CN101566993A

CN101566993A - 一种具有平衡负载能力的物流WebGIS算法

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Publication number: CN101566993A
Application number: CNA2008101046007A
Authority: CN
Inventors: 马永炼
Original assignee: BEIJING ZHONGSHI XINHUA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING ZHONGSHI XINHUA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-10-28

Abstract

为了增强WebGIS系统的稳定性，本发明提供了一种具有负载平衡能力的物流WebGIS算法，包括：(1)初始化电子地图，将物流数据映射到该电子地图中；(2)建立N个分布式服务器的CPU占用率列表；(3)增加一个新的服务器虚拟地图，同时在该地图管理模块中增加虚拟地图冗余描述；(4)刷新所建立的服务器虚拟地图；(5)根据经验值使新增虚拟地图均匀网格化；(6)将虚拟地图的网格分配到分布式的N个服务器；(7)定时监控并刷新所述CPU占用率列表；(8)根据刷新获得的CPU占用率列表调整所述经验值；(9)根据新的经验值，重复上述步骤(4)到步骤(8)。

Description

一种具有平衡负载能力的物流WebGIS算法

技术领域

[001]本发明涉及一种具有平衡负载能力的WebGIS算法，更具体地，涉及一种在物流领域中使用的具有平衡负载能力的WebGIS算法。

背景技术

[002]物流是指为了满足客户的需要，以最低的成本，通过运输、保管、配送等方式，实现原材料、半成品、成品及相关信息由商品的产地到商品的消费地所进行的计划、实施和管理的全过程。它主要是由以下环节构成的：商品的运输、仓储、包装、搬运装卸、流通加工，以及相关的物流信息，其具体内容包括以下几个方面：用户服务、需求预测、定单处理、配送、存货控制、运输、仓库管理、工厂和仓库的布局与选址、搬运装卸、采购、包装、情报信息。

[003]20世纪80年代掀起了跨国经营和产品本地化生产的浪潮，90年代形成了经济全球化的大潮。国际化采购、国际化生产、国际化销售格局的形成，随之而来的是国际化物流。没有顺畅的国际物流，国际贸易不会扩大，跨国生产和全球采购难以实现。反过来说，在国际化大生产、国际资本大流动、国际贸易大发展、全球经济一体化日益进展的新经济格局中，也迫切要求国际物流走向全球化经营。可以说，伴随着“全球经济一体化”，将会实实在在的出现“物流无国界”的局面。

[004]现代物流趋向信息化和高科技化。物流的信息化是指商品代码和数据库的建立、运输网络合理化、销售网络合理化、物流中心管理电子化、电子商务和物品条码技术应用等。各种信息平台、电子数据交换系统(EDI)、事务处理系统(TPS)、管理信息系统(MIS)、决策支持系统(DSS)、销售时点信息系统(POS)、地理信息系统(GIS)、全球卫星定位系统(GPS)、智能交通运输系统(ITS)等信息处理和条形码技术、射频标识技术在物流中广泛运用，将使信息实现共享，信息传递更加方便、快捷、准确，大大增强运输、保管、装卸搬运、包装、流通加工、配送等物流各环节的功能，使物流与商流、资金流、信息流融为一体，提升生产、流通和消费的综合效益，社会物流成本不断下降，实现物流跨越式发展。

[005]地理信息系统(GIS)是收集、存储、检索、分析和处理空间信息的计算机化的数据库管理系统。它借助计算机，将具有空间特征的信息可视化，为信息的使用者提供更为直观、清晰的表达形式，并具有很强的空间分析能力，WebGIS是基于Internet平台、客户端应用软件采用WWW协议，运行在万维网上的地理信息系统，是Web技术和GIS技术相结合的产物。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从WWW的任意一个节点进入，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析。和传统的GIS相比，WebGIS具有信息分布共享、跨平台支持、较低的开发和应用管理成本、操作简单、巨大的可扩展空间、高效的负载平衡等特点、已经在诸多领域中得到广泛应用。

[006]网络地理信息系统(WebGIS)是一种基于因特网/内联网技术标准和通信协议的网络化地理信息系统。WebGIS将首先在INTERNET上获得广泛应用，利用JAVA.CGI，PLUG-IN等开发技术，使企业用户直接通过Browser对GIS数据进行访问，实现检索查询，制图输出，编辑修改等GIS基本功能。现在WebGIS的兴起更使其被越来越多的商业领域用来作为一种信息查询和信息分析工具，因而GIS技术在各个商业领域的应用在深度上和广度上不断发展。

[007]因此，把WebGIS技术融入到物流配送过程中，就能更容易地处理物流配送中货物的运输、仓储、装卸、送递等各个环节，实现高效、高质的物流配送服务；可以利用WebGIS强大的地理信息处理功能对物流配送过程涉及到的如运输路线的选择、仓库位置的选择、运输车辆的优化调度和投递路线的选择等进行空间网络分析和配送跟踪，有助于物流配送企业有效地利用现有资源，降低消耗，提高效率。

[008]现有的动态GIS系统中，大多采用GPS系统实现空间数据的采集，数据准确，实时性强，但成本较高，一般用在银行运钞车等特殊领域。传统的地理信息系统技术一般是基于C/S网络模式运行的，往往会造成重复建设和资源浪费，不利于资源的共享。物流配送中有大量的交接单据，在实现网上填报单据的同时，根据填报时间和交接方的地址，可以大致掌握配送车辆所在的位置和运行时间，同时完成了配送车辆动态位置的采集。

[009]网络地理信息系统在空间信息的查询、定位和路径分析的处理过程空间中数据吞吐量巨大，同时需要进行空间位置和空间关系的CPU密集性计算。Web服务对动态网页处理的负载量是处理静态网页的若干个数量级，而网络地理信息系统的复杂性远远超过普通Web服务系统，集群技术应用于WebGIS已经成为一个重要的研究方向，鉴于空间信息的多维特性，传统的Web服务器集群系统的负载平衡算法已不能适应网络地理信息系统的需求。

[010]随着WebGIS技术的推广，用户的需求不再仅仅满足于一些静态的GIS操作，用户可以动态地生成和发布GIS图幅。在此过程中将消耗大量的服务器系统资源，会使服务器处于严重的瓶颈状态，因而如何解决多用户并发访问是一个很关键的问题，这关系到整个WebGIS应用系统的可靠性与稳定性。

发明内容

[011]为了增强WebGIS系统的稳定性，给物流网络提供一个负载分布均匀稳定的系统，本发明提供了一种具有负载平衡能力的物流WebGIS算法，该算法包括以下步骤：

[012](1)初始化电子地图，将物流数据映射到该电子地图中；

[013](2)建立N个分布式服务器的CPU占用率列表；

[014](3)增加一个新的服务器虚拟地图，同时在该地图管理模块中增加虚拟地图冗余描述，该描述采用GIS电子地图的图层单元表示；

[015](4)刷新所建立的服务器虚拟地图；

[016](5)使新增虚拟地图网格化，各个网格大小均匀，根据经验值确定每个网格的大小，各网格分别对应一个经验值；

[017](6)根据服务器CPU占用率列表，按照各个分配的虚拟地图网格密度于被分配到的CPU占用率成反比，将虚拟地图的网格分配到分布式的N个服务器；

[018](7)定时监控并刷新所述CPU占用率列表；

[019](8)根据刷新获得的CPU占用率列表调整所述经验值；

[020](9)根据新的经验值，重复上述步骤(4)到步骤(8)。

[021]所述的电子地图使用MapXtreme格式或者ArcInfo格式。

[022]所述的N个分布式服务器优选地在物流中心的机房中，且建立成为Raid服务器阵列。

[023]所述经验值可选依据CPU占用率除以物流数据映射到虚拟地图的平均密度的模。

附图说明

[024]图1：平衡负载能力的物流WebGIS算法方框图；

[025]图2：本发明物流WebGIS系统的三层结构图。

具体实施方式

[026]本发明提供了一种具有负载平衡能力的物流WebGIS算法和系统，该算法包括以下步骤：

[027](1)初始化电子地图，将物流数据映射到该电子地图中；

[028](2)建立N个分布式服务器的CPU占用率列表；

[029](3)增加一个新的服务器虚拟地图，同时在该地图管理模块中增加虚拟地图冗余描述，该描述采用GIS电子地图的图层单元表示；

[030](4)刷新所建立的服务器虚拟地图；

[031](5)使新增虚拟地图网格化，各个网格大小均匀，根据经验值确定每个网格的大小，各网格分别对应一个经验值；

[032](6)根据服务器CPU占用率列表，按照各个分配的虚拟地图网格密度于被分配到的CPU占用率成反比，将虚拟地图的网格分配到分布式的N个服务器；

[033](7)定时监控并刷新所述CPU占用率列表；

[034](8)根据刷新获得的CPU占用率列表调整所述经验值；

[035](9)根据新的经验值，重复上述步骤(4)到步骤(8)。

[036]所述的电子地图使用MapXtreme格式或者ArcInfo格式。

[037]所述的N个分布式服务器优选地在物流中心的机房中，且建立成为Raid服务器阵列。

[038]所述经验值可选依据CPU占用率除以物流数据映射到虚拟地图的平均密度的模。

[039]物流WebGIS系统是一个集运输管理、仓库管理以及配送运筹为一体的综合管理信息系统。

[040]系统可实现如下主要功能：

[041](1)车辆和货物跟踪。利用电子地图可以实时显示出车辆或货物的实际位置，并能查询出车辆和货物的状态，以便进行合理调度和管理。

[042](2)提供运输路线规划和导航。规划出运输线路，使显示器能够在电子地图上显示设计线路，并同时显示汽车运行路径和运行方法。

[043](3)信息查询。对配送范围内的主要建筑、运输车辆、客户等进行查询，查询资料可以文字、语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。

[044](4)模拟与决策。如可利用长期客户、车辆、订单和地理数据等建立模型来进行物流网络的布局模拟，并以此来建立决策支持系统，以提供更有效而直观的决策依据。

[045]本发明提供的具有平衡能力的物流WebGIS系统构成如下：该系统由客户端、中间层服务器和数据库三层网络结构构成，其中，中间层服务器的接口利用XML格式，且各层之间的数据通信也是利用XML实现物流数据的交换，其特征在于，该系统在物流管理中心服务器使用具有平衡负载能力的算法进行设计，该算法步骤包括：

[046](1)初始化电子地图，将物流数据映射到该电子地图中；

[047](2)建立N个分布式服务器的CPU占用率列表；

[048](3)增加一个新的服务器虚拟地图，同时在该地图管理模块中增加虚拟地图冗余描述，该描述采用GIS电子地图的图层单元表示；

[049](4)刷新所建立的服务器虚拟地图；

[050](5)使新增虚拟地图网格化，各个网格大小均匀，根据经验值确定每个网格的大小，各网格分别对应一个经验值；

[051](6)根据服务器CPU占用率列表，按照各个分配的虚拟地图网格密度于被分配到的CPU占用率成反比，将虚拟地图的网格分配到分布式的N个服务器；

[052](7)定时监控并刷新所述CPU占用率列表；

[053](8)根据刷新获得的CPU占用率列表调整所述经验值；

[054](9)根据新的经验值，重复上述步骤(4)到步骤(8)。

[055]该系统优选地集成了设施定位模型、车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型、客户配送排序模型。

[056]该系统优选地包括四大子系统：仓库管理子系统、订单处理子系统、运输管理子系统、配送中心子系统。

[057]三层客户/服务器架构并不是最近提出的，但是在三层架构上用XML比起用HTML具有许多优越性。如果可获得的信息是以HTML的形式存在的，那就很难自动地从不同的数据源比较和聚合数据。然而，如果相同的数据以XML(在数据层)的形式获得，那么就可以将它们聚合在一起(在逻辑应用层)，然后为终端用户编辑有用的、想要的XML(通过展现层)展现给终端用户。

[058]图2显示了XML应用于三层架构。中间层从多个数据源取得信息，这些信息可以是XML形式的，也可以是其他数据库信息。中间层取得的信息是简洁的、个人化的和精确的。与HTML不同，这种信息包含的是实际的抽象数据，而不是显示出来的式样；至于数据的显示或者说是输出形式，则可以根据用户的需要定制；如输出到浏览器、光盘、打印机等。中间层服务器负责在正确的时候组装并交付正确的信息，这将WWW的流量减到最小，并提供了高度的用户交互能力和满意程度。

[059]使用中间层来生成XML文档的原因有以下几点：

[060](1)由此生成的XML文档能包含从多个独立的数据库中所取得的数据；

[061](2)中间层采用一致的方法来识别数据的语义，将数据统一起来(如XML)，从而使数据的访问更加方便；

[062](3)可以从多个数据源生成XML数据。

[063]事实上，在不同的应用系统中，中间层服务器的作用也有可能不同，一般来说，中间层的作用有以下几点；

[064](1)暂时性地对数据聚集和规范化处理；

[065](2)永久存储元数据；

[066](3)使用对象模式来代替数据模式。

[067]本发明是利用XML实现三层网络结构的WebGIS系统模型。XML不一定是数据库的存储方式，但不管是什么数据库，都要转换为XML，让数据以XML的形式在三层网络上传输。此外由于DOM主要是为用户提供一个操纵XML文档的接口，所以它处于三层网络架构的中间服务器层。

[068](1)客户端

[069]在客户端只要求浏览器具有支持XML的功能。所谓的支持XML功能是指能解析XML文件并在有格式文件如XSL的配合下将XML文件展现给用户。

[070](2)中间层服务器

[071]主要包含解析器(Passer)、文档存取接口(DocumentAccess)、文档格式(XSL Format)以及其他文档或数据与XML文档或数据的互转换器，用于完成文档的解析、有效性校验、文档树型对象的生成和维护、XML文档的格式化以及完成XML与其他文档或数据的互转换等功能C由于任何XML文档都要通过解析器解析，所以图2中没把解析器画出来，但解析器是不能少的。因为系统需要提供标准的DOM接口，所以系统的内部数据组织必须是对象化组织，每个节点都有其属性和行为，而在逻辑上，XML文档和DTD (Document TypeDefinition，规定XML文档的语法)文档都是树型的。文档存取接口(DocumentAccess)：向外界应用提供输出窗口，接口符合DOMI，0，应用程序可以不管内部的具体实现，只需按照标准接口就可对文档进行遍历和修改。DocumentAcces是核心组件的中心协调机构，它用内部数据形式(通常是树型结构)保存着由Passer传送来的XML文档和DTD文档的结构信息，同时响应外界应用的调用信息。

[072]XSL格式，也是存取组件的重要部分，因为XML并不是面向表现的，它只是数据组织和交换的手段，其表现必须要结合XSL来实现。

[073]XML与HTML，SGML及其他数据库间的互转换工具；HTML是当前Web的主流标记语言，网上存在亿万用其组织的信息资源；SGML规范是结构化文档的通用描述语言，也是文档内容保存的最为全面的一种描述形式，相当的信息资源是用SCML储存的，因此我们必须尽可能地利用这些已有的资源。HTML到XML的转换主要完成结构良好的工作和XSL生成工作。XML到HTML的转换需要用户的定制(要素间的对应)和XSL描述。因为XML是SGML的受限子集，所以XML与SGML间的转换可以由它们DTD的变换来自动完成。XML与数据库的转换是现在研究的热点，具有良好结构性的同时作

[074]为元语言的XML具有强大的描述能力，它可以声明一个要素的数据类型，同时支持类的继承机制，其自描述的能力可以使其成为机器可读的(Machine-readable)结构化文档，并可在少量的用户定制下方便地实现与RDB和文档DB的转换。

[075](3)数据库端

[076]数据库端就可以不止有一种数据库。中间层可以通过各种转换器将不同的数据过滤成XML，然后进行处理。因而，数据库端事实上可以有各种各样的数据库资源，如：Sybase，Oracle，Infomix，MS SQLServer，DB2以及SGML，XML数据库，甚至可以将WWW上的HTML转换为XML后存入数据库。

Claims

1.一种具有负载平衡能力的物流WebGIS算法，该算法包括以下步骤：

(1)初始化电子地图，将物流数据映射到该电子地图中；

(2)建立N个分布式服务器的CPU占用率列表；

(3)增加一个新的服务器虚拟地图，同时在该地图管理模块中增加虚拟地图冗余描述，该描述采用GIS电子地图的图层单元表示；

(4)刷新所建立的服务器虚拟地图；

(5)使新增虚拟地图网格化，各个网格大小均匀，根据经验值确定每个网格的大小，各网格分别对应一个经验值；

(6)根据服务器CPU占用率列表，按照各个分配的虚拟地图网格密度于被分配到的CPU占用率成反比，将虚拟地图的网格分配到分布式的N个服务器；

(7)定时监控并刷新所述CPU占用率列表；

(8)根据刷新获得的CPU占用率列表调整所述经验值；

(9)根据新的经验值，重复上述步骤(4)到步骤(8)。

2.根据权利要求1的具有负载平衡能力的物流WebGIS算法，所述的电子地图使用MapXtreme格式或者ArcInfo格式。

3.根据权利要求1的具有负载平衡能力的物流WebGIS算法，所述的N个分布式服务器优选地在物流中心的机房中，且建立成为Raid服务器阵列。

4.根据权利要求1的具有负载平衡能力的物流WebGIS算法，所述经验值可选依据CPU占用率除以物流数据映射到虚拟地图的平均密度的模。