4页 智慧矿山数据集成平台设计

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第 ４１卷 第 ５期　
２０１５年 ５月　
工 矿　 自　 动 化　
Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｍ ｉｎｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　
Ｖｏ１．４１　ＮＯ．５　
Ｍ ａｙ　２０１５　
文 章编 号 ：１６７１—２５１Ｘ（２０１５）０５—００２３—０４　 ＤＯＩ：１０．１３２７２／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—２５１Ｘ．２０１５．０５．００６　
杨韶华 ，周昕 ，毕俊 蕾 ．智慧矿 山异构数据集成平台设计 ［Ｊ］．工矿 自动化 ，２０１５，４１（５）：２３—２６．　
智慧矿 山畀 构数 据集成平台设 计　
杨韶 华　，　 周 昕　，　 毕俊 蕾　
（１．平顶 山工业 职业 技术 学 院 计 算 机与 软件 工程 学 院 ，河 南 平顶 山 ４６７００４；　
２．江 苏大 学 信 息化 中心 ，江苏 镇江 ２１２０１３）　
摘 要 ：针 对智 慧矿 山建 设过 程 中现 有信 ．ｇ－系统存在 数 据 源异构 问题 ，提 出 了利 用 ＸＭＬ技 术 建立 异 构数　
据 集成 平 台的解 决方 案 ，介 绍 了智 慧矿 山总体框 架和 异 构数 据 集成 平 台的体 系结 构 。在 不 改 变现 有数 据 源　
的物 理位 置 、体 系结 构的情 况 下 ，该 平 台利 用 ＸＭＬ技 术将 异构数 据 无损 转换 为 ＸＭＬ文 档 ，通 过对 智 慧矿 山　
安 全 生 产决 策的应 用需 求的 分析 、分解 和 转换 ，实现 了异 构 数据 源的 有 效集 成 ，为 智 慧矿 山的 监 测 、管理 、职　
能 决策等 服 务提供 数 据 支撑 。　
关键 词 ：智 慧矿 山；异 构数据 ；安全 生 产 决策 ；无损 转换 ；ＸＭＬ　
中 图分类 号 ：ＴＤ６７２　 文 献标 志码 ：Ａ　 网络 出版时 间 ：２０１５—０４—３０　０８：３３　
网络 出 版 地 址 ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２．１６２７．ＴＰ．２０１５０４３０．０８３３．００６．ｈｔｍｌ　
Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｏｆ　ｓｍ ａｒｔ　ｍｉｎｅ　
ＹＡＮＧ　Ｓｈａｏｈｕａ　，　 ＺＨＯＵ　Ｘｉｎ　，　 ＢＩ　Ｊｕｎｌｅｉ　
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍ ｐｕｔｅｒ　ａｎｄ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　
Ｐｉｎｇｄｉｎｇｓｈａｎ　４６７００４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ　２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）　
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ　ｓｏｕｒｃｅ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｉｎ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　
ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｍａｒｔ　ｍ ｉｎｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ａ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｕｓｅｓ　ＸＭ Ｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈ　
ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ ， ｏｖｅｒａｌｌ　ｆｒａｍ ｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｍ ｉｎｅ　ａｎｄ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　
ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｗ ｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　
ｌｏｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｄａｔａ　ｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｕｓｅｓ　ＸＭ Ｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｌｏｓｓｌｅｓｓｌｙ　
ｃｏｎｖｅｒｔ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ　ｔｏ　ＸＭ Ｌ　ｄｏｃｕｍ ｅｎｔｓ， ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ　
ｓｏｕｒｃｅｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｓｉｓ， ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｓｍ ａｒｔ　ｍｉｎｅ　ｓａｆｅｔｙ　
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｄａｔａ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｆｏｒ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｍａｎａｇｅｍ ｅｎｔ　ａｎｄ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍ ａｋｉｎｇ　
ｏｆ　ｓｍａｒｔ　ｍｉｎｅ．　
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔ　ｍｉｎｅ；ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　ｄａｔａ；ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ；ｌｏｓｓｌｅｓｓ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ＸＭ Ｌ　
０　 引 言　
随着物联网技术的不断发展，现代煤矿企业从　
数 字矿 山时代 进入 到 智慧 矿 山时代 。智 慧矿 山是 在　
原有数字化建设的基础上，将感知技术、传输技术、　
信 息处 理 、智 能计 算等 与现 代采 矿技 术 紧密 结合 ，构　
成 煤矿 中人 与人 、人 与 物 、物与 物相 联 的网 络　 。在　
此基础上，现有大量异构数据仍是智慧决策的重要　
数据来源。如何将现有大量异构数据进行共享、整　
合 和 利用成 为 了亟 待解 决 的问题 。　
现有 信息 系统 之 间存在 着体 系结 构 、操作 系统 、　
数据库管理系统等方面的异构，各系统彼此之间缺　
少沟 通 ，无 法协 调运 行 ，形成 信息 孤 岛口］。传 统 的异　
构数据集成方法多采用多对一转换法、数据仓库法　
收 稿 日期 ：２０１４－１１—２５；修 回 日期 ：２０１５－０１—２７；责 任 编 辑 ：张 强 。　
基 金 项 目 ：国 家 自然 科 学基 金 项 目（６１２０２４７４）。　
作者 简 介 ：杨韶 华 （１９７９一 ），女 ，天津 人 ，讲师 ，硕 士 ，研究 方 向为 数 据挖掘 、物 联网 技 术 ，Ｅ—ｍａｉｌ：１１１８３１２５＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。　
・　 ２４　・　 工矿 自动 化　 ２０１５年 第 ４１卷　
等 ，这些 方法 存在 数 据 不 唯一 、数 据 类 型 不 一致 、数　
据截 断 和数据 不完 整等 问题［。】。利 用可 扩展标 记 语　
言 ＸＭＬ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ）具 有 内 容　
的 自描述 性 、跨 平 台性 、可 扩 展 性 等 特 点¨４］，本 文 提　
出了基 于 ＸＭＬ技 术 的 异 构 数 据 集 成 平 台 解 决 方　
案。在不改变现有数据源的物理位置、体系结构的　
情况 下 ，该平 台利 用 ＸＭＬ技 术 将 异 构数 据 无 损 转　
换 为 ＸＭＬ文 档 ，通 过 对 智 慧矿 山安 全 生产 决 策 的　
应用 需求 的分 析 、分 解 和 转 换 ，实 现 了异 构 数 据 集　
成 ，为煤 矿企 业 的智 能决 策提 供 了数据依 据 。　
１ 异构 数据 集成 技术　
智 慧矿 山的“智 慧 ”依 赖 于大量 的结 构化 或半 结　
构化 的数 据资 源 ，这些 数 据 资 源 一般 来 源 于 现有 信　
息管理系统，仅为单一系统服务。这些数据资源所　
在 的数据 库管 理 系统 由于其 系统 异 构 、数 据 模 型 异　
构及 逻辑 异构 ，形成 了异 构数据 库 系统 。　
数据 集成 的本质 是把 不 同来源 、格式 、特性 的数　
据有 机地 集 中起来 ，既保 证原有 系统 的正 常运行 ，又　
能为 用户 提供 全面 的数据 共享 。　
ＸＭＬ是 由 Ｗ３Ｃ 于 １９９８年 发 布 的一 种 标 准 。　
它是 一种半 结 构化 的数 据模 型 ，提 供 了一 种 全新 的　
信息 集成模 式 。ＸＭＬ语 言 以元 素值 来描 述数 据 ，用　
元素名标明数据的含义，同时支持嵌套来表示元素　
之间 的关 系 。其 自我 描述 能力 能够更 好地 实现 不 同　
结构的数据源之间的数据传递和共享。ＸＭＬ文件　
通过 文 件 类 型 定 义 （Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ｔｙｐｅ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，　
ＤＴＤ）或 者 Ｓｃｈｅｍａ对数 据 的结构 进行 描 述 ，符合 这　
种结 构 的数 据 资源都 可 以通 过 ＸＭＬ这个 媒 介进 行　
交换 。因此 ，利 用 ＸＭＬ可 以方 便 地 创 建 统 一 的数　
据模 型来描 述不 同数 据 源 的数 据 ，从 而 屏 蔽数 据 的　
异 构性 。　
要 实 现 ＸＭＬ 文 档 与 数 据 库 的 转 换 ，需 要 将　
ＸＭＬ文档 中涉 及 的元 素 、属 性 、实 体 等 概念 与数 据　
库中涉及的表、记录、字段等概念建立映射关系，常　
用 的方 法有 模版 映射 和模 型映射 ２种　］。　
模版映射法没有预先设定的映射关系，而是以　
ＸＭＬ 内嵌 的 ＳＱＬ命 令 的结 果集 合为依 据 。该方 法　
灵 活 简单 ，只 要 给 出模 版 ，就 可 以快 速 生成 相 应 的　
ＸＭＬ文档 。但 是 由于它是 一种 浅层 映射 ，所提 取 的　
数 据不 包含 关 系模式 信息 ，所 以 ，无法 体现 关系模 式　
中的约 束条 件 ，数 据 的完整 性受 到 了影 响 ，无法 实现　
数 据 的无 损 映射 。　
基 于模 型驱 动 的映射法 是用 一个 具体 的模 型来　
实现的。关系数据库依赖关系模型，面向对象数据　
库依赖对象模型。在使用面向对象数据库时，通过　
模 型把 ＸＭＬ文档 表示 为 由数 据 对 象 构 成 的树 ，每　
个元 素类 型 与对象 模 型 中的对象 相对应 。模 型驱 动　
映射也可以通过关系一对象模型映射到关系模型　
中。通过 这种 方式 ，可 以有 效 地 保 留关 系数 据 库 中　
的关 系模 式 ，并 将其 转换 为 ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ文 档 。　
目前，市场上占主导地位的数据库仍是关系数　
据库 ，在 煤矿 各信 息管 理 系统 中使 用 的数 据 库 大 多　
数 也是关 系数 据库 ，因此 ，本 文 仅就 ＸＭＬ文 档 与 关　
系数据库的双 向映射方法进行讨论 。　
１．１　 关 系数 据库 转换 为 ＸＭＬ文档 的 实现步 骤　
为 了保证 从关 系数 据库 到 ＸＭＬ文 档 的无 损 转　
换 ，就一定 要保 留关 系数 据库 中 的关 系模 式 ，并 将关　
系模 式转 换 为 ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ文 档 。转 换 过 程 包 含　
４个步 骤 ，如 图 １所示 。　
图 １ 关系数据厍转换为 ＸＭＬ文档的步骤　
定 义从 源 数 据库 中提 取 的关 系模 式 Ｍ 为 一个　
五元组 Ｒ一 （Ｔ，Ｃ，Ｈ ，ＰＫ，ＦＫ）。其 中 Ｔ为 数 据 表　
的名 称 ，Ｃ 为 列 的 集 合 ；Ｈ 为 每 列 的 类 型 映 射 ，　
Ｈ（ｆ）一（　，ｚ，Ｕ，　，　），其 中 ，　表示 数 据 类 型 ，ｌ表示　
长度 ，　 表示 是否 唯一 ，　表示 是否 为空 ，ｄ表 示 缺省　
值 ，没 有 时用 ＃代 替 ；ＰＫ 和 ＦＫ 分 别 表示 主键 约束　
和外键 约束 。　
将 关 系模式 用 有 向 图 Ｇ一 （　，Ｅ）表 示 的步 骤 ：　
首 先建 立表 节点 ，再 建立列 节点 ，建立 表节 点 和列节　
点 的有 向连 接 ，方 向指 向表 节点 ；再依 次建 立各 个列　
节 点 的属性 约束 节点 ，用有 向线 段与 列节 点连接 ，方　
向指 向列节 点 ；然 后建 立 主键节 点 ，用 有 向线段 将 主　
键节点和组成主键的所有列节点连接，方向指向主　
键 节点 ；最 后建立 外键 节点 ，连 接外键 节点 与参 照字　
段 ，方 向指 向外键 节 点 。　
ＸＭＬ文 档 转 换 步 骤 ：将 有 向 图 转 换 为 ＸＭＬ　
Ｓｃｈｅｍａ文档 ，将 数 据 库 的 名 字 转 换 为 文 档 的 根 节　
点 ，然后 建 立表元 素 和复杂 元 素 ，最后 定义 主键 约束　
和外键 约束 ；在 ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍａ文档 的 基础 上结 合 从　
数 据库 中提 取 出的 实 际数 据 ，最 终 实 现 将关 系数 据　
库 无损 转换 为 ＸＭＬ文 档 。　
摘要：

µÚ41¾íµÚ5ÆÚ2015Äê5Ô¹¤¿ó×Ô¶¯»¯IndustryandMineAutomationVo1£®41NO£®5May2015ÎÄÕ±àºÅ£º1671¡ª251X(2015)05¡ª0023¡ª04DOI£º10£®13272£¯j£®issn£®1671¡ª251X£®2015£®05£®006ÑîÉØ»ª£¬ÖÜê¿£¬±Ï¿¡ÀÙ£®ÖǻۿóɽÒì¹¹Êý¾Ý¼¯³Éƽ̨Éè¼Æ[J]£®¹¤¿ó×Ô¶¯»¯£¬2015£¬41(5)£º23¡ª26£®Öǻۿóɽ¹Êý¾Ý¼¯³Éƽ̨Éè¼ÆÑîÉØ»ª£¬ÖÜê¿£¬±Ï¿¡ÀÙ(1£®ƽ¶¥ɽ...

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