， ，， ，

(1.中國(guó)船舶科學(xué)研究中心，江蘇 無(wú)錫 214082;2.江南大學(xué) 信息工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122； 3.無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214121)

船舶數(shù)字化平臺(tái)項(xiàng)目的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)從中國(guó)船舶研究中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、整理、分析和整合，并實(shí)現(xiàn)基于集中的中央數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)艦船性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)和交換服務(wù)性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)和交換服務(wù)。利用LabVIEW[1]的數(shù)據(jù)采集[2]和對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作功能以及Java的存儲(chǔ)過(guò)程，在船舶數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集接口。

1 LabVIEW數(shù)據(jù)采集

1.1 LabVIEW程序簡(jiǎn)介

LabVIEW的程序由前面板和流程圖兩部分組成，整個(gè)程序是基于多線程的設(shè)計(jì)，前面板和流程圖各占用一個(gè)線程。前面板是LabVIEW程序的圖形用戶接口，此接口集成了用戶輸入，并顯示程序的輸出，相當(dāng)于傳統(tǒng)儀器的面板。流程圖包含虛擬儀器程序的圖形化源代碼，編程控制和定義在前面板上的輸入和輸出功能。

1.2 LabVIEW數(shù)據(jù)采集流程

數(shù)據(jù)采集的整個(gè)過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 LabVIEW數(shù)據(jù)采集流程圖

圖3 LabVIEW數(shù)據(jù)自動(dòng)入庫(kù)

在數(shù)據(jù)采集之前，程序?qū)?duì)DAQ板卡初始化，板卡上和內(nèi)存中的Buffer是數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)的中間環(huán)節(jié)。采集卡的數(shù)據(jù)先送到Buffer，由于采用的卡有DMA性能，模擬輸入操作就有一個(gè)通向計(jì)算機(jī)內(nèi)存的高速硬件通道，這就意味著所采集的數(shù)據(jù)直接送到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。觸發(fā)涉及初始化、終止或同步DAQ事件的任何方法。觸發(fā)器通常是一個(gè)數(shù)字或模擬信號(hào)，其狀態(tài)可確定動(dòng)作的發(fā)生。硬件觸發(fā)讓板卡上的電路管理觸發(fā)器，控制了DAQ事件的時(shí)間分配，有很高的精確度。自動(dòng)采集接口首先由采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)通用接口總線傳輸給主機(jī)，由 LabVIEW試驗(yàn)系統(tǒng)程序進(jìn)行相應(yīng)處理后，再通過(guò)Java存儲(chǔ)過(guò)程將原始數(shù)據(jù)和信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

1.3 LabVIEW數(shù)據(jù)自動(dòng)采集程序結(jié)構(gòu)圖

在數(shù)據(jù)采集到以后，數(shù)據(jù)將會(huì)進(jìn)行分析，然后將分析處理后的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入到船舶數(shù)字化平臺(tái)中。將分析好的數(shù)據(jù)利用Java的存儲(chǔ)過(guò)程導(dǎo)入到船舶數(shù)字化平臺(tái)中的程序結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 LabVIEW配置程序

LabVIEW配置程序圖中描述的是將LabVIEW進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接的配置，確保每次都能夠連接上數(shù)據(jù)庫(kù)。

在LabVIEW數(shù)據(jù)自動(dòng)入庫(kù)圖中，LabVIEW設(shè)置了一些參數(shù)的類型和數(shù)據(jù)的格式，然后用call方法來(lái)調(diào)用Java存儲(chǔ)過(guò)程，利用存儲(chǔ)過(guò)程將數(shù)據(jù)自動(dòng)保存到船舶數(shù)字化平臺(tái)中。在保存的過(guò)程中，如果檢測(cè)到數(shù)據(jù)有問(wèn)題或者數(shù)據(jù)格式不對(duì)，Java的存儲(chǔ)過(guò)程就會(huì)執(zhí)行事物的回滾，LabVIEW會(huì)提示保存出錯(cuò)；如果檢測(cè)不到錯(cuò)誤，LabVIEW會(huì)提示添加成功。

2 存儲(chǔ)過(guò)程

2.1 Java的存儲(chǔ)過(guò)程與PL/SQL的存儲(chǔ)過(guò)程

從Oracle8i開(kāi)始，Oracle已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中支持Java，從而為存儲(chǔ)過(guò)程提供了不同于PL/SQL的開(kāi)放式和可移植的方法。兩種語(yǔ)言都適用于數(shù)據(jù)庫(kù)編程，對(duì)于要求與SQL進(jìn)行無(wú)縫集成的數(shù)據(jù)庫(kù)中心來(lái)說(shuō)則邏輯使用PL/SQL，從而完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象、類型和特性的訪問(wèn)。

出于與數(shù)據(jù)庫(kù)的無(wú)關(guān)性考慮，可以選擇Java作為開(kāi)放式的語(yǔ)言來(lái)取代PL/SQL，同時(shí)也為了集成和溝通SQL、XML、J2EE和Web服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域。

2.2 創(chuàng)建存儲(chǔ)過(guò)程的Java方法

2.2.1 數(shù)據(jù)的處理

Java的存儲(chǔ)過(guò)程中首先是進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，主要有以下一些處理：

1) 有些船舶數(shù)字化平臺(tái)中設(shè)定為非空的數(shù)據(jù)如果在LabVIEW中為空，那么在Java的存儲(chǔ)過(guò)程中會(huì)進(jìn)行處理，使數(shù)據(jù)不能保存到船舶數(shù)字化平臺(tái)；

2) 設(shè)定LabVIEW分析好的數(shù)據(jù)的格式全部為字符串類型，在Java的存儲(chǔ)過(guò)程中將會(huì)對(duì)這些字符串?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，使數(shù)據(jù)能和船舶數(shù)字化平臺(tái)中的數(shù)據(jù)類型保持一致；

3) 在一些包含了許多單獨(dú)字段的字符串，對(duì)其進(jìn)行分割，用字符數(shù)組來(lái)保存這些分割好的數(shù)據(jù)。

2.2.2 事務(wù)的處理

在數(shù)據(jù)庫(kù)操作中，一項(xiàng)事務(wù)是指由一條或多條對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)更新的sql語(yǔ)句所組成的一個(gè)不可分割的工作單元。只有當(dāng)事務(wù)中的所有操作都正常完成了，整個(gè)事務(wù)才能被提交到數(shù)據(jù)庫(kù)，如果有一項(xiàng)操作沒(méi)有完成，就必須撤消整個(gè)事務(wù)。由于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了多次操作,每一次的執(zhí)行或步驟都是一個(gè)事務(wù).如果數(shù)據(jù)庫(kù)操作在某一步?jīng)]有執(zhí)行或出現(xiàn)異常而導(dǎo)致事務(wù)失敗,這樣有的事務(wù)被執(zhí)行有的就沒(méi)有被執(zhí)行,從而就有了事務(wù)的回滾,取消先前的操作。在jdbcapi中，可以通過(guò)調(diào)用setAutoCommit(false)來(lái)禁止自動(dòng)提交事務(wù)。然后就可以把多條更新數(shù)據(jù)庫(kù)的sql語(yǔ)句做為一個(gè)事務(wù)，在所有操作完成之后，調(diào)用commit()來(lái)進(jìn)行整體提交。倘若其中一項(xiàng)sql操作失敗，就不會(huì)執(zhí)行commit()方法，而是產(chǎn)生相應(yīng)的sqlexception，此時(shí)就可以捕獲異常代碼塊中調(diào)用rollback()方法來(lái)撤消事務(wù)。

2.2.3 自增序列的查詢與插入

在數(shù)據(jù)庫(kù)的表結(jié)構(gòu)中，有些字段被設(shè)置為主鍵，并且是自增的。在查詢這些字段時(shí)可以采用no_zlcon_s.currval，插入這些字段可以采用no_zlcon_s.nextval。其中no_zlcon_s為其中一張表的sequence。并且在做這些操作的時(shí)候應(yīng)該先做no_zlcon_s.nextval，然后做no_zlcon_s.currval。

2.3 裝載Java存儲(chǔ)過(guò)程到ORACLE

LoadJava是加載Java源文件、Java類文件和Java資源文件的實(shí)用程序，它可以用來(lái)驗(yàn)證字節(jié)碼，并將Java類和JAR文件布置到數(shù)據(jù)庫(kù)中。它既可以通過(guò)命令行調(diào)用，也可以通過(guò)包含于DBMS_Java類中的loadJava()方法調(diào)用。為了加載zlcon類，輸入：

loadJava-user ksx/cssrc@cssrcdb D:zlcon.class。

其中，ksx為用戶名；cssrc為用戶密碼；cssrcdb為SID，為zlcon類存放的物理位置。

利用這個(gè)命令，可以將zlcon類裝載到ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)的KSX用戶下。

2.4 生成存儲(chǔ)過(guò)程調(diào)用

為了從ORACLE中調(diào)用Java方法(以及從PL/SQl和JDBC中調(diào)用)，必須首先通過(guò)Call Spec發(fā)布公共靜態(tài)方法，它為SQL定義方法采用的參數(shù)以及返回的SQL類型。Java存儲(chǔ)過(guò)程可以通過(guò)其Call Spec從以下各項(xiàng)中進(jìn)行調(diào)用：SQL DML語(yǔ)句(INSERT, UPDATE、DELETE、SELECT、CALL、EXPLAIN PLAN、LOCK TABLE和MERGE)、PL/SQL塊、子程序、程序包以及數(shù)據(jù)庫(kù)觸發(fā)器。可以像下面這樣生成調(diào)用的Java存儲(chǔ)過(guò)程：

create or replace function addzlconzlori(ShipModleID varchar2,PropellerModuleID varchar2,……) return varchar2 as language Java name ‘zlcon.addzlconzlori(Java.lang.String,Java.lang.String,……)’ return Java.lang.String。

這樣就創(chuàng)建了一個(gè)addzlconzlori存儲(chǔ)過(guò)程，相當(dāng)于在ORACLE里面存在這樣一個(gè)方法，可以被其他程序來(lái)調(diào)用，并且其中還涉及到存儲(chǔ)過(guò)程的返回值。

3 LabVIEW調(diào)用Java的存儲(chǔ)過(guò)程

3.1 LabVIEW中訪問(wèn)船舶數(shù)字化平臺(tái)

LabVIEW本身并不具備數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能，因此以LabVIEW編制的虛擬儀器系統(tǒng)需要其它輔助的方法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。在LabVIEW中訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式主要又以下幾種:

1) 利用NI公司的附加工具包中的數(shù)據(jù)庫(kù)接口工具包LabVIEW SQL Toolkit[3]進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)。該工具包集成了一系列的高級(jí)功能模塊，這些模塊封裝了大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作和一些高級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能。

2) 利用LabVIEW的ActiveX功能，調(diào)用Microsoft ADO對(duì)象，利用SQL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。使用這種方法需要用戶對(duì)Microsoft ADO以及SQL語(yǔ)言有較深的了解。

3) 通過(guò)第三方開(kāi)發(fā)的免費(fèi)工具包LabSQL訪問(wèn)。LabSQL利用Microsoft ADO以及SQL語(yǔ)言來(lái)完成數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，將復(fù)雜的底層ADO及SQL操作封裝成一系列的LabSQL VIs，簡(jiǎn)單易用。

出于對(duì)程序的可靠性和快速性考慮，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集接口訪問(wèn)數(shù)字化平臺(tái)采用的是第1)種方式。

3.2 LabVIEW中執(zhí)行存儲(chǔ)過(guò)程

LabVIEW SQL Toolkit是用于數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的附加工具包，它集成了一系列的高級(jí)功能模塊，這些模塊封裝了大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作和一些高級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)功能，以使用LabVIEW SQL Toolkit在LabVIEW中支持ODBC的本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)，例如Microsoft Access，Microsoft SQL Sever，Sybase SQL Server以及Oracle等。

使用DB Tools List Tables以一維數(shù)組形式列出指定數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有表，同時(shí)顯示在前面板數(shù)組控件tables中。用戶指定Table Index后，通過(guò)索引數(shù)組函數(shù)Index Array索引其中一個(gè)表。然后將表名連接到DB Tools List Columns和DB Tools Select All Data。

接下來(lái)先將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，賦給addzlconzlori方法里面的參數(shù)，然后連接到數(shù)據(jù)庫(kù)后，可以通過(guò)執(zhí)行下面的SQL語(yǔ)句來(lái)調(diào)用Java的存儲(chǔ)。

Call addzlconzlori (？,?,……..) into:msg;

select :msg from dual;

然后LabVIEW會(huì)根據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程的返回值來(lái)顯示是否操作成功。

4 結(jié)束語(yǔ)

LabVIEW的數(shù)據(jù)采集的技術(shù)。經(jīng)實(shí)踐證明效果明顯，大量減少了人工的參與，同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)采集的安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)有很好的借鑒意義。

[1] Robert H.Bishop LabVIEW 6i 實(shí)用教程[M].北京:電子工業(yè)出版社, 2004.

[2] 楊樂(lè)平,李海濤.LabVIEW高級(jí)程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[3] 黎洪生,李 超，劉俊剛，等.LabVIEW中利用ADO接口訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2001(11):73-74.