IETM數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計方法研究*

胡 軍 王金樹 程榮濤

(海軍潛艇學(xué)院作戰(zhàn)指揮系1) 青島 266071)(海軍駐武漢四三八廠軍事代表室2) 武漢 430064)

1 引言

交互式電子技術(shù)手冊(Interactive Electronic Technical Manuals,IETM)是將武器裝備或民用設(shè)備的紙介質(zhì)技術(shù)資料數(shù)字化,通過電子顯示系統(tǒng)向操作維護(hù)人員提供一個與維修測試過程相融合的、多格式的、人機(jī)交互的技術(shù)信息查詢和維護(hù)環(huán)境。它具有體積小、檢索迅速、安全性好等特點(diǎn),能大幅度提高裝備保障工作的效能和水平。目前,世界各國軍事和民用領(lǐng)域均把IETM作為裝備信息化建設(shè)的重要內(nèi)容,積極研究和推廣。

2 用戶需求分析

2.1 數(shù)據(jù)需求

用戶對數(shù)據(jù)的需求可從IETM內(nèi)容數(shù)據(jù)模型(CDM)的角度分析,CDM一般劃分為通用信息層和特定內(nèi)容層。通用信息層包括模板、鏈接元素、上下文過濾元素和基本元素。基本元素由文本、表格、圖形、音頻、視頻、過程和對話框組成,是構(gòu)成特定內(nèi)容層元素的基礎(chǔ)。特定內(nèi)容層以系統(tǒng)作為分類依據(jù),系統(tǒng)又包括描述信息、任務(wù)信息、故障信息及零件信息等。CDM實(shí)質(zhì)上是IETM的信息視圖,從微觀上和信息關(guān)系的角度描述IETM的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征,為數(shù)據(jù)庫的設(shè)計奠定基礎(chǔ)[1]。

2.2 交互需求

用戶對IETM的設(shè)計結(jié)果在交互功能上體現(xiàn)為導(dǎo)航功能、數(shù)據(jù)訪問功能、信息數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和警報功能。其中導(dǎo)航功能可通過目錄樹和頁面鏈接實(shí)現(xiàn);數(shù)據(jù)訪問功能主要包括書簽和信息檢索功能;信息數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)要建立基本元素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系;警報功能用于提供系統(tǒng)組件和處理狀態(tài)的相關(guān)信息。

2.3 顯示界面需求

IETM的界面要具有很強(qiáng)的形象表達(dá)能力,顯示畫面應(yīng)圖文并茂、重點(diǎn)突出,顯示有序、顏色適當(dāng),風(fēng)格一致。因此無論是基本信息的顯示樣式還是一些功能界面的設(shè)計(如導(dǎo)航欄、目錄樹、狀態(tài)欄等)都必須有相應(yīng)的要求。

3 數(shù)據(jù)庫建模

3.1 S1000D中IETM數(shù)據(jù)管理的模式

S1000D標(biāo)準(zhǔn)(采用公共源數(shù)據(jù)庫的技術(shù)出版物國際規(guī)范)是由歐洲航空航天和國防工業(yè)協(xié)會(ASD)和美國航空航天工業(yè)協(xié)會(AIA)共同制訂的一個采用公共源數(shù)據(jù)庫來采辦和編著技術(shù)出版物的國際標(biāo)準(zhǔn)[2]。目前,S1000D標(biāo)準(zhǔn)在美國及北約的軍事及民用領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,英國國防部是該標(biāo)準(zhǔn)的主要推動者,在向政府提供的所有設(shè)備技術(shù)手冊中,已要求承包商強(qiáng)制執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)。S1000D標(biāo)準(zhǔn)由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用,也為我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了借鑒。

S1000D的一個重要特征是為IETM的制作提供了一個開放系統(tǒng)表述方法,以數(shù)據(jù)模塊(Data Module,DM)組織技術(shù)信息,以公共源數(shù)據(jù)庫(Common Source Data Base,CSDB)管理信息對象。公共源數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)模塊作為S1000D中的兩個核心概念,是用來保證IETM實(shí)例間的信息共享和交換。

數(shù)據(jù)模塊是S1000D標(biāo)準(zhǔn)中最核心的信息對象,標(biāo)準(zhǔn)中推薦用中性格式(SGM L或XML)描述數(shù)據(jù)模塊。IETM中以數(shù)據(jù)模塊來組織信息,以CSDB來管理信息對象。所以,公共源數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的確定要以數(shù)據(jù)模塊的存儲、管理的便利性決定。

3.2 建立對象模型

立足當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),構(gòu)建基于Web的聯(lián)合式IETM系統(tǒng),使其具有強(qiáng)大的信息共享和交互能力,使不同地域的用戶能及時有效地獲取信息,以輔助維修保障和其它工作[3]。系統(tǒng)應(yīng)具備跨平臺、易移植、可重用、便管理、快查詢、可擴(kuò)展性強(qiáng)等能力。綜合目前全軍信息化建設(shè)的現(xiàn)狀,系統(tǒng)可采用B/S結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)各個部隊武器裝備維修保障過程中的信息共享和協(xié)同操作。

以從傳統(tǒng)的紙質(zhì)文檔轉(zhuǎn)化生成XML格式的IETM為例,基于XML的IETM設(shè)計流程如圖1所示。首先,對原始的紙質(zhì)文檔的內(nèi)容進(jìn)行分析,按照模塊化的設(shè)計思路將其分解至各個數(shù)據(jù)模塊的層次,每一個數(shù)據(jù)模塊表示一部分完整的裝備信息;之后,基于XML Schema將各個數(shù)據(jù)模塊的信息轉(zhuǎn)換成XML文檔格式;然后,將XML文檔按照一定的規(guī)則存儲至IETM 數(shù)據(jù)庫(CSDB)中;最后,編寫IETM瀏覽程序。IETM瀏覽程序?qū)⒆詣优cCSDB建立數(shù)據(jù)鏈接,將CSDB中的數(shù)據(jù)按照用戶的輸入檢索并輸出至數(shù)據(jù)集中。此時的數(shù)據(jù)集中又恢復(fù)成為 XML文檔的格式,由瀏覽程序?yàn)樵揦ML文檔指定相應(yīng)的 XSLT(樣式表文件),將XML以H TML、DHTML或者PDF的形式輸出顯示給用戶。再加上必要的交互功能,即可實(shí)現(xiàn)完整的IETM系統(tǒng)。

圖1 聯(lián)合式IETM系統(tǒng)模型

3.3 相關(guān)技術(shù)

IETM創(chuàng)作涉及開發(fā)環(huán)境、XML技術(shù)、數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、矢量圖形圖像技術(shù)、信息的加、解密等多種技術(shù)[4]。

在IETM 中,各層次的信息可抽象為對象,為更好地分析對象間的邏輯關(guān)系和數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu),采用可視化建模語言UML來建立IETM對象模型。根據(jù)用戶需求分析,所有對象從總體上可分為節(jié)點(diǎn)對象類和抽象對象類。節(jié)點(diǎn)對象類由抽象對象類聚合而成,抽象對象類又可泛化為多個節(jié)點(diǎn)對象類,其關(guān)系如下所述。

1)目錄對象包含所有的節(jié)點(diǎn)對象,它與技術(shù)信息節(jié)點(diǎn)是一對多的關(guān)系。

2)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)由一個或多個任務(wù)信息、零件信息、故障信息和描述信息聚合而成的。

3)任務(wù)節(jié)點(diǎn)下的步驟序列關(guān)聯(lián)著多個抽象步驟,步驟節(jié)點(diǎn)與基本元素是一對多的關(guān)系。

4)零件信息節(jié)點(diǎn)可以關(guān)聯(lián)多個零件主、連接件、附屬件、零件位置以及文本和圖形對象。

5)描述信息節(jié)點(diǎn)下的段落序列關(guān)聯(lián)著多個段落對象,段落節(jié)點(diǎn)與基本元素是一對多的關(guān)系。

4 基于對象模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

4.1 通用映射規(guī)則

基于對象模型的數(shù)據(jù)庫設(shè)計,其實(shí)質(zhì)是建立對象模型向數(shù)據(jù)庫模式的映射關(guān)系,最終將對象間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為二維表及表間關(guān)系,映射規(guī)則歸納為[5]:1)一個對象類可映射為多個表,當(dāng)類間有一對多關(guān)聯(lián)時,一個表也可對應(yīng)多個類;2)關(guān)聯(lián)關(guān)系(一對多、多對多)一般映射為一個表,也可在對象類表間定義相應(yīng)外鍵;3)泛化關(guān)系的父類一般不映射為表,其子類分別映射為不同表;4)聚合關(guān)系原則上采取與關(guān)聯(lián)關(guān)系相同的映射規(guī)則,根據(jù)需要也可映射為多個表。

4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

現(xiàn)以部分模型對象為例,分析其數(shù)據(jù)庫表映射方法。

1)全局對象表 T_OBJECT。如表1,該表是目錄對象的映射表,IETM中所有的對象都統(tǒng)一管理在該表中,不同對象通過ID建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。

表1 全局對象表T_OBJECT

2)鏈接對象表。鏈接對象的映射表是T_SUBLINK和T_RESOLVER,前者用于存儲鏈接對象基本信息。后者通過一個屬性指向鏈接的目標(biāo)對象。

3)基本元素映射表?；驹卦跀?shù)據(jù)庫中一般需要映射為多個表,以文本對象為例,其映射表是相互關(guān)聯(lián)的表T_TEXT和T_PCDATA。前者存儲文本對象的基本信息,后者存儲具體的文本信息內(nèi)容(可析字符),如表2和表3所示。

表2 文本對象模式表T_T EXT

表3 文本對象模式表T_PCDATA

5 數(shù)據(jù)調(diào)用方法

5.1 連接及查詢技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

ADO接口技術(shù)是實(shí)現(xiàn)與Web數(shù)據(jù)庫連接的通道,其主要優(yōu)點(diǎn)是易于使用、速度快、內(nèi)存開銷小,它使用最少的網(wǎng)絡(luò)流量,并且在前端和數(shù)據(jù)源之間使用最少的層數(shù),它是一個輕量、高性能的接口。ADO中最重要的對象有三個:Connection、Command和 Recordset,分別表示“連接”對象、“命令”對象和“記錄集”對象?？捎肰B、VC、Java等語言來訪問數(shù)據(jù)庫。

5.2 查詢模塊設(shè)計

對聯(lián)合IETM系統(tǒng)中的技術(shù)資料的電子地址進(jìn)行定位查詢的過程是:先對系統(tǒng)的外部實(shí)體(資源),包括文檔、自動處理過程、顯示方式、維修保障內(nèi)容、故障信息和武器裝備各分系統(tǒng)模塊等部件,進(jìn)行虛擬 URL地址化,每個外部實(shí)體有自己的URL地址;通過該地址的鏈接完成對系統(tǒng)的交互式操作。不同部件的電子地址可存儲在不同的文件包中、文件路徑中、固定媒體中或可更換光盤中。以下是應(yīng)用于某裝備的IETM系統(tǒng),用VC實(shí)現(xiàn)了用戶界面,ADO技術(shù)來連接SQL數(shù)據(jù)庫。此系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于連接及查詢部分,用于查詢的部分SQL源程序如下:

6 結(jié)語

隨著裝備保障信息化的發(fā)展,開發(fā)適合我軍武器裝備信息化建設(shè)實(shí)際的IETM意義重大。在這種發(fā)展趨勢的牽引下,建立了較為完整的IETM對象模型,并按一定的映射原則實(shí)現(xiàn)了紙介質(zhì)文檔資料向數(shù)據(jù)庫模式的轉(zhuǎn)換。該數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計方法是建立IETM的基礎(chǔ),具有通用性。

[1]MIL-HDBK-511.Department Of Defense Handbook For Interoperability Of Interactive Electronic Technical Manuals(IETMs)[Z].2000,15

[2]S1000D International specification for technical publication utilizing a common source data base V2.2[S].[S.1.]:[s.n.],2005

[3]郭建勝,劉雪峰.基于Web計算模式的交互式電子技術(shù)手冊研究[J].計算機(jī)工程,2004,30(4):145～147

[4]歐陽寰,陳鈞,謝振華,等.XM L文檔化的交互式電子技術(shù)手冊設(shè)計[J].航空計算技術(shù),2006,36(1):52

[5]UML和統(tǒng)一過程:實(shí)用面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計[M].方貴賓,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003