數(shù)據(jù)集成技術(shù)在智能小區(qū)管理平臺中的應(yīng)用

鄺 泉，趙 貝

(大連交通大學 電氣信息學院，遼寧 大連116028)

智能小區(qū)［1］的概念是建筑智能化技術(shù)與現(xiàn)代居住小區(qū)相結(jié)合而衍生的。就住宅而言，先后出現(xiàn)了智能住宅、智能小區(qū)、智能社區(qū)的概念。智能化住宅小區(qū)是指通過利用現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和IC卡技術(shù)，并利用有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，建立一個由住宅小區(qū)綜合物業(yè)管理中心與安防系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)以及家居智能化組成的“三位一體”住宅小區(qū)服務(wù)和管理集成系統(tǒng)，使小區(qū)與每個家庭達到安全、舒適、便利的生活環(huán)境。

1 智能小區(qū)管理平臺的需求分析

在一個小區(qū)的建設(shè)過程中，由于設(shè)備供應(yīng)商所提供設(shè)備的標準不同、技術(shù)性及其他經(jīng)濟和人為因素的影響，小區(qū)物業(yè)各部門根據(jù)各自的信息要求和特定的應(yīng)用選擇了各自的軟硬件環(huán)境，從而使得在一個小區(qū)通常存在著多種不同類型的硬件平臺、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和來自不同廠商的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。而數(shù)據(jù)按部門或功能進行組織和管理，導致了小區(qū)物業(yè)部門數(shù)據(jù)資源與服務(wù)的分片，形成了一個個“信息孤島［2］”，這不僅增加了小區(qū)物業(yè)部門維護數(shù)據(jù)的費用，且部門難以根據(jù)分散的數(shù)據(jù)做出正確的決策。盡管這些數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)能夠滿足數(shù)據(jù)存儲和管理要求，但在諸多情況下，為完成一項工作，小區(qū)物業(yè)部門應(yīng)用可能需要訪問分布在網(wǎng)絡(luò)不同位置上的多個數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。為改善這種局面，同時在各個“信息孤島”之中共享和交換數(shù)據(jù)，且為小區(qū)業(yè)主提供其部門數(shù)據(jù)的集成［3］視圖，從而根據(jù)集成后的數(shù)據(jù)及時了解每位業(yè)主的信息，故必須考慮數(shù)據(jù)集成問題。

智能小區(qū)管理集成數(shù)據(jù)平臺就是針對目前各子系統(tǒng)分散獨立的狀況，在原有系統(tǒng)上為用戶建立一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問與流通平臺。在該平臺內(nèi)，數(shù)據(jù)可在子系統(tǒng)之間流通、共享，且能夠從管理中心發(fā)布出去，物業(yè)管理人員可實時查詢各子系統(tǒng)運行記錄的數(shù)據(jù)，了解小區(qū)內(nèi)各方面的情況。同時，集成數(shù)據(jù)平臺不影響原廠提供的子系統(tǒng)工作，硬件網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫和管理軟件正常運行，其并行存在、互相獨立，保證了原有軟件的投資。

2 智能小區(qū)管理平臺的方案

為滿足用戶對系統(tǒng)運行管理的需求，以及對集成平臺的有序升級，現(xiàn)階段主要針對以下3個子系統(tǒng)進行集成，分別為:物業(yè)管理系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)和安防管理系統(tǒng)。如圖1所示。

圖1 智能化小區(qū)管理系統(tǒng)模塊劃分圖

物業(yè)管理系統(tǒng):該系統(tǒng)作為智能小區(qū)管理系統(tǒng)的集成核心，保障物業(yè)管理部門的正常運行，以及業(yè)主對自家情況的及時了解與反饋。系統(tǒng)實現(xiàn)功能:房產(chǎn)管理、住戶管理、收費管理、設(shè)備管理和報修管理等。停車場管理系統(tǒng):該系統(tǒng)作為智能小區(qū)管理系統(tǒng)的重要組成部分，以便物業(yè)部門對車輛的管理以及對小區(qū)車位進行合理有序分配。系統(tǒng)實現(xiàn)功能:車主信息管理、車位管理、車位激費信息管理等。安防管理系統(tǒng):該系統(tǒng)作為智能小區(qū)管理系統(tǒng)的安全保障，為小區(qū)業(yè)主提供必要的安全防范措施，保障業(yè)主人身財產(chǎn)安全，并對突發(fā)情況進行處置。系統(tǒng)實現(xiàn)功能為:門禁管理、小區(qū)監(jiān)控管理、火災(zāi)和煤氣泄漏報警管理等。

考慮到智能化小區(qū)管理系統(tǒng)應(yīng)針對不同的用戶提供相應(yīng)的功能以及用戶的分散性，本系統(tǒng)采用基于B/S體系Struts框架MVC設(shè)計模式的解決方案［4－5］。且因需要整合各個智能小區(qū)管理系統(tǒng)，則數(shù)據(jù)庫存在異構(gòu)［6］，如Oracle，SQL Server，DB2等。如何實現(xiàn)其之間的互通，從而使得終端用戶可透明的訪問不同源異構(gòu)數(shù)據(jù)以及對這些數(shù)據(jù)的無縫操作。B/S體系的數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)為上述問題的解決提供了切實可行的解決方案。

B/S體系是當今Internet/Intranet迅速發(fā)展，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫C/S方式與Internet技術(shù)相結(jié)合，用互聯(lián)網(wǎng)模式構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)平臺的B/S體系將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分為BWD(Browser/Web Server/DataBase Server)3層結(jié)構(gòu)［7］，即瀏覽器層、中間層和數(shù)據(jù)庫層。前端基于瘦客戶機的瀏覽器(Browser)，后端是Web服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。客戶機與Web服務(wù)器間采用標準的Http通訊，Web服務(wù)器采用JSP(Java Server Page)組建，并通過ODBC/JDBC數(shù)據(jù)庫接口與子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主機交互。在這種3層結(jié)構(gòu)下，綜合了瀏覽器、信息服務(wù)和Web等多項技術(shù)。系統(tǒng)運行流程如圖2所示。

2.1 集成數(shù)據(jù)平臺的結(jié)構(gòu)

圖2 B/S結(jié)構(gòu)圖

如圖3所示，該系統(tǒng)只需在小區(qū)監(jiān)控中心機房設(shè)置一臺Web服務(wù)器，安裝小區(qū)管理集成數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)。該服務(wù)器與各智能化子系統(tǒng)的管理主機在同一個局域網(wǎng)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，Web服務(wù)器利用ODBC/JDBC數(shù)據(jù)接口通過局域網(wǎng)訪問每一臺子系統(tǒng)管理主機上的子數(shù)據(jù)庫。Web服務(wù)器再接入小區(qū)的以太網(wǎng)，構(gòu)架網(wǎng)站。這樣小區(qū)內(nèi)任何區(qū)域的用戶，通過小區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)及Internet，連接小區(qū)監(jiān)控中心的Web服務(wù)器，即可實時瀏覽各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，了解小區(qū)內(nèi)各方面的運營情況。

同時，Web服務(wù)器為后臺多庫系統(tǒng)的中心結(jié)點，自動管理異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的分布與種類，按預定義的協(xié)議將上層事務(wù)分配給各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理。該種結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)能夠簡單地使用結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL，來執(zhí)行功能強大的查詢和異構(gòu)數(shù)據(jù)交互操作。

2.2 綜合數(shù)據(jù)平臺的軟件結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)平臺終端使用IE5.0無需開發(fā)，Web服務(wù)器使用JSP，由Java［8］語言開發(fā)。Web服務(wù)器的軟件最為復雜，也是數(shù)據(jù)平臺功能的核心。其實現(xiàn)分布多數(shù)據(jù)庫的無縫連接和操作，即向下多數(shù)據(jù)庫的組織和管理，對分布式多數(shù)據(jù)庫完成客戶請求任務(wù)的協(xié)調(diào)、分配、發(fā)送和接收。向上響應(yīng)Web服務(wù)器來自用戶端的請求并經(jīng)過對分布式多數(shù)據(jù)庫完成相應(yīng)的操作后，再集成回送結(jié)果給用戶端。主要包括Http模塊、多庫管理模塊、數(shù)據(jù)庫接口模塊，完成了后臺數(shù)據(jù)庫的操作，提供了數(shù)據(jù)平臺對各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的連接等多種功能。

2.3 多庫系統(tǒng)實現(xiàn)流程

軟件操作的主要流程，如圖4所示。Http服務(wù)程序從用戶HTML頁面操作中解釋出數(shù)據(jù)庫指令，交給多庫管理模塊，啟動相應(yīng)的JSP程序。多庫管理將任務(wù)分解，識別目標數(shù)據(jù)源，檢測用戶權(quán)限并操作。再檢測環(huán)境，若允許操作，則按照分布多數(shù)據(jù)庫目錄表1所示，將全局事務(wù)分解為多個子事務(wù)，確定子事務(wù)的執(zhí)行次序和結(jié)點，并發(fā)送到后端網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫上執(zhí)行。多庫管理模塊再將子數(shù)據(jù)庫操作結(jié)果集匯總，返回至上層Http服務(wù)程序。生成HTML頁面在客戶端瀏覽器顯示操作結(jié)果或完成倒庫操作。

圖3 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

圖2表示了終端用戶對整個分布的，多子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的一次全局操作過程。用戶未知某個子系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲的位置、數(shù)據(jù)庫類型和數(shù)據(jù)格式，這些均由Web服務(wù)器上的數(shù)據(jù)平臺系統(tǒng)來完成，而數(shù)據(jù)平臺上數(shù)據(jù)的分布、異構(gòu)對用戶是透明的。用戶面對的是一個統(tǒng)一、完整的“單一”數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

圖4 軟件主要流程圖

2.4 子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫間數(shù)據(jù)流通

信息平臺除實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)布外，同時還實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)在子數(shù)據(jù)庫之間的流通［9］。數(shù)據(jù)從一個子數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)移到另一個子數(shù)據(jù)庫(倒庫操作)以服務(wù)器作為中轉(zhuǎn)實現(xiàn)。

首先，Web服務(wù)器的多庫管理中維護一張表(表2)，記錄各子數(shù)據(jù)庫的相同字段在其他子數(shù)據(jù)庫中的位置，其是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。重復字段會同時存在于多個子數(shù)據(jù)庫中，但以其中某一個為主字段，管理員或子系統(tǒng)硬件采集來的數(shù)據(jù)只更新主字段中的內(nèi)容，其他數(shù)據(jù)庫中的這個重復字段則通過數(shù)據(jù)流通來更新，并與主數(shù)據(jù)庫保持一致。這樣既免除了管理員重復輸入工作，又確保了數(shù)據(jù)的一致性。

數(shù)據(jù)流通是以Web服務(wù)器作為橋，Web服務(wù)器通過從主數(shù)據(jù)庫讀出字段內(nèi)容，按照表2中重復字段在從數(shù)據(jù)庫中位置，獲得重復字段所要寫入的數(shù)據(jù)庫及位置，再經(jīng)過連接各從數(shù)據(jù)庫的接口將數(shù)據(jù)寫入從數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)字段。

在子系統(tǒng)的主機上，管理軟件仍然運行，通過本地的DBMS操作數(shù)據(jù)庫，與數(shù)據(jù)平臺并行存在。對于子數(shù)據(jù)庫，本地管理軟件的事務(wù)與數(shù)據(jù)平臺的子事務(wù)并無任何區(qū)別，均在用戶界面層與子數(shù)據(jù)庫的交互，保證了原子系統(tǒng)的正常運行。

表1 分布數(shù)據(jù)庫目錄

表2 重復字段在各子系統(tǒng)中的位置

3 智能小區(qū)管理平臺的實現(xiàn)

采用JSP來開發(fā)Web服務(wù)器，其是基于Java語言的服務(wù)器端開發(fā)工具。JSP程序基于Java虛擬機JVM機制，在服務(wù)器端通過Java Servlet擴展，在客戶端通過Java Applet擴充。Java是一套完整開發(fā)體系，使用JSP為將來的系統(tǒng)升級留下了較大的空間?？蛻舳诉\行Win98/2000，IE5.0以上版本瀏覽器。Web Server為Win2000 Server或NT Server平臺，安裝Jswdk1.0.1作為Web服務(wù)器，安裝JDBC2.0和ODBC－JDBC Bridge數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序。在Web Server上安裝MS SQL Server7.0，存儲用戶管理及多庫管理所需信息的數(shù)據(jù)庫。

4 結(jié)束語

本文對智能小區(qū)數(shù)據(jù)管理平臺結(jié)構(gòu)組成和功能方面進行了論述，針對其所要實現(xiàn)的功能，提出了運用B/S體系結(jié)構(gòu)，以JSP技術(shù)作為服務(wù)器端開發(fā)工具，與分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)布和交互的綜合數(shù)據(jù)平臺方案。該方案解決了已有系統(tǒng)中管理低效、數(shù)據(jù)存儲分散、無法即時登錄等諸多問題。大幅提高了現(xiàn)有系統(tǒng)的性能，已能夠滿足管理人員及業(yè)主對智能小區(qū)管理系統(tǒng)的需求。

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