数字模型同步下的信息管理系统研究

摘要：信息管理系统的构建与运行是提升生产管理水平与效率的重要手段之一，为了解决现阶段信息管理平台异构数据融合与同步困难的问题，该研究提出建立基于数字模型同步的信息管理系统，在明确系统架构的基础之上，深入分析系统管理云平台数据层实现方案，进一步探讨了系统数据传输平台网络时间协议（Network Time Procotol，NTP）及数据安全机制。测试结果显示，该系统可实现稳定通信，数据同步传输方面表现优异，有一定应用价值。

关键词：信息管理系统；管理云平台；NTP同步模型

中图分类号：TP39 文献标志码：A

0 引言

在信息技术飞速发展的宏观背景下，企事业单位及相关机构定制的信息管理系统数量呈现出不断增加之势，由此有海量、分散且结构复杂的数据生成，在很大程度上对数据价值的体现产生影响。怎样对海量孤立且分散的异构数据进行转变，整合为高质量、高价值的共享数据，保证数据信息传输同步性，是当前诸多研究人员的关注重点。

1 基于数字模型的信息管理系统

1.1 系统架构

以“云-端”分布式架构为基础，该研究对无线网络通信技术加以运用，进行面向远程终端的信息管理系统设计。系统主要包括2个部分，其一为数据传输平台，其二为管理云平台，图1所示为信息管理系统架构。

其中，数据传输平台建立于Linux系统的基础上，对远程终端监控系统中控制器局域网（Controller Area Network，CAN）总线接口进行集成，内部嵌入NTP同步机制以及数据安全检测机制，经由无线与远程服务器建立连接，前者的功能在于和配置于服务端的远程终端参数模型实现边缘同步，而后者则主要实现潜在风险数据的识别及排除。数据终端单元（Data Terminal Unit，DTU）对远程终端参数模型进行加载，在完成解析任务之后便可以执行由远程终端传感系统传递而来的数据分析任务［1］。管理云平台以3层C/S架构为基础，对终端参数模型进行自动加载和匹配，执行各项数据信息的运算、可视化分析以及存储任务，为用户提供相应的智能化服务，例如：信息管理及业务监控等。

1.2 管理云平台数据层设计

基于3层C/S架构的管理云平台以数据层中各类不同格式的数据为操作对象，不仅可以为数据访问通道提供保证，还可以达到跨系统数据共享的目的。在信息管理系统用户量持续增加的过程中，基于3层C/S架构的管理云平台数据层面临越来越复杂的业务请求，有较大的集中式请求出现率，以3层C/S架构为支持，能够实现对该问题的有效解决［2］。

管理云平台数据层对分布式多通道冗余数据平台加以运用，在对数据管理机制的优化基础之上，对数据库的类型进行多元化处理，以模块化设计理念为支持，改进数据接口、缓存以及处理等各模块的处理机制，与用户的不同权限相结合对输入技术进行改进，确保数据层可以对业务请求的优先级进行高精度评估，最终达到提高管理云平台高效运行的目的。

2 数据传输平台关键技术

2.1 NTP同步模型

NTP是一类应用率比较高的同步组网机制，该研究利用客户端/服务器工作模式实现同步模型的授时过程，工作原理如图2所示。细化而言，客户端能够得到4个不同的时间戳，分别用T1、T2、T3、T4表示，其中，前3个时间戳在报文中记录，最后一个时间戳则是在接收应答报文的过程中由客户端进行记录；d1、d2均为报文传递时延，d1方向为客户端至服务器，d2方向相反。

NTP同步机制如下：

T1时间戳：客户端发送报文至服务器；T2时间戳：服务器接收由客户端发送的报文，被称作接收时间；T3时间戳：服务器对接收的报文做出响应，将响应结果向客户端返回；T4时间戳：客户端接收由服务器发送的响应报文。

用t表示客户端和服务器之间的时间偏差量，有：

T2=T1+t+d1（1）

T4=T3-t+d2（2）

用d表示客户端和服务器之间报文的双向传递时延，有：

d=d1+d2（3）

在真实的网络中，因为客户端和服务器之间的传输时延存在差异且估算难度非常大，因而要想将二者之间的时间差求解出来并不可行。为了将上面公式简化，文章提出以下假设：相同数目报文的来回途径有一致的时延，亦即d1=d2=1/2d，据此可以得到简化公式：

进一步地，客户端和服务器之间的时间偏差量可以被求解出来，有：

客户端和服务器之间报文的双向传递时延为：

d=（T2-T1）+（T4-T3）（7）

据此，该研究便可完成对t与d的求解，在此基础上，客户端能够结合t的计算结果对本机时间进行调整，实现与服务器的数据同步。根据上述分析，客户端和服务器之间的时间偏差量并不会受到服务器处理请求实际用时的影响，不过对时间偏差量的准确测量建立于以下基础之上：由客户端向服务器的报文传送时延与由服务器向客户端的报文传送时延是一致的，即前文强调的d1=d2=1/2d。

2.2 数据安全机制

信息管理系统所涉数据非常多，因而需要引入数据安全机制，执行对新入库数据的智能化分析任务，实时、准确识别并排除各类潜在的风险数据［3］。在运行过程中，此模块主要对模糊认知图（Fuzzy Cognitive Map，FCM）理论加以运用，进行数据安全性评估模型的构建，以特定公式的运作为支持完成对数据安全性的准确评估，此项设计能够为数据准确性及系统可靠性提供重要保证［4］。细化而言，FCM是一个带有反馈的有向网络，能够利用各个概念之间存在的关系建立起模糊反馈动力系统中因果事件、目标以及趋势之间的联系。二项FCM如图3所示。

图3中，Ci与Cj均表示概率，二者之间的连接值用eij表示，取值范围为-1～1。如果eij=0，意味着Ci与Cj并没有任何关系；如果eij＞0，意味着Ci与Cj之间存在正向关系，Ci为原因，Cj为结果，亦即在Ci持续变大的过程中，Cj会以eij倍数同样呈现出不断增加之势，且eij绝对值越大，Ci与Cj之间因果关系所产生的影响越强烈。

对于以不同安全事件Ik（事件的影响力即eij）为来源的证据，文章根据下式对数据Ri的安全状态进行表达：

式中，I表示安全事件，该研究在对各安全事件进行量化处理之后，与其影响力相乘，进一步除以全部影响力之和，便能完成IAS数值的求解。利用FCM模型求解的IAS值越大，意味着安全事件所对应的数据风险越大，故此，该研究对FCM加以运用，能够将潜在风险数据准确识别出来。

3 系统测试

3.1 测试环境

系统构建完成之后，须要对其进行测试，由于该研究重点在于数据准确、传输同步，因而本次测试以系统连接稳定性及数据监测与传输情况为主。以车间为例，该研究在测试之时将系统应用于车间信息管理中，先将车间远程终端设备DTU启动，建立系统和远程终端之间的网络连接，之后，远程终端主动向本文信息管理系统服务器发送注册报文，服务器对该报文做出响应；在此基础上，远程终端基于NTP同步模型向系统服务器发送请求报文，服务器同样基于NTP同步模型做出报文响应，向DTU下发同步模型文件，在DTU完成加载与解析之后实现数据同步传递，在系统测试环节，远程终端在开机运行的状态之下可以和服务器实现稳定连接［5-6］。

3.2 测试结果

该研究分别在4个车间设备上进行远程终端传感器的安装，执行数据采集与测试任务，对各远程终端数据的上传周期进行设置，时间为10 s，另外，设置2 h测试时长，得到表1所示测试结果。

如表1所示，4台车间设备基于传感器及DTU的支持能够建立起与该项目信息管理系统的稳定连接，报文接收与发送的成功率均在99.70%以上，意味着系统在数据同步传输方面具有优异表现。

4 结语

数据融合主要是针对诸多数据执行动态性的抽取及转换任务，将其集成至统一建模的大型信息管理系统中，可以在显著程度上实现数据利用率及其一致性的提升。而为了达到全面与有效融合异构数据的重要目的，既须要构建数字模型，针对持续变化的数据实施同步处理，又要严格保证数据安全性，本文基于数字模型同步的信息管理系统可实现对上述问题的有效解决，可在相关信息管理工作中得到推广。

参考文献

［1］李世辉，张永璞，史河宁，等.基于无线传感网络的化工行业实验室信息管理系统设计［J］.化工设计通讯，2024（4）：156-158.

［2］刘政，张光跃，冯玉岗，等.基于数字模型同步的农场信息管理系统设计与实现［J］.中国农机化学报，2024（24）：1-7.

［3］周瀛.面向时间同步的网络测量系统设计与实现［D］.北京：北京交通大学，2022.

［4］张玉英，于梅.基于B/S的信息管理系统设计［J］.软件，2024（3）：177-179.

［5］赖晓菲，谢俊鹏.基于Web前端的IP信息管理系统的设计与实现［J］.电脑编程技巧与维护，2024（2）：77-79.

［6］白龙.基于物联网技术的实验室信息化管理系统设计研究［J］.造纸装备及材料，2024（2）：179-181.

Research on information management system under digital model synchronization

Abstract： The construction and operation of an information management system is one of the important means to improve the level and efficiency of production management. In order to solve the difficulty of heterogeneous data fusion and synchronization in the current information management platform， this study proposes to establish an information management system based on digital model synchronization. On the basis of clarifying the system architecture， the implementation plan of the system management cloud platform data layer is analyzed in depth， and the network time protocol （NTP） and data security mechanism of the system data transmission platform are further explored. The test results show that the system can achieve stable communication， perform well in data synchronization transmission， and has certain application value.

Key words： information management system; management cloud platform; NTP synchronization model