试验数据管理系统的设计与实现（一）
2.4 用户门户自动生成
由于试验数据类型和格式具有多变性，所以静态的数据库结构无法满足试验数据存储的需要。为了适应这种需求，试验数据管理平台提供动态定制数据库结构的功能，允许用户任意定制自己所需的数据库模型，包括数据视图，数据库结构、数据分类树，数据校验规则等内容，以满足用户根据自己需要调整数据库结构、查找和组织试验数据、增加数据校验的规则和条件等多种需要，适应用户不断升级的需求。在数据库模模型设计完成后，该系统会自动生成Web门户供试验人员使用，完成数据修政、录入、查看、删除、上传、下载等操作。并且，一旦数据库模型由于用户修改而改变，试验数据管理系统将自动调整并更新Web门户中的页面内容，另外，该系统还会自动生成“相关数据”页面，使用户可以方便快速地查看和当前数据具有关联其它数据信息。试验数据管理平台能够结合当前用户的访问权限来生成Web门户，既确保用户访问页面的个性化显示，又保证了系统访问的安全性。这样也避免了二次开发带来的烦恼。
2.5 数据动态查询和编辑
为了方便工作人员更好的有效查询利用试验数据，该平台提供了强大的数据检索功能来实现方便高效的数据查询，包括单项参数控索、多项参数的组合、多表检索和全文检索等。在Windows客户端的Design Studio提供了数据编辑（录入、修改、删除）功能，同时，它还包含了一个具有数据编辑功能的数据编辑器，仅供少数有权限的人使用。
2.6 试验数据后置处理
通过后置处理摸块达到充分利用试验数据的功能。此模块包括；数据分折绘图、算法集成、数据统计计算、数据挖掘、过程图形存储等。用户可以灵活地挑选不同的数据记录或不同的数学公式进行计算和绘图操作，同时也可以对其进行插值、拟合、剔点、滤波等操作，实现数据的分析和利用，也可以利用此模块导出有价值的试验数据。
2.7 附件管理
附件管理主要针对试验数据中的非结构化数据进行管理，该管理方式是把试验数据以文件（附件）的形式保存到数据库中，同时在数据库中保存试验数据的描述信息，并且建立描述信息和数据文件的关联，以便于工作人员快速方便地查询使用所需的试验数据文件。
除了试骑数据之外，还可以将与试验项目有关的非结构化数据文件采用非结构化管理方式保存归档，包括图片、录像、声音、数据源文件、试验大纲、试验规范等。
该模块在保存附件的同时允许用户进行附件的上传，下载、查看和删除等操作。
2.8 可扩展接口
试验数据管理不是将用户的特殊业务需求预先固化在软件中，而是通过提供一系列可扩展接口，使得用户和专业实施队伍能够快速地构建一个符合用户特殊需求的试验数字化系统。
按照功能来分，TDM提供的可扩展接口有4种类型：
a.数据导入扩展：包括用GDL(grammar definition language)或C#编写数据导入转换器，和在导入数据向导中编写映射脚本程序等。
b.后置处理扩展：包括编写数据导出转换器，数据处理算法，及绘图格式转换器。
c.数据管理扩展：包括编写条目约束生成器；定义数据约束的正则表达式；设置权限控制的条件表达式，和编写数据较验规则等。
d.与企业门户的集成：包括与企业门户的用户管理机制集成，支持用户的单点登陆，以实现将TDM与企业门户的集成。
2.9 系统的实现架构
系统主体采用B/S结构，或B/S结合C/S的混合结构，表示层为网站平台。基于Web service技术构建的中间件包括数据库的操作和业务流程的控制。系统运行在Windows系统之上，Web服务器采用ⅡS6.0，数据库采用市场主流Oracle9i数据库作为基础的数据库平台。系统的数据库拓扑由系统数据库、多媒体数据库、文件数据库组成。基础运行环境为.NET Framework3.0。系统采用C#.NET开发，使用ASP.NET构建服务器端程序。Web Serviccs层程序由XML Web Services构建。系统的总体结构如图5所示。
图5 系统总体结构
3 系统技术特点
试验数字化系统与其它基于数据库的应用系统大不相同。试验数字化系统面临着试验数据的不一致性、试验数据的多变性、试验数据的专业性、试验教据的海量性等技术挑战。为了应对试验数字化系统建设面临的特殊技术挑战，作为试验数字化系统的基础软件平台，试验数据管理平台在最初的架构设计上确定了几个关键技术，使试验数字化系统建设所面临的问题得以解决。
3.1 虚拟XMIL数据库
实现试验数据管理的目的是为了更方便地使用数据，以满足不同后置处理的需要，在使用试验数据的过程中最重要的过程就是数据格式的转换，当前最常用的做法是将XML作为教据表示的格式。该做法的优点如下：
首先，XML的文件格式很容易转换为其它非标准的格式；其次，XML技术已被大多数软件厂家所采用，也有许多现成的工具可供使用，使用技术已经根成熟。试验数据管理系统的另一个重要技术特点是通过XQuery和XML Sehema技术将关系数据库中的数据映射成虚拟的XML数据（如图6所示）。即从应用的方面来说，通过该系统所获得的数据都是以XML格式所表示，然而真正的数据则是以记录的方式存储在关系数据库中。该技术既可以利用关系数据库的强大存储及查询的功能，又可以更好的实现对试验数据进行后置处理的不同格式转换。
图6 虚拟XML数据库
3.2 元数据技术
由于试验数据的多变性和专业性，该系统的设计思想将与数据处理相关的元素从中剥离出来，用外部的元数据(Metadata)来描述。以方便用户使用该系统提供的图形化工具(Design Studio)，来定义满足自身需求的散据元素，例如试验数据曲分类方式．数据导入方式、检索方式及存储结构等等。Design Studio自动将数据元素转换为可被系统识别的元数据，并送到系统的引擎，数据管理系统的引擎在元数据的驱动下能够对数据库执行自动操作，包括，更改业务逻辑，生成数据库查询编辑；生成用户门户等，而不用修改系统程序。在此情形下，知识就是元数据，人的大脑就是引擎，大脑能够学习记忆知识，并能运用所学到的知识进行思维并控制协调自己的行为，该系统的架构设计思想就是基依据这个原理而设计的。元数据驱动的软件架构取代了许多过去需要软件编程人员来完成的工作，极大的提高了软件的适应性和灵活性，这是实现数字化系统不可缺少的特点。基于元数据驱动的架构如图7所示。
图7 元数据驱动的数据架构
3.3 面向对象的数据库模型
为了保证不同专业人员所创建的试验数据库即可以满足本专业的需要，又可以遵从一定的标准，该系统采用面向对象技术建立数据库来解决这一难题。使用面向对象技术的继承功能，可以创建符合一定规范要求的数据库模板，该模板可以包含公共属性，抽象数据类及抽象数据类之间的关联关系等等。专业人员可以通过添加子数据类的方法扩展该数据库模扳。从而保证各专业的数据库即具有特殊性又有统一性，更为重要的是，基于面向对象技术的建库方式能够简化专业人员的建库工作，提高了系统的可操作性。该系统以关系数据库为基础，支持面向对象技术的建库方式。能够自动将面向对象的数据模型映射为关系数据库的模型。
4 结束语
试验数据管理系统并非只是软件，它又是一种策略性的解决方法。符合试验数据管理思想。系统具有以下一些特点：
(1)功能化，平台以模块化的形式提供了一整套试验数据管理措施。
(2)集成化。平台采用集成化的管理方式，在逻辑上将各个部分连接起来。
(3)灵活性。系统构建于分布式系统之上，使用Web Service技术，使系统具有灵活的适应性和扩充性，以满足用户不断提升的需求。
(4)安全性。平台具有灵活而周密的权限控制机制来保障对试验相关数据的安全管理，提供了独立于数据库的权限控制机制。
(5)兼容性。平台具备标准的外部接口，可以和现存系统之间方便地进行数据交换，保证数据的一致性。
本文对试验数据的特点、目前试验数据管理上存在的问题进行了分析，在描述系统特点的同时给出了详细的解决方案。系统采用了元数据驱动的软件架构和多层架构浏览器模式，对设计同类系统软件具有一定的参考价值，目前，该系统正处于试用阶段，系统运行情况良好。
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本文标题：试验数据管理系统的设计与实现（二）
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