井下人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及優(yōu)化

張吉同　馮夢清

摘要：首先對井下人員定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行概要設(shè)計(jì)，畫出了系統(tǒng)的主要實(shí)體之間的E—R圖；然后對井下人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，建立了數(shù)據(jù)庫中主要的表結(jié)構(gòu)；最后對數(shù)據(jù)庫的表根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將大表拆分為小表，以分散訪問，達(dá)到以空間換時(shí)間的目的，提高系統(tǒng)的訪問效率。

關(guān)鍵詞：人員定位；數(shù)據(jù)庫；優(yōu)化

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）18-0013-02

井下人員定位系統(tǒng)是利用無線射頻技術(shù)RFID、數(shù)據(jù)庫、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對井下人員的跟蹤定位信息的采集、分析處理、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)庫存儲、考勤管理及報(bào)表打印等功能。實(shí)現(xiàn)地面管理人員對井下人員實(shí)時(shí)分布、軌跡等進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，從而達(dá)到在災(zāi)變發(fā)生時(shí)為搶險(xiǎn)救災(zāi)提供科學(xué)可靠的依據(jù)。

煤礦采用三八制或四六制工作方式，每天24小時(shí)不間斷的生產(chǎn)，所以下井人員眾多，若要實(shí)現(xiàn)井下有效定位，滿足國家規(guī)定，井下基站也需要很多。所以系統(tǒng)每天都要產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)記錄，以一個(gè)年產(chǎn)300萬噸的煤礦為例，按三八制計(jì)算，每班大概需要500人下井，每人來回大概要經(jīng)過30個(gè)基站，假設(shè)每經(jīng)過一個(gè)基站產(chǎn)生一條記錄，每天產(chǎn)生3×500×30=45000，每月產(chǎn)生45000×30=1350000條記錄，按國家要求井下信息至少要保留6個(gè)月，1350000×6=8100000條記錄。所以，要對這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理利用，對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與優(yōu)化就顯得非常必要。

1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫在一個(gè)信息管理應(yīng)用軟件系統(tǒng)中占有非常重要的地位，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞將直接影響系統(tǒng)的效率以及實(shí)現(xiàn)的效果。合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以提高數(shù)據(jù)存儲的效率，減少數(shù)據(jù)的冗余，保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

1.1 數(shù)據(jù)庫概要設(shè)計(jì)

下井人員攜帶標(biāo)識卡（tag標(biāo)簽），經(jīng)過安裝有基站（讀卡器）的位置時(shí)，基站讀取人員所攜帶的標(biāo)識卡，把標(biāo)識卡的ID號和讀取時(shí)間上傳到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)采集主機(jī)上并保存到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表中，系統(tǒng)依據(jù)系統(tǒng)所采集的原始數(shù)據(jù)再與其他相關(guān)的關(guān)進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，生成一些其他相關(guān)信息表，并保存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，供管理員用戶查詢利用。根據(jù)系統(tǒng)所涉及的實(shí)體以及它們之間的關(guān)系可以畫出系統(tǒng)實(shí)體關(guān)系（E—R）圖。系統(tǒng)的E—R圖如圖1所示。

1.2 數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)

根據(jù)人員定位管理系統(tǒng)的功能及系統(tǒng)所涉及的實(shí)體以及它們之間的關(guān)系，建立以下主要表：管理員信息表、用戶信息表、部門信息表、基站信息表、識別卡信息表，以上這些表相對修改的機(jī)會較小，一般建立完成后變動很少，所以把這些表稱為靜態(tài)表；在系統(tǒng)中由于井下人員移動所產(chǎn)生的軌跡通過基站傳到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)采集主機(jī)就把這些信息保存在一個(gè)表中，這個(gè)表稱為軌跡表，這個(gè)表存儲員工在井下的行走軌跡，所以隨著時(shí)間的推移，這個(gè)表的數(shù)據(jù)量會急劇增加，而系統(tǒng)所查詢信息的生成都要依靠這個(gè)表而產(chǎn)生，所以這個(gè)表的大小直接影響系統(tǒng)的效率，這個(gè)表稱為動態(tài)表。以下列出系統(tǒng)部分表的結(jié)構(gòu)。

（1）基站信息表

基站信息表用來存儲基站的相關(guān)信息，其詳細(xì)表結(jié)構(gòu)如表1所示。

（2）識別卡信息表

識別卡信息表用來存儲識別卡的ID、編碼、電壓、當(dāng)前狀態(tài)、刪除標(biāo)記以及所屬人的ID號信息，其具體表結(jié)構(gòu)如表2所示。

（3）井下人員軌跡信息表

井下人員的信息是系統(tǒng)的基站采集的，為了減少傳輸?shù)男畔⒘浚到y(tǒng)只采集了基站ID、識別卡ID和讀識別卡的時(shí)間，所以這個(gè)表的只有四個(gè)字段，其具體表結(jié)構(gòu)如表3所示。

2 數(shù)據(jù)庫優(yōu)化

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)滿足完整性、一致性、最小冗余等要求，但是在進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)時(shí)并不一定要完全遵守?cái)?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)則，要根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 表結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

1）由于人員定位系統(tǒng)的特殊性，數(shù)據(jù)要求至少保存半年以上，特殊數(shù)據(jù)要保存至少一年以上，而且井下軌跡記錄不允許用戶進(jìn)行修改，為了防止用戶對員工下井信息進(jìn)行篡改，所以井下人員信息表增加eventID字段，用來記錄井下記錄的自增ID號，若用戶進(jìn)行刪除或添加信息就會從ID號上反映出來。

2）人員定位的數(shù)據(jù)要保存一定的時(shí)間，而井下人員的軌跡及相關(guān)的統(tǒng)計(jì)考勤等信息都依賴于井下人員軌跡表。如一個(gè)人的下井軌跡是要通過井下人員軌跡表中的tagid與員工信息表中的cardid進(jìn)行關(guān)聯(lián)才找到這個(gè)人的信息，再通過員工信息表中的departid找到這個(gè)人的部門的相關(guān)信息，通過tagid可以找到卡的編碼的相關(guān)信息，所以各個(gè)表之間都是通過相應(yīng)的id號進(jìn)行關(guān)聯(lián)的，所以當(dāng)一個(gè)人離崗時(shí)，他的信息不可真的刪除，只能加一個(gè)刪除標(biāo)記，以便系統(tǒng)能找到相關(guān)人員的歷史信息，同理他原來的卡的信息也不可直接刪除，只能加一個(gè)刪除標(biāo)記，防止其他人的軌跡信息與現(xiàn)在卡號所對應(yīng)人的信息關(guān)聯(lián)在一起，導(dǎo)致數(shù)據(jù)前后的不一致。所以對數(shù)據(jù)庫中易導(dǎo)致數(shù)據(jù)前后不一致的表都增加了一個(gè)is_deleted字段，用來標(biāo)記此記錄被刪除。

2.2 查詢的優(yōu)化

為了提高系統(tǒng)查詢的效率要對表中的關(guān)鍵字要建立索引，同時(shí)要盡量減少表之間的關(guān)聯(lián)，表之間關(guān)聯(lián)條件的選擇也非常重要。

2.3 表的優(yōu)化

由于井下人員軌跡表隨著時(shí)間的增加數(shù)據(jù)會急驟增加，如果不對此表進(jìn)行有效的分流，會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的效率，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)的崩潰。監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前井下人員的分布及井下人員的實(shí)時(shí)軌跡，需要實(shí)時(shí)對井下人員軌跡表進(jìn)行訪問，它的記錄條數(shù)直接影響系統(tǒng)的效率，所以要對這個(gè)表進(jìn)行合理的分流，使其數(shù)據(jù)量降到合適的范圍，是我們設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的問題。為了防止井下人員軌跡表單表的數(shù)據(jù)量過大，將這個(gè)大表拆分成小表以分散訪問，以空間換取時(shí)間。將表中的記錄按時(shí)間以月為單位進(jìn)行分割，以月份命名。同時(shí)為了方便系統(tǒng)對每個(gè)工人的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和考勤，并將當(dāng)前在井下的人員信息保存到一個(gè)表中，稱為實(shí)時(shí)表；對每個(gè)出井的人員把他的記錄信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成一條歷史記錄，這個(gè)表包含人員姓名、卡號、入井時(shí)間、出井時(shí)間以及相應(yīng)的班次，并把這條記錄保存至以月份命名的歷史表中。這樣就能達(dá)到把一個(gè)大表分為多個(gè)小表的目的，降低了單表的數(shù)據(jù)量，并通過建立冗余表的方式提高了系統(tǒng)的執(zhí)行效率。

3 結(jié)語

首先對井下人員定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行概要設(shè)計(jì)，畫出了系統(tǒng)的主要實(shí)體之間的E—R圖；然后對井下人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，建立了數(shù)據(jù)庫中主要表結(jié)構(gòu)；最后根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)對數(shù)據(jù)庫的表進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，將大表拆分為小表以分散訪問，達(dá)到以空間換時(shí)間的目的，提高系統(tǒng)的訪問效率。所以在設(shè)計(jì)信息管理類系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)范及要求，同時(shí)也要根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)來合理地組織和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，達(dá)到二者之間的平衡，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。

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