數(shù)據(jù)倉庫在智能車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

龐美嚴(yán) 張 何

（廊坊燕京職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 三河 065200）

0 引言

隨著我國車輛的增加，高速公路給人們帶來許多方便，但同時(shí)也引發(fā)了許多新問題，超速、超載等違章現(xiàn)象以及汽車犯罪現(xiàn)象等加劇，傷亡事故不斷發(fā)生。高速公路上一旦發(fā)生交通事故，大多都是重大和特大交通事故。所以，智能車輛監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的威懾效果，減少違法違章行為，促進(jìn)交通安全[1]。智能車輛監(jiān)控系統(tǒng)要每時(shí)每刻監(jiān)視車輛的運(yùn)行并搜集和處理大量的信息，比如：車輛通過率，車輛報(bào)警，天氣狀況，用戶反映，事故處理等。數(shù)據(jù)倉庫及相關(guān)技術(shù)就能夠處理海量信息，它對(duì)所采集的大量交通數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行快速、有效、深入的分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，為智能車輛監(jiān)控系統(tǒng)提供所提供準(zhǔn)確的，有效的分析型數(shù)據(jù)平臺(tái)，并能夠支持管理層的決策。

數(shù)據(jù)倉庫的發(fā)展在國外已經(jīng)非常成熟，而在我國21世紀(jì)才剛剛起步。數(shù)據(jù)倉庫的定義最早由W.H.inmon提出的：數(shù)據(jù)倉庫是一個(gè)面向主題的、集成的、相對(duì)穩(wěn)定的、反應(yīng)歷史變化的數(shù)據(jù)集合，用于支持管理決策[2]。對(duì)于數(shù)據(jù)倉庫的概念我們可以從兩個(gè)層次予以理解，首先，數(shù)據(jù)倉庫用于支持決策，面向分析型數(shù)據(jù)處理，它不同于企業(yè)現(xiàn)有的操作型數(shù)據(jù)庫；其次，數(shù)據(jù)倉庫是對(duì)多個(gè)異構(gòu)的數(shù)據(jù)源有效集成，集成后按照主題進(jìn)行了重組，并包含歷史數(shù)據(jù)，而且存放在數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)一般不再修改。

1 數(shù)據(jù)倉庫的體系結(jié)構(gòu)

車輛監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的體系結(jié)構(gòu)主要分為4部分：數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理、聯(lián)機(jī)分析處理(On-Line Analysis Processing，OLAP)引擎和前端應(yīng)用[3]。（如圖 1所示）。

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理流程為：

系統(tǒng)從車載終端采集到數(shù)據(jù)，把采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，以數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)源，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換和加載(Extract，Transformation，Loading，ETL)，但由于本系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)只是單純的車輛定位信息，所以只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、轉(zhuǎn)換操作即可，然后把處理后的數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)倉庫中，通過OLAP服務(wù)器對(duì)分析需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效集成，按多維模型予以組織，以便進(jìn)行多角度、多層次的分析，并發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)。前端應(yīng)用中數(shù)據(jù)分析主要針對(duì)OLAP服務(wù)器，數(shù)據(jù)挖掘、報(bào)表和地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）顯示主要針對(duì)數(shù)據(jù)倉庫。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的開發(fā)策略：

系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的開發(fā)策略主要有自頂向下，自底向上以及兩種策略的混合使用。由于該系統(tǒng)所涉及的范圍是高速公路的車輛監(jiān)控信息，范圍不是很大，信息內(nèi)容不是很雜，資金投入比較有限，也容易獲得成效，所以本系統(tǒng)采用自底向上策略。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的構(gòu)建

2.1 主題域的分析

系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的主題根據(jù)需求分析和決策支持來設(shè)計(jì)。例如在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中把車輛作為一個(gè)主題域，下面包含車流量、車擁塞、車事故等子主題。根據(jù)以上的分析監(jiān)控系統(tǒng)決策主題的思想是先確定與監(jiān)控系統(tǒng)決策相關(guān)的大的方面——主題域，然后在主題域中找出子主題域，子主題域中可能包含若干主題或下一級(jí)的主題域這樣逐層細(xì)分，最后形成樹狀結(jié)構(gòu)。根結(jié)點(diǎn)是監(jiān)控系統(tǒng)決策這個(gè)大的主題域，葉結(jié)點(diǎn)是具體的主題。每個(gè)主題所包含的數(shù)據(jù)的個(gè)體就是監(jiān)控系統(tǒng)決策所需要的數(shù)據(jù)。

2.2 維表的設(shè)計(jì)

維表是通過記錄因素的屬性來描述事件中包含的諸多因素，是多維分析空間在某個(gè)角度上的投影。例如：監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫各主題幾乎與車流量，地理位置，天氣狀況，主觀因素等有關(guān)，所以將這些實(shí)體作為維表來處理。監(jiān)控系統(tǒng)中的維表有車輛定位維表，天氣狀況維表，路況維表，駕駛員維表等。

2.3 數(shù)據(jù)分析概念模型的設(shè)計(jì)

2.3.1 交通擁塞分析模型

交通擁塞分析模型由路線維表、天氣維表、出警維表構(gòu)成星型模型結(jié)構(gòu)(如圖2所示)。該分析模型主要是對(duì)高速公路的速率作分析，為保證車輛高速而提供決策支持。

2.3.2 交通事故分析模型

交通事故分析模型是由車輛定位維表、天氣維表、駕駛證維表、車牌維表及出警維表等事實(shí)表構(gòu)成雪花型結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。該模型主要對(duì)高速公路的交通事故做分析處理，為保證駛進(jìn)公路人員的安全提供決策支持，并及時(shí)作出預(yù)警措施。

2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的物理設(shè)計(jì)

所謂數(shù)據(jù)倉庫的物理設(shè)計(jì)就是將邏輯模型轉(zhuǎn)化成物理實(shí)現(xiàn)，如物理存取方式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存放位置以及存儲(chǔ)分配等等。數(shù)據(jù)倉庫的物理模型設(shè)計(jì)中首先要定義數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用并行存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)——RAID。其次確定索引策略，為事實(shí)表和維度表的主鍵和外鍵建立索引。然后確定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略，將事實(shí)數(shù)據(jù)和高速公路基本信息數(shù)據(jù)存放在硬盤上，而其他數(shù)據(jù)存放在磁盤上[4]。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的展現(xiàn)

系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)選擇C#和SQL Server 2000。建立了數(shù)據(jù)倉庫模型后，基本確定了數(shù)據(jù)倉庫中事實(shí)表和維表的結(jié)構(gòu)。然后將相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)倉庫的事實(shí)表和維表中。將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換和合法性檢查，通過SQL Server提供的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)(Data Transformation Service,DTS)工具將系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)裝載到數(shù)據(jù)倉庫，然后通過OLAP服務(wù)器向客戶機(jī)提供多層次、多角度的數(shù)據(jù)分析服務(wù)。數(shù)據(jù)倉庫體系中前臺(tái)是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，后臺(tái)是數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)，數(shù)據(jù)倉庫的信息及統(tǒng)計(jì)分析是以網(wǎng)絡(luò)的形式表現(xiàn)的。利用Microsoft的數(shù)據(jù)透視表服務(wù)作為客戶端組件，建立與OLAP服務(wù)器通訊，并為客戶端應(yīng)用程序取得OLAP服務(wù)器數(shù)據(jù)提供接口。在數(shù)據(jù)透視表服務(wù)應(yīng)用中，可以使用Excel 2000應(yīng)用程序訪問立方體中的數(shù)據(jù)，靈活快速生成各種報(bào)表和圖表。通過數(shù)據(jù)分析和展現(xiàn)工具對(duì)數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多維分析、匯總，形成圖表或報(bào)表的形式，使決策者可以清晰、直觀地看到分析結(jié)果，為我國交通的發(fā)展提供決策依據(jù)[5]。

4 結(jié)束語

本文首先根據(jù)需求分析確立主題，然后建立基于車輛分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)倉庫模型，解決了在數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)過程中的幾個(gè)關(guān)鍵問題，為高速公路車輛監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行決策分析提供了有效的途徑。并且，系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的建立，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘及地理信息模塊提供數(shù)據(jù)依據(jù)和數(shù)據(jù)參考，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，可為路政、公安部門等提供決策參考，并提高高速公路的安全性和交通部門的管理水平。所以這對(duì)我國交通管理有實(shí)際應(yīng)用意義和發(fā)展前景。

［1］齊曉杰,等.公路智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].黑龍江交通科技,2009(4).

［2］梁柳瑩.論數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘[J].現(xiàn)代企業(yè)文化,2009(3).

［3］曹永生.數(shù)據(jù)倉庫在條碼系統(tǒng)中的應(yīng)用探討[J].條碼與信息系統(tǒng),2009,4.

［4］賀向敏，周根寶.數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)在旅游業(yè)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,6.

［5］羅躍國.高校教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的建模及應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào),2009,3.

［6］王元春,員建廈,王岳盟.面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò),2011(07)：46-48.

［7］梁大圣.空間數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)與構(gòu)建——以東南亞森林資源為例[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2010,06：8.