王凱　李慧嬌　隋易潔　陳龍　王向上

【摘 要】目前，在煤礦信息化所采用的數(shù)據(jù)庫大多為SQL Server或Oracle等大型數(shù)據(jù)庫，其安裝麻煩，操作復(fù)雜，并且維護(hù)成本較高，建立一個基于輕量級數(shù)據(jù)庫越來越成為煤礦信息數(shù)據(jù)庫的研究熱點(diǎn)。本文介紹了SQLite數(shù)據(jù)庫的基本結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)以及Sqlite3 API接口；對比了幾種常用的數(shù)庫；介紹了煤礦地測與安全數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容與基本表結(jié)構(gòu)，并基于sqlite3 API，用C++開發(fā)語言重新封裝了煤礦地測數(shù)據(jù)庫所需要各種類和接口，開發(fā)一個簡單的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的測試，將測試好的數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到三維礦山系統(tǒng)里進(jìn)行展示。

【關(guān)鍵詞】煤礦；SQLite；數(shù)據(jù)庫開發(fā)

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)后，煤礦的數(shù)字化、信息化已經(jīng)成為我國煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，煤礦現(xiàn)代化信息管理系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，而其中的數(shù)據(jù)管理成為大型信息系統(tǒng)的核心。雖然Oracle、

DB2、SQL Server及MySQL等關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是當(dāng)今數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的主流，但它們操作復(fù)雜、維護(hù)成本高，在一定程度上影響了這些大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫在煤礦現(xiàn)代化信息管理中的應(yīng)用。SQLite數(shù)據(jù)庫相對于上述大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，具有小巧、開源、易用、高效等特點(diǎn)，它無需安裝，維護(hù)方便，很大程度上減輕了煤礦技術(shù)人員的工作量。本文基于sqlite3 API重新封裝了煤礦地測數(shù)據(jù)庫所需要各種類和接口，開發(fā)一個簡單的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的測試，將測試好的數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到三維礦山系統(tǒng)里進(jìn)行展示。

1 SQLite 數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及API

1.1 SQLite數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)

SQLite數(shù)據(jù)庫是一種采用小型C庫實現(xiàn)的嵌入式關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理體系。它提供對SQL92的大多數(shù)支持：多表、索引、事務(wù)、視圖、觸發(fā)和一系列的用戶接口及驅(qū)動。SQLite數(shù)據(jù)庫采用模塊化設(shè)計，主要由內(nèi)核（core）、SQL編譯器（SQLCompiler）、后端（Backend）以及附件4個部分組成（Aeeessories）。

1.2 SQlite數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)

SQlite3具有零配置，跨平臺可移植性，并發(fā)訪問等特點(diǎn)，是一種高效的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，它對內(nèi)存和CPU的利用率更高，速度更快?；赟qlite以上所述的優(yōu)點(diǎn)，使用者可以在不安裝大型數(shù)據(jù)庫的前提下直接創(chuàng)建打開訪問煤礦數(shù)據(jù)庫。

1.3 Sqlite 3.0 API介紹

SQLite 3.0一共有83個API函數(shù)，此外還有一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和預(yù)定義（#defines）。最重要的有四個函數(shù)：sqlite3_open（），sqlite3_exec（），sqlite3_get_table（）和sqlite3_close（）.要是想更好的控制數(shù)據(jù)庫引擎的執(zhí)行，可以使用提供的sqlite3_prepare（）函數(shù)把SQL語句編譯成字節(jié)碼，然后在使用sqlite3_step（）函數(shù)來執(zhí)行編譯后的字節(jié)碼. sqlite3_column_開頭的一組API函數(shù)用來獲取查詢結(jié)果集中的信息。

2 幾種數(shù)據(jù)庫的比較

目前主流的數(shù)據(jù)庫有Oracle，SQL Server，SQLite等，其對比如下（表1）：

從表1可以看出SQL Server或Oracle等大型數(shù)據(jù)庫，其安裝麻煩，操作復(fù)雜，并且維護(hù)成本較高，而SQLite數(shù)據(jù)庫則無需安裝，操作簡單。因此，基于SQLite建立一個輕量級的煤礦信息數(shù)據(jù)庫有著很大的優(yōu)勢。

3 煤礦地測信息數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與開發(fā)

3.1 煤礦地測信息介紹

煤礦地測信息是煤礦地質(zhì)測量工作的集中反映，是煤礦生產(chǎn)和管理工作的重要依據(jù)。煤礦地測信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是礦山信息系統(tǒng)的一個重要組成部分，是煤礦地質(zhì)測繪管理和生產(chǎn)的核心。煤礦地測信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中所容納和處理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料與基礎(chǔ)圖紙資料是礦山建設(shè)、生產(chǎn)、改造和編制Z長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃等各項工作的基礎(chǔ)，它按來源依據(jù)不同的時期分為資源勘探階段的地測信息、建井階段的地測信息和生產(chǎn)時期的地測信息。在資源勘探階段，獲取的地測信息主要是平面三角測量與鉆探、物探等數(shù)據(jù)，在有露頭出露的地區(qū)還有地表觀測資料；在建井時期，主要為補(bǔ)充鉆探與測量資料、井筒資料及井下巷道實際揭露的資料；生產(chǎn)時期的信息主要包括各種巖巷（石門、上下山）、煤巷揭露的資料、井下物探資料和井下施工的鉆孔，以及相應(yīng)的工程測量數(shù)據(jù)。為了滿足現(xiàn)代化煤礦建設(shè)與生產(chǎn)的需要，所有這些數(shù)據(jù)資料都必須經(jīng)過系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化與信息化。

本文通過研究煤礦基礎(chǔ)地測信息數(shù)據(jù)的來源和結(jié)構(gòu)特性，將其劃分為巷道數(shù)據(jù)、煤層數(shù)據(jù)、鉆孔數(shù)據(jù)、工作面數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、斷層數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、設(shè)備模型數(shù)據(jù)，針對不同類型的數(shù)據(jù)提出相應(yīng)的設(shè)計策略（即設(shè)計相應(yīng)表結(jié)構(gòu)），對應(yīng)的表結(jié)構(gòu)分為巷道數(shù)據(jù)表、煤層數(shù)據(jù)表、鉆孔數(shù)據(jù)表、工作面數(shù)據(jù)表、影像數(shù)據(jù)表、斷層數(shù)據(jù)表、DEM數(shù)據(jù)表、設(shè)備模型數(shù)據(jù)表等等。

3.2 煤礦數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

3.2.1 概念設(shè)計

概念結(jié)構(gòu)是一種能反映用戶觀點(diǎn)并更接近于現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)模型。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的主要任務(wù)是根據(jù)需求分析階段形成的系統(tǒng)需求總體狀況，準(zhǔn)確模擬現(xiàn)實世界，確定反映現(xiàn)實世界的信息類別及信息之間的聯(lián)系；把用戶的信息需求抽象為獨(dú)立于具體機(jī)器、獨(dú)立于具體DBMS的信息結(jié)構(gòu)。目前，描述概念結(jié)構(gòu)最常用的方法是E-R（Entity-

Relationship datamodel，實體-聯(lián)系）方法。圖1是巷道數(shù)據(jù)的E-R圖：

3.2.2 邏輯設(shè)計

邏輯結(jié)構(gòu)是一種由具體的DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，本次設(shè)計采用了時下主流的關(guān)系數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的主要任務(wù)，就是按照一定的規(guī)則，將概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計好的獨(dú)立于任何 DBMS數(shù)據(jù)模型的信息結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換為由已選用好的RDBMS（關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）產(chǎn)品所支持的一組關(guān)系模式，并利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論對這組關(guān)系模式進(jìn)行規(guī)范化設(shè)計和處理，在此基礎(chǔ)上，還要根據(jù)數(shù)據(jù)庫的完整性和一致性要求以及系統(tǒng)查詢效率要求，對這組關(guān)系模式進(jìn)行必要的優(yōu)化處理，從而得出滿足所有數(shù)據(jù)要求的關(guān)系數(shù)據(jù)模型，也即數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。

3.2.3 建立數(shù)據(jù)庫

基于以上設(shè)計，本文采用的存儲結(jié)構(gòu)和方法對煤礦數(shù)據(jù)進(jìn)行物理構(gòu)建。本文的煤礦數(shù)據(jù)庫文件名為test，其中包括巷道數(shù)據(jù)表，煤層數(shù)據(jù)表，鉆孔數(shù)據(jù)表等 8 個數(shù)據(jù)表。本文選取具有代表性的數(shù)據(jù)表進(jìn)行介紹。

（1）巷道數(shù)據(jù)表（表2）

（2）鉆孔數(shù)據(jù)庫（表3）

（3）煤層數(shù)據(jù)表（表4）

3.3 煤礦數(shù)據(jù)庫的開發(fā)

3.3.1 煤礦數(shù)據(jù)庫的封裝

建立空間數(shù)據(jù)管理引擎，要對Sqlite數(shù)據(jù)庫的操作進(jìn)行二次封裝，封裝為適合對外使用的類和接口。其中設(shè)計到幾個重要的類有：數(shù)據(jù)庫管理器（CDatabaseManager）、數(shù)據(jù)庫類（CDatasource）、數(shù)據(jù)集（CDataset）、記錄（CFeature）、字段（CField）；通過數(shù)據(jù)庫管理器可以創(chuàng)建、打開、關(guān)閉數(shù)據(jù)庫；通過數(shù)據(jù)庫類可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)集、向數(shù)據(jù)集里插入數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)集、更新數(shù)據(jù)集、刪除數(shù)據(jù)集；通過數(shù)據(jù)集類可以獲得里面的記錄，還可以添加記錄；通過記錄可以獲得里面的字段，添加刪除字段等等。

3.3.2 編譯Win32平臺所需要的SQLite庫文件

（1）下載源碼

首先到http：//www.sqlite.org/download.html網(wǎng)站下載最新的SQLite 源碼文件。本文以（sqlite-source-3_6_23_1.zip和sqlite-amalgama-tion-3_6_23_1.zip）為例說明。

（2）創(chuàng)建項目工程

編程語言：Visual C++；

平臺選擇：Microsoft Visual Studio 2010；

應(yīng)用程序類型選擇：一個空Win32項目；將下載之后的文件解壓放到 dll項目的工程目錄之下。將其中的 tclsqlite. c和shell. c文件刪除。

（3）修改相關(guān)代碼和屬性設(shè)置

修改項目屬性中創(chuàng)建/使用預(yù)編譯頭：“不使用預(yù)編譯頭”；在預(yù)處理器中添加“SQLITE_ENA-BLE_COLUMN_MET ADAT A”；模塊定義文件：“sqlite3. Def”。將fts3_taokenizer. c和fts3. c文件中的宏SQLIT E_EXT ENSION_INIT1修改為“extern const sqlite3_api_routines* sqlite3_

api；”。

（4）編譯生成dll和lib文件

3.4 煤礦數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)

本文以湖南省資江煤礦數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，煤礦數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計圖如圖2。

本文主要是根據(jù)湖南省資江煤礦設(shè)計了一個簡單的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，界面搭建用的是Qt，實現(xiàn)了創(chuàng)建打開煤礦數(shù)據(jù)庫；創(chuàng)建打開巷道、煤層、鉆孔等數(shù)據(jù)集（表）；插入巷道、煤層等數(shù)據(jù)；查詢巷道煤層等數(shù)據(jù)信息；刪除巷道煤層等數(shù)據(jù)等等。

4 總結(jié)

在煤礦現(xiàn)代化信息管理中應(yīng)用SQLite API創(chuàng)建煤礦數(shù)據(jù)庫對煤礦數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和基本處理可簡化程序開發(fā)周期，方便數(shù)據(jù)存取，提高執(zhí)行效率。同時也應(yīng)充分考慮SQLite數(shù)據(jù)庫自身的局限性，讓其在最適當(dāng)?shù)牡胤桨l(fā)揮最大的作用。

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[責(zé)任編輯：王楠]