基于NoSQL数据库的铁路四电数字工程模型创建及存储方法与流程

基于nosql数据库的铁路四电数字工程模型创建及存储方法
技术领域：
1.本发明属于铁路四电工程信息化和铁路四电数字工程创建及存储技术领域，涉及一种基于nosql数据库的铁路四电数字工程模型创建及存储方法。


背景技术：

2.近十几年，随着数字信息技术的高速发展，全行业都在积极探索数字化转型。建筑行业bim技术作为数字化转型核心技术，与其它数字技术融合应用将是推动企业数字化转型升级的核心技术支撑。铁路数字工程模型作为信息载体，能够将铁路工程在全生命周期内的工程信息、管理信息和资源信息集成在统一模型中，打破设计、施工、运维阶段的业务和信息隔离，实现一体化、全过程应用。
3.铁路四电数字工程的创建和存储环节是进行将实体工程进行数字化重要的环节。在铁路数字工程认证体系框架下，研究铁路四电数字工程创建及存储技术体系及应用实施，进一步推动铁路行业数字工程服务高品质发展，将数字信息更好的融入铁路行业的全生命周期，保证了铁路四电数字设备信息模型及数字工程信息模型的通用性和可靠性，进而在铁路四电数字工程应用中得到充分的验证。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于nosql数据库的铁路四电数字工程模型创建及存储方法，本发明将数字模型与附属信息进行进一步融合，实现铁路四电数字工程在实际工程全生命周期的应用。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种基于nosql数据库的铁路四电数字工程模型创建及存储方法，其特征在于：包括以下步骤：
7.s1.确定nosql数据库的逻辑结构，进行集合、文档、字段、键值四级存储方式的确定；
8.s2.定义铁路四电数字工程模型的片段存储大小，确定分割较大的数字工程模型的基本方法和手段；
9.s3.在nosql数据库下使用json格式将数字工程模型的属性信息进行格式定义，并存入nosql数据库中；
10.s4.建立存储引擎索引关系，将存入nosql数据库的数字工程模型和数字工程模型的属性信息进行关联处理；
11.s5.实现四电数字工程模型结果的插入、更新、删除、查询性能，最终生成的nosql数据库的数字工程模型数据库为所要创建及存储的模型的最终成果。
12.步骤s1中：确定nosql数据库的逻辑结构，在nosql数据库中由一组集合组成，每个集合由任意多个文档组成，而每个文档由一系列自定义字段组成，每个字段是一个主键值对key
‑
value pair，其中key是字段的名称，value是对应的属性值。
13.步骤s2中：为了查询快速响应，将数字工程模型使用gridfs将大文件对象分割成多个小的文件片段chunk,文件片段为256k/个,每个文件片段将作为nosql数据库的一个文档被存储在文件片段集合中。
14.步骤s3中：nosql数据库下铁路四电数字工程模型的数据基本结构为key:value，定义如下：
15.{guid:object,
16.pguid:object,
17.attribute:["property","geometry"，"compose"，"position",],}
[0018]
步骤s4中：将存入nosql数据库的数字工程模型和数字工程模型的属性信息进行映射处理；用数据属性来注释节点和关系；在文档xml和json数据模型将层次关系进行了统一；工程数字模型据模型的焦点随每个nosql数据库的类型而改变，并将物理模型和逻辑数据模型进行了关联和映射处理。
[0019]
步骤s6中：建立存储引擎索引关系，默认情况下创建唯一索引guid字段和关联关系pguid的字段；若数字工程模型分为n个片段，将n个片段的pguid的字段赋值为同一个唯一标识；建立有限个索引，每个索引定义需要8kb的空间，定义并实现update、insert、select、delect等基本操作索引关系。
[0020]
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：
[0021]
1、本发明铁路四电数字工程基于nosql数据库，去掉了复杂的关系数据库的关系型特性，数据之间无直接关联关系，非常容易扩展，在架构的层面上带来了可扩展的能力。
[0022]
2、本发明结构简单，实现了大数据量，高的读写性能，尤其在大数据量的数字工程下，表现更为明显。
[0023]
3、本发明基于nosql数据库技术进行铁路四电工程数字模型创建及存储，采用键值(key
‑
value)进行存储。存储过程使用哈希表，每个哈希表中有一个特定的键和一个指针指向特定的数据，key
‑
value数据模型结构对于应用系统来说的优势在于简单且易部署,数字工程模型与其附属信息有更高的耦合度。
附图说明：
[0024]
图1为铁路四电数字工程与属性信息的定义和创建图；
[0025]
图2为铁路四电数字工程碎片化处理后的数字模数据片段图。
具体实施方式：
[0026]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0027]
nosql数据库是在应对大数据问题过程中新发展而成的数据库技术，与传统关系型数据库相比nosql数据库数据模型因灵活、响应速度快、可扩展性强等优点被广泛使用。在铁路四电数字工程领域，将数字工程模型与其相关联的底层结构数据进行创建和存储，是进行四电数字工程全生命周期应用的的核心技术。本发明将铁路四电数字工程模型及相关数据在nosql数据库下进行定义和存储，nosql数据库可以提供满足高性能时间序列应用
程序需求所需的所有功能，可以迅速进行模型分析和呈现时间序列数据，形成交付时间序列应用程序所需的技术要求。
[0028]
本发明包括以下步骤：
[0029]
s1.确定nosql数据库的逻辑结构，主要进行集合、文档、字段、键值四级存储方式的确定；
[0030]
s2.定义铁路四电数字工程模型的片段存储大小，确定分割较大的数字工程模型的基本方法和手段；
[0031]
s3.在nosql数据库下使用json格式将数字工程模型的属性信息进行格式定义，并存入nosql数据库中；
[0032]
s4.建立存储引擎索引关系，将存入nosql数据库的数字工程模型和数字工程模型的属性信息进行关联处理；
[0033]
s5.实现四电数字工程模型结果的插入、更新、删除、查询性能，最终生成的nosql数据库的数字工程模型数据库就是所要创建及存储的模型的最终成果。
[0034]
上述步骤具体为：
[0035]
步骤s1中：确定nosql数据库的逻辑结构，在nosql数据库中由一组集合(collection)组成，每个集合由任意多个文档(document)组成，而每个文档由一系列自定义字段(field)组成，每个字段是一个主键值对(key
‑
value pair)，其中key是字段的名称，value是对应的属性值。
[0036]
步骤s2中：为了查询快速响应，将数字工程模型使用gridfs将大文件对象分割成多个小的chunk(文件片段),一般为256k/个,每个chunk将作为nosql数据库的一个文档(document)被存储在chunks集合中。
[0037]
步骤s3中：nosql数据库下铁路四电数字工程模型的数据基本结构为(key:value)，具体定义如下：
[0038]
{guid:object,
[0039]
pguid:object,
[0040]
attribute:["property","geometry"，"compose"，"position",],}
[0041]
步骤s4中：将存入nosql数据库的数字工程模型和数字工程模型的属性信息进行映射处理。四电数字工程数字模型与属性数据关注于关系的一致性，所以用数据属性来注释节点和关系，在文档(xml和json)数据模型把层次关系放进行了统一。所以工程数字模型据模型的焦点随每个nosql数据库的类型而改变，并把物理模型和逻辑数据模型进行了关联和映射处理。
[0042]
步骤s6中：建立存储引擎索引关系，为了提高数字模型字段的查询性能，默认情况下创建唯一索引guid字段和关联关系pguid的字段，若数字工程模型分为n个片段，将n个片段的pguid的字段赋值为同一个唯一标识。因为索引需要占用大量内存而且也会占用磁盘，所以需要建立有限个索引，而且最好不要建立重复索引，每个索引定义所需要8kb的空间，主要定义并实现update、insert、select、delect等基本操作索引关系。
[0043]
实施例：
[0044]
步骤一：进行nosql数据库的逻辑结构定义，并进行nosql数据库的建立与连接。
[0045]
步骤二：定义铁路四电数字工程模型的片段存储大小，确定分割较大的数字工程
模型的基本方法和手段。具体操作为在在当前数据库创建两个集合："fs.files"和"fs.chunks"集合，前者记录了数字工程模型的名称，创建时间，类型等基本信息；后者分块存储了数字工程模型的二进制数据(并支持加密这些二进制数据)，在"fs.chunks"中有个"files_id"键，它对应"fs.files"的"guid"，"fs.chunks"还有一个键(int型)，它表明这些块的先后顺序。通过这两个集合可以将数字工程模进行存储。铁路四电数字工程碎片化处理后的数字模数据片段见图1。
[0046]
步骤三：在nosql数据库下使用json格式将数字工程模型的属性信息进行格式定义。铁路四电数字工程与属性信息的定义和创建见图2。
[0047]
基本信息定义，如下：
[0048]
{"guid":objectid("51707caa0
‑
c83a
‑
4288
‑
94ff
‑
cf3358a0f754"),
[0049]
"projectname":"**高速铁路",
[0050]
"projectname":"信号楼通信机械室",
[0051]
"major":"通信工程",
[0052]
"creation date":"2021
‑5‑
31"}
[0053]
数字工程实体属性采用嵌入式关系定义，如下
[0054]
{"guid":objectid("02d1a084
‑
ec28
‑
4909
‑
aca6
‑
27288968bed1"),
[0055]
"entity":"987654321",
[0056]
attribute:["property","geometry"，"compose"，"position",],}
[0057]
数字工程实体之间的逻辑关系采用引用式，如下：
[0058]
{"guid":objectid("23a4478b
‑
ab5c
‑
4541
‑
a832
‑
b0c19be4d076"),
[0059]
"logicalconnection":[
[0060]
objectid("1707caa0
‑
c83a
‑
4288
‑
94ff
‑
cf3358a0f754"),
[0061]
objectid("1a18c185
‑
b604
‑
4221
‑
bd1a
‑
a8e521cf073a")]}
[0062]
步骤四：在nosql数据库中建立数字工程模型和数字工程模型的属性信息索引关系。实现的方法如下：
[0063]
(1)({"entity":1})，在user集合的name键创建一个索引，这里的1表示索引创建的方向，可以取值为1和
‑
1.
[0064]
(2)({"entity":1,"attribute":1})，创建了实体entity和属性attribute的联合索引。
[0065]
步骤五：在nosql数据库下实现四电数字工程模型结果的插入、更新、删除、查询性能接口，最终生成的nosql数据库的数字工程模型数据库就是所要程模创建及存储的模型的最终成果。
[0066]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡是利用本发明的说明书及附图内容所做的等同结构变化，均应包含在发明的专利保护范围内。