（管理科学与工程专业论文）基于电子白板的分布式协同决策支持系统研究.pdf

西安建筑科技大学硕士学位论文 基于电子白板的分布式协同决策支持系统研究 专业：管理科学与工程 姓名：王国政 指导教师：黄光球教授 摘要 随着计算机技术的发展、市场竞争的加剧和信息社会需求的发展，传统的决策支 持系统已经不能适应目前决策的需求。越来越多的研究表明，决策支持系统不能够再 局限于以单一化数据库提供信息、以简单的人员聚集为决策形式、以个人经验为决策 判断的形式。从大量原始数据、历史决策信息中提取决策问题信息以及决策者之间的 充分交流要求现有的决策支持系统有更多的改进和优化。这种需求既要求联机服务， 又涉及大量的用于实现决策的数据。 本文对决策支持系统以及计算机支持的协同工作、决策算法的研究发展做了简要 的介绍，在研究电子白板的基础上提出了一种新型的决策在支持系统基于电子白 板的分布式协同决策支持系统的概念，并构建了系统的模型。新的决策支持系统在传 统决策支持系统的基础上结合其他决策支持系统的优点以及用户的需求和技术的发 展而建立起来的新型决策支持系统。本文充分运用了决策支持系统可运用于各种计算 机网络的分布式特点，结合计算机支持的协同工作中的协同特点，增强了基于电子白 板的人机交互界面的设计，使用户在使用系统时更加方便、灵活。本文采用集中控制 的方法对电子白板对象进行控制，以避免用户对白板对象操作的冲突，采用双令牌算 法对用户语音发言进行控制，使用户的交流更加自然。在决策算法的应用中，采用两 种算法相结合来实现群体决策的算法问题。基于方案的个体模糊偏好算法使决策者方 便对方案的选择；基于问题属性值的不确定语言描述的算法使决策不局限于对方案整 体的偏好。在文章中，建立了整个系统的体系结构，并对系统的各个模块和函数进行 了详细的描述。 本文提出的基于电子白板的分布式协同决策支持系统结合了决策支持系统和群 体决策支持系统的优点，充分利用了其分商式特征，使决策支持系统的前进能够适应 网络技术的发展。 关键词：分布式协同决策支持系统，协同，分钿式协同，电子白板，决策 论文类型：应用研究 西安建筑科技大学硕士学位论文 r e s e a r c ho fd i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v ed e c i s i o ns y s t e mb a s e do r w h i t e b o a r d s p e c i a l t y ：m a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g n a m e ： w a n gg u o z h e n g i n s t r u c t o r ：p r o f h u a n gg u a n g q i u a b s t r a c t w i t hc o m p u t e rt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t , m a r k e tc o m p e t i t i o ni n t e n s i f i e sa n dt h e d e v e l o p m e n to ft h ei n f o r m a t i o ns o c i e t yn e e d s ，t h et r a d i t i o n a ld e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s ， w h i c hc a n n o ta d a p tt et h ec u r r e n td e c i s i o n - m a k i n gn e e d s m o r ea n dm o r er e s e a r c hm a k e s c l e a rt h a td e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mc o u l d n tl o c a l i z a t i o nw i t hs i n g l ed a t a b a s e ，s i m p l e p e r s o n sc o l l e c t i o na n di n d i v i d u a le x p e r i e n c et od e c i s i o n c o l l e c td e c i s i o ni n f o r m a t i o n f r o mag r e a td e a lo f o r i g i n a l i t yd a t a , h i s t o r yi n f o r m a t i o na n dp l e n t yc o m m u n i o na m o n gt h e p e r s o nd e m a n dt h a te x i s t i n gd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mn e e dm o r ei m p r o v e m e n ta n dm o r e o p t i m i z e t h i sd e m a n dr e q u i r e so n l i n es e r v i c e s ，a n di n v o l v e sal a r g en u m b e ro fd a t at o a c h i e v ed e c i s i o n - m a k i n g f i r s t , t h ea r t i c l eg i v eab r i e fi n t r o d u c t i o no fd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m sa n d c o m p u t e r - s u p p o r t e dc o o p e r a t i o nw o r k ，d e c i s i o n m a k i n ga l g o r i t h m s r e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n t , a n dp r o f f e ra n e vt y p eo fc o n c e p t - - d i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v ed e c i s i o n s y s t e mb a s e d o i lw h i t e b o a r da n db u i l tt h es y s t e ma n dt h em o d e l s n e wd e c i s i o ns u p p o r t s y s t e mi nt h et r a d i t i o n a ld e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m sb a s e do nt h em e f i mo fo t h e rd e c i s i o n s u p p o r ts y s t e m sa n du s e rr e q u i r ea n dt e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n t sa n de s t a b l i s h e dn e w d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m t h ef u l lu s eo fd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m sc a nb ea p p l i e dt oa v a r i e t yo fc o m p u t e rn e t w o r kd i s t r i b u t e df e a t u r e so ft h ec o m p u t e r - s u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v e w o r kw i t l lt h ec h a r a c t e r i s t i c s a n de n h a n c et h ei n t e r f a c eb a s e do nw h i t e b o a r d ，s ot h a tu s e r s i nt h eu s eo ft h es y s t e mm o r ec o n v e n i e n ta n df l e x i b l e t h i sc e n t r a l i z e dc o n t r o lm e t h o d s u s e dt oc o n t r o la n do p e r a t i o nt h eo b j e c to f w h i t c b o a r dt oa v o i du s e rc o n f l i c t s ，d o u b l e - t o k e n a l g o r i t h m su s e dt oc o n t r o lu s e rv o i c et os p e a k ，s ot h a tu s e r sc o m m u n i o nm o r en a t u r a l l y i n t h ed e c i s i o n - m a k i n ga l g o r i t h ma p p l i c a t i o n s ，u s i n gac o m b i n a t i o no ft w oa l g o r i t h m s v a g u ep r e f e r e n c e sa l g o r i t h m sb a s e do ni n d i v i d u a ls c h e m e sf o rp o l i c ym a k e r st of a c i l i t a t e t h es e l e c t i o no ft h es c h e m e ；b a s e do nt h eu n c e r t a i nv a l u eo fa t t r i b u t e sd e s c r i b e di nt h e i i 西安建筑科技大学硕士学位论文 a l g o r i t h ml a n g u a g eo f t h es c h e m ei sn o tl i m i t e dt ot h eo v e r a l ld e c i s i o n - m a k i n gp r e f e r e n c e s i nt h ea r t i c l e ，t h ee s t a b l i s h m e n to ft h es y s t e m sa r c h i t e c t u r ea n dt h ev a r i o u sm o d u l e sa n d s y s t e m sf u n c t i o no f ad e t a i l e dd e s c r i p t i o n t h ed i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v ed e c i s i o ns y s t e mb a s e do nw h i t e b o a r dc o m b i n e dw i t h t h em e r i t so fd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m sa n da d v a n t a g e so fg r o u pd e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ， m a k i n gf u l lu s eo fi t sd i s t r i b u t e df e a t u r e so ft h ed e c i s i o ns u p p o r ts y s t e mc a nb ea d a p t e dt o a d v a n c en e t w o r kt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t k e y w o r d s ：d i s t r i b u t e dc o o p e r a t i v ed e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ( d c d s s ) ；c o o p e r a t i o n ； d i s t r i b u t e dc o o p e r a t i o n ；w h i t e b o a r d ；d e c i s i o n - m a k i n g p a p e rt y p e ：r e s e a r c h i n g 声明 y9 7 0 5 2 2 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者虢与穰仓日期：例2 。穸 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 黼撇勘掀一谨艺 注：请将此页附在论文首页。 6 j 寸 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 1 课题研究的背景 1 绪论 随着计算机和网络的迅速发展，决策和信息的共享越来越多的运用在企业的 决策和管理上。决策支持系统也经过了多年的发展。在理论研究、系统开发和实 际应用等方面都取得了一定的成就。 决策支持系统( d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ) 是信息系统研究的最新发展阶段。 自美国麻省理工学院的m i c h a e ls s c o t tm o r t o n 和p e t e rg w k e e n 于2 0 世纪 7 0 年代首次提出“d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m ”以来【l 翔，各国学者对d s s 的理论研 究与开发应用进行了卓有成效的工作，使d s s 成为了系统工程于计算机应用领 域中的重要研究课题。 决策支持系统的理论发展及其开发与很多学科有关，它涉及到计算机软件和 硬件、网络、数据库、信息论、人工智能、信息经济学、管理科学、行为科学等， 显然这些学科构成了它发展的理论框架，亦称之为它的理论基础。尽管有些学科 在它产生和形成的过程中起的作用不大，但它们对d s s 未来发展将给予极为重 要的启迪。d s s 是一种开放的技术，它总是在不停地吸收其他学科的营养。一般 来说只要能面向计算机并且给决策人员提供帮助，d s s 都可以并且可能把它转化 为自己的技术。 作为个很重要的计算机应用方向，决策支持系统需要计算机技术作为它的 理论支持，因此计算机的软件、硬件技术的发展成为决策支持系统发展的制约因 素。随着计算机硬件技术的不断改进和发展，计算机软件业发生了巨大的变化。 由于不断开发的计算机应用软件、操作系统、数据库管理技术、各种分析和应用 的软件包、数据抽取系统、网络应用系统以及各种描述语言的问世，给实现更好 的决策支持系统提供了支持1 3 】。d s s 是以计算机为工具的人机交互作用的系统， 它利用计算机运行速度快、存储容量大等特点，应用决策理论和方法、计算机网 络、行为科学、人工智能、数据库等技术，根据决策者的思维方式，为决策者或 决策分析人员创造种决策环境，达到决策的实现。 从使用者的角度来衡量决策支持系统的应用，决策支持系统的开发必须采用 多种方法、多种形式进行系统的开发，而不应该采用传统的研究方法；要重视系 统在使用上的灵活性和用户变换要求的适应性：设计好的人机交互界面，将数掘 西安建筑科技大学硕士学位论文 库和知识库以及实用的人机接口组成一个真正的整体，方便用户( 决策者) 的使 用；将用户放到第一位，技术放到第二位，特别注意用户接口的质量和友好性。 1 2 课题研究的意义 随着计算机技术的发展、市场竞争的加剧和信息社会需求的发展，传统的决 策支持系统已经不能适应目前决策的需求。越来越多的研究表明，决策支持系统 不能够再局限于以单一化数据库提供信息、以简单的人员聚集为决策形式、以个 人经验为决策判断的形式。从大量原始数据、历史决策信息中提取决策信息以及 决策者之间的充分交流要求现有的决策支持系统有更多的改进和优化。这种需求 既要求联机服务，又涉及大量的用于实现决策的数据。 1 3 国内外研究现状及发展动态 1 3 1 电子白板的应用研究 电子白板是现实中自板或者黑板在网络环境中的模拟。最初的电子白板技术 的应用在多媒体视频会议中，与会者通过某个界面实时共享数据并进行协作。任 何与会者在电子白板上的操作，包括简单的图形绘制操作、文字输入操作等，都 可以实时地与其他与会者共享。更复杂的电子白板支持窗口共享并且可以将每一 个图形实体作为对象保存到文件中。 目前电子白板主要应用在多媒体教学、远程教育、网络会议等方面1 4 l 。在这 些应用中，电子白板充当一个虚拟公共区域，应用者利用电子白板进行教学、讨 论、会议等活动。公共区域设置在服务器上，参与者可以看到白板上的内容，包 括文字图形、图像等i s , 6 】。这些数据存在于白板服务器或者多媒体数据库服务 器上，由服务器负责访问。 1 3 2 分布式协同计算的研究 计算机网络技术的出现使分布式成为现实。分布式系统多种多样并涉及不同 的系统体系结构。对一些用户来说，一个分布式系统是为解决单个问题而紧密结 合在一起工作的多处理机的集合。对另一些用户来说，一个分布式系统可能意味 着一个由地理上分散的各自独立的处理机组成的计算机网络，这些处理机连接在 一起以实现对不同资源的共享。引。一个分布式系统是一个对用户看起来像普通系 2 西安建筑科技大学硕士学位论文 统，然而运行在一系列自治处理单元上的系统，每个处理单元有各自的物理存储 器空间，并且传输延迟不能忽略不计，即分布式对用户来说是透明的( 不可见的) 。 图1 1 是物理分布式结构。 图1 1 物理分布式结构 分布式系统的f 1 0 1 主要应用在分布式操作系统、文件系统、共享存储器系统、 数据库系统和异构型计算系统等方面，分布式系统的发展方向也将在这些方面得 到更广泛的应用。 分布式系统需要与协同操作相关联。只有分布而没有协同的系统没有任何意 义；只有协同而没有分布的系统同样也得不到广泛的应用。 计算机支持的协同工作l ”i ( c s c w ：c o m p u t e rs u p p o r t e dc o l l a b o r a t i v ew o r k ) 是目前学术界研究的热点内容，它正在从概念逐渐走向成熟，并显示出广阔的应 用前景。c s c w 这一名词是1 9 8 4 年由i r e n eg r i e f 和p a u lc a s h m a n 首先提出的， c s c w 可以定义为这样的计算机系统，它是一组用户参与一个任务，并提供给它 们访问共享环境的接口。即一个任务、多个用户，多用户为完成一项共同的任务 组成用户群，c s c w 为这个用户群提供协同支持。目前c s c w 主要包括l l2 】工作 流管理系统、多媒体计算机会议、协同编著和协同设计。目前c s c w 正广泛应 用于军事、工业、医疗、远程教育、合作科学研究、电子商务、计算机辅助设计 和决策支持系统等领域。在c s c w 中充分应用了群体协作模式、协作控制、群 组通信支持、同步机制、多媒体技术和各类应用共享等技术。 目前，有很多学者对协同工具进行了研究，同时很多协同工具已经得到开发 和应用。但是大多数协同工具不支持共享资源的一致管理，并且在协作安全方面 也不支持共享资源的访问控制，因此很难满足当前技术的发展和需求。需要研究 和开发更加适应当前的用户需求与应用、适合当前快速发展的高效的分布式协同 工具。 1 3 3 群体决策算法的研究 群体决策( g r o u p d e c i s i o n m a k i n g ) 1 3 慷早是由b l a c k 在1 9 4 8 年首次提出， 西安建筑科技大学硕士学位论文 但是群体决策的研究却开始于2 0 0 多年前，法国两名数学家b o r d a ( 1 7 8 1 ) 和 c o n d o r e e t ( 1 7 8 5 ) 分别提出了群体对方案排序的规则，指出投票中的悖论。群 体决策研究中一个重大的突破是a r r o w ( 1 9 5 1 ) 在社会选择与个人价值一书 中提出的不可能性理论，从数学上证明了在给定的合理性假设下，没有任何决策 过程是公正的。“不可能性理论”是群体决策研究的一个里程碑，成为群体决策 研究的经典理论。 现实生活中，重大的决策问题都应该进行群体决策。这是因为，第一，任何 重大的决策问题都会影响到众多人的利益，因此，从公正和民主的角度来讲，这 类决策应该由受决策结果影响的公众共同完成，或者由这些公众的代表或委员会 进行群体决策；第二，现代社会的发展使决策问题更加复杂化，单凭一个人的知 识、经验、能力和掌握的信息，要做出正确的决策非常困难。群体决策可以集合 不同专家的知识和信息，借助众人的智慧弥补个人才智和经验的不足。 当前群体决策成为数学、政治学、经济学、社会心理学、行为科学、决策科 学、计算机科学等多门学科研究的共同的交点。不同学科对群体决策研究的视角 不同，研究中引用的术语和假设条件也不相同，形成了群体决策研究的多学科交 叉特性。 群体决策算法的研究已经越来越多的深入到实际应用当中。在实际决策过程 中，若决策人是理性的，则成员之问的效用比较可通过其决策行为隐含地体现出 来。一个决策成员无论在主观地还是客观地评价其他成员的效用时，往往是通过 观察他们的实际选择与所表示出的满意程度而实现的。一个理性的决策人，即使 在客观上无法显式地表达他与其他成员之间的效用比较关系，他的实际行为也可 以通过其理性的选择而充分体现出这一比较过程。因而许多实际的群体决策方法 往往巧妙地回避了显式效用归并，而利用一定的准则来达到谋求群体一致性的目 的。 1 4 论文研究的主要内容 本文主要研究内容是基于电子白板的分布式协同决策支持系统( d i s t r i b u t e d c o o p e r a t i v ed e c i s i o ns y s t e mb a s e do nw h i t e b o a r d ) ，是在决策支持系统的基础上 结合其他决策支持系统的优点以及用户的需求和技术的发展而建立起来的新型 决策支持系统。本文充分运用决策支持系统可运用于各种计算机网络的分布式特 点，结合c s c w 中协同工作的特点，增强了基于电子白板的人机交互界面的设 计，使用户在使用系统时更方便、灵活，并保证决策结果的相对公平和公正。 4 西安建筑科技大学硕士学位论文 本论文的主要工作有： ( 1 ) 对目前决策支持系统、分布式协同计算、协同算法的研究进行了简单的 介绍，并简述的他们的应用。 ( 2 ) 提出了一种新型的决策支持系统基于电子白板的分布式协同决策支 持系统，并构建了该系统的系统模型。整个系统的构建按照逻辑功能的不同按照 层次对其构建了体系结构。并对系统根据模块划分，详细介绍了个模块的功能。 ( 3 ) 结合计算机支持的系统工作中的协同算法，应用了锁机制实现电子白板 对象的一致性操作，并提出了基于双令牌算法的语音发言协同。 ( 4 ) 详细描述了基于个体模糊偏好的决策算法和属性值为不确定语言描述的 决策算法，并给出算法的实例。 ( 5 ) 运用形式化语言对系统中各功能模块和函数进行了的描述。 5 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 基于电子白板的分布式协同决策支持系统 2 1 基于电子白板的分布式协同决策支持系统体系结构 经过对电子自板和决策支持系统的研究发现，以电子白板作为决策的分布式 协作交流工具并结合一定的知识库系统对数据进行分析，可以实现处于不同地域 的决策者之间进行协同决策，基于此，构造了基于电子白板的分布式协同决策模 型。 模型由电子白板模块、决策模块、服务器和知识库等模块组成。电子白板模 块是决策者互相交流信息的工具，模块的主要功能是负责决策者之间信息交流的 协同性，白板信息显示的一致性，用户操作的并发性处理等。决策模块是根据决 策者们的信息以及其决策偏好、决策信息属性权重、决策者权利指数等信息，并 通过决策算法分析，结合知识库系统，给出基于决策算法的公平决策。服务器负 责电子白板模块、决策模块和知识库之间的协调，并对模型的各个部分进行有效 的管理，保证决策支持系统的正常运行。 在基于电子白板的分布式决策支持系统中，分布在不同区域的决策者通过电 子白板相互交流信息。决策者不需要了解整个系统的的结构，不用知道他所提供 的信息怎样传递给服务器的，也不用考虑系统的安全性各个方面，决策者接触到 的部分只是电子白板模块的界面，通过操作电子白板界面与其他的决策者进行交 流，并得到服务器反馈的信息。 模型的体系结构如图2 1 所示。 在决策者参与决策的过程中，模型的体系结构对决策者来说是透明的。决策 者需要知道的是关于决策问题的信息，并且就决策问题同其他决策者进行交流。 系统通过电子白板得到决策者提供的信息，并将决策者提供的信息转化为系 统能够识别的数据，传递给服务器。服务器根据决策者提供的信息进行决策问题 的分析，并根据决策者交流的信息触发知识库管理进程和事例管理进程。知识库 管理进程根据决策问题的属性信息和决策者交流的信息对已经存在的相关数据 进行采集、重构、析取，并将结果反馈给决策模块；事例管理进程根据决策问题 信息对事例库和决策库中的相关信息进行提取、分析、总结以往相关问题的决策 成功度等信息，并将结果反馈给决策模块。决策模块根据用户提供的信息和知识 库管理、事例管理反馈的信息等信息，通过运行决策模块中的算法，对接受到的 6 西安建筑科技大学硕士学位论文 数据集进行决策。如果在决策算法运行是，发现决策信息不足，系统将不足信息 发给各个决策者，让决策者讨论对该信息如何处理。 图2 1 系统模型体系结构 系统在不断的分析、反馈的过程中完成问题的决策，并将最终的决策结果反 馈给每个决策者。 在基于电子白板的分布式协同决策模型研究是发现，要实现系统模型，关键 的问题在于电子白板客户端、协同方法的应用和决策模块中决策算法的实现。好 的协同算法保证决策者之间信息交流的实时性和准确性；决策算法的采用，决定 了决策结果的正确性程度。本文主要对协同算法和决策算法进行研究。 2 2 电子白板模块 电子白板模块主要负责白板服务器中各成员之丑j 的交流，保证成员之间交流 7 诬安建筑科技大学硕士学位论文 的协同性。如何让处于不确定性因素很多的网络中的电子白板用户( 决策者) 进 行有效的信息交流，使用有效的协同方法是比较重要的。 电子白板的功能主要有【14 ，1 5 】： 支持多用户图形、图像、文本等的绘制操作； 支持多用户图形、图像、文本的共同编辑功能； 支持多用户的协同操作； 支持多用户的管理工作； 支持多光标，以标识多用户的存在。 因为电子白板是基于网络环境的，所以设计白板模块式将白板分为两部分； 自板服务器和白板客户端。自板服务器主要负责自板用户的管理和各种控制操 作。 白板模块的结构如图2 2 所示。 、珊i t e b o a t ds c l n g f c o m m a n dc o n t r o ll a y e r c o m m a n de x p r e s sl a y e r s e c u r i t ye n c r y p tl a y e r c o m m a n dt r a n s p o r tl a y e r c o m m a n d t r a n s p o r tl a y e r c o m m a n dt r a n s p o r tl a y e r s e c u r i t ye n c r y p tl a y e rs e c u r i t ye n c r y p tl a y e r c o m m a n d e x p r e s sl a y e r c o m m a n de x p r e s sl a y e r w h i t e b o a r da p p l i c a t i o nl a y e r w h i t e b o a r da p p l i c a t i o nl a y e r w h i t e b o a r dc l i e n t i w h i t e b o a r dc l i e m 2 图2 2 自板模块结构图 白板客户端由自板应用层、命令表示层、安全加密层、命令传输层构成；白 板服务器端由命令传输层、安全加密层、命令表示层、命令控制层构成。 白板应用层：主要负责用户的登录和退出的验证，以及用户对白板的各种 操作的完成，并将操作命令提交给命令表示层处理，同时白板应用层负责接受组 播消息和由服务器传送过来的认证信息，接受白板图元的更新消息，保证白板显 示和操作的一致性。在用户需要执行某一操作是，需要发送操作请求给自板服务 器，当得到白板服务器的操作确认消息后，方能执行操作。 8 西安建筑科技大学硕士学位论文 命令表示层：接收白板应用层提交的操作命令，并将操作命令进行编码打包， 并提交给安全加密层处理：另外命令表示层还负责接受安全加密层提交的经过编 码的操作命令，经解码后提交给白板应用层处理。 安全加密层：接受命令表示层提交的经过编码的操作命令，并经过加密后提 交给命令传输层处理；另外安全加密层还负责接受命令传输层提交的经过加密的 操作命令，经解密后提交给命令表示层处理。 命令传输层：传输数据包。 命令控制层：控制白板用户的操作权限、对用户的并发操作进行管理等控制 操作，以保证用户操作的协同性和用户白板显示内容的一致性。 系统用户申请加入电子白板进行决策讨论，如图2 3 所示。 f 电子白板客户端 遍身 i 电子白板服务器 图2 3 用户请求加入白板过程 白板用户通过电子白板客户端，发出加入白板服务器的申请，并将用户信息 传递给服务器验证，服务器通过验证用户所传递的信息，确认是否同意该用户加 入当前的白板服务器。如果同意，则将用户信息i 己录，并将用户加入到白板服务 器中；如果经过验证，用户申请的信息不符合要求，或者该用户暂时没有权限加 入白板服务器，则拒绝该用户加入白板服务器的请求，并将拒绝理由发送回客户 端。用户申请加入自板的请求信息和服务器的验证过程如图2 4 所示。 用户加入到白板服务器后，由自板服务器进行用户的管理。 服务器对加入电子白板的用户的信息的验证，其依据是管理者或者是决策发 起者根据决策所需要的信息预先在服务器中设定，在对申请加入服务器的用户进 行信息验证时，需要将用户的请求信息和服务器中预先设定的信息进行比较。 9 西安建筑科技大学硕士学位论文 图2 4 用户加入与服务器验证 2 3 知识库管理模块 知识管理模块为决策支持系统提供必要的数据支持。决策支持系统需要从数 据库大量的数据中发掘潜在的有价值的信息。而目前决策支持系统现状是：决策 支持系统的发展状况并不理想，起原因在于1 2 l 决策支持系统需要大量、综合且 动态集成的数据，而目前数据比较分散，即便是通过网络将数据集中到一台机器 上也很难达到数据的“融合”，即便“融合”了也难以用传统的数据库技术对海 量的数据进行访问；决策支持系统需要大量的历史性数据和半结构化数据，传 统的数据库和数据库技术难以对这样的数据进行组织和高效处理；决策支持系 统需要对其各个组成部分进行接口集成；决策支持系统需要对数据进行高效多 维分析以得到有价值的信息，决策支持系统需要更好的数据组织载体和更好的数 据处理分析工具。 数据仓库，数据挖掘与o l a p 的出现，解决了决策支持系统数据方面的问 题。 大型公司在实际运作中拥有形式多样的数据源，这些数据源中的数据都可用 于商业决策。这些数据源可能将数据按照不同的模式存储。数据仓库系统使用统 一的模式从多个数据源中收集数据，并对数据单独存放。数据仓库l l9 】的数据抽 l o 西安建筑科技大学硕士学位论文 取模型如图2 5 所示： 图2 5 数据仓库的数据抽取模型 元数据1 1 9 , 2 0 l 用于支持数据的抽取和访问，它所记录的信息包括：数据源系统 ( 数据存取的规范、数据库文档、信息描述、安全性等) 、数据处理过程( 数据 的抽取、加载、清洗、过滤、协调以及完成处理所需遵循的规则) 、数据的刷新 ( 数据刷新方式、刷新频率等信息) 。元数据是数据仓库中的一个综合文档，通 过元数据可以将数据仓库和复杂的数据源系统得变化隔离，保证数据抽取质量的 依据。 数据集市：为了制作某个特定的报表而需要的一张表或一些表。数据集市是 根据数据仓库里的数据定时刷新的。数据集市可以看作数据仓库的子集，他可以 包含一个单独的部门或者机构，或者某个特定领域中的一部分共同的数据。数据 集市有两种模型结构，我们在系统中采用如图2 6 所示一种模型。 数据挖掘利用分类、关联性分析、序列分析、群集分析、机器学习、知识发 现及其他方法，从庞大的数掘库中找出隐藏的、未知的、对决策有用的信息。数 据仓库的数据是庞大的，要分析起来比较困难，利用数据挖掘工具，可以从庞大 一囝 画固国i | 西安建筑科技大学硕士学位论文 的数据中筛选出有用的信息，以客观的统计分析方法，快速准确的找出决策所需 要的信息。 联机分析处理( o l a p ) 是一数据库和数据仓库为基础的交互式系统，它允 许用户( 分析人员) 观察多维数据的不同种类的汇总数据。是用户能够在线地请 求新的汇总数据并在短时间内得到回应，无需为了看到查询结果被迫等待很长的 时间。 运用以上的技术，构造数据仓库，以提供用户决策所需的各种数据，报表等 信息。知识管理系统根据用户提供的目标数据，通过数据仓库从数据库以及其他 数据源中提取数据，结合0 l a p 服务器、数据挖掘，将用户所需数据( 分析、查 询报表等) 提供给用户，方便用户进行决策分析。 数据仓库的体系结构如图2 7 所示。 l 、一l 、一、y - ，l v j 数据源数据仓库服务器 0 l a p 服务器前端工具 图27 数据仓库的体系结构 以数据仓库系统作为知识管理系统的核心，则决策支持系统的数据管理部分 就依靠数据仓库系统来完成。对于用户发出的请求目标，通过人机界面( 电子白 板) 传递给系统服务器，系统服务器将请求目标传递给知识管理系统，由数据仓 库系统分析用户的请求目标，并提取数据源中的数据，通过分析处理，给出最后 结果。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 4 协同管理模块 协同管理模块负责协调各个用户之间的协同操作，避免用户操作的并发而引 起的错误。保证各个用户的操作协同性以及用户白板显示内容的一致性。 协同管理模块主要有协同管理器和白板服务器来构成，它们共同完成协同的 任务。协同管理模块和自板服务器将在后续章节中详细介绍。 2 5 决策管理模块( 决策生成器) 决策管理模块根据用户讨论的结果和知识管理系统提取的相关知识分析，并 运用决策算法，生成最后的决策结果。通过对信息数据的提取、知识的整合，得 到决策方案。如图2 8 所示。 r f 用户讨论数据。 息 决 数据库数据析取 分 策 。i # 十o m m 析算 其他数据 整 法 a 图2 8 决策生成 决策管理模块负责决策信息的收集、用户讨论信息的分析以及其他数据的整 合，通过运用决策算法来完成决策方案的选取。 西安建筑科技大学硕士学位论文 图2 9 决策过程 如图2 9 所示，决策结果的生成由用户的讨论、数据提取和决策算法来完成。 首先由用户组提出决策问题，并根据决策需要的决策信息、数据以及给出的决策 方案，通过分析决策需求，由用户通过讨论，得出满足决策需求的信息，并结合 决策算法，得出最后的决策结果。如果用户提供的数据不满足决策所需要的信息， 则由系统将需要的决策信息向用户提出，并通过用户讨论，得出最终决策结果。 1 4 西安建筑科技大学硕士学位论文 3 协同算法研究 3 1 协同算法要解决的问题 计算机支持的协同工作已经被广泛运用于各个方面，但是协同算法的研究仍 然在进行。基于电子白板的分布式协同决策方法，其协同性主要在以下几个方面 1 2 l ，2 2 】 ( 1 ) 系统用户对白板对象的协同操作，即对图元对象的协同操作，绘制、 修改、删除图元操作。 ( 2 ) 协同浏览：对白板的内的对象，多用户屏幕所显示的内容应该相同， 即你见即我见( w h a ty o us e ei sw h a tis e e ) 。 ( 3 ) 协同批注：允许多用户对白板对象进行批注和圈点，批注和圈点。 ( 4 ) 存储讨论过程。 ( 5 ) 音频、文字的协同交流：多用户可以通过工具进行文字、信息的交流， 以达到更好的信息沟通。 用户的协同交流由协同管理器来完成，如图3 1 所示。 图3 i协同交流 用户的协同操作由协同管理器来完成，主要完成的功能是整个系统的用户协 同工作。 3 2 用户协同操作和协同浏览 用户协同操作保证多个用户的操作不出现冲突，并且保证用户的操作的结果 西安建筑科技大学硕士学位论文 在所有用户的显示界面上显示结果一致。分布在不同地理位置的用户对系统的内 部结构不需要了解，只需要关注自己界面上的内容。作为决策者的用户来说，他 们的主要目的是通过信息的交流来达到一个共同的目标一得到问题的最终决策 结果，而这些决策者通常是关于决策问题的专家，并且各自具备领域内的知识、 经验以及解决领域内问题的能力。 用户的协同操作和协同浏览由协同管理器来完成，协同管理器支持不同领域 的用户通过网络进行实时的操作同一个或者多个自板对象，以进行用户之间的高 效信息交流。系统使用的机制为集中加锁和基于令牌环的语音发言机制来保证用 户通过电子白板交流的协同性。 3 2 1 基于电子白板对象的协同操作 在系统中，白板窗口所显示的共享文档可以表示成一组具有不同属性的图形 对象，我们称这种对象为白板图元。 白板图元是相对独立的，对一个图元对象的修改操作不会影响其他图元。 对于图元的操作包括：创建图元操作、修改图元操作、删除图元操作、移动 图元操作。几个操作的有如下限制： ( 1 ) 创建图元操作、修改图元操作、移动图元操作和删除图元操作只能作 用于一个图元对象，而不能同时作用于一个以上的图元对象。 ( 2 ) 次修改操作只能改变一个图元对象的一个属性。 对于用户的操作，我们可以分为两种情况，相容和冲突1 2 5 - - 2 7 1 。 设0 为一个图元操作，a 为图元操作的目标对象，a t t r ( o ) 表示对图元对象 a 的属性的操作，a m ( o ) t y p e 表示对图元对象a 的某个属性类型的操作，图元 对象的属性类型包括对象的线性类型( 如果图元对象是文字类型，则为字体类 型) 、颜色、大小和位置。a t t r ( o ) t y p e v a l u e 表示图元对象a 的t y p e 属性的值。 定义l 相容关系 对于同一图元对象，不同用户采取不同的操作o 。、o 。，如果满足下列条件， 则它们具有相容关系，记作o aoo b ：眈i o b ；a t t r t o , ) 1 y p e a t t r ( o b ) t y p e ； 或者a t t r ( o 。) t y p e = a t t r ( o b ) t y p e ，且a t t r ( o 。) t y p e v a l u e = a t t r ( o b ) t y p e v a l u e 定义2 冲突关系 1 6 西安建筑科技大学硕士学位论文 对于同一图元对象，不同用户采取不同的操作o 。、o 。，如果满足下列条件， 则它们具有冲突关系，记作o 。0 0 b ：o 。l l o b ；a t t r ( o 。) t y p e = a t t r ( o b ) t y p e ； 或者a t t r ( o 。) t y p e = a t t r ( o b ) t y p e ，且a t t r ( o 。) t y p e v a l u e a t t r ( o b ) t y p e v a l u e 。 上面两个定义中0 。l l o 。表示o 。、0 b 两个操作并发。 相容操作2 刀虽然应用于同一个对象，但是它们并没有引起操作的意愿分离 ( 操作的结果不受两个操作的影响) ，如一个操作修改对象的颜色，另一个操作 改变对象的位置，第三个操作改变对象的类型，他们都不会干扰操作对象操作的 结果。冲突操作作用到同一个对象上会导致操作的意愿分离，如一个操作要移动 图元对象到原来的位置上方2 0 0 个单位与同时移动这个图元对象到下方2 0 0 个单 位，它们的操作意愿是相互背离的。 假如有n 个用户参加白板会话，白板中共有m 个图元对象共操作，每个图元 操作的不同属性为3 个( 位置、颜色、线型、字体类型等) ，定义发生冲突关系 为k ( k 1 ) 名用户同时选取一个图元对象的一个属性进行不同属性值的修改。则根 据上面定义的相容和冲突关系，则在白板会话中不用用户操作产生冲突关系的概 率为： 卜裂1 - 茄( 3 m 赫器 p = ( 3 m 户 一n ) ( 3 m ) om ，0 【 1 为了减少冲突关系的发生，需要提出用户感知的概念，用户感知是指一个用 户的操作能被其他用户了解的能力。电子白板是分布在不同区域的用户在同一个 虚拟工作空问进行的共享对象的操作，用户