喬加新，梁后軍

基于XML的智慧礦區(qū)的研究與設(shè)計(jì)

喬加新，梁后軍

（安徽財(cái)經(jīng)大學(xué) 管理科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 蚌埠 233000）

針對(duì)礦區(qū)中存在的各種問(wèn)題，以XML技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建智慧礦區(qū)的數(shù)字化平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)，研究了多類型數(shù)據(jù)集成模型和顯示模型，設(shè)計(jì)了智慧礦區(qū)的功能結(jié)構(gòu)，解決礦區(qū)的空間數(shù)據(jù)和來(lái)自其他部門(mén)各種關(guān)系型數(shù)據(jù)集成的問(wèn)題。一方面為大數(shù)據(jù)處理、智慧決策提供統(tǒng)一的、高度融合的數(shù)據(jù)，另一方面為滿足用戶的需求。提供不同的個(gè)性化的顯示。

XML技術(shù)；智慧礦區(qū)；數(shù)據(jù)集成與顯示

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，礦區(qū)各部門(mén)紛紛引進(jìn)各自計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行自動(dòng)化，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)接口的差異性限制了各部門(mén)之間的資源共享和數(shù)據(jù)集成，ODBC等中間件技術(shù)在一定程度上解決各部門(mén)間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題，但隨著大數(shù)據(jù)、智慧決策等新技術(shù)的出現(xiàn)，進(jìn)一步要求礦區(qū)數(shù)據(jù)高度統(tǒng)一和融合，避免出現(xiàn)“信息孤島”。拋棄所有原有系統(tǒng)，重新開(kāi)發(fā)一套標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的礦區(qū)系統(tǒng)，必定會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)，未來(lái)再引進(jìn)新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式的不確定性，還有可能造成新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和接口的差異性。

為了解決礦區(qū)存在的問(wèn)題，在礦區(qū)各部門(mén)原有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從全局出發(fā)構(gòu)建智慧礦區(qū)。但是，來(lái)自礦區(qū)中不同部門(mén)的數(shù)據(jù)：有人事、銷售等系統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)；有水文、地質(zhì)等系統(tǒng)空間類型數(shù)據(jù)；有測(cè)量等系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)它們之間的轉(zhuǎn)換和集成？用何種統(tǒng)一格式進(jìn)行存儲(chǔ)？如何實(shí)現(xiàn)礦區(qū)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸？以及如何給不同用戶提供個(gè)性化顯示？本文以XML技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型[1]，構(gòu)建和設(shè)計(jì)智慧礦區(qū)的體系框架及功能結(jié)構(gòu)。

1 構(gòu)建基于XML的智慧礦區(qū)框架模型

XML的出現(xiàn)給不同信息格式的統(tǒng)一帶來(lái)了深刻的影響。XML作為一種元語(yǔ)言，其標(biāo)記可擴(kuò)展、可定義的特性，使它不僅可以作為各種應(yīng)用之間交換數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，也能夠作為互聯(lián)網(wǎng)信息交換標(biāo)準(zhǔn)、互聯(lián)網(wǎng)信息表示的技術(shù)。引入XML技術(shù)[2]可以使不同結(jié)構(gòu)類型數(shù)據(jù)源的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)集成，各種用戶應(yīng)用程序通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)從中獲取自己需要的信息，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間各種類型信息的共享、集成與交互。

構(gòu)建基于XML的智慧礦區(qū)框架模型，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)各部門(mén)間計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)，以及礦區(qū)外用戶計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與礦區(qū)中的各個(gè)部門(mén)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)。在礦區(qū)內(nèi)，轉(zhuǎn)換集成后的信息用來(lái)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理和智慧決策，對(duì)礦區(qū)內(nèi)外用戶，根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)個(gè)性化顯示。具體如圖1所示。

圖1 基于XML的智慧礦區(qū)的框架模型

在基于XML的智慧礦區(qū)的框架模型中，把礦區(qū)各部門(mén)的軟件子系統(tǒng)看作一個(gè)個(gè)獨(dú)立的軟件組件，基于XML的數(shù)字化平臺(tái)為每個(gè)軟件組件提供聯(lián)接接口，轉(zhuǎn)換和集成礦區(qū)信息，統(tǒng)一采用XML數(shù)據(jù)格式為各種用戶應(yīng)用程序提供服務(wù)。基于XML的智慧礦區(qū)，對(duì)內(nèi)含蓋礦區(qū)的各個(gè)部門(mén)，同時(shí)也包含礦區(qū)外的各種相關(guān)需求用戶?；赬ML的智慧礦區(qū)可以優(yōu)化和重組礦區(qū)內(nèi)各部門(mén)的業(yè)務(wù)流程，還可以通過(guò)供應(yīng)鏈，把礦區(qū)內(nèi)各部門(mén)、礦區(qū)內(nèi)外各種用戶以及各種供應(yīng)廠商集成在一起。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

(1)采用基于XML的數(shù)字化平臺(tái)，轉(zhuǎn)換和集成礦區(qū)各種數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一的XML數(shù)據(jù)格式。

(2)礦區(qū)內(nèi)，可進(jìn)一步優(yōu)化和重組業(yè)務(wù)流程，同時(shí)高度統(tǒng)一和融合的數(shù)據(jù)可以更好地實(shí)現(xiàn)資源共享，為礦區(qū)提供大數(shù)據(jù)處理、智慧決策。

(3)礦區(qū)外，集成礦區(qū)內(nèi)的各種異構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)協(xié)同工作，通過(guò)防火墻，為礦區(qū)外的各種需求用戶按指定的服務(wù)，提供友好的交互界面，使礦區(qū)外用戶的通信更加方便快捷。

2 基于XML的智慧礦區(qū)數(shù)字化平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)

2.1 體系結(jié)構(gòu)

構(gòu)建基于XML的智慧礦區(qū)的關(guān)鍵點(diǎn)是設(shè)計(jì)智慧礦區(qū)的數(shù)字化平臺(tái)，在礦區(qū)生產(chǎn)和測(cè)量過(guò)程中，各部門(mén)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)把數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)在自身系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，由于格式不同，存在大量的關(guān)系型數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)?；赬ML的智慧礦區(qū)的數(shù)字化平臺(tái)，把數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)集成分開(kāi)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)XML的數(shù)據(jù)顯示模型，根據(jù)用戶的需求，分別設(shè)計(jì)各種形式接口，調(diào)用礦區(qū)中各種類型數(shù)據(jù)，按用戶需求進(jìn)行個(gè)性化顯示；設(shè)計(jì)XML的數(shù)據(jù)集成模型，把礦區(qū)中各種類型數(shù)據(jù)進(jìn)行XML編碼，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換XML格式數(shù)據(jù)，一方面為智慧礦區(qū)的大數(shù)據(jù)處理和智慧決策提供高度統(tǒng)一和融合的數(shù)據(jù)，另一方面為用戶提供統(tǒng)一XML數(shù)據(jù)格式接口。具體如圖2所示。

圖2 基于XML的智慧礦區(qū)的數(shù)字化平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)

2.2 基于XML的數(shù)據(jù)集成模型

集成智慧礦區(qū)中各種類型的數(shù)據(jù)，利用XML規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換和編碼，使它們?nèi)谌隭ML文檔中。將原始的關(guān)系型數(shù)據(jù)[3]和空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為XML格式(文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)了基于XML的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)集成模型)，分別設(shè)計(jì)編寫(xiě)相對(duì)應(yīng)的XML Schema文檔，利用XML Schema標(biāo)識(shí)來(lái)區(qū)分不同結(jié)構(gòu)格式的原始數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)顯示模型的通信接口(具體如圖3所示)。

具體工作流程為：

(1)礦區(qū)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換收集礦區(qū)中各部門(mén)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)的各種類型數(shù)據(jù)，根據(jù)XML規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一編碼，為上層提供XML接口。

(2)設(shè)計(jì)關(guān)系型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換規(guī)則，編寫(xiě)相對(duì)應(yīng)的XML Schema文檔。

(3)設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換規(guī)則，采用GML編碼，再進(jìn)一步編寫(xiě)相對(duì)應(yīng)的XML Schema文檔。

(4)為數(shù)據(jù)顯示模型提供統(tǒng)一的通信接口，設(shè)計(jì)各種類型數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換規(guī)則。然后將多類型數(shù)據(jù)集成的結(jié)果向上層提供服務(wù)。

圖3 基于XML的數(shù)據(jù)集成模型

2.3 基于XML的數(shù)據(jù)顯示模型

基于XML的數(shù)據(jù)集成模型處理后的XML數(shù)據(jù)，最終在用戶終端顯示出XML數(shù)據(jù)所包含的信息。主要面向用戶客戶端應(yīng)用程序，操作涵蓋服務(wù)器端和客戶端，涉及到前端和服務(wù)器的協(xié)調(diào)工作。具體如圖4所示。

圖4 基于XML的數(shù)據(jù)顯示模型

具體的工作流程為：

(1)把來(lái)自于基于XML數(shù)據(jù)集成模型的通信接口的XML格式數(shù)據(jù)，利用XML Schema解析出XML編碼方式的各種格式數(shù)據(jù)。

(2)根據(jù)用戶應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)需求的請(qǐng)求，進(jìn)一步向XML數(shù)據(jù)源提交數(shù)據(jù)需求條件，得到需要顯示的數(shù)據(jù)對(duì)象。由于需求條件有多種，每次處理請(qǐng)求種類則必對(duì)每個(gè)需求條件分別進(jìn)行。

(3)不同類型的數(shù)據(jù)有不同的表現(xiàn)方式，所以對(duì)編碼不同類型數(shù)據(jù)元素的處理方式不同，分別調(diào)用數(shù)據(jù)對(duì)象生成處理模塊和數(shù)據(jù)對(duì)象表現(xiàn)處理模塊，按照需求條件處理，分別處理出所需的數(shù)據(jù)，包括空間數(shù)據(jù)和其他類型的非空間數(shù)據(jù)。

(4)對(duì)各種編碼的XML元素進(jìn)行信息合成，統(tǒng)一處理，轉(zhuǎn)換成顯示元素；并根據(jù)目標(biāo)的格式和特定的一些配置信息將顯示元素轉(zhuǎn)化為文字、表格和圖像等。

(5)信息顯示根據(jù)顯示設(shè)備的要求，讀取數(shù)據(jù)，在用戶終端顯示個(gè)性化的輸出。

3 基于XML的智慧礦區(qū)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于XML的智慧礦區(qū)的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為3層結(jié)構(gòu)：應(yīng)用接口層，業(yè)務(wù)處理層和數(shù)據(jù)處理層[4-5]。應(yīng)用接口層：根據(jù)用戶個(gè)性化需要，選擇不同的客戶端接口應(yīng)用程序，調(diào)用業(yè)務(wù)處理層提供的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)個(gè)性化顯示；業(yè)務(wù)處理層：可分為應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器，根據(jù)具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)需求，分別調(diào)用數(shù)據(jù)處理層提供的XML接口，WEB服務(wù)器提供各種應(yīng)用程序接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行交互；數(shù)據(jù)處理層：把來(lái)自存儲(chǔ)在各部門(mén)的數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和集成規(guī)則，根據(jù)XML規(guī)則統(tǒng)一進(jìn)行XML編碼，向業(yè)務(wù)處理層提供統(tǒng)一的XML接口。具體如圖5所示。

具體的工作流程為：

(1)根據(jù)用戶需求，提供多種客戶端應(yīng)用程序接口，滿足用戶的不同需求，用戶通過(guò)客戶端應(yīng)用程序，向業(yè)務(wù)處理層WEB服務(wù)器相關(guān)接口發(fā)出請(qǐng)求。

(2)業(yè)務(wù)處理層相關(guān)接口收到調(diào)用請(qǐng)求后，WEB服務(wù)器分析調(diào)用數(shù)據(jù)類型是關(guān)系型數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和XML格式數(shù)據(jù)，并向應(yīng)用服務(wù)發(fā)出請(qǐng)求。

(3)業(yè)務(wù)處理層的應(yīng)用服務(wù)器收到調(diào)用請(qǐng)求后，處理應(yīng)用數(shù)據(jù)類型，查詢相關(guān)XML接口，并向相關(guān)XML接口發(fā)出請(qǐng)求。

(4)數(shù)據(jù)處理層的XML接口根據(jù)解析上層應(yīng)用服務(wù)器的請(qǐng)求，如果在XML數(shù)據(jù)庫(kù)中，直接調(diào)用，如果是關(guān)系型數(shù)據(jù)或空間數(shù)據(jù)調(diào)用請(qǐng)求，則需要按照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和集成規(guī)則進(jìn)行處理，向上層提供統(tǒng)一的XML格式數(shù)據(jù)。

圖5 基于XML的智慧礦區(qū)的功能結(jié)構(gòu)

(5)在數(shù)據(jù)處理層進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和集成后，向業(yè)務(wù)處理層的應(yīng)用服務(wù)器提供統(tǒng)一的XML接口。如果用戶需要的是數(shù)據(jù)顯示，則直接將XML/GML編碼的數(shù)據(jù)用XML文件形式傳送給客戶；如果用戶需要的是圖形顯示，則可將GML文件用XSL轉(zhuǎn)化為VML格式后送給客戶。

(6)可以根據(jù)用戶應(yīng)用需求，得到合適的顯示數(shù)據(jù)的樣式。

4 結(jié)束語(yǔ)

智慧礦區(qū)是實(shí)現(xiàn)礦區(qū)信息化工程的主體核心和重要支撐，代表著礦區(qū)的發(fā)展方向，在設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)表現(xiàn)的分離，在礦區(qū)內(nèi)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的XML格式，一方面為大數(shù)據(jù)處理和智慧決策提供高度統(tǒng)一和融合的數(shù)據(jù)，另一方面，對(duì)用戶，可以按照用戶的需求，把XML數(shù)據(jù)表示的信息準(zhǔn)確地顯示給用戶。

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Research and Design of Intelligent Mining Areas Based on XML

QIAO Jia-xin, LIANG Hou-jun

（School of Management Science and Engineering, Anhui University of Finance & Economics, Bengbu 233000, China）

Based on XML technology, this paper constructs the digital platform architecture of intelligent mining, studies the multi-type data integration model and display model, designs the functional structure of intelligent mining, and solves the problem of spatial data integration of mining and other types of data from other departments. On the one hand, it provides unified and highly integrated data for large data processing and intelligent decision, on the other hand, it meets the needs of users. Different personalized displays are provided.

XML technology; intelligent mining areas; data integration and display

TP311

A

1674-3261(2020)01-0053-04

10.15916/j.issn1674-3261.2020.01.012

2019-03-29

喬加新(1975-)，男，安徽蚌埠人，副教授，碩士。

優(yōu)先出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/21.1567.T.20191227.1018.006.html

責(zé)任編校：孫 林