胡月明 王懷杰
摘 要
隨著現(xiàn)代監(jiān)獄對(duì)數(shù)字化安防管理系統(tǒng)要求的不斷提高,對(duì)于安防子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成越來(lái)越迫切。為此提出了基于XML數(shù)據(jù)交換來(lái)解決安防子系統(tǒng)間異構(gòu)數(shù)據(jù)源的問(wèn)題。本文以達(dá)到系統(tǒng)集成化為目的,設(shè)計(jì)一個(gè)基于XML的監(jiān)獄安防集成管理系統(tǒng),通過(guò)對(duì)基于XML的網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,從而達(dá)到數(shù)據(jù)集成,進(jìn)而解決安防子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享,以此充分體現(xiàn)出系統(tǒng)集成化的優(yōu)勢(shì), 提高監(jiān)獄管理的質(zhì)量和水平。
【關(guān)鍵詞】監(jiān)獄安防系統(tǒng) 中間件 XML 數(shù)據(jù)集成
1 引言
監(jiān)獄作為關(guān)押服刑人員的重地,不僅對(duì)社會(huì)治安負(fù)有重大責(zé)任,同時(shí)還肩負(fù)著教化、引導(dǎo)服刑人員等職責(zé)。相對(duì)于其他安防行業(yè),監(jiān)獄安防系統(tǒng)更為復(fù)雜。在以視頻監(jiān)控系統(tǒng)為主的同時(shí),還涵蓋了對(duì)講、廣播、門禁、報(bào)警、高壓電網(wǎng)、RFID等多個(gè)子系統(tǒng)。由于各子系統(tǒng)通常情況下都是由不同的廠家生產(chǎn)開發(fā),在設(shè)計(jì)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí),未考慮到系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享、分發(fā)等問(wèn)題,因此,不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和共享相當(dāng)困難,從而影響了數(shù)據(jù)的一致性和正確性,使得數(shù)據(jù)的使用和管理效率低下,且失去了統(tǒng)一。
針對(duì)上述問(wèn)題,要想解決監(jiān)獄安防系統(tǒng)的集成,必須解決各個(gè)子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成。XML(extensible markup language,可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)作為一種具有結(jié)構(gòu)性的標(biāo)記語(yǔ)言,由于使用廣泛、語(yǔ)義性強(qiáng)、交互性好、自描述、平臺(tái)無(wú)關(guān)、便于擴(kuò)展等特點(diǎn),非常適合不同應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)集成。因此,筆者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)交換的格式采用XML,來(lái)增強(qiáng)各個(gè)子系統(tǒng)間的交互能力。
XML是W3C(World Wide Web Consortium,萬(wàn)維網(wǎng)聯(lián)盟)制定的用于描述數(shù)據(jù)文檔中數(shù)據(jù)的組織和安排結(jié)構(gòu)的語(yǔ)言。它可以用來(lái)標(biāo)記和定義數(shù)據(jù)類型,允許用戶對(duì)自己的標(biāo)記語(yǔ)言進(jìn)行定義,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)內(nèi)容生成,且便于傳輸數(shù)據(jù)。XML文檔可以通過(guò)定義XSD(XML Schema Definition,可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言架構(gòu))來(lái)約定文檔的組成規(guī)則,可用來(lái)對(duì)文檔進(jìn)行驗(yàn)證。
2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成總體架構(gòu)
監(jiān)獄安防集成系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成架構(gòu)分3層,分別為應(yīng)用層、中間件層、數(shù)據(jù)層,如圖1所示。
各層基本功能如下:
(1)應(yīng)用層。監(jiān)獄安防綜合管理平臺(tái),集成管理子系統(tǒng)間的通信和聯(lián)動(dòng),按系統(tǒng)需求訪問(wèn)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。該層需要有一組XML接口,用于XML文檔的生成與解析。
(2)中間件層。XML數(shù)據(jù)集成中間件,具有公共數(shù)據(jù)模型存儲(chǔ)庫(kù),實(shí)現(xiàn)XML和數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換功能。它主要包含包裝器、請(qǐng)求處理、結(jié)果處理和公共數(shù)據(jù)模型。當(dāng)應(yīng)用層通過(guò)XML封裝發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求,中間件XML請(qǐng)求處理模塊對(duì)比公共數(shù)據(jù)模型,準(zhǔn)確的分配XML子查詢到相應(yīng)的包裝器,包裝器將XML指令轉(zhuǎn)換成SQL數(shù)據(jù)庫(kù)查詢指令,并通過(guò)JDBC(Java Database Connectivity,Java數(shù)據(jù)庫(kù)連接)提供的一系列接口和方法訪問(wèn)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),接下來(lái)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取操作。包裝器將數(shù)據(jù)庫(kù)返回的結(jié)果封裝成XML文檔傳給XML結(jié)果處理模塊。XML結(jié)果處理模塊將各個(gè)包裝器傳來(lái)的結(jié)果進(jìn)行整合發(fā)送給綜合管理平臺(tái),最后通過(guò)XML解析將數(shù)據(jù)提取出來(lái)供管理平臺(tái)使用。
(3)數(shù)據(jù)層。包含各個(gè)安防子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)庫(kù),供綜合管理平臺(tái)進(jìn)行訪問(wèn)。
3 數(shù)據(jù)集成中間件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1 公共數(shù)據(jù)模型
在系統(tǒng)初始化時(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)需向中間件公共數(shù)據(jù)模塊進(jìn)行注冊(cè),提供全局視圖、局部視圖到各數(shù)據(jù)源的映射,保存異構(gòu)數(shù)據(jù)源的內(nèi)容和查詢能力的描述信息。能否構(gòu)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的公共模型關(guān)系到整個(gè)中間件的運(yùn)行效率。其主要工作是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)模式的提取和關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)可以利用JAVA API 相關(guān)函數(shù)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的元數(shù)據(jù)來(lái)獲取數(shù)據(jù)庫(kù)模式。本方案采取XML Schema模式作為XML文檔到數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換,相對(duì)比DTD(Document Type Definition,文檔類型定義)其表達(dá)性更強(qiáng),適應(yīng)性更廣。
根據(jù)本方案的需求,關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的輸出全局模式中主要包含兩個(gè)部分:一部分是各個(gè)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限信息,包括數(shù)據(jù)源類型、ID、IP地址、端口號(hào)、用戶名和密碼等,其異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)資源存儲(chǔ)XML Schema 文檔定義模式如圖2所示。另一部分主要包含數(shù)據(jù)庫(kù)中共享的庫(kù)信息、表信息、共享權(quán)限、字段數(shù)據(jù)類型及字段名等。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)由一系列表組成,表與表之間通過(guò)主鍵或外鍵的約束相互關(guān)聯(lián),由此每個(gè)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)可以單獨(dú)生成一個(gè)XML Schema。以RFID監(jiān)控子系統(tǒng)的3個(gè)表為例,即犯人信息資料表(Criminal)、干警資料表(Police)、監(jiān)控相關(guān)資料表(Monitor)?;窘Y(jié)構(gòu)如下:
Criminal(服刑編號(hào),姓名,性別,所犯罪行,入獄時(shí)間,刑期,身份證號(hào)碼,籍貫)
Police(警牌編號(hào),姓名,性別,密碼)
Monitor(服刑編號(hào),姓名,需求位,標(biāo)志位)
其中3個(gè)表中第一個(gè)屬性為主鍵,Monitor中外鍵服刑編號(hào)參照于Criminal表中服刑編號(hào)。
表結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為XML Schema文件流程如下:
(1)定義根元素,存放數(shù)據(jù)庫(kù)所有結(jié)構(gòu)信息。
(2)創(chuàng)建復(fù)合型元素complexType,對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的每張表,作為CriminalMonitor的子元素。
(3)數(shù)據(jù)表的列(字段)轉(zhuǎn)換為表的子元素即字段元素。字段元素包含兩個(gè)說(shuō)明字段類型和字段約束。字段類型可以是簡(jiǎn)單類型或者是用戶自定義類型。在字段約束中,存在著空值、缺省值和檢查約束等。下面實(shí)現(xiàn)對(duì)Criminal表中的sentence_ no列的轉(zhuǎn)換描述。要求是非空、字符類型、缺省值為”0000000001”、長(zhǎng)度為10且每個(gè)字符為0-1的數(shù)字。
(4)主鍵約束轉(zhuǎn)換,表的主鍵約束轉(zhuǎn)換為Schema中的key約束。key名字與主鍵名相同,同時(shí)具有兩個(gè)屬性selector選擇表元素、field選擇相應(yīng)的主鍵字段。下面例子描述Criminal的主鍵約束轉(zhuǎn)換(c_m表示命名空間)。
(5)外鍵約束轉(zhuǎn)換,。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)表之間的聯(lián)系是通過(guò)外鍵來(lái)約束的,在模式轉(zhuǎn)換中定義為keyref約束。keyref約束必須參照key或unique約束。對(duì)上述結(jié)構(gòu),表Monitor的外鍵FK_sentence_no表示Monitor.sentence_no參照于Criminal.sentence。
3.2 XML請(qǐng)求的分解與XML結(jié)果的合并
中間件的核心工作就是將XML請(qǐng)求分解到各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的包裝器,并將請(qǐng)求結(jié)果合并返回給用戶。XML請(qǐng)求按如下流程分解:
(1)在XML請(qǐng)求到達(dá),運(yùn)用JDOM分析文檔通過(guò)對(duì)比全局模式,找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源。
(2)根據(jù)全局模式到局部模式的映射,將查詢分解為多個(gè)子查詢。
(3)查找的數(shù)據(jù)表有多個(gè),則查詢?nèi)蝿?wù)分解的結(jié)果與之一一對(duì)應(yīng)。
(4)在子查詢文檔中依次遍歷各個(gè)元素,對(duì)表列元素進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換。
(5)如果涉及到多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的的關(guān)聯(lián)查詢,則需重復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程。
XML結(jié)果的合并,流程如下:
(1)從查詢處理模塊的數(shù)據(jù)緩存中取出子查詢返回的結(jié)果。
(2)使用JDOM中的getRootElement()得到多個(gè)結(jié)果根元素。
(3)由上一步獲得的根元素,調(diào)用GetChildren()逐一獲取每一個(gè)子元素及其屬性等內(nèi)容。
(4)按照XML Schema生成規(guī)則合并成XML文件。并返回給用戶。
4 結(jié)束語(yǔ)
XML以其鮮明的優(yōu)勢(shì)被得到廣泛的使用,它在監(jiān)獄安防系統(tǒng)中的運(yùn)用也在逐步的探索與研究中。從數(shù)據(jù)集成的方向去解決安防子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享與聯(lián)動(dòng),有效的提高了監(jiān)獄安防管理的效率,節(jié)省了大量人力物力,而且使得監(jiān)獄工作更科學(xué)、更安全。保障了監(jiān)獄有效地履行其刑法執(zhí)行職能,促進(jìn)監(jiān)獄安防系統(tǒng)的實(shí)施與發(fā)展,具有良好的推廣前景。
參考文獻(xiàn)
[1]曹陽(yáng),姚建國(guó),張慎明,黃海峰.XML技術(shù)在電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2002,26(21).
[2]王偉平,陳松橋,陳建二.基于XML的Web異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)操作模型的研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2002(07).
[3]楊劍,唐慧佳,孫林夫,王勝銀.基于XML的異構(gòu)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程,2005,31(19).
[4]張冠軍.基于XML異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換技術(shù)[J]?,F(xiàn)代電子,2013,36(02).
[5]魏建香,羅軍舟.一個(gè)基于XML數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2004(36):122-124.
作者簡(jiǎn)介
胡月明(1990-),女,湖南省常德市人,現(xiàn)在南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士生在讀。主研方向?yàn)橹悄芘c智能化系統(tǒng)。
王懷杰,男,現(xiàn)為南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授,碩士生導(dǎo)師。
作者單位
南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 湖南省衡陽(yáng)市 421001endprint
(3)數(shù)據(jù)表的列(字段)轉(zhuǎn)換為表的子元素即字段元素。字段元素包含兩個(gè)說(shuō)明字段類型和字段約束。字段類型可以是簡(jiǎn)單類型或者是用戶自定義類型。在字段約束中,存在著空值、缺省值和檢查約束等。下面實(shí)現(xiàn)對(duì)Criminal表中的sentence_ no列的轉(zhuǎn)換描述。要求是非空、字符類型、缺省值為”0000000001”、長(zhǎng)度為10且每個(gè)字符為0-1的數(shù)字。
(4)主鍵約束轉(zhuǎn)換,表的主鍵約束轉(zhuǎn)換為Schema中的key約束。key名字與主鍵名相同,同時(shí)具有兩個(gè)屬性selector選擇表元素、field選擇相應(yīng)的主鍵字段。下面例子描述Criminal的主鍵約束轉(zhuǎn)換(c_m表示命名空間)。
(5)外鍵約束轉(zhuǎn)換,。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)表之間的聯(lián)系是通過(guò)外鍵來(lái)約束的,在模式轉(zhuǎn)換中定義為keyref約束。keyref約束必須參照key或unique約束。對(duì)上述結(jié)構(gòu),表Monitor的外鍵FK_sentence_no表示Monitor.sentence_no參照于Criminal.sentence。
3.2 XML請(qǐng)求的分解與XML結(jié)果的合并
中間件的核心工作就是將XML請(qǐng)求分解到各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的包裝器,并將請(qǐng)求結(jié)果合并返回給用戶。XML請(qǐng)求按如下流程分解:
(1)在XML請(qǐng)求到達(dá),運(yùn)用JDOM分析文檔通過(guò)對(duì)比全局模式,找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源。
(2)根據(jù)全局模式到局部模式的映射,將查詢分解為多個(gè)子查詢。
(3)查找的數(shù)據(jù)表有多個(gè),則查詢?nèi)蝿?wù)分解的結(jié)果與之一一對(duì)應(yīng)。
(4)在子查詢文檔中依次遍歷各個(gè)元素,對(duì)表列元素進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換。
(5)如果涉及到多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的的關(guān)聯(lián)查詢,則需重復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程。
XML結(jié)果的合并,流程如下:
(1)從查詢處理模塊的數(shù)據(jù)緩存中取出子查詢返回的結(jié)果。
(2)使用JDOM中的getRootElement()得到多個(gè)結(jié)果根元素。
(3)由上一步獲得的根元素,調(diào)用GetChildren()逐一獲取每一個(gè)子元素及其屬性等內(nèi)容。
(4)按照XML Schema生成規(guī)則合并成XML文件。并返回給用戶。
4 結(jié)束語(yǔ)
XML以其鮮明的優(yōu)勢(shì)被得到廣泛的使用,它在監(jiān)獄安防系統(tǒng)中的運(yùn)用也在逐步的探索與研究中。從數(shù)據(jù)集成的方向去解決安防子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享與聯(lián)動(dòng),有效的提高了監(jiān)獄安防管理的效率,節(jié)省了大量人力物力,而且使得監(jiān)獄工作更科學(xué)、更安全。保障了監(jiān)獄有效地履行其刑法執(zhí)行職能,促進(jìn)監(jiān)獄安防系統(tǒng)的實(shí)施與發(fā)展,具有良好的推廣前景。
參考文獻(xiàn)
[1]曹陽(yáng),姚建國(guó),張慎明,黃海峰.XML技術(shù)在電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2002,26(21).
[2]王偉平,陳松橋,陳建二.基于XML的Web異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)操作模型的研究[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2002(07).
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[4]張冠軍.基于XML異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換技術(shù)[J]?,F(xiàn)代電子,2013,36(02).
[5]魏建香,羅軍舟.一個(gè)基于XML數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2004(36):122-124.
作者簡(jiǎn)介
胡月明(1990-),女,湖南省常德市人,現(xiàn)在南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士生在讀。主研方向?yàn)橹悄芘c智能化系統(tǒng)。
王懷杰,男,現(xiàn)為南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授,碩士生導(dǎo)師。
作者單位
南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 湖南省衡陽(yáng)市 421001endprint
(3)數(shù)據(jù)表的列(字段)轉(zhuǎn)換為表的子元素即字段元素。字段元素包含兩個(gè)說(shuō)明字段類型和字段約束。字段類型可以是簡(jiǎn)單類型或者是用戶自定義類型。在字段約束中,存在著空值、缺省值和檢查約束等。下面實(shí)現(xiàn)對(duì)Criminal表中的sentence_ no列的轉(zhuǎn)換描述。要求是非空、字符類型、缺省值為”0000000001”、長(zhǎng)度為10且每個(gè)字符為0-1的數(shù)字。
(4)主鍵約束轉(zhuǎn)換,表的主鍵約束轉(zhuǎn)換為Schema中的key約束。key名字與主鍵名相同,同時(shí)具有兩個(gè)屬性selector選擇表元素、field選擇相應(yīng)的主鍵字段。下面例子描述Criminal的主鍵約束轉(zhuǎn)換(c_m表示命名空間)。
(5)外鍵約束轉(zhuǎn)換,。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)表之間的聯(lián)系是通過(guò)外鍵來(lái)約束的,在模式轉(zhuǎn)換中定義為keyref約束。keyref約束必須參照key或unique約束。對(duì)上述結(jié)構(gòu),表Monitor的外鍵FK_sentence_no表示Monitor.sentence_no參照于Criminal.sentence。
3.2 XML請(qǐng)求的分解與XML結(jié)果的合并
中間件的核心工作就是將XML請(qǐng)求分解到各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的包裝器,并將請(qǐng)求結(jié)果合并返回給用戶。XML請(qǐng)求按如下流程分解:
(1)在XML請(qǐng)求到達(dá),運(yùn)用JDOM分析文檔通過(guò)對(duì)比全局模式,找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源。
(2)根據(jù)全局模式到局部模式的映射,將查詢分解為多個(gè)子查詢。
(3)查找的數(shù)據(jù)表有多個(gè),則查詢?nèi)蝿?wù)分解的結(jié)果與之一一對(duì)應(yīng)。
(4)在子查詢文檔中依次遍歷各個(gè)元素,對(duì)表列元素進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換。
(5)如果涉及到多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的的關(guān)聯(lián)查詢,則需重復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程。
XML結(jié)果的合并,流程如下:
(1)從查詢處理模塊的數(shù)據(jù)緩存中取出子查詢返回的結(jié)果。
(2)使用JDOM中的getRootElement()得到多個(gè)結(jié)果根元素。
(3)由上一步獲得的根元素,調(diào)用GetChildren()逐一獲取每一個(gè)子元素及其屬性等內(nèi)容。
(4)按照XML Schema生成規(guī)則合并成XML文件。并返回給用戶。
4 結(jié)束語(yǔ)
XML以其鮮明的優(yōu)勢(shì)被得到廣泛的使用,它在監(jiān)獄安防系統(tǒng)中的運(yùn)用也在逐步的探索與研究中。從數(shù)據(jù)集成的方向去解決安防子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享與聯(lián)動(dòng),有效的提高了監(jiān)獄安防管理的效率,節(jié)省了大量人力物力,而且使得監(jiān)獄工作更科學(xué)、更安全。保障了監(jiān)獄有效地履行其刑法執(zhí)行職能,促進(jìn)監(jiān)獄安防系統(tǒng)的實(shí)施與發(fā)展,具有良好的推廣前景。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
胡月明(1990-),女,湖南省常德市人,現(xiàn)在南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士生在讀。主研方向?yàn)橹悄芘c智能化系統(tǒng)。
王懷杰,男,現(xiàn)為南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授,碩士生導(dǎo)師。
作者單位
南華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 湖南省衡陽(yáng)市 421001endprint