基于数据集成的水上项目国家队数据库网络管理平台的设计与开发

王家宏　孙晋海　伊超

摘要：依据数据集成的理论与方法，采用Mediator/Wrapper中介器法，设计开发了基于XML的水上项目异构数据集成系统，实现对水上项目各异构数据源中数据的集成查询，并在此基础上进一步开发了用于我国各水上项目国家队在线交流和协同工作的协同办公和专家研讨厅功能模块，为各训练队实现信息共享和在线沟通提供了便捷的应用系统。水上项目国家队数据库网络管理平台有效解决了水上项目国家队的“信息孤岛”问题，对提高我国水上项目训练和管理的信息化水平提供了有效的支持。

关键词：水上项目；数据集成；数据库；XML

中图分类号：G80-058 文献标识码：A 文章编号：1006-2076（2015）01-0001-07

Abstract：This study， based on the theory and method of data integration and using the Mediator/Wrapper meditator， has designed and developed a heterogeneous data integration system for water events based on XML， and realization of the integrated query of the data. On this basis， we have developed international online communication and coordination and expert discussion modules to provide a convenient database application system for information sharing and training. The database management platform has solved the problem of "Information Island" efficiently and provided efficient support for improving the information level of the training and management of aquatic events.

Key words： aquatic events； data integration； database； XML

水上运动项目（皮划艇、赛艇、帆船帆板和激流回旋等）是奥运会的“金牌大户”。近年来，我国水上项目运动成绩取得了重大突破，这些突破与其训练和管理的科学化是分不开的。在当前信息技术快速发展的形势下，我国水上运动项目的信息化建设也取得了明显进展，并对各单项的训练、科研和管理工作发挥了重要作用。但由于各单项运动项目业务与功能的不同，各运动项目队已建成的信息管理系统的数据源往往彼此独立、相互封闭，大量训练数据难以在系统之间交流、共享和融合，从而形成了“信息孤岛”。如何将这些异构的数据源集成起来，联通“信息孤岛”，实现有效的信息查询，成为当前迫切需要解决的问题。

本研究正是为了有效整合水上项目各训练队信息管理系统数据库，集成现有的大量异构数据资源，解决我国水上运动项目“信息孤岛”问题而展开的。研究从信息标准化入手，通过数据集成和协同工作的理论和方法，开发了一套集水上运动项目数据集成、协同工作和多媒体管理为一体的训练管理平台，从而有效解决水上项目国家队数据库管理和相关人员沟通困难的难题。

1 我国水上项目信息系统现状分析

1.1 运动项目信息管理系统构建的异构性

目前，国家体育总局水上运动管理中心主管的项目主要有皮划艇、赛艇、激流回旋和帆船帆板等。近年来，在各国家队的信息化建设中，各运动项目已经建成了各自的科学化训练管理信息系统，但这些系统都是由不同单位在不同时间进行建设的，各训练管理系统的开发语言和数据库结构表现出很大的差异（如表1）。这种差异致使大量科研、训练数据难以在系统之间交流、共享和融合，无法进行数据的深入挖掘。

1.2 协同工作的需求日趋强烈

当前，各水上项目国家队的信息系统多为数据库管理模式，用户只能根据数据库结构录入、编辑和查询数据信息，无法满足用户间协同办公的需求。随着水上运动各项目对协同办公要求的不断提高，大多训练队不仅需要解决日常办公、业务管理、信息交流等常规协同的功能，在即时沟通、数据共享等方面也提出了更进一步的需求。

1.3 多媒体资料难于存储和管理

比赛录像是水上运动项目训练重要的资料数据，但录制的图像信息量较大，一般信息系统难于存储，同时录像资料的检索也是一个难题，如何将大量的比赛录像数据存储起来，同时提供方便、易用的查询和播放平台是当前水上运动项目信息化建设需要解决的难题。

2 水上项目国家队数据库网络管理平台主要功能模块设计

水上项目国家队数据库网络管理平台以水上运动项目数据库集成、用户在线协同工作和多媒体资料管理为目标，以数据库标准化解决方案为基础，向用户提供了数据库综合管理、协同办公、本地专家研讨厅、比赛录像管理和用户设置5种主要的功能模块，如图1所示。各模块的功能描述如下：

2.1 数据库综合管理

数据库综合管理是整个平台的核心内容，它是一个通用的数据库管理框架，通过简单的配置，即可实现跨数据库、跨服务器的可视化数据管理。通过数据库综合管理模块可以实现水上项目各异构数据库信息的有效集成，并完成数据的浏览、打印、导入、导出和联合查询等功能。数据库综合管理包括数据库连接配置、数据信息查询、数据信息编辑、数据打印输出和数据库权限管理5个功能模块。

2.2 协同办公

协同办公是提升水上项目内部公文处理的主要应用模块。它以“平台化”的结构实施资源整合，将“人与人协作”的业务集中统一处理、统一服务，并提供更便捷的业务开发方式，来提升水上项目内部对业务处理的响应速度。协同办公模块提供了接收公文、发送公文、通知公告、已发公文、流程设置和模板设置6个子功能模块。

2.3 本地专家研讨厅

本地专家研讨厅是依据计算机支持的协同工作（Computer Supported Cooperative Work，CSCW）技术设计的信息实时交流与共享模块，它包括电子白板，音、视频数据交流，文本交流和专家列表4个子功能模块。

2.4 比赛录像管理

比赛录像管理模块是依据运动员、教练员平时察看录像信息的需求而设计的，模块包括添加比赛录像、观看比赛录像和删除比赛录像等功能，这为用户在线分享多媒体资料提供了方便。

2.5 用户设置

水上项目国家队数据库网络管理平台为每一个需要使用本平台的人员提供了一个平台帐号和密码，用户可以通过自己的帐号和密码登录平台。用户设置是维护系统登陆正常运行的基础保障模块。用户设置模块提供对当前系统使用者的姓名、性别、职业、专业、联系方式等基本信息管理，同时可以设置使用者的使用权限。用户设置模块包括添加用户信息、修改用户信息和删除用户信息3个子功能模块。

3 水上项目国家队数据库网络管理平台的系统结构设计

3.1 系统总体结构设计

水上项目国家队数据库网络管理平台的总体体系结构如图2所示，系统通过统一的数据访问接口，向本地和远程的水上项目各训练信息系统进行访问。统一数据访问接口可以屏蔽底层物理位置、数据逻辑结构等细节，使上层应用系统能方便地通过它提供的标准对数据库进行各种操作，在此基础上，进一步开发各种

应用功能模块，实现我国水上运动项目各信息系统的数据集成和协同工作。

3.2 数据集成系统的体系结构

水上项目数据集成系统是我们自行设计开发的异构数据集成系统，系统采用了Mediator/Wrapper（中介器法）体系结构进行设计。系统使用XML Schema建立公共模型，采用标准的XML格式进行信息交换，系统的体系结构如图3所示。

水上项目国家队数据库集成系统的系统结构由数据层、中间层和应用层三层结构组成，各层结构的主要功能如下：

3.2.1 应用层

水上项目国家队数据库集成系统的应用层为终端用户提供统一的全局查询界面，教练员、管理者等可以通过应用层的浏览器进行查询操作。各数据源返回的数据经过系统中间层集成处理后以XML的形式返回，应用XSLT（eXtensible Style sheet Language Transformations，可扩展样式表语言转换）显示在用户查询结果浏览器页面中。

3.2.2 中间层

中间层是水上项目国家队数据库网络管理平台实现异构数据集成的主要业务逻辑。中间层包括公共模型模块、注册器、查询处理器和结果集成器等多个部分。中间层的首要任务是构建公共模型，公共模型的建立是整个异构集成系统的运行基础，为查询分解和结果合成提供参考。然后，中间层接收到应用层的查询请求后，生成XQuery全局查询，查询处理器根据公共模型中的映射关系将全局查询分解为对应各数据源的子查询，并将各子查询文档包装为SOAP消息，通过调用相应的Web服务，传送到对应的数据源包装器。最后，在包装器中由查询转换器将XQuery子查询转换为局部数据源可识别的查询语句，并执行具体查询任务。结果集成器接收由各数据源返回的XML形式的结果片段，合并后返回给应用服务器，并按应用层用户所需的样式在浏览器中显示。

3.2.3 数据层

数据层包括包装器（Wrapper）和异构数据源两部分，包装器用于将不同的数据源转换为一个公共的数据模型，数据源是水上项目国家队数据库网络管理平台各异构数据源的集合。数据源可以是关系数据库、面向对象数据库、半结构化的XML文档以及HTML文档等。

4 系统关键技术与核心功能的设计与开发

4.1 平台主界面开发

水上运动项目训练管理信息系统采用框架式结构设计开发。用户主界面按左右分栏，左侧为导航栏，提供数据库管理、协同办公、专家研讨厅、比赛录像、用户管理主要功能的切换进入，右侧为操作区，相应功能操作、信息显示、人机交互等主要在操作区完成，如图4所示。

4.2 数据综合查询功能设计

数据综合查询是水上项目国家队数据库管理模块最主要的功能。为了满足用户的多种使用需求，数据库综合查询方法包括分综合数据查询和自定义查询两种，前者是计算机根据用户选择的数据表名称，自动遍历数据表结构和字段类型，显示表单中的全部内容；后者则是根据用户自定义的查询字段，在数据表中查询出符合查询条件的数据内容。

4.2.1 数据库综合查询的工作过程

水上项目国家队数据库综合查询的工作过程是，首先接受用户输入全局数据查询信息，根据公共模型将全局查询分解为针对各异构数据源的子查询，将各子查询传递给各数据源执行，各数据执行的子查询结构根据公共模型进行结果合成，组成以XML结构表达的结果文件返回给用户。系统的工作过程如图5所示。

首先，用户利用集成查询用户界面提出查询要求，系统将用户查询转化成对全局模式的查询文档（全局XQuery查询文档）。查询处理器根据公共模型中局部模式与全局模式的映射关系，将全局XQuery分解为针对各个数据源的XQuery子查询。然后将XQuery子查询文档包装为SOAP消息传递到各数据源包装器（Wrapper）。各子查询在通过查询转换器转化为各数据源的内部查询，并执行查询。各数据源的查询结果通过结果转换器转换成XML文档。结果集成器对各数据源返回的查询结果XML文档做集成处理，依据局部模式与全局模式的映射关系，合并不完整的数据和过滤不符合查询条件的数据，组合成统一的最终查询结果向用户提交。结果文档到达客户端后，可使用XSL样式单对结果进行排版和显示。

4.2.2 综合数据集成查询

综合数据查询是系统根据用户选择的数据库和数据表名称自动遍历该数据表的结构和内容，并将该数据表的全部内容通过统一显示界面完整地显示给用户（如图6），通过该方法可以方便地将SQL Server、Oracle等不同类型的数据库内容显示出来，避免了用户不断登陆不同信息系统平台而浪费时间。

4.2.3 自定义数据集成查询

自定义数据查询是为满足用户在不同信息系统数据库间综合查询数据而开发的查询模块。模块依靠FLASH技术提供了一个可自定义的查询界面设计器（如图7），通过表单设计器用户可以添加输入框、选择

框和时间控件等，整个操作是可视化的，设计界面的控件可以自由拖动，并且设置属性。添加控件后，用户可以在该界面的SQL语句输入区，输入自定义的查询语句，如以下语句则显示图8所示内容：select team_id 所属训练队，chief_coach_id 总教练，trainer_id 教练员，jihrq 计划日期，zaocheng 早晨，shangwu 上午，xiawu 下午，wanshang 晚上，zhixing 执行，beizhu 备注 from yundd_xunljh where team_id like ～input1%～ and trainer_id like ～input2%'～and jihrq like ～date3%～。

4.3 专家研讨厅的设计与开发

水上项目国家队训练工作是一个复杂的系统工程，需要教练员、运动员和科研人员的共同参与，众多参与者集思广益、共同讨论是水上项目训练工作必不可少的一部分。为了满足水上项目专家实时进行异地讨论和工作指导，我们设计了一个具有音频、视频和多媒体沟通功能的水上项目专家研讨厅模块。该模块提供了共享白板、语音视频通讯、文本通讯和专家列表4个主要的功能服务，通过该模块教练员、运动员和项目专家可以进行各种工作交流，将各种训练信息进行分类、筛选、加工并通过网络实现信息共享，极大提高了水上项目训练工作的效率。

4.3.1 水上项目专家研讨厅系统设计

水上项目专家研讨厅采用了大量的界面技术及服务器技术进行设计和开发，使用DOM（Document Object Model）和Action Script（AS）编写界面操作，采用flash视频技术提供视频及音频功能，采用Flash Media Server （FMS）作为服务器端。RTMP（the Real-time Messaging Protocol）协议作为客户端和服务器端的传输协议，这是一个专门为高效传输视频、音频和数据而设计的 TCP/IP 协议。该协议建立在TCP协议或者轮询HTTP协议之上。其系统工作模式图如图9所示。

4.3.2 水上项目专家研讨厅主要功能分析

4.3.2.1 共享白板

共享白板是水上项目国家队数据库网络管理平台应用中的一个重要工具，它指的是一个虚拟工作区域，在这个区域中各终端人员可以共享.doc、.ppt、.jpg、.htm等格式的文档，也可自己手工绘制图形。

白板数据是共享数据，当一个用户在白板上绘制或修改了数据后，其更新结果将即刻反映到其他用户的白板上，即所谓的“你见即我见”（WYSIWIS，What You See Is What I See）功能。通过本模块教练员可以共同浏览训练计划，分析训练现场图片，制定出有效的训练计划和战术等。

4.3.2.2 语音视频通讯

临场感是在专家研讨过程中最为关注的一个感受，因此如何在研讨厅提供语音视频通信也是一个重要内容。水上项目国家队数据库网络管理平台的音、视频交流依据目前较为成熟的理论技术，经过音视频采集、音视频压缩、传输、解析、播放这样几个过程，专家通过摄像头和麦克风采集的图像和声音，在研讨厅中可以进行音、视频的交流，每一个专家可以设定自己在研讨会议中的声音、图像使用情况，即是否进行发言，是否允许其他人观看自己的图像。

4.4 比赛录像管理系统的设计与开发

比赛录像是水上运动项目进行比赛总结、战术分析、训练指导、科学研究的第一手资料，这部分资料也是弥足珍贵的。比赛录像管理模块是水上运动项目多媒体资料管理的重要功能模块，该模块实现了视频资料上传、压缩、截图和播放多个重要功能

4.4.1 视频资料压缩和截图

比赛录像是水上运动项目训练重要的资料数据，但录制的图像信息量较大，同时检索也是一个难题。水上项目国家队数据库网络管理平台通过视频压缩和截图的方式，将视频资料压缩为FLV（FLASH VIEDO）格式，由于这种格式形成的文件非常小，加载速度极快，方便了大量视频资料的上传，该模块采用ffmpge组件实现，使图像信息在水上项目训练、比赛策略分析方面取得重大进步。视频信息采用图片配合文字的方式进行排列，通过文字名称可以基本确定寻找的内容，图片显示了主要的视频内容，生成时间和发布人用于录像信息的甄别和管理。

4.4.2 视频播放器

为了良好地播放视频，系统采用flash进行了视频播放器的开发，视频播放器可以内嵌在皮划艇项目数据库网络管理平台的客户端页面中，也可以通过用户控制呈现为完整的控制页面，进行录像播放。视频播放器从数据库加载播放地址，并进行播放。通过以上技术，实现了比赛录像管理的各个功能，即使在较差的网络环境下比赛录像仍可以流畅播放。

5 小结

5.1 水上运动管理中心的项目（业务部）多，其训练基地相对分散且相距较远，需要将每个项目训练队的训练信息进行数据集成，进行网络化管理，便于管理者和教练员了解和利用相关信息与数据。

5.2 不同的运动项目队（部）业务与功能不同，已建成的信息管理系统的数据源往往彼此独立，训练数据难以在系统之间交流、共享和融合。本研究成果从信息标准化入手，采用数据集成和协同工作的理论和方法，开发了一套集水上运动项目数据集成、协同工作和多媒体管理为一体的训练信息管理平台，有效地整合了水上项目各训练队信息管理系统数据库，集成现有的大量异构数据资源，解决了我国水上项目国家队数据库管理和人员沟通问题，实现了有效信息的集成查询与分析。

5.3 本研究开发的用于我国各水上项目国家队在线交流和协同工作的协同办公和专家研讨厅功能模块，能够实现水上项目各训练队间的信息共享和在线沟通，在一定程度上提高了水上项目训练和管理的信息化水平。

5.4 水上项目国家队数据库网络管理平台是信息技术的产物，它具有信息技术广泛的渗透性和关联带动作用，是水上项目训练队进行技术创新的重要工具。水上项目各训练队在技术创新的活动中，可以运用此平台进行项目科学技术信息的收集、整合和利用，进而提高项目技术创新的效率和效果，增强项目的竞争力。

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