王富海 李偉峰

摘 要：在機(jī)械振動測試任務(wù)中，一組機(jī)械設(shè)備的振動數(shù)據(jù)是由崗位人員在某型任務(wù)、特定工況、特定位置下采集原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得到的。對于完整的振動數(shù)據(jù)存儲，我們不僅要存儲數(shù)據(jù)文件，更要存儲數(shù)據(jù)文件的相關(guān)描述信息。XML是W3C組織發(fā)布的一種標(biāo)記語言標(biāo)準(zhǔn)，其具有易于擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)性強(qiáng)、交互好、語義豐富、基于內(nèi)容的數(shù)據(jù)標(biāo)識、可格式化、易于處理、與平臺無關(guān)的特點(diǎn)。本文通過對振動數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，給出了振動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了振動數(shù)據(jù)的XML架構(gòu)，未來可以將存儲在不同地方的振動數(shù)據(jù)通過XML格式的文件有效組織起來，使用本文設(shè)計的XML架構(gòu)可以對生成的XML格式的振動數(shù)據(jù)文件完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及有效性驗證。

關(guān)鍵詞：振動數(shù)據(jù)；XML；XML Schema

中圖分類號：TP391.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：In the task of mechanical vibration testing，a set of vibration data is obtained by workers in a specific task，specific working condition and specific location.For the whole storage of vibration data，it is necessary to store data files and the related descriptive information of data files.XML is a markup language standard released by the W3C organization with various features such as good expansibility，strong structure，good interactivity，rich semantics，content-based data markup.It can be formatted and easy to handle as well as platform-independent.Through the analysis on the vibration data structure，the paper proposes the vibration data structure and designs the XML-based vibration data schema.In the future，vibration data stored in different places can be effectively organized through XML files.The XML schema designed in this paper can be applied to complete the data structure and verify the vibration data files.

Keywords：vibration data；XML；XML Schema

1 引言（Introduction）

在機(jī)械振動測試任務(wù)中，測試設(shè)備會采集大量的振動數(shù)據(jù)。一組機(jī)械設(shè)備的振動數(shù)據(jù)是由崗位人員在某型任務(wù)、特定工況、特定位置下采集原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后得到的。對于數(shù)據(jù)分析工作，我們不僅關(guān)心數(shù)據(jù)信息，同時也關(guān)心用來描述數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，所以對于完整的振動數(shù)據(jù)存儲，我們不僅要存儲數(shù)據(jù)文件，更要存儲數(shù)據(jù)文件的相關(guān)描述信息。任務(wù)信息、工況信息、測點(diǎn)信息這些數(shù)據(jù)描述信息一般存在于測試方案等文件中，為了數(shù)據(jù)存儲的完整性，我們需要梳理并設(shè)計一個較好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來解決振動數(shù)據(jù)的存儲問題。

XML（Extensible Markup Language）是可擴(kuò)展標(biāo)記語言的縮寫，是W3C組織于1998年2月發(fā)布的一種標(biāo)記語言標(biāo)準(zhǔn)，其目的是提供一種國際統(tǒng)一的規(guī)范，進(jìn)行各種信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一表示與交換[1，2]。XML具有易于擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)性強(qiáng)、交互好、語義豐富、基于內(nèi)容的數(shù)據(jù)標(biāo)識、可格式化、易于處理、與平臺無關(guān)的特點(diǎn)，解決了在不同系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異，使得數(shù)據(jù)層在XML技術(shù)的支持下得到統(tǒng)一[3]。XML Schema中文含義為XML架構(gòu)，它定義了一個XML文檔的結(jié)構(gòu)和約束條件，通過它可以對一個XML文件進(jìn)行有效性驗證，確保數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的正確性[4，5]。本文通過分析實際振動測試工作，設(shè)計了一個基于XML的振動數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)。

2 振動數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析（Structural analysis of vibration data）

振動測試任務(wù)是使用加速度傳感器對機(jī)械設(shè)備的振動情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而分析并掌握機(jī)械設(shè)備振動特點(diǎn)的活動。一個振動測試任務(wù)通常包括幾十個工況、上百個測點(diǎn)，最后產(chǎn)生上千組測試數(shù)據(jù)。一組振動數(shù)據(jù)是在特定工況、特定測點(diǎn)下采集得到的。如圖1所示，一組完整的振動數(shù)據(jù)應(yīng)該包含任務(wù)信息、質(zhì)控信息、工況信息、測點(diǎn)信息、數(shù)據(jù)記錄五個部分。

3 振動數(shù)據(jù)XML標(biāo)識（XML markup of vibration data）

根據(jù)振動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編制數(shù)據(jù)標(biāo)識字典見表1，用來對振動數(shù)據(jù)要素進(jìn)行XML標(biāo)識，表中的中文名稱為XML標(biāo)識的中文意義。

4 振動數(shù)據(jù)的XML架構(gòu)設(shè)計（XML schema design of vibration data）

4.1 根元素架構(gòu)設(shè)計

在如圖2所示，根元素為VibrationTestData，表示振動測試數(shù)據(jù)。其子元素為任務(wù)信息、質(zhì)控信息、測試工況集、測點(diǎn)信息、數(shù)據(jù)記錄。constraints為相關(guān)約束信息，描述了對元素的約束及元素之間相關(guān)要素的依賴關(guān)系。

4.2 任務(wù)信息架構(gòu)設(shè)計

任務(wù)信息是對測試任務(wù)的一些具體描述，如圖3所示，包含任務(wù)編號、任務(wù)名稱、任務(wù)區(qū)域、任務(wù)類型、任務(wù)及數(shù)據(jù)密級、任務(wù)開始時間、任務(wù)結(jié)束時間。任務(wù)編號具有唯一性，用來區(qū)分不同的測試任務(wù)。

4.3 質(zhì)控信息架構(gòu)設(shè)計

質(zhì)控信息是數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方面的信息，如圖4所示，包括數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理人員、數(shù)據(jù)文件審核人員、文件創(chuàng)建日期、數(shù)據(jù)處理軟件。

4.4 測試工況集架構(gòu)設(shè)計

測試工況集用來描述振動測試時相關(guān)設(shè)備的開啟情況，如圖5所示，包括該設(shè)備的位置信息、開啟設(shè)備的狀態(tài)、備注信息。測試工況分為單機(jī)工況和組合工況。單機(jī)工況是指單臺設(shè)備工作時的技術(shù)狀態(tài)，常用于系統(tǒng)靜態(tài)測試。組合工況是多臺套設(shè)備同時工作的技術(shù)狀態(tài)，常用于系統(tǒng)動態(tài)測試。由于不同的測試任務(wù)可能會有相同的工況名稱，但描述的具體工況信息可能是不同的，僅用工況名稱不足以區(qū)分測試工況信息，所以將任務(wù)編號和測試工況名稱設(shè)為測試工況集的屬性，用來唯一標(biāo)識區(qū)分測試工況信息。

4.5 測點(diǎn)信息架構(gòu)設(shè)計

測點(diǎn)信息用來描述振動傳感器的具體安裝位置，如圖6所示，包括被測設(shè)備名稱、測點(diǎn)位置、測試方向、測試級。通常會在一個被測設(shè)備上的不同位置安裝多個傳感器，所以為測試位置設(shè)置測點(diǎn)編號屬性，用來唯一標(biāo)識區(qū)分測點(diǎn)信息。

4.6 數(shù)據(jù)集架構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)集振動測試采集的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后的FFT數(shù)據(jù)，如圖7所示，包括頻率和幅值。設(shè)置任務(wù)編號、測試工況名稱、測點(diǎn)編號作為數(shù)據(jù)記錄屬性，用來作為數(shù)據(jù)記錄的唯一標(biāo)識。

4.7 約束信息

在特定測試任務(wù)下，任務(wù)編號、測試工況名、測點(diǎn)編號具有唯一性。同時測試工況集和數(shù)據(jù)記錄需要引用任務(wù)編號，數(shù)據(jù)記錄需要引用測試工況名和測點(diǎn)編號。唯一性和鍵引用分別描述了數(shù)據(jù)元素約束和數(shù)據(jù)元素之間的約束關(guān)系，保證了數(shù)據(jù)在邏輯上的一致性、正確性、有效性和相容性。

表2介紹了本文設(shè)計的數(shù)據(jù)架構(gòu)的唯一性和鍵引用部分信息。完整的約束信息代碼如下。

5 結(jié)論（Conclusion）

XML作為一種標(biāo)記語言標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)據(jù)具有自解釋能力，擁有良好的可讀性。通過設(shè)計合適的XML架構(gòu)，可以容易地驗證數(shù)據(jù)的正確性。本文分析了振動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，

給出了振動數(shù)據(jù)的XML標(biāo)識，設(shè)計了振動數(shù)據(jù)的XML架構(gòu)（VibrationTestData.xsd），對振動數(shù)據(jù)的XML應(yīng)用和其他數(shù)據(jù)的XML架構(gòu)設(shè)計具有借鑒作用。

參考文獻(xiàn)（References）

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[4] 王霜.基于Schema文檔的XML文檔驗證系統(tǒng)的設(shè)計[J].沈陽師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，28（02）：229-232.

[5] 張偉，苑迎春，王克儉.DTD與Schema簡介[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2001（06）：75-79.

作者簡介：

王富海（1984-），男，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：數(shù)據(jù)庫管理與振動測試工作.

李偉峰（1980-），男，碩士，工程師.研究領(lǐng)域：地球空間信息可視化.