura su disco; n positivo: indica che la cartella Folder_path contiene n sotto cartelle long GetDirList(char* folder_path, long index, char* subfolder_name, char* subfolder_path) Parametri

18 A1/ Pag.18/22 Folder_path: path completo di una cartella qualsiasi dell Archivio; come minimo deve contenere la cartella radice dell Archivio: drive:\database ; index: specifica la index-esima sottocartella contenuta in Folder_path ; subfolder_name: subfolder_path: nome della sottocartella restituito dalla funzione; path completo della sottocartella restituito dalla funzione; Parametro di ritorno -11 : indica che index eccede il numero delle sottocartelle effettivamente presenti; -2 : indica che il nome della cartella Folder_path è inesistente; -1 : indica una condizione generica d errore nella lettura su disco; 0 : indica il completamento corretto della funzione long GetDirDescrSize(char* folder_path) Parametri folder_path: path completo di una cartella qualsiasi dell Archivio; come minimo deve contenere la cartella radice dell Archivio: drive:\database. Parametro di ritorno -2 : indica che il nome della cartella folder_path è inesistente; -1 : indica una condizione generica d errore nella lettura su disco; >=0 : lunghezza della stringa contenente le informazioni restituita dalla GettDirDescr long GetDirDescr(char* folder_path, char* descr) Parametri folder_path: path completo di una cartella qualsiasi dell Archivio; come minimo deve contenere la cartella radice dell Archivio: drive:\database descr: puntatore a un buffer contenente la descrizione della sottocartella indicata; la risposta contenuta in buffer è in formato testo e può essere multiriga.

19 A1/ Pag.19/22 Parametro di ritorno L assegnazione di memoria a descr è a carico del client che può utilizzare al riguardo la funzione GetDirDescrSize per ottenere la dimensione che dovrà avere tale buffer. -2 : indica che il nome della cartella name è inesistente; -1 : indica una condizione generica d errore nella lettura su disco; 0 : ok long GetDataName(char* folder_path, char* name) Parametri folder_path: path completo di una cartella qualsiasi dell Archivio; come minimo deve contenere la cartella radice dell Archivio: drive:\database name: puntatore ad un buffer in cui la funzione ritorna la sigla del flusso di dati eventualmente contenuto nella cartella indicata. Se non è presente alcun file dati allora name conterrà una stringa di lunghezza zero. Parametro di ritorno -2 : indica che il nome della cartella name è inesistente; -1 : indica una condizione generica d errore nella lettura su disco; n>0 : se il folder contiene un file dati, allora n indica la dimensione del file dati descrittore sigla_flusso_di_dati.smv long GetDataDescrSize(char* root, char* name) Parametri root: path completo della cartella radice dell Archivio; name: sigla completa del flusso di dati d interesse (v. 3.4, 4.2); Parametro di ritorno -3 : indica che il nome del file name è inesistente; -1 : indica una condizione generica d errore nella lettura su disco; >=0 : lunghezza della stringa zero terminata che contiene le informazioni ritornate dalla GetDataDescr.

20 A1/ Pag.20/ long GetDataDescr(char* root, char* name, char* descr) Parametri root: path completo della cartella radice dell Archivio; name: sigla completa del flusso di dati d interesse (v. 3.4, 4.2); descr: puntatore al buffer utilizzato dalla funzione per ritornare la risposta sotto forma di stringa zero terminata; la risposta è costituita da tante righe di testo quanti sono i file dati effettivi aventi il formattato: dove :nnn Parametro di ritorno Start Stop Stato nnn:start:stop:stato è la stringa che rappresenta il suffisso del file dati effettivo, vale a dire il suo numero progressivo; è la stringa che specifica l inizio della finestra temporale cui si riferisce il file; fine della finestra temporale; = 0 significa che il file non è presente su disco ma solo su CD ROM; = 1 significa che il file è presente su disco ed è quindi direttamente consultabile. L assegnazione di memoria al buffer è a carico del client chiamante che può utilizzare sia la funzione GetDataDescrSize che la funzione GetDataName per conoscerne la dimensione. -3 : indica che il nome del file name è inesistente; -1 : indica una condizione generica d errore nella lettura su disco; 0 : ok. 6.2 Data Services Una volta identificato un flusso di dati d interesse è possibile esaminarlo richiedendo all archivio sia la sezione d intestazione sia un trend cioè una successione nel tempo dei valori campionati della grandezza d interesse. Questo trend viene delimitato temporalmente specificando la finestra temporale desiderata.

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