基于XML的智慧矿区的研究与设计

乔加新，梁后军

基于XML的智慧矿区的研究与设计

乔加新，梁后军

（安徽财经大学 管理科学与工程学院，安徽 蚌埠 233000）

针对矿区中存在的各种问题，以XML技术为基础，构建智慧矿区的数字化平台体系结构，研究了多类型数据集成模型和显示模型，设计了智慧矿区的功能结构，解决矿区的空间数据和来自其他部门各种关系型数据集成的问题。一方面为大数据处理、智慧决策提供统一的、高度融合的数据，另一方面为满足用户的需求。提供不同的个性化的显示。

XML技术；智慧矿区；数据集成与显示

随着信息技术的发展，矿区各部门纷纷引进各自计算机系统，实现生产运行自动化，数据结构和数据接口的差异性限制了各部门之间的资源共享和数据集成，ODBC等中间件技术在一定程度上解决各部门间的数据交换问题，但随着大数据、智慧决策等新技术的出现，进一步要求矿区数据高度统一和融合，避免出现“信息孤岛”。抛弃所有原有系统，重新开发一套标准统一的矿区系统，必定会造成资源的极大浪费，未来再引进新系统的数据格式的不确定性，还有可能造成新的数据结构和接口的差异性。

为了解决矿区存在的问题，在矿区各部门原有计算机系统的基础上，从全局出发构建智慧矿区。但是，来自矿区中不同部门的数据：有人事、销售等系统的关系型数据；有水文、地质等系统空间类型数据；有测量等系统的现场实时数据，如何实现它们之间的转换和集成？用何种统一格式进行存储？如何实现矿区数据的网络传输？以及如何给不同用户提供个性化显示？本文以XML技术为基础，设计数据模型[1]，构建和设计智慧矿区的体系框架及功能结构。

1 构建基于XML的智慧矿区框架模型

XML的出现给不同信息格式的统一带来了深刻的影响。XML作为一种元语言，其标记可扩展、可定义的特性，使它不仅可以作为各种应用之间交换数据的标准，也能够作为互联网信息交换标准、互联网信息表示的技术。引入XML技术[2]可以使不同结构类型数据源的计算机系统实现资源共享和数据集成，各种用户应用程序通过互联网络从中获取自己需要的信息，实现不同系统之间各种类型信息的共享、集成与交互。

构建基于XML的智慧矿区框架模型，实现矿区内各部门间计算机系统互联，以及矿区外用户计算机系统与矿区中的各个部门计算机系统互联。在矿区内，转换集成后的信息用来实现大数据处理和智慧决策，对矿区内外用户，根据用户需求实现个性化显示。具体如图1所示。

图1 基于XML的智慧矿区的框架模型

在基于XML的智慧矿区的框架模型中，把矿区各部门的软件子系统看作一个个独立的软件组件，基于XML的数字化平台为每个软件组件提供联接接口，转换和集成矿区信息，统一采用XML数据格式为各种用户应用程序提供服务。基于XML的智慧矿区，对内含盖矿区的各个部门，同时也包含矿区外的各种相关需求用户。基于XML的智慧矿区可以优化和重组矿区内各部门的业务流程，还可以通过供应链，把矿区内各部门、矿区内外各种用户以及各种供应厂商集成在一起。其优点主要体现在：

(1)采用基于XML的数字化平台，转换和集成矿区各种数据，形成统一的XML数据格式。

(2)矿区内，可进一步优化和重组业务流程，同时高度统一和融合的数据可以更好地实现资源共享，为矿区提供大数据处理、智慧决策。

(3)矿区外，集成矿区内的各种异构应用系统协同工作，通过防火墙，为矿区外的各种需求用户按指定的服务，提供友好的交互界面，使矿区外用户的通信更加方便快捷。

2 基于XML的智慧矿区数字化平台的体系结构

2.1 体系结构

构建基于XML的智慧矿区的关键点是设计智慧矿区的数字化平台，在矿区生产和测量过程中，各部门计算机系统把数据收集、存储在自身系统的数据库中，由于格式不同，存在大量的关系型数据和空间数据。基于XML的智慧矿区的数字化平台，把数据显示和数据集成分开实现。设计XML的数据显示模型，根据用户的需求，分别设计各种形式接口，调用矿区中各种类型数据，按用户需求进行个性化显示；设计XML的数据集成模型，把矿区中各种类型数据进行XML编码，统一转换XML格式数据，一方面为智慧矿区的大数据处理和智慧决策提供高度统一和融合的数据，另一方面为用户提供统一XML数据格式接口。具体如图2所示。

图2 基于XML的智慧矿区的数字化平台的体系结构

2.2 基于XML的数据集成模型

集成智慧矿区中各种类型的数据，利用XML规则进行统一转换和编码，使它们融入XML文档中。将原始的关系型数据[3]和空间数据转换为XML格式(文献[3]设计了基于XML的关系型数据库集成模型)，分别设计编写相对应的XML Schema文档，利用XML Schema标识来区分不同结构格式的原始数据，设计与数据显示模型的通信接口(具体如图3所示)。

具体工作流程为：

(1)矿区数据转换收集矿区中各部门计算机系统的存储的各种类型数据，根据XML规则对数据进行统一编码，为上层提供XML接口。

(2)设计关系型数据的转换规则，编写相对应的XML Schema文档。

(3)设计空间数据的转换规则，采用GML编码，再进一步编写相对应的XML Schema文档。

(4)为数据显示模型提供统一的通信接口，设计各种类型数据相对应的转换规则。然后将多类型数据集成的结果向上层提供服务。

图3 基于XML的数据集成模型

2.3 基于XML的数据显示模型

基于XML的数据集成模型处理后的XML数据，最终在用户终端显示出XML数据所包含的信息。主要面向用户客户端应用程序，操作涵盖服务器端和客户端，涉及到前端和服务器的协调工作。具体如图4所示。

图4 基于XML的数据显示模型

具体的工作流程为：

(1)把来自于基于XML数据集成模型的通信接口的XML格式数据，利用XML Schema解析出XML编码方式的各种格式数据。

(2)根据用户应用程序的数据需求的请求，进一步向XML数据源提交数据需求条件，得到需要显示的数据对象。由于需求条件有多种，每次处理请求种类则必对每个需求条件分别进行。

(3)不同类型的数据有不同的表现方式，所以对编码不同类型数据元素的处理方式不同，分别调用数据对象生成处理模块和数据对象表现处理模块，按照需求条件处理，分别处理出所需的数据，包括空间数据和其他类型的非空间数据。

(4)对各种编码的XML元素进行信息合成，统一处理，转换成显示元素；并根据目标的格式和特定的一些配置信息将显示元素转化为文字、表格和图像等。

(5)信息显示根据显示设备的要求，读取数据，在用户终端显示个性化的输出。

3 基于XML的智慧矿区的功能结构设计

基于XML的智慧矿区的功能结构设计为3层结构：应用接口层，业务处理层和数据处理层[4-5]。应用接口层：根据用户个性化需要，选择不同的客户端接口应用程序，调用业务处理层提供的服务，实现数据个性化显示；业务处理层：可分为应用服务器和Web服务服务器。应用服务器，根据具体应用的数据需求，分别调用数据处理层提供的XML接口，WEB服务器提供各种应用程序接口，实现数据进行交互；数据处理层：把来自存储在各部门的数据根据数据转换和集成规则，根据XML规则统一进行XML编码，向业务处理层提供统一的XML接口。具体如图5所示。

具体的工作流程为：

(1)根据用户需求，提供多种客户端应用程序接口，满足用户的不同需求，用户通过客户端应用程序，向业务处理层WEB服务器相关接口发出请求。

(2)业务处理层相关接口收到调用请求后，WEB服务器分析调用数据类型是关系型数据、空间数据和XML格式数据，并向应用服务发出请求。

(3)业务处理层的应用服务器收到调用请求后，处理应用数据类型，查询相关XML接口，并向相关XML接口发出请求。

(4)数据处理层的XML接口根据解析上层应用服务器的请求，如果在XML数据库中，直接调用，如果是关系型数据或空间数据调用请求，则需要按照数据转换和集成规则进行处理，向上层提供统一的XML格式数据。

图5 基于XML的智慧矿区的功能结构

(5)在数据处理层进行数据转换和集成后，向业务处理层的应用服务器提供统一的XML接口。如果用户需要的是数据显示，则直接将XML/GML编码的数据用XML文件形式传送给客户；如果用户需要的是图形显示，则可将GML文件用XSL转化为VML格式后送给客户。

(6)可以根据用户应用需求，得到合适的显示数据的样式。

4 结束语

智慧矿区是实现矿区信息化工程的主体核心和重要支撑，代表着矿区的发展方向，在设计时，实现了数据内容和数据表现的分离，在矿区内，对数据进行集成和转换为统一的XML格式，一方面为大数据处理和智慧决策提供高度统一和融合的数据，另一方面，对用户，可以按照用户的需求，把XML数据表示的信息准确地显示给用户。

[1] 信俊昌, 王国仁, 李国徽, 等. 数据模型及其发展历程[J]. 软件学报, 2019(1): 142-160.

[2] 纪斌, 吴家菊, 马永起, 等. 基于UML建模XML模式[J]. 计算机工程与设计, 2019(1): 109-115.

[3] 郝少华，韩燮. 基于XML技术的异构关系数据库集成模型[J]. 计算机工程与设计, 2010(24): 5285-5288.

[4] 陈越超, 王晓丹, 程志伟, 等. 基于OneNet平台的智慧矿山监测系统设计[J]. 长春师范大学学报, 2019(2): 38-42.

[5] 潘凤, 何志林. XML异构数据接口在综合治超管理平台中的应用研究[J]. 山西师范大学学报: 自然科学版, 2018(12): 31-35.

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

乔加新(1975-)，男，安徽蚌埠人，副教授，硕士。

优先出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/21.1567.T.20191227.1018.006.html

责任编校：孙 林