基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

唐曦文，崔希振

TANG Xi-wen1,2, CUI Xi-zhen1

（1.上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，上海 200436；2.同濟(jì)大學(xué) 電子與信息工程學(xué)院 上海 200092）

0 引言

試驗(yàn)數(shù)據(jù)是分析飛機(jī)系統(tǒng)性能的重要依據(jù)之一。各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)往往存在著種類繁多、容量較大等特點(diǎn)，在對(duì)其進(jìn)行分類、管理和查詢時(shí)存在條件混亂、讀取速度緩慢和無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析等困難。因此，設(shè)計(jì)一套基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)就顯得極為重要。系統(tǒng)通過(guò)友好的人機(jī)界面來(lái)管理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)還可更深層次地分析這些數(shù)據(jù)，生成如報(bào)表、圖像等更加直觀的數(shù)據(jù)形式，方便設(shè)計(jì)人員分析飛機(jī)系統(tǒng)性能。

1 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)在構(gòu)建系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)綜合和合并多維空間的數(shù)據(jù)。它是語(yǔ)義上一致的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，它充當(dāng)決策支持?jǐn)?shù)據(jù)模型的實(shí)現(xiàn)，并提供使用者決策所需信息的手段。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)也常?？醋鍪且环N體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)將異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)集成在一起構(gòu)造、支持結(jié)構(gòu)化或?qū)ｉT查詢、分析報(bào)告和決策制定[5]。

1.2 多維數(shù)據(jù)模型

多維數(shù)據(jù)模型又稱之為數(shù)據(jù)立方體。該模型允許從多維對(duì)數(shù)據(jù)建模和觀察，一般由維和事實(shí)定義。維是保存記錄的透視圖或?qū)嶓w。每個(gè)維都有一個(gè)表與之關(guān)聯(lián)，稱為維度表，用于進(jìn)一步描述維。通常，多維數(shù)據(jù)模型圍繞中心主體組織。主體用事實(shí)表表示，事實(shí)是數(shù)值度量的。把它們看作數(shù)量是因?yàn)橛脩粝敫鶕?jù)它們分析維之間的關(guān)系[5]。

1.3 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模式的比較和選擇

由于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)下存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)為多維數(shù)據(jù)模型，所以實(shí)體-聯(lián)系數(shù)據(jù)模型廣泛應(yīng)用于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，其中數(shù)據(jù)庫(kù)模式由實(shí)體集和它們之間的聯(lián)系組成。這種數(shù)據(jù)模式適用于聯(lián)機(jī)事務(wù)處理。然而，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)需要簡(jiǎn)明的、面向主題的模式便于聯(lián)機(jī)分析數(shù)據(jù)。目前流行的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型是多維模型，常常以星形、雪花形和事實(shí)星座形存在。

星形模式通常包含大批數(shù)據(jù)且不含冗余事實(shí)表，外加一組維度為一的附表。這種模式下的維表類似星光一樣圍繞在中心事實(shí)表周圍。雪花形模式是在星形模式下進(jìn)一步變化，區(qū)別是某些維表可能是規(guī)范化的，這樣可以把數(shù)據(jù)進(jìn)一步分解到附加表中，構(gòu)成類似雪花形的結(jié)構(gòu)。這種表相對(duì)容易維護(hù)且節(jié)省存儲(chǔ)空間。而本文所述系統(tǒng)屬于事實(shí)星座形的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是需要多個(gè)事實(shí)表共享維表。因此，這種構(gòu)成形式可以看作星形模式的匯集。它能對(duì)多個(gè)主題建模，使系統(tǒng)更加有效。系統(tǒng)維表的關(guān)系如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的維度表

2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的組成

該系統(tǒng)是基于TCP/IP協(xié)議，并采用C/S模式組成整個(gè)系統(tǒng)。其中，系統(tǒng)的S端（指sever服務(wù)器端）將飛行數(shù)據(jù)清理、集成、變換后按一定的格式和關(guān)系維度表導(dǎo)入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。系統(tǒng)的C端（指clinet客戶端）可根據(jù)需求調(diào)用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示。

3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境

3.1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具

系統(tǒng)采用LabWindows/CVI8.5+SQL Sever 2008為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具。

圖2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

LabWindows/CVI8.5是一個(gè)完全的ANSI C的開(kāi)發(fā)環(huán)境，用于儀器控制、自動(dòng)檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理等應(yīng)用軟件。軟件本身含有豐富的常用控件，利用交互式的開(kāi)發(fā)平臺(tái)、交互式的編程方法使功能強(qiáng)大、使用靈活的C語(yǔ)言與用于數(shù)據(jù)采集、分析和顯示的測(cè)控專業(yè)工具有機(jī)的結(jié)合起來(lái)[2]。

SQL Sever 2008是當(dāng)前最流行的數(shù)據(jù)庫(kù)操作軟件之一，基于標(biāo)準(zhǔn)化查詢語(yǔ)言（SQL）。當(dāng)前，數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)爆炸式增長(zhǎng)。在耗費(fèi)相同系統(tǒng)資源的情況下，用戶可存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)供用戶使用。而且，用戶可在大量的數(shù)據(jù)中更加快速地尋找到所需要的信息。

當(dāng)用戶在安裝好LabWindows/CVI8.5和SQL Sever 2008后，再安裝SQL Toolkit數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用軟件工具包。該工具包會(huì)提供相應(yīng)的關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)操作的面板庫(kù)函數(shù)。此時(shí)，用戶再結(jié)合SQL語(yǔ)言，便可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)SQL Sever 2008中數(shù)據(jù)庫(kù)連接、添加、修改和刪除等一系列操作。

3.2 開(kāi)發(fā)工具所解決的難題

通常情況下試驗(yàn)數(shù)據(jù)容量都比較大，用傳統(tǒng)的文件指針?lè)绞綄?duì)其進(jìn)行讀寫，速度非常緩慢，甚至?xí)霈F(xiàn)死機(jī)或者內(nèi)存溢出等錯(cuò)誤。為解決這一難題，該數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)利用批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)的方法先將飛行數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，再利用SQL語(yǔ)句對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和讀取，不僅很好地解決了死機(jī)、內(nèi)存溢出等問(wèn)題，還大大提高了系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)的速度。

4 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的主要功能

1）服務(wù)器端將試驗(yàn)數(shù)據(jù)清理、集成和變換后按照一定的關(guān)系和格式導(dǎo)入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中。

2）客戶端提供友好的人機(jī)界面，用戶可方便快速的查詢數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中所需要的數(shù)據(jù)。

3）用戶可對(duì)查詢出的數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析，包括生成函數(shù)圖像；動(dòng)態(tài)捕捉關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)據(jù)；局部圖像放大；數(shù)據(jù)圖像預(yù)覽、打印和保存等功能。

圖3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)查詢界面

圖4 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)界面

5 結(jié)論

本系統(tǒng)已在分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到了具體的應(yīng)用。事實(shí)證明該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、實(shí)用，處理數(shù)據(jù)的速度快，進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)的功能全，極大減輕了設(shè)計(jì)人員分析飛機(jī)系統(tǒng)性能時(shí)的工作負(fù)擔(dān)，很好的提高了工作效率。

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