舰船通信网络监控数据优化集成探讨

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摘要:当前的数据集成采用将数据映射至同一中心库的方式实现数据集成，应用于异构环境下会出现数据耦合较大、处理复杂性高的问题。就上述问题，设计基于XML的舰船通信网络监控数据优化集成方法。对舰船通信网络不同来源的数据标准化处理后，依据基于模型驱动的转换原理进行数据库映射，从而建立监控数据集成虚拟库。消除虚拟库中不同类型的元数据语义冲突后，利用决策树算法实现监控数据集成。仿真测试验证设计的集成方法处理时间明显缩短，集成后数据的最低利用率可达88.6%，有效降低数据耦合度，提高了数据可用性。

关键词：XML；舰船通信网络；监控数据；优化集成；数据集成；决策树

舰船通信网络监控数据来源广泛，并且数据结构各异，为提高监控数据的利用率，数据集成能够避免数据冗余、简化数据共享难度。当前常见基于虚拟视图的数据集成方法，对于多数据库集成效果较好，但是应用于舰船通信网络监控系统这种异构环境下时存在耦合度大、成本高和实施复杂等问题[1]。XML能够在描述数据内容的同时，展示数据之间的关系，具有良好的可扩展性、传输简便性，是一种数据集成处理的良好技术。因此，为实现舰船通信网络中监控数据的有效率利用，本文设计一种基于XML的舰船通信网络监控数据优化集成方法。

1基于XML的舰船通信网络监控数据优化集成设计

1.1建立监控数据集成虚拟库

为了提高数据集成的效率，需要建立虚拟数据库，从而实现调取监控数据时可以以某种统一的方式完成。在建立舰船通信网络监控数据虚拟库前，对通信网络监控数据进行标准化处理[2]。考虑数据之间的相关性和数据属性，按照相同的空间数据转换标准对不同来源的数据标准化，并定位监控数据来源。数据量纲标准化处理公式如下：(1)XXmaxXminX′式中：为某一数据来源的原始数据；和分别为该原始数据中数据的最大值和最小值；为量纲标准化后的数据。标准化处理后，根据XML技术的要求，建立舰船通信网络监控数据虚拟库。使用元数据描述关系数据库中各字符表对应的字段信息，并使用XMLSchema文件映射元数据信息，存储在虚拟库本地。数据库转换构架如图1所示[3]。图1数据库映射转换框数据库映射转换规则为：根据原始数据库的存储表中字段的关系，转换为虚拟库中XML元素之间的嵌套关系，从而得到XML虚拟库。对虚拟库中的XML元素语义冲突进行处理，并利用决策树算法对消除冲突后的数据集成。

1.2实现监控数据优化集成

对于存在元素语义冲突的XML，根据虚拟库中元素类型采用不同的冲突消除策略。对于XML元素映射实体相同时，将元素组合成全局模式，提交查询时，对查询分解获得子查询结果并获得连接，从而消除等价元素语义冲突。映射实体存在交叉关系时，判断是否存在语义等价关系，若存在，则通过全局模式消除冲突；若不存在，利用公共子元素查询操作消除冲突。虚拟数据库中每映射生成一个新的数据时，将其插入元数据决策数据中，并通过数据属性的聚类对比判断插入数据的分枝。为提高数据集成效率，利用信息增益对元数据决策树进行剪枝[4]。得到元数据决策树信息增益的公式如下：(2)H(M,keyi)MkeyikeyiMpi式中：为在上的信息熵；为决策树的分枝根节点；为决策树集合；为对应聚类簇子节点占总数的比例。CRi若当前节点聚类后最大聚类分类的节点数为，则该分类比例计算式如下：(3)leafcountiRi式中，为决策树节点对应元数据个数。设定分枝阈值，若阈值小于，则进行分割，即当前分类结果优于之前分类划分。降序标记节点错误率，进行决策树剪枝。使用剪枝后的决策数据，对虚拟库中的元数据再次聚类，实现数据集成。按照以上研究过程，完成了对基于XML的舰船通信网络监控数据优化集成方法的设计。

2数据集成测试

通过仿真测试的方式对数据集成方法进行测试。

2.1测试准备

选用数据集成后数据的耦合度和集成时间作为仿真测试指标，将研究设计的数据集成方法与当前常见的基于虚拟视图的数据集成方法进行对比。其中，集成后数据耦合度通过数据的利用率来表征，数据利用率越高，数据耦合度越低，数据集成效果越佳。集成时间越短，数据集成效率越高。仿真测试在由多个网络节点搭建的舰船模拟通信网络中展开，模拟通信网络中的数据传输，获得不同体量的通信网络监数据。分别使用2种数据集成方法对获取的通信监控数据进行处理，处理仿真测试数据后，对测试数据进行分析并得出结论，实现仿真测试目的。

2.2测试结果

2种数据集成方法对模拟舰船通信网络的监控数据进行集成处理，不同数据规模下，数据集成时间如表1所示。分析表1中的数据可知，随着待集成数据量的增加，对比方法集成数据的时间快速增加，而本文方法集成数据的时间仅出现小幅度上涨的趋势。计算在本次测试中，本文方法平均集成时间为0.49min，对比方法评价集成时间为0.83min，2种方法集成时间平均值差值0.34min，表明本文方法集成时间受数据量影响小，集成效率更高。分别使用2种数据集成方法对模拟通信网络的监控数据进行集成处理，集成处理后的数据耦合度即数据利用率情况如图2所示。图中横坐标表示待集成数据的体量，纵坐标表示数据利用率。对比观察图2可知，未经过集成方法处理后的监控数据利用率均低于0.65%，并且随着测试数据量的增加，数据利用率出现下降趋势；经过对比方法处理后的监控数据利用率明显提高，数据利用率最高可达到87%左右；经过本文方法处理后的数据利用率相比对比方法有明显提升，数据最低利用率为88.6%。2种数据集成方法均能够提高数据利用率，降低数据耦合度。

3结语

本文在分析传统舰船通信网络监控数据集成方法的基础上，利用XML技术的优势，设计研究了基于XML的舰船通信网络监控数据优化集成方法。通过与当前常见的传统方法对比测试，验证了该方法的可行性，能够有效降低数据耦合。

作者：向桂玲 单位：达州职业技术学院