試驗數據管理系統的設計與實現（一）
2.4 用戶門戶自動生成
由于試驗數據類型和格式具有多變性，所以靜態的數據庫結構無法滿足試驗數據存儲的需要。為了適應這種需求，試驗數據管理平臺提供動態定制數據庫結構的功能，允許用戶任意定制自己所需的數據庫模型，包括數據視圖，數據庫結構、數據分類樹，數據校驗規則等內容，以滿足用戶根據自己需要調整數據庫結構、查找和組織試驗數據、增加數據校驗的規則和條件等多種需要，適應用戶不斷升級的需求。在數據庫模模型設計完成后，該系統會自動生成Web門戶供試驗人員使用，完成數據修政、錄入、查看、刪除、上傳、下載等操作。并且，一旦數據庫模型由于用戶修改而改變，試驗數據管理系統將自動調整并更新Web門戶中的頁面內容，另外，該系統還會自動生成“相關數據”頁面，使用戶可以方便快速地查看和當前數據具有關聯其它數據信息。試驗數據管理平臺能夠結合當前用戶的訪問權限來生成Web門戶，既確保用戶訪問頁面的個性化顯示，又保證了系統訪問的安全性。這樣也避免了二次開發帶來的煩惱。
2.5 數據動態查詢和編輯
為了方便工作人員更好的有效查詢利用試驗數據，該平臺提供了強大的數據檢索功能來實現方便高效的數據查詢，包括單項參數控索、多項參數的組合、多表檢索和全文檢索等。在Windows客戶端的Design Studio提供了數據編輯（錄入、修改、刪除）功能，同時，它還包含了一個具有數據編輯功能的數據編輯器，僅供少數有權限的人使用。
2.6 試驗數據后置處理
通過后置處理摸塊達到充分利用試驗數據的功能。此模塊包括；數據分折繪圖、算法集成、數據統計計算、數據挖掘、過程圖形存儲等。用戶可以靈活地挑選不同的數據記錄或不同的數學公式進行計算和繪圖操作，同時也可以對其進行插值、擬合、剔點、濾波等操作，實現數據的分析和利用，也可以利用此模塊導出有價值的試驗數據。
2.7 附件管理
附件管理主要針對試驗數據中的非結構化數據進行管理，該管理方式是把試驗數據以文件（附件）的形式保存到數據庫中，同時在數據庫中保存試驗數據的描述信息，并且建立描述信息和數據文件的關聯，以便于工作人員快速方便地查詢使用所需的試驗數據文件。
除了試騎數據之外，還可以將與試驗項目有關的非結構化數據文件采用非結構化管理方式保存歸檔，包括圖片、錄像、聲音、數據源文件、試驗大綱、試驗規范等。
該模塊在保存附件的同時允許用戶進行附件的上傳，下載、查看和刪除等操作。
2.8 可擴展接口
試驗數據管理不是將用戶的特殊業務需求預先固化在軟件中，而是通過提供一系列可擴展接口，使得用戶和專業實施隊伍能夠快速地構建一個符合用戶特殊需求的試驗數字化系統。
按照功能來分，TDM提供的可擴展接口有4種類型：
a.數據導入擴展：包括用GDL(grammar definition language)或C#編寫數據導入轉換器，和在導入數據向導中編寫映射腳本程序等。
b.后置處理擴展：包括編寫數據導出轉換器，數據處理算法，及繪圖格式轉換器。
c.數據管理擴展：包括編寫條目約束生成器；定義數據約束的正則表達式；設置權限控制的條件表達式，和編寫數據較驗規則等。
d.與企業門戶的集成：包括與企業門戶的用戶管理機制集成，支持用戶的單點登陸，以實現將TDM與企業門戶的集成。
2.9 系統的實現架構
系統主體采用B/S結構，或B/S結合C/S的混合結構，表示層為網站平臺。基于Web service技術構建的中間件包括數據庫的操作和業務流程的控制。系統運行在Windows系統之上，Web服務器采用ⅡS6.0，數據庫采用市場主流Oracle9i數據庫作為基礎的數據庫平臺。系統的數據庫拓撲由系統數據庫、多媒體數據庫、文件數據庫組成。基礎運行環境為.NET Framework3.0。系統采用C#.NET開發，使用ASP.NET構建服務器端程序。Web Serviccs層程序由XML Web Services構建。系統的總體結構如圖5所示。
圖5 系統總體結構
3 系統技術特點
試驗數字化系統與其它基于數據庫的應用系統大不相同。試驗數字化系統面臨著試驗數據的不一致性、試驗數據的多變性、試驗數據的專業性、試驗教據的海量性等技術挑戰。為了應對試驗數字化系統建設面臨的特殊技術挑戰，作為試驗數字化系統的基礎軟件平臺，試驗數據管理平臺在最初的架構設計上確定了幾個關鍵技術，使試驗數字化系統建設所面臨的問題得以解決。
3.1 虛擬XMIL數據庫
實現試驗數據管理的目的是為了更方便地使用數據，以滿足不同后置處理的需要，在使用試驗數據的過程中最重要的過程就是數據格式的轉換，當前最常用的做法是將XML作為教據表示的格式。該做法的優點如下：
首先，XML的文件格式很容易轉換為其它非標準的格式；其次，XML技術已被大多數軟件廠家所采用，也有許多現成的工具可供使用，使用技術已經根成熟。試驗數據管理系統的另一個重要技術特點是通過XQuery和XML Sehema技術將關系數據庫中的數據映射成虛擬的XML數據（如圖6所示）。即從應用的方面來說，通過該系統所獲得的數據都是以XML格式所表示，然而真正的數據則是以記錄的方式存儲在關系數據庫中。該技術既可以利用關系數據庫的強大存儲及查詢的功能，又可以更好的實現對試驗數據進行后置處理的不同格式轉換。
圖6 虛擬XML數據庫
3.2 元數據技術
由于試驗數據的多變性和專業性，該系統的設計思想將與數據處理相關的元素從中剝離出來，用外部的元數據(Metadata)來描述。以方便用戶使用該系統提供的圖形化工具(Design Studio)，來定義滿足自身需求的散據元素，例如試驗數據曲分類方式．數據導入方式、檢索方式及存儲結構等等。Design Studio自動將數據元素轉換為可被系統識別的元數據，并送到系統的引擎，數據管理系統的引擎在元數據的驅動下能夠對數據庫執行自動操作，包括，更改業務邏輯，生成數據庫查詢編輯；生成用戶門戶等，而不用修改系統程序。在此情形下，知識就是元數據，人的大腦就是引擎，大腦能夠學習記憶知識，并能運用所學到的知識進行思維并控制協調自己的行為，該系統的架構設計思想就是基依據這個原理而設計的。元數據驅動的軟件架構取代了許多過去需要軟件編程人員來完成的工作，極大的提高了軟件的適應性和靈活性，這是實現數字化系統不可缺少的特點。基于元數據驅動的架構如圖7所示。
圖7 元數據驅動的數據架構
3.3 面向對象的數據庫模型
為了保證不同專業人員所創建的試驗數據庫即可以滿足本專業的需要，又可以遵從一定的標準，該系統采用面向對象技術建立數據庫來解決這一難題。使用面向對象技術的繼承功能，可以創建符合一定規范要求的數據庫模板，該模板可以包含公共屬性，抽象數據類及抽象數據類之間的關聯關系等等。專業人員可以通過添加子數據類的方法擴展該數據庫模扳。從而保證各專業的數據庫即具有特殊性又有統一性，更為重要的是，基于面向對象技術的建庫方式能夠簡化專業人員的建庫工作，提高了系統的可操作性。該系統以關系數據庫為基礎，支持面向對象技術的建庫方式。能夠自動將面向對象的數據模型映射為關系數據庫的模型。
4 結束語
試驗數據管理系統并非只是軟件，它又是一種策略性的解決方法。符合試驗數據管理思想。系統具有以下一些特點：
(1)功能化，平臺以模塊化的形式提供了一整套試驗數據管理措施。
(2)集成化。平臺采用集成化的管理方式，在邏輯上將各個部分連接起來。
(3)靈活性。系統構建于分布式系統之上，使用Web Service技術，使系統具有靈活的適應性和擴充性，以滿足用戶不斷提升的需求。
(4)安全性。平臺具有靈活而周密的權限控制機制來保障對試驗相關數據的安全管理，提供了獨立于數據庫的權限控制機制。
(5)兼容性。平臺具備標準的外部接口，可以和現存系統之間方便地進行數據交換，保證數據的一致性。
本文對試驗數據的特點、目前試驗數據管理上存在的問題進行了分析，在描述系統特點的同時給出了詳細的解決方案。系統采用了元數據驅動的軟件架構和多層架構瀏覽器模式，對設計同類系統軟件具有一定的參考價值，目前，該系統正處于試用階段，系統運行情況良好。
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本文標題：試驗數據管理系統的設計與實現（二）
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