智慧養老平臺中多源異構數據融合技術研究

徐立宇

摘要：智慧養老系統由于其管理關系到多元異構數據，對于目前智慧養老系統存在的數據存儲、擴展能力、存儲類型等方面的缺陷，通過云數據、云計算在智慧養老系統中的運用，將Hadoop云平臺應用到智慧養老系統多源異構數據融合中，實現養老數據的云查詢、云存儲。首先研究智慧養老系統的數據多元性，進而分析多元數據特點，將其劃分成空間數據、醫學影像、屬性數據三方面，進而針對性的設計空間數據存儲、空間數據檢索、醫學影像檢索、屬性數據索引等。利用多元異構數據融合技術來實現相關數據的寫入和查詢。

關鍵詞：智慧養老;大數據;多源異構;數據融合

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）09-0030-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 背景

伴隨我國經濟的迅猛發展，科技力量的不斷進步，醫療技術的穩步提高，世界各國已經步入老齡化社會，養老問題已經成為社會問題。醫療行業中，醫療數據共享、電子病歷這些信息化內容已經成為健康數據爆發的新增長點。以往的信息數據庫已經難以滿足當代智慧養老平臺的要求。超量的數據、超多的數據形式、超大的存儲要求，多源異構數據成為當今智慧養老平臺面臨的重要問題。而云存儲、云計算這一科技將及時解決上述問題，并為云存儲提供新解決方案。智慧養老平臺的采集的數據眾多、存儲的數據格式多樣，以至于以往關系型數據庫由于空行、空列的存在占用數據空間的問題，存儲的有效數據過少，浪費大量的存儲資源，難以有效檢索其中全部的數據類型。NoSQL數據庫的開發則有效解決了以上諸多問題。相比以往的關系型數據庫，其具有高拓展、高性能、高可靠的特點。因此，將Hadop云數據平臺和HBase云數據庫應用到智慧養老數據系統中，從而解決多源異構數據查詢、存儲問題[1]。

2 智慧養老系統多源異構數據融合技術的應用需求分析

智慧養老系統中搜集的信息數據呈現多元化，不僅數據量巨大，而且數據格式多種、數據用途多樣，呈現多源異構形式，因此，截至目前，并沒有統一的數據存儲模型能夠有效融合非結構化、半機構化、結構化數據，實現多源異構數據存儲。本研究充分思考，借鑒分治法，將多源異構數據信息進行分治，將數據化與數字化共同存儲在數據庫中，實現分類處理智慧養老系統的數據信息。數字化指的是把采集的信息數據轉化為0、1二進制編碼，將其存儲在計算機中。而數據化則是指將某個現象轉化成能夠分析的量化形式。

Hadoop云數據平臺是一個開源分布式數據平臺，其核心為Hadoop分布式文件與MapReduce。HBase云數據則是以Google作為基礎的運用Java設計的非關系型數據庫，這種數據庫的原理與 Bigtable一致，具有開源性、版本化、分布式的特點，其數據存儲模型以列存儲為基礎，其運行平臺為 Hadoop云數據平臺[2]。對比關系型數據庫，HBase云數據是以列族、時間戳、行鍵為基礎的，其特點為高可靠性、高性能、高拓展，其邏輯模型如表1所示。

3 智慧養老系統數據現階段問題研究

3.1 標準難以實現統一

伴隨智慧養老體系建設的不斷完善，系統化、規范化已經在智慧養老體系中各個管理部門中實現，各類信息化系統如：營銷系統、統計信息系統都被廣泛應用在智慧養老系統中，但是隨著這些系統的不斷深入，省級衛生部門之間的信息化建設鴻溝也在不斷增加，統一管理標準和規范缺乏使得省級智慧養老系統之間的合作交流出現困難。除此之外，甚至在相同的智慧養老體系中，由于業務需求存在差異，開發的系統性能過于單一，專用通信系統可擴展性較差，導致智慧養老系統的數據存儲格式、開發標準、系統結構等難以與國家智慧養老系統兼容，以至于智慧養老體系中各地區管理部門的重要數據難實現共享、共存。難以兼容的信息處理格式、信息數據內容將智慧養老系統劃分成諸多信息孤島，直接對我國智慧養老發展戰略的開展產生了較大的阻礙作用[3]。

智慧養老體系內部各個管理部門的數據庫都是單獨存在的，比如社保部門、衛生部門、醫療部門等其數據存儲格式、數據編碼格式都不盡相同。這些差異化的數據處理標準導致智慧養老體系內部無法對智慧養老數據實施有效的數據共享，內部的各項智慧養老數據也無法充分發揮有效的價值。在大數據系統的應用過程中也容易出現數據無法識別等多種問題。這樣一來，在智慧養老體系中，就形成了一個智慧養老數據信息，多套數據的發展模式，對于我國智慧養老建設的可持續發展具有不利影響。

3.2 數據協作相對困難

在我國智慧養老體系建設的可持續發展中，現代化的智慧養老尤其是智能智慧養老必須要實現各個部門之間的相互協調和運作，才能夠形成長遠化的發展，實現智慧養老的自動化調度以及統一協調管理等運營模式。從目前我國智慧養老的發展來看，大數據技術的應用過程中很多智慧養老的數據協作存在較大的問題。例如：智慧養老信息數據想要實現跨部門轉移的時候，或者是在實現數據共享的過程中，還存在部分數據標準與格式不同導致共享系統無法識別等現象，這樣就直接導致智慧養老系統運行管理過程中存在無法協調的現象，不利于智慧養老尤其是智能化智慧養老的長遠發展。

3.3 大數據發展與智慧養老企業發展不協調

目前，我國數智慧養老系統正在朝著智能化和信息化的方向邁進，智慧養老系統中的各項管理和智慧養老數據也在進行集成與統一管理工作。智能化的智慧養老系統需要依靠大數據處理技術提高管理效率，而高效化的運營管理也需要依靠大數據加以處理。智慧養老體系建設過程中，設備必不可少，由于缺乏統一的設備標準，因此產生的半結構化數據、結構化數據都極多。如何將這些結構化、半結構化的數據與智慧養老體系的發展進行有效融合，實現數據之間統一與共享，促進智慧養老體系部門之間的發展方向一致性，是當前我國智慧養老體系發展過程中面臨的主要問題[4]。因此，在智慧養老體系的發展中需要充分解決智慧養老大數據發展與智慧養老系統發展不協調的問題，將統一的管理標準進一步的規范和應用，使多源異構數據加以融合，實現智慧養老數據之間共存互通，交互共享。

4 基于SOA的多源異構數據融合框架設計

4.1 SOA

SOA（service—oriented architecture，面向服務架構）即一種數據的架構模型，運用組建式機構，通過分布式粗粒度來組合數據與代用數據。這種數據架構模型，更多的是在智慧養老系統的基礎服務管理中應用，其松耦合性、粗粒度的特征，可以實現構件間組合來保證功能的調用。在智慧養老的應用過程中，能夠結合不同數據對象進行統一標準化的設計，以標準的數據信息借口對不同服務進行有機調用，從而解決智慧養老數據多源異構的問題。

SOA技術的關鍵是Web Science，是一種標準化的集成模塊，實現各個信息平臺、系統之間的信息標準化互通。利用XML格式、HTTP協議保證在安全訪問情況下，實現各個管理系統之間的信息數據調用，從而為弱耦合、異構平臺之間提供有效的數據交換標準，既能夠有效避免系統之間在數據訪問過程中的防火墻問題，也能夠有效化解數據多源異構的問題，實現數據的順利提取和系統分析。Web Science作為一種開放性的技術協議，它可以在不同的智慧養老系統建立異構數據平臺，實現不同智慧養老系統中數據的信息交換與共享，結合SOA技術能夠將其優勢充分利用起來，從而構建智慧養老數據云存儲服務平臺，綜合處理各個部門的智慧養老數據，通過統一的接口、標準來封裝，進而便于各個養老系統、用戶來分析、使用相關數據，從根本上實現了多源異構數據的融合與調用。

4.2 多源異構數據分析技術

多源異構數據分析技術是建立在智慧養老系統數據標準不統一的基礎上形成的現代信息技術，主要目的是通過計算機將這些數據進行集中起來并以各種類型的數據進行保存，在數據平臺上對原有的老年人健康信息數據進行有效集成，從而保證對老年人健康信息數據合理使用。在智慧養老系統的運作、檢修以及管理過程中會產生海量的多源異構數據，這些數據需要進行及時儲存以便日后查看，因此需要應用多源異構數據集中技術對智慧養老數據進行快速的分析訪問。智慧養老系統是建立在集成技術和高速雙向通信網絡基礎上的，需要通過先進的信息處理技術、設備以及方法的應用實現對智慧養老數據的合理化與標準化處理。

4.2.1 智慧養老大數據來源

智慧養老系統在運行過程中會產生大量的數據，這些數據來源豐富多樣，主要包括視頻及模式識別系統推廣、海量健康狀態信息采集設備。這些數據來源都是智慧養老系統在正常運作和管理過程中產生的，對于智慧養老系統的正常運行具有至關重要的作用，一旦智慧養老系統的某一環節出了問題，就可以對數據進行分析，查找出錯誤數據并及時分析來源，找出智慧養老系統的問題所在。

4.2.2 智慧養老大數據特征

智慧養老系統在運行過程中產生的大數據具有價值密度低、形式多樣化等特點，價值密度低主要表現在智慧養老系統在運行過程中會形成大量的數據，這些數據信息的連續性導致存儲量十分巨大，而巨大的存儲量中有效數據的密度較低，很難對其進行有效的篩選與使用，其中，有效數據主要是指智慧養老系統在運作過程中出現的非正常數據，這些數據對于老年人健康檢查工作的開展具有重要的參考價值;數據形式的多樣化是指智慧養老系統內部各個部門之間數據格式與形成標準的不統一，既包括了一維數據和二維數據，還有多維數據、文本與超文本、層次與推行等多種形式，這些數據形式過于豐富使得數據化處理的過程中存在較大的困難，因此需要結合多源異構技術對這些數據進行標準化的處理。

4.3 基于SOA的智慧養老大數據融合平臺分析

4.3.1 系統結構分析

以SOA為基礎的智慧養老數據融合平臺，其數據管理系統，主要組成有三個部分，分別為管理者、請求者、服務發布者，其功能分別為預測健康信息數據、統計日常健康信息、管理MIS信息系統，實時監測用戶健康情況。運行流程主要是為服務提供者也就是老年人提供智慧養老信息，服務代理主要是及時統計歸納已經發布的相關智慧養老信息，進而形成目標索引，使得用戶能夠利用檢索框搜索到更多的智慧養老信息。該系統以Web Science技術作為接口實現了不同系統之間的數據共享，通過建立通信協議，設定平臺數據格式與標準，進而利用各種信息技術將數據進行聚合并展開標準化處理，從而方便用戶的及時調取和使用。與此同時，系統服務流程在搭建之余還有機整合了智慧養老相關數據，將呈分散狀的弱耦合系統用戶加以連接，整理無序化、不標準的相關數據，將其整合成一個相互協同、支撐的整體[5]。

4.3.2 系統功能解讀

以SOA技術為基礎的智慧養老系統在處理數據時候，應當根據數據的需求來統一處理、分析相關數據，在設計融合系統的時候，可以將智慧養老信息平臺劃分為用戶層、交換層、數據層、集成層。數據層主要用來分析、設計不同智慧養老系統的異構數據與模型，完成數據的原始處理工作，交換層主要負責對異構數據的處理，經過XML轉換在數據的各個節點處形成不同格式的數據轉換形式，從而保證下一步處理的順利開展;集成層主要由平臺管理中心、數據中心與交換中心這3個中心部分構成，負責將各個系統的數據進行標準化處理，用戶在數據調用的過程中可以結合自己的需求進行數據的提取和使用工作。綜合來看，融合系統的功能為標準化處理異構多源數據，實現數據的流程化控制，從而保證數據得以快速有效提取并使用，另外，ODS中心還可以有效存儲、調用、備份相關數據，維護用戶信息，保護用戶隱私。智慧養老多源異構數據融合系統中，利用XML技術將不同的數據格式統一標準，從而面對多種數據接口也能實現標準服務，提高了數據應用價值，保證了數據處理效率。

參考文獻：

[1] 楊秋黎，周娜.大數據養老平臺下的海南智慧養老平臺實現[J].電腦編程技巧與維護，2020（12）：109-110，136.

[2] 呂英華，齊妙.基于人工智能的智慧養老關鍵問題研究[J].福祉研究，2020，3（00）：1-6.

[3] 朱康文，雷波，周啟剛，等.基于多源異構數據融合的生態保護紅線移動監管平臺研究[J].環境影響評價，2020，42（6）：91-96.

[4] 閆媛媛，張博，馮志祥.多源數據融合與協同管控方法的研究與應用[J].電子技術與軟件工程，2020（20）：183-185.

[5] 林瑀，陳日成，金濤.面向復雜信息系統的多源異構數據融合技術[J].中國測試，2020，46（7）：1-7，23.

【通聯編輯：謝媛媛】