宋平　劉太鋒

【摘 要】本文從信息管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者的角度出發(fā)，按照數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)程序，對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)開(kāi)發(fā)要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了特別說(shuō)明，對(duì)相關(guān)試驗(yàn)室管理系統(tǒng)的建議具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)整理；數(shù)據(jù)分析

0 引言

隨著環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的不斷發(fā)展，試驗(yàn)類(lèi)型和試驗(yàn)任務(wù)在不斷增加，產(chǎn)生越來(lái)越多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，龐大的數(shù)據(jù)量給統(tǒng)計(jì)和分析帶來(lái)困擾。以往實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)人員每月對(duì)試驗(yàn)流程卡和實(shí)驗(yàn)記錄的整理都需要花費(fèi)大量時(shí)間，且整理好的紙質(zhì)文檔并不方便查閱，且紙質(zhì)文檔容易丟失，損壞、常會(huì)造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不完整，給科研工作造成諸多不便。為了改善這種狀況，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過(guò)試驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以進(jìn)行試驗(yàn)任務(wù)下達(dá)、任務(wù)管理以及試驗(yàn)過(guò)程監(jiān)控。可以有效地對(duì)復(fù)雜試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行查閱、統(tǒng)計(jì)、分析，并提高實(shí)驗(yàn)室管理水平和工作效率。

1 用戶需求分析

根據(jù)對(duì)試驗(yàn)業(yè)務(wù)的需求分析和整理，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)促進(jìn)業(yè)務(wù)決策為總體目標(biāo)，用戶主要需求如下：

1.1 試驗(yàn)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、試驗(yàn)流程狀態(tài)監(jiān)控；

1.2 試驗(yàn)參數(shù)記錄的存儲(chǔ)、檢索、查詢；

1.3 試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、校準(zhǔn)/檢定提醒；

1.4 試驗(yàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)操作人員工作量統(tǒng)計(jì)；

1.5 試驗(yàn)報(bào)告的自動(dòng)生成；

1.6 試驗(yàn)人員、試驗(yàn)委托單位、試驗(yàn)設(shè)備的關(guān)聯(lián)性和一致性統(tǒng)一管理等；

1.7 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的入庫(kù)管理和分析。

2 業(yè)務(wù)工作流程分析

試驗(yàn)工作流程圖如圖1：

3 數(shù)據(jù)流程圖分析與設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶需求和試驗(yàn)工作流程圖，系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖如圖2：

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

以試驗(yàn)業(yè)務(wù)實(shí)際為牽引，注重系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)性，確保易操作性、維護(hù)靈活性、可擴(kuò)展集成性、安全性和可靠性。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

表格設(shè)計(jì)：本試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有試驗(yàn)人員信息表、試驗(yàn)設(shè)備信息表、試驗(yàn)產(chǎn)品信息表、試驗(yàn)委托單位信息表等；

數(shù)據(jù)詞典設(shè)計(jì)：對(duì)信息表各字段進(jìn)行定義，確定數(shù)據(jù)類(lèi)型和屬性；

數(shù)據(jù)功能設(shè)計(jì)：根據(jù)用戶需求，各信息表具有查詢、檢索、錄入、刪除等功能，各表通過(guò)關(guān)鍵詞進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

4.3 統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要由試驗(yàn)任務(wù)管理、知識(shí)管理、資源管理、數(shù)據(jù)管理、采集程序等功能模塊組成，如圖3所示。

4.3.1 任務(wù)管理

任務(wù)管理模塊是整個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，分為任務(wù)立項(xiàng)與分解、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)監(jiān)控三個(gè)子功能。主要負(fù)責(zé)對(duì)試驗(yàn)任務(wù)的下達(dá)，由系統(tǒng)管理員將產(chǎn)品試驗(yàn)任務(wù)創(chuàng)建后，設(shè)備操作人員按照試驗(yàn)任務(wù)參數(shù)條件設(shè)置程序，啟動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)。例如進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，操作人員打開(kāi)采集系統(tǒng)，選定振動(dòng)臺(tái)，進(jìn)行試驗(yàn)任務(wù)配置，然后啟動(dòng)記錄采集程序，開(kāi)啟振動(dòng)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。此時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將對(duì)試驗(yàn)過(guò)程參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集，記錄和存儲(chǔ)。

4.3.2 知識(shí)管理

知識(shí)管理模塊中包含試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量體系文件、作業(yè)指導(dǎo)書(shū)三個(gè)子模塊。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊具備錄入、查詢、檢索、刪除功能，由資料員定期將相關(guān)現(xiàn)行的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，包括國(guó)標(biāo)、軍標(biāo)、行標(biāo)和各類(lèi)產(chǎn)品的試驗(yàn)大綱等錄入系統(tǒng)，并及時(shí)更新，供相關(guān)人員查閱。為試驗(yàn)工作提供依據(jù)和支持，如圖4所示。

4.3.3 資源管理

資源管理模塊包括設(shè)備信息管理、人員信息管理、委托單位信息管理三個(gè)子模塊。設(shè)備信息管理包含設(shè)備狀態(tài)管理（空置、運(yùn)行中、維修中等）和試驗(yàn)設(shè)備屬性（設(shè)備名稱(chēng)、編號(hào)、校準(zhǔn)日期等）兩個(gè)下屬模塊，通過(guò)該模塊可設(shè)備資源進(jìn)行調(diào)配，也可對(duì)設(shè)備使用頻率和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，極大提高了工作效率。人員信息管理則可以對(duì)試驗(yàn)工作人員的信息進(jìn)行檢索，可以按人員姓名對(duì)試驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為人員管理和考核提供依據(jù)。委托單位管理可以按委托單位對(duì)試驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，為試驗(yàn)任務(wù)來(lái)源分析提供支持。

4.4 數(shù)據(jù)管理

據(jù)管理負(fù)責(zé)對(duì)試驗(yàn)全過(guò)程數(shù)據(jù)及相關(guān)信息的管理，可以將數(shù)據(jù)按一定結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織覽、查看、查詢，并可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析?？梢詫?duì)已采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)設(shè)備、操作人員、試驗(yàn)編號(hào)等進(jìn)行分類(lèi)瀏覽、查閱、統(tǒng)計(jì)，根據(jù)試驗(yàn)工時(shí)單價(jià)，可以計(jì)算人員、設(shè)備和整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的月度、季度和年度產(chǎn)值，極大提供高統(tǒng)計(jì)效率和準(zhǔn)確度，并生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

5 通訊設(shè)計(jì)

5.1 數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口

數(shù)據(jù)管理的核心策略是通過(guò)統(tǒng)一定義的試驗(yàn)數(shù)據(jù)格式及接口，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)格式試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化管理。在統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的基礎(chǔ)上，提供統(tǒng)一的試驗(yàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口服務(wù)，所有針對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)均通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口來(lái)完成。

訪問(wèn)接口體系由訪問(wèn)接口服務(wù)平臺(tái)、服務(wù)注冊(cè)中心和數(shù)據(jù)交換代理三部分組成。

5.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

系統(tǒng)提供對(duì)歷史數(shù)據(jù)的管理和復(fù)用?；诮y(tǒng)一定義的數(shù)據(jù)格式，提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)入庫(kù)功能。本系統(tǒng)采用支持對(duì)現(xiàn)有的Excel格式的各類(lèi)試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程數(shù)據(jù)和試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的模板化轉(zhuǎn)換方式。

5.3 采集程序

采集程序是整個(gè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中最核心最重要的組成部分之一，它在產(chǎn)品的整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程起到實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集兩個(gè)功能。管理系統(tǒng)與被試驗(yàn)設(shè)備之間采用R232和USB端口和網(wǎng)線形成物理通訊網(wǎng)絡(luò)。目前試驗(yàn)室占地面積約3600平方米，擁有各類(lèi)試驗(yàn)設(shè)備七十余臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控功能可以使操作人員在監(jiān)控室內(nèi)即可對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常進(jìn)行觀察，有效地提升工作效率。數(shù)據(jù)采集功能則對(duì)試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)分析提供支持，通過(guò)數(shù)據(jù)采集和一直觀的看到整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中的運(yùn)行曲線，這些曲線包括溫度、濕度、氣壓等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

5.4 通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)備的測(cè)控和數(shù)據(jù)采集（DAQ）采用統(tǒng)一的設(shè)備接口規(guī)范，針對(duì)每種試驗(yàn)設(shè)備的軟件接口進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在實(shí)際應(yīng)用中，采用主控端加采集端的分布式框架，以提供足夠的業(yè)務(wù)適應(yīng)性和擴(kuò)展性。在這種模式下，即可僅啟動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)針對(duì)部分設(shè)備的單點(diǎn)采集，也可用一個(gè)主控端加多個(gè)采集端協(xié)作采集的模式，支持多個(gè)試驗(yàn)任務(wù)采用不同設(shè)備同時(shí)進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)入庫(kù)。

6 用戶界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用大方、美觀友好的用戶界面，彩色選擇考究，滿足用戶操作舒適性要求，有效降低用戶疲勞度。

7 源代碼的編寫(xiě)

采用可視化編程語(yǔ)言，大大提高了編程效率。

8 硬件配置

由于本系統(tǒng)投入使用后，試驗(yàn)數(shù)據(jù)越來(lái)越多，故配置了一臺(tái)高性能服務(wù)器；由于試驗(yàn)室場(chǎng)地較大，配置了4用戶終端。

9 功能擴(kuò)展

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架留有若干可擴(kuò)展接口端，通過(guò)簡(jiǎn)單的編碼即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展功能。目前，該系統(tǒng)已和視頻監(jiān)視系統(tǒng)完成對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過(guò)程的可視化、數(shù)字化。

10 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的成功應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)記錄的無(wú)紙化、試驗(yàn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)控的集中化、試驗(yàn)工時(shí)和產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)的信息化，試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的信息化和形象化，極大提高了工作效率，確保了試驗(yàn)記錄的完整性和準(zhǔn)確性，對(duì)提升試驗(yàn)室的管理水平具有重要意義。

【參考文獻(xiàn)】

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[責(zé)任編輯：田吉捷]