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1000字小论文格式范文模板篇一：《多数据库系统互联机制的设计与实现》

摘要： 随着企业规模的不断扩大，各部门所需信息既相互交错，又相对独立。这就要求各部门所用的数据库既能高度自治地 工作，又能进行信息共享。本文主要介绍多DM3数据库系统间的信息共享机制。 不同DM3数据库系统间的信息共享通过协调器实现。所有这些被协调器连接在一起的数据库系统组成了一个联邦数据库。这样既能较好地满足企业的需要，也能在保证效率的前提下，提高数据的可用性。

关键词： DBMS 复制 联邦数据库

1引言

随着经济的发展，企业的规模越来越大，其积累的信息也越来越多。存在着各部门所处理的信息多数只对本部门有效，仅有少数信息需给 其它 某些部门共享的问题。这种信息的分布性和独立性要求对所处理的数据进行分类，使各部门既能独立地处理本部门大多数数据，也使部门间能协调处理跨部门的事务。在这种情况下，对整个企业建立一个完全的紧密耦合的分布式数据库是很困难的，也是没必要的，特别是大型企业，　这样的数据库的效率往往是很低的。

为解决这个问题，我们采用以下策略：每个部门使用一套紧密耦合的数据库系统，而在存在跨部门事务处理的数据库系统间用一个协调器联起来。这样就组成了一个横跨整个企业，各部门高度自治的联邦数据库系统。

DM2是由华中理工大学数据库多媒体技术研究所研制的数据库管理系统。它采用客户/服务器模型，客户机与服务器，服务器与服务器均通过网络互连，通过消息相互通讯，组成一个紧密耦合的分布式数据库系统。它的工作流程如下：客户机登录到一台服务器上，这台服务器便成为它的代理服务器;它接收来自客户机的消息，然后根据全局数据字典决定是自己独立完成该 *** 作，还是与其它服务器协作处理这条消息，处理完成之后，再由代理服务器将处理结果返回给客户机。

而数据字典，作为记录数据库所有元数据的系统表，它向以上过程中提供各类有用的信息，引导它们向正确的方向运行，起着“指南针”的作用。它分为局部数据字典和全局数据字典。其中，局部数据字典用于记录一个服务器站点中数据库的控制信息，如表的模式，视图的模式及各个数据区的的文件名等信息。全局数据字典用于记录分布式数据库系统中各个服务器站点上有关全局数据的控制信息，如服务器站点信息，各服务器站点的全局表名及表内码记录，各服务器站点上的全局数据视图名及视图内码记录，用户名及口令记录，用户权限记录等信息。各个局部数据字典可以各不相同，但为了保证在各个服务器上所看到的全局数据库是一致的，因此，全局数据字典必须一致。我们所关心的是全局数据字典中的基表控制块TV_CTRL_BLOCK，它的内容主要包括：全局基表总数，每个全局基表名和其对应的表内码，该基表所在的服务器站点的编号等信息。它的功能是将各个服务器站点号与存储在其上的表名及表内码联系起来。这样，代理服务器从客户消息中找到被处理的表名，然后通过查询基表控制块TV_CTRL_BLOCK,就能知道该表存在哪个服务器上，以便将相关消息发给该服务器。

由于DM2上各个服务器站点的全局字典完全相同，任何全局表的信息都会记入全局字典。若用它来构建一个企业的数据库系统，则大量只对企业某部门有用的信息将会充斥在各部门所有服务器的全局字典中，增加了冗余。而且，当对全局表进行DDL *** 作时，为了确保全局字典的一致性，须对所有服务器的全局字典进行加锁。DM2对全局字典的封锁方式是采用令牌环方式，即令牌绕虚环(非实环)传输，某个服务器想对全局字典进行 *** 作，必须等令牌到达该服务器才可以执行。每个部门建立的全局表绝大多数只对本部门有用，当对这些表进行DDL *** 作时，却要对所有服务器的全局字典进行封锁，通过令牌来实现对全局字典的互斥访问。假如，两个部门都要分别对本部门的内部表进行DDL *** 作，这应该是可以并行处理的 *** 作，现在却只能串行执行。而且，当服务器数目庞大时，每个服务器等待令牌的时间将会很长。这严重损害了数据库的效率。

为弥补以上不足，在DM2的改进版本DM3中增加了协调器，用以联接各个独立的DM3数据库子系统，并协调各子系统间的各种关系，使各子系统既能高度自治地工作，又能进行有效的信息共享。

2体系结构

本系统可看作多个数据库子系统被协调器联起来的，高度自治的一个联邦数据库系统。其中，每个子系统独立处理本系统内部的事务，而子系统间的信息共享由复制技术提供，副本间的一致性由协调器协调处理，处理所需的信息在初始化时写入协调器的组间数据字典中。当对某子系统中的一份数据副本进行修改时，该子系统会将修改通知协调器，由协调器对该数据的其它副本进行修改，从而保证了所有副本的一致性。

由以上可知，子系统彼此并不直接接触，而是各自都与协调器直接相联，由协调器统一管理子系统间的通信。这样，当子系统对副本进行修改时，不必关心相应的子系统处于何种状态，也不必等待回应消息，以及异常处理，所有这些都由协调器进行管理。因此，既提高了系统运行的效率，也保证了子系统的独立性。其体系结构如下图所示。

协调器主要有三大功能，首先，它对协调器和服务器进行初始化，并将有关信息存入组间字典;其次，它管理不同子系统间的通信，维护副本的一致性;最后，它在子系统出现崩溃时，进行异常管理及恢复工作。

图1 DM3多数据库系统体系结构

3主要策略

多个DM3系统间的信息共享是通过副本实现的，副本的一致性是由协调器来维持的，是一种弱一致性。通常，多数据库系统间的一致性是通过协调器周期性地访问服务器的日志来完成的。由于副本的更新带有随机性，因此，若采用这种 方法 ，可能数据被修改多次，但其相对应的副本仍未被修改，这样就损害了数据的一致性;也可能数据并未被修改，但协调器已多次访问了服务器的日志了，这样就降低了系统的效率。

所以，本系统采用的方法是当数据被修改时，由服务器通知协调器有关信息，再由协调器通知相关系统，修改相关数据。这样，数据的修改及时(仍然是弱一致性)，而协调器也不会在数据未被修改的情况下访问服务器，提高了准确性。

为了使协调器正常工作，我们对底层数据库管理系统DM2进行了修改。在基表控制块TV_CTRL_BLOCK中增加一项IsReplication。建表时，该项初始化为false;当为该表建立一个副本时，该项赋值为true。具体算法如下。

31初始化算法。

协调器：

从用户或应用程序接收待连接的两个系统中的服务器名，需复制的表名;

分别登录到两个系统的服务器上;

向存有待复制表的服务器发预复制消息;

等待服务器消息;

若失败，发一条失败的消息给服务器和用户或应用程序，转11);

若成功，从消息中取出待复制表的有关信息，根据这些信息，发一条建表消息给另一个系统的服务器;

等待服务器消息;

若失败，发一条失败的消息给服务器和用户或应用程序，转11);

若成功，调数据转移程序，进行数据复制;

将有关信息写入组间字典。

退出。

服务器：

当服务器收到预复制消息后，将基表控制块TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication赋为true。同时，取出待复制表的有关信息，组成应答消息发给协调器。

当服务器收到失败的消息后，将基表控制块TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication赋为false。

32维护算法。

协调器：

从组间字典读出相关信息，根据这些信息，登录到相应系统上;

等待消息;

从某系统的服务器上收到一条修改消息后，通过查找组间字典，确定该消息的目的地，然后将它转发过去;

若失败，定时重发;

转2);

服务器：

1)等待消息;

2)当收到某客户或应用程序的消息后，检查它是否是修改数据的 *** 作(如delete，update或insert等);

若不是，转7);

若是，检查基表控制块TV_CTRL_BLOCK中的IsReplication是否为true;

若不是，转7);

若是，向协调器发修改消息;

继续执行服务器程序的其它部分。

33恢复算法。

若协调器所联接的系统中有一个跨掉了，则对副本的修改无法及时地反映到跨掉的系统中来。这时，需要恢复算法来进行处理。

协调器：

当协调器发现有一个系统已经崩溃后，采取以下步骤。

将与该系统相关的变量open赋值为false;

打开记时器;

等待消息;

若收到的消息是其它系统发出的修改崩溃了的系统上的副本的命令，则依次将这些消息存储起来，转3);

若收到的消息是记时器发出的时间到的消息，则向崩溃的系统发登录命令;

若登录成功，将open的值改为true;

将存储的消息依次发送过去，转9);

若登录失败，转3);

退出。

4结论

我们曾在三个DM3数据库系统上，用两个协调器进行联接。结果，运行情况良好，各副本最终都能保证一致，且各副本间存在差异的时间间隔很短。另外，在出现异常的情况下，协调器也能正常工作。

主要参考文献：

1周龙骧等，分布式数据库管理系统实现技术，科学出版社，1998。

2郑振楣，于戈，郭敏，分布式数据库，科学出版社，1998。

3王珊等，数据仓库技术与联机分析处理，科学出版社，1998。

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一、不可小瞧的镜头 镜头是摄像机的眼睛，为了适应不同的监控环境和要求，需要配置不同规格的镜头。比如在室内的重点监视，要进行清晰且大视场角度的图像捕捉，得配置广角镜头；在室外的停车场，既要看到停车场全貌，又要能看到汽车的细部，这时候需要广角和变焦镜头，在边境线、海防线的监控，需要超远图像拍摄。
1、镜头的主要参数
焦距（f）：焦距是镜头和感光元件之间的距离，通过改变镜头的焦距，可以改变镜头的放大倍数，改变拍摄图像的大小。当物体与镜头的距离很远的时候，我们可用下面公式表达：镜头的放大倍数≈焦距/物距。增加镜头的焦距，放大倍数增大了，可以将远景拉近，画面的范围小了，远景的细节看得更清楚了；如果减少镜头的焦距，放大倍数减少了，画面的范围扩大了，能看到更大的场景。
镜头的主要参数
视场角：在工程实际中，我们常用水平视场角来反映画面的拍摄范围。焦距f越大，视场角越小，在感光元件上形成的画面范围越小；反之，焦距f越小，视场角越大，在感光元件上形成的画面范围越大。
光圈：光圈安装在镜头的后部，光圈开得越大，通过镜头的光量就越大，图像的清晰度越高；光圈开得越小，通过镜头的光量就越小，图像的清晰度越低。通常用F（光通量）来表示。F=焦距（f）/通光孔径。在摄像机的技术指标中，我们可以常常看到6mm/F14这样的参数，它表示镜头的焦距为6mm，光通量为14，这时我们可以很容易地计算出通光孔径为429mm。在焦距f相同的情况下，F值越小，光圈越大，到达CCD芯片的光通量就越大，镜头越好。
2、镜头的分类
按视角的大小分类
按光圈分类
二、提高图像清晰的根本在于提高摄像机的感光能力
1、感光元件的作用
目前，主流监控摄像机的感光元件采用CCD元件，实际上就是光电转换元件。和以前的CMOS感光元件相比，CCD的感光度是CMOS的3到10倍，因此CCD芯片可以接受到更多的光信号，转换为电信号后，经视频处理电路滤波、放大形成视频信号输出。接受到的光信号越强，视频信号的幅值就越大。视频信号连接到监视器或电视机的视频输入端便可以看到视频图像。提高图像清晰的根本就在于提高摄像机的感光能力。
2、镜头与CCD感光元件的配置
在图一中我们可以看到，CCD传感器上形成的图像比原始图像小，CCD芯片成像面的尺寸规格不同，形成的图像大小也不同。
CCD的成像尺寸常用的有1/2英寸、1/3英寸，CCD的尺寸规格决定了摄像机的规格。
镜头与CCD感光元件的配置
CCD的成像尺寸，也就是摄像机画面宽度和高度的比例与电视机画面宽度和高度比例一样，通常为4：3。这样保证了摄像机的视频图像在显示器上的图像不变形。
镜头的规格也分为1/2英寸、1/3英寸等，1/2英寸的镜头可用于1/2英寸、1/3英寸的摄像机；而1/3英寸的镜头只能用于1/3英寸的摄像机，不能用于1/2英寸的摄像机，这是因为1/3英寸镜头光通量只有1/2英寸镜头光通量的44%，不能满足1/2英寸的摄像机的光通量要求。
镜头焦距的配置我们还是以图一来说明。确定合适的焦距，是决定图像质量重要因素。f=vD/Vf=hD/H。其中，f代表焦距，v代表CCD成像尺寸的高度，V代表被观测物体高度，h代表CCD成像尺寸的宽度，H代表被观测物体宽度，D代表物体到镜头的距离。假设用1/3”CCD摄像头观测，被测物体宽500毫米，高400毫米，镜头焦点距物体5000毫米。由公式可以算出：焦距f=48×5000/500≈48毫米或焦距f=36×5000/400≈45毫米。
三、如何在光照条件很差的环境中拍摄到清晰的图像
监控摄像机要求能在夜晚光照条件很差甚至是没有光的环境中，也能拍摄到清晰图像。在摄像机的指标中，我们常常可以看到低照度这一项。
1、照度的概念
照度是测量摄像机感光度的单位，用勒克司（Lux）表示，也就是摄像机能在多暗的光照条件下拍摄到图像。勒克司（Lux）的值越低，表明摄像机能在光照条件更低的情况下拍摄到清晰的图像。我们知道摄像机产生的视频信号标称值为1v，标准值为700mv，比如采用光圈为F12的镜头，当被拍摄景物的照度值为002Lux时,摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值700mv的33%-50%，这时摄像机的最低照度为002Lux/F12。测试最低照度值必须注意镜头光圈大小，F值越小，光圈越大，需要的照度越低。不同的光圈，最低照度值是不同的。
2、实现低照度摄象的方案
我们知道CCD摄像机可以分为彩色与黑白摄像机，普通摄像机的最低照度见下表。
普通摄像机的最低照度
可见光的波长范围为380nm～780nm，可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫，波长比紫光短的称为紫外光，波长比红外光长的称为红外光。CCD传感器表面有一层吸收紫外的透明电极，所以CCD不能接受紫外光。普通彩色摄像机的CCD芯片上有红、绿、蓝三色滤光条，所以彩色摄像机不能感受红外光。而普通CCD黑白摄像机的光谱范围很宽，不仅能感受可见光，而且可以感受红外光。
根据以上原理，在光照条件很差的环境中，工程师们常常采用以下方案拍摄到清晰的图像。
（1）、普通低照度CCD黑白摄像机+红外灯
在监控现场安装红外灯辐射“照明”，产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光，通过CCD黑白摄像机可以实现夜间拍摄。
（2）、彩色转黑白摄像机+红外灯
所谓彩色转黑白摄像机就是指白天是彩色摄像机，到了晚上光照条件很差的时候，利用黑白图像对红外线感度较高的特点，自动切换为黑白方式,在红外线的配合下进行拍摄。和红外灯配合时候，低照度摄像机必须满足红外灯支持的最低照度。
（3）、红外低照度彩色摄像机
红外低照度彩色摄像机的红外感度比一般摄像机高4倍以上，可以在零照度（0Lux）下工作。
红外低照度彩色摄像机
（4）低速快门摄像机
低速快门摄像机又称画面累积型摄像机，通过电脑连续存储多帧（最多达128帧）因光线不足而较模糊的画面，并累积起来，成为清晰的画面，借助SLOWSHUTTER技术，实现在0008LUX/F12照度下进行拍摄。这种低照度摄像机适用于禁止红、紫外线破坏的博物馆、夜间生物活动观察、夜间军事海岸线监视等。
（5）、超低照度摄像机
超低照度摄像机采用EXVIEWHAD技术大大提高了感光度，其彩色照度可达005LUX，黑白则可达0003-0001LUX。当配用专用的红外设备，可以得到高清晰度的黑白图像，实现0Lux下拍摄。
四、摄像机的控制
为了扩大监控范围，要求监控摄像机能实现旋转、变焦、变放大倍数，自动聚焦等。这些功能的实现，需要数字硬盘录象机通过控制器对摄像机进行控制。
1、旋转控制
工程师们利用云台来安装和固定摄像机，云台分为固定云台和电动云台。固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后，调整摄像机的水平和俯仰角度，达到最好的工作状态后锁定调整机构就可以了。电动云台安装了步进电机，电机接受来自控制器的信号，带动摄像机旋转实现精确定位，适用于大范围监控。
云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。一般来说，水平旋转角度为0°～350°，垂直旋转角度为+90°。恒速云台的水平旋转速度一般在3°～10°/s，垂直速度为4°/s左右。变速云台的水平旋转速度一般在0°～32°/s，垂直旋转速度在0°～16°/s左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达480°/s以上，垂直旋转速度在120°/s以上。
2、实现电动变焦、变倍、自动聚焦
（1）所谓一体化摄像机就是使镜头、CCD芯片、视频处理电路、电源、机壳整合为一个整体，可以实现电动变焦、变倍、自动聚焦功能。能否快速、准确的实现自动聚焦是评价一体化摄像机品质的关键。好的产品可以一次性准确聚焦，而品质不好的产品，在聚焦时会来回往复，需要多次才能定焦。目前的一体化摄像机以16、18、20、22、27、32倍变倍为主流，发展趋势是照度越来越低，光学倍数越来越高。注意这里的变焦倍数是指光学变倍。
一体化摄像机的关键技术是镜头、CCD和DSP处理模块。高档镜头主要被日本厂商所掌握，如Canon、Camputar、Avenir等。CCD芯片以日本Sony为主，SonyCCD分为SuperHAD和Exview两种类型，其中Exview是最新技术，普遍采用1/4寸尺寸，性噪比高于SuperHAD；在DSP处理芯片上，Sony的DSP芯片可以很好的处理图像色彩，使图像看上去十分鲜艳。而Canon、Nikon的DSP在捕光模式和对焦上比较好。
（2）采用电动变焦镜头+普通摄像机
把电动变焦镜头和普通摄像机结合起来，利用普通摄像机视频驱动的原理，实现镜头焦距、光圈、聚焦的自动控制。目前有些厂家开发出了超高倍率的60倍电动变焦镜头"D60×125"。其750mm（使用变焦扩展镜时可达1500mm）的焦距可以鲜明地识别3公里远处的人物。
五、视频图像的网络传输
1、模拟摄像机+数字硬盘录像机+计算机网络系统
这是目前应用最广泛的网络视频监控系统，通过设定端口、网关和路由，现场的数字硬盘录像机作为服务器，在远程客户的计算机上安装专用监控软件或插件，用户便可以通过互联网看到数千里之外的现场，实现单路、多路视频远程监控和录像。
2、模拟摄像机+网络视频服务器+计算机网络系统
模拟摄像机输出的信号是模拟信号，计算机处理的信号是数字信号，在网络中传输的也是数字信号，网络视频服务器（VideoServer）把模拟摄像机的模拟信号转换成数字信号，再经过高效压缩芯片压缩、编码，输出可以在计算机网络中传输的数字信号，实现在计算机网络中以数字信号的形式传输。因此，也可以把网络视频服务器称为视频编码器（VideoCoder）。当视频服务器的一端连接着模拟摄像机的输出信号，另一端插上计算机网线，然后在互联网中的任一台计算机中设置好网关、路由，打开IE浏览器，输入IP地址或者域名就可以在电脑中看到监控的画面了。如果模拟摄像机配置有云台，我们还可以通过电脑对摄像机进行变焦、变倍、旋转等控制 *** 作。在网络视频服务器中还得嵌入实时 *** 作系统，可以是Linux版本，也可以是Windows版本，从稳定性上讲，Linux版本更胜一筹。采用网络视频服务器可以选择和配备不同的摄像机，具有更多的灵活性。
3、网络摄像机+计算机网络系统
网络摄像机就是将模拟摄像机与网络视频服务器整合在一起。在摄像机里面内置模/数转换、视频服务器功能，和网络视频服务器一样，按照网络协议实现网络通讯和数据传输，还可以接收报警信号及向外发送报警信号。这更方便了，只要把网络摄像机安装好，插上网线就可以浏览了。
4、CDMA无线网络视频监控系统
上面介绍的传输是有线传输，但是在移动的交通工具（汽车）、偏远的矿山、山区，采用有线传输显然是很困难的，我们可以利用成熟的无线通讯技术。这里的代表产品有中国联通的移视通。移视通CDMA无线网络视频监控系统是把CDMA数据通讯功能和数字视频编码功能整合成一体的便捷式产品。它把摄像机图像经过视频压缩编码模块压缩，通过智能无线通讯终端发射到CDMA网络，实现视频数据的交互、发送/接收、加解密、编解码，链路的控制维护等功能。该系统可以把实时动态图像传到距离用户最近的联通通信网络。可以通过Internet从系统中控端得到实时图像信息。系统整合了CDMA网络和Internet网络的优势，随时随地的进行远程监控管理。
六、常用技术指标解释
1、分辨率
图像分辨率简单说就是指屏幕水平和方向垂直方向所显示的点数。比如1024×728，其中“1024”表示屏幕上水平方向显示的点数，“768”表示垂直方向显示的点数。分辨率越高，图像就越清晰。分辨率越高图像的显示越清晰。
2、清晰度
摄像机的清晰度用线表示，分为水平线和垂直线，在实际的工程应用中我们常常以水平线作为摄像机清晰度的评估指标，线数越多，则清晰度越高。常用的黑白摄像机的清晰度一般为450-600，而彩色摄像机的清晰度一般为330-480，其数值越大成像越清晰。一般的监视场合，用450线左右的摄像机就可以满足要求，对于医疗、图像处理等特殊场合，用600线的摄像机能得到更清晰的图像。
3、自动增益控制（AGC）
为了使摄像机能在不同的照度条件下输出标准视频信号，在视频处理电路中引入了自动增益控制（AutoGainControl），通过检测视频信号的平均电平值而实现增益反馈控制。具有AGC功能的摄像机，在低照度时的灵敏度会有所提高，但同时也放大了干扰信号，使图像看上去有杂波。
4、背光补偿（BLC）
当摄像机处于逆光环境中拍摄时，画面会出现黑色的图像，然而在安防中逆光环境是难以避免的，这个时候就需要进行背光补偿。当引入背光补偿功能时，摄像机如果检测到拍摄图像一个区域中的视频电平比较低，通过上面介绍的AGC电路改善和提升该区域的视频电平，提高输出视频信号的幅值，使图像整体清晰明亮。如果你想看的主题因明亮的背景而显得暗淡，可以把BLC设置到ON状态，从而补偿强烈的背光。
5、电子快门（EE/AI）切换
在摄像机的后部端子我们常常可以看到EE/AI切换开关。EE就是指电子快门方式；AI就是指自动光圈镜头方式。摄像机的电子快门一般设置为自动电子快门方式，通过电子快门方式，根据入射光的强弱来调节CCD图像传感器的曝光时间，从而得到清晰的图像，电子快门的时间在1/50-1/100000秒之间。
6、信噪比
指信号电平与杂波电平的比，杂波包括电源杂波、随机杂波、单频杂波等。常常用分贝（dB）表示。信噪比越高表明它产生的杂波越少，图像信号质量越高。信噪比不得低于48dB。
7、白平衡（AWB）
彩色摄像机要还原被摄物体的颜色，必须保持白平衡正常。

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