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1調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1.1概念模型設(shè)計(jì)用戶需求確定好之后，要將用戶需求的條件抽象成為數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型。概念模型是將所需的數(shù)據(jù)按照特定的方法抽象為獨(dú)立于任何具體機(jī)器的數(shù)據(jù)模型。在本數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)設(shè)計(jì)的實(shí)體主要包括用戶類實(shí)體、生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備實(shí)體、各工作區(qū)域及運(yùn)輸線路實(shí)體等。在定義實(shí)體的同時(shí)還應(yīng)當(dāng)確定實(shí)體的屬性,主要包括[5]：1）用戶類實(shí)體。主要來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)工作人員人的信息，根據(jù)不同的工種，使用不同的客戶端，根據(jù)不同的崗位享受不同的操作權(quán)限，應(yīng)包括姓名、ID、密碼、權(quán)限等屬性信息。2）生產(chǎn)運(yùn)輸設(shè)備類實(shí)體。主要指卡車、電鏟等設(shè)備，將這些設(shè)備管理起來(lái)，供不同的系統(tǒng)用戶、道路、工作場(chǎng)地、生產(chǎn)調(diào)度實(shí)體使用，其屬性信息包括設(shè)備ID、設(shè)備類、維修時(shí)間、生產(chǎn)狀態(tài)以及相關(guān)的位置、運(yùn)輸?shù)刃畔ⅰ?）各工作區(qū)域及運(yùn)輸路線等實(shí)體。主要指裝場(chǎng)地、排棄場(chǎng)地、維修保養(yǎng)場(chǎng)地、交接班場(chǎng)地、設(shè)備存放場(chǎng)地、各運(yùn)輸路線等。其屬性信息應(yīng)包括名稱、空間位置、等級(jí)編號(hào)、工作時(shí)間、狀態(tài)等。為了準(zhǔn)確清晰的表達(dá)用戶需求，可以用E-R模型表達(dá)概念模型的實(shí)例，E-R模型的構(gòu)成成分是實(shí)體集、屬性和聯(lián)系集，以用戶實(shí)體為例，其E-R模型如圖1。

1.2邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念模型設(shè)計(jì)好的E-R模型是獨(dú)立于任何具體的DBMS系統(tǒng)的模型，因此，為了將這些概念模型轉(zhuǎn)換為某個(gè)具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程為：將E-R模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型，經(jīng)過(guò)模型優(yōu)化消除冗余的聯(lián)系，最終形成合力的邏輯結(jié)構(gòu)模型。本數(shù)據(jù)庫(kù)的主要邏輯結(jié)構(gòu)模型為[6]：1）用戶信息（姓名、ID、密碼、權(quán)限級(jí)別）。2）區(qū)域節(jié)點(diǎn)信息（區(qū)域編號(hào)、區(qū)域名稱、區(qū)域類型、節(jié)點(diǎn)列表）。3）路徑信息（路徑編號(hào)、路徑名稱、路徑起點(diǎn)、路徑終點(diǎn)、路徑長(zhǎng)度、路徑形狀、節(jié)點(diǎn)列表）。4）路徑狀態(tài)信息（路徑編號(hào)、道路等級(jí)、通行狀態(tài)、狀態(tài)改變時(shí)間）。5）卡車基本信息（卡車ID、卡車類型、卡車運(yùn)載量、卡車維修時(shí)間）。6）卡車位置信息（卡車ID、司機(jī)ID、班組號(hào)、任務(wù)編號(hào)、路徑編號(hào)、負(fù)載狀態(tài)、運(yùn)輸物料、當(dāng)前位置、當(dāng)前時(shí)間）。7）卡車運(yùn)輸信息（卡車ID、司機(jī)ID、班組號(hào)、任務(wù)編號(hào)、路徑編號(hào)、起始時(shí)間、終止時(shí)間、當(dāng)前速度）。8）電鏟基本信息（電鏟ID、所在區(qū)域編號(hào)、電鏟類型、電鏟維修時(shí)間）。9）電鏟位置信息（電鏟ID、司機(jī)ID、任務(wù)編號(hào)、班組號(hào)、當(dāng)前所處位置）。10）電鏟裝載信息（電鏟ID、司機(jī)ID、任務(wù)編號(hào)、班組號(hào)、裝載礦巖類型、開(kāi)始裝載時(shí)間、裝載結(jié)束時(shí)間）。11）裝礦區(qū)域信息（裝礦區(qū)編號(hào)、裝礦區(qū)名稱、裝礦區(qū)空間形狀、裝載半徑、排隊(duì)半徑）。12）破碎站信息（破碎站編號(hào)、破碎站位置、生產(chǎn)時(shí)間、破碎站生產(chǎn)能力、破碎站當(dāng)前狀態(tài)）。13）調(diào)度員調(diào)度指令信息（指令I(lǐng)D、指令類型、指令發(fā)送時(shí)間、指令對(duì)象、裝載點(diǎn)名稱、電鏟編號(hào)、破碎站名稱、是否執(zhí)行、反饋時(shí)間）。

1.4物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在確定好數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)后，要把這種虛擬的邏輯結(jié)構(gòu)投入到具體的數(shù)據(jù)庫(kù)中。本系統(tǒng)采用SQLSERVER2008數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在創(chuàng)建好以“SCADA”命名的數(shù)據(jù)庫(kù)后，將上述的邏輯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的表結(jié)構(gòu),同時(shí)將其中的屬性設(shè)計(jì)成表格內(nèi)的字段,定義好表格的主鍵及外鍵，同時(shí)創(chuàng)建相應(yīng)的關(guān)系視圖及函數(shù)、存儲(chǔ)過(guò)程、觸發(fā)器等信息，方便系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，由于篇幅限制，這里不做詳細(xì)介紹。

2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)涉及的重要技術(shù)

2.1數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)由于本系統(tǒng)采取C/S架構(gòu)，為方便系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)交流，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)與提取，本系統(tǒng)采用ADO.NET技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。ADO.NET是微軟公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)高性能、高一致性的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口。利用它訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的一般步驟為：1）創(chuàng)建一個(gè)和數(shù)據(jù)庫(kù)連接的Connection對(duì)象，并打開(kāi)其連接狀態(tài)，將應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)連接起來(lái)。2）配置適配器對(duì)象DataAdapter，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)集對(duì)象Dataset，調(diào)用SQL語(yǔ)句執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作，將數(shù)據(jù)結(jié)果存儲(chǔ)在Dataset中，或者利用Command對(duì)象執(zhí)行SQL語(yǔ)句命令，將返回結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在一個(gè)Datareader對(duì)象中或者將要存入數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。3）關(guān)閉Connection對(duì)象的連接狀態(tài)。利用該接口，可以方便的將系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集端采集的數(shù)據(jù)和管理決策端發(fā)出的調(diào)度命令存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)的表格中，同時(shí)可以將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)提取出來(lái)供管理決策端分析管理、指定調(diào)度計(jì)劃。利用ADO.NET連同數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和觸發(fā)器等，可以幫助系統(tǒng)有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。

2.2空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中的空間數(shù)據(jù)主要包括卡車、電鏟的空間位置，礦區(qū)、破碎站的空間位置及形狀，各條道路的位置及形狀等。本數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)這些數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型采取geography類型。該類型是一種地理空間數(shù)據(jù)類型，它考慮到了地球的彎曲性，用于存儲(chǔ)諸如GPS經(jīng)緯度坐標(biāo)等符合地球坐標(biāo)系數(shù)的點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中將該種類型數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，采取OCG靜態(tài)地理方法中的STGeomFromText（′geography_tagged_text′,SRID）進(jìn)行存儲(chǔ)。其中，geography_tagged_text表示要返回的geography實(shí)例的WKT表示形式,例如LINESTRING（34，1050，2025），表示線段信息。SRID表示，geography實(shí)例的空間引用ID，為一個(gè)int表達(dá)式，本數(shù)據(jù)庫(kù)將其值設(shè)定為4326，該SRID將映射到WGS84空間引用系統(tǒng)。

3結(jié)語(yǔ)

在計(jì)算機(jī)高速發(fā)展的今天，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)通訊等手段管理礦山開(kāi)采與車輛調(diào)度對(duì)提高礦山生產(chǎn)效益，提高礦山管理決策水平，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本等方面有著巨大的作用，同時(shí)對(duì)采礦科學(xué)的發(fā)展進(jìn)步也有著重要的貢獻(xiàn)。在整個(gè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作是否合理規(guī)范是制約著整個(gè)系統(tǒng)效率高低的核心環(huán)節(jié)。為滿足露天礦生產(chǎn)信息管理的需要，對(duì)于礦山數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，需要引起足夠的認(rèn)識(shí)。介紹的基于SQLSERVER2008的調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，對(duì)于整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)的分析決策管理維護(hù)等功能都有著至關(guān)重要的作用。通過(guò)在某大型露天礦中的初步應(yīng)用，已表明其設(shè)計(jì)的合理性與可行性。

作者：樊劍平 姜本朋 鹿德凱 單位：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院