E-linac數(shù)字化設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)分析

盤采華，呂建友

（中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 102413）

E-linac數(shù)字化設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)分析

盤采華，呂建友

（中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 102413）

直線加速器設(shè)計(jì)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化是今后加速器的發(fā)展趨勢(shì)，文章在進(jìn)行電子直線加速器（E-linac）數(shù)字化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了E-linac數(shù)字化設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)，以解決設(shè)計(jì)管理中存在的信息共享、資源統(tǒng)籌差、工作協(xié)調(diào)不夠等問題，提高設(shè)計(jì)管理的效率和加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)的研究水平，以信息化推進(jìn)加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)管理體系和設(shè)計(jì)現(xiàn)代化，為直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)變革創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

E-linac；數(shù)字化設(shè)計(jì)；管理系統(tǒng)；JSP；SSH框架

1 數(shù)字化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要性和意義

在2016年國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作座談會(huì)上，總書記指出要加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化，做大做強(qiáng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，直線加速器設(shè)計(jì)的信息化和網(wǎng)絡(luò)化是今后加速器的發(fā)展趨勢(shì)，而信息的數(shù)字化是越來(lái)越為研究人員所重視?！皵?shù)字化”是計(jì)算機(jī)、信息通訊、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等一系列相關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)是支持電子直線加速器設(shè)計(jì)全過程、支持電子直線加速器相關(guān)數(shù)據(jù)管理、支持電子直線加速器設(shè)計(jì)流程的控制與優(yōu)化等，也就是以建模為基礎(chǔ)，以優(yōu)化設(shè)計(jì)為主體，如圖1所示。因此可以說(shuō)，進(jìn)行電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)是勢(shì)在必行。

而在傳統(tǒng)的電子直線加速器設(shè)計(jì)中，普遍采用集中協(xié)調(diào)、各小組分開單機(jī)設(shè)計(jì)的模式，這種方式不僅交流不方便，而且設(shè)計(jì)效率低，為解決當(dāng)前電子直線加速器設(shè)計(jì)的管理中存在信息共享、資源統(tǒng)籌、工作協(xié)調(diào)等方面不夠的問題，提高設(shè)計(jì)管理的效率和加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)的研究水平，本文構(gòu)建了E-linac數(shù)字化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)，以信息化推進(jìn)加速器設(shè)計(jì)管理體系和設(shè)計(jì)現(xiàn)代化。

圖1 E-linac數(shù)字化設(shè)計(jì)內(nèi)涵

電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)是以設(shè)計(jì)過程為主線，將其工程項(xiàng)目作為產(chǎn)品對(duì)象，系統(tǒng)的解決項(xiàng)目管理、協(xié)同工作、資源共享3方面的問題。通過從項(xiàng)目的立項(xiàng)、分解、實(shí)施到完工等全過程管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)資源的合理利用；并將所有過程的相關(guān)信息都記錄備案，提供相關(guān)數(shù)據(jù)圖表以供查詢統(tǒng)計(jì)，為設(shè)計(jì)單位實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理打下良好的基礎(chǔ)，為直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)變革創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

2 需求分析

電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)是適應(yīng)信息化發(fā)展的需要，提高電子直線加速器設(shè)計(jì)效率，縮短研制周期而開發(fā)設(shè)計(jì)的。本系統(tǒng)采用JSP，servlet技術(shù)，使用MyEclipse作為開發(fā)工具，選擇MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，tomcat服務(wù)器支持。采用B/S模式，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)管理、項(xiàng)目流程管理、數(shù)據(jù)管理以及各部件設(shè)計(jì)管理的功能，具體詳情如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能圖

經(jīng)過綜合分析，電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)員、數(shù)據(jù)審核員和項(xiàng)目管理員共同參與的工作過程，電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)必須做到三者的協(xié)調(diào)，從而使用戶能夠各自順利完成工作。所以，系統(tǒng)主要包括3種角色：設(shè)計(jì)員、審核員和管理員。每種角色的權(quán)限和功能是不同的。系統(tǒng)的總體功能模塊如圖3所示。設(shè)計(jì)員模塊的具體功能如圖4所示，審核員模塊的功能見圖5。

圖3 系統(tǒng)功能模塊

圖4 設(shè)計(jì)員模塊

圖5 審核員模塊

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

本文選擇的是B/S體系結(jié)構(gòu)，利用JSP技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)和研制，通過選用tomcat和Apache的結(jié)合作為服務(wù)器，以及后臺(tái)的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)完成電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)管理平臺(tái)的搭建。B/S結(jié)構(gòu)是一種三層框架結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，完全通過瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶界面和實(shí)現(xiàn)所有功能，即用戶通過網(wǎng)絡(luò)和中央服務(wù)器實(shí)現(xiàn)客戶端異地實(shí)時(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)操作，客戶機(jī)上只需要安裝如Internet explorer等瀏覽器軟件。這種結(jié)構(gòu)節(jié)約了開發(fā)成本，是一種全新的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)，成為當(dāng)今應(yīng)用軟件的首選體系結(jié)構(gòu)。

3.2 開發(fā)技術(shù)及工具簡(jiǎn)介

系統(tǒng)利用Java語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，運(yùn)用JSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)頁(yè)面設(shè)計(jì)，運(yùn)用Struts 2完成框架設(shè)計(jì)，使用Hibernate框架完成數(shù)據(jù)庫(kù)連接，最后采用工具M(jìn)yEclipse完成編譯。

JSP是一種動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其根本是一個(gè)簡(jiǎn)化的Servlet設(shè)計(jì)，具有語(yǔ)法規(guī)則簡(jiǎn)單以及可以提高應(yīng)用開發(fā)速度和效率的優(yōu)點(diǎn)。JSP是一種典型的平臺(tái)無(wú)關(guān)性的開發(fā)技術(shù)，圖6為其工作原理示意。

圖6 JSP工作原理圖

Struts 2框架式MVC流程架構(gòu)，在分層開發(fā)中具有很大的優(yōu)勢(shì)。它在開發(fā)Web應(yīng)用程序時(shí)把表示層和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層分離，具有可靠性、高重用性、可適應(yīng)性、可維護(hù)性、低開發(fā)成本和快速部署的優(yōu)點(diǎn)。

Hibernate是一個(gè)開放源代碼的對(duì)象關(guān)系映射框架。設(shè)計(jì)者對(duì)JDBC進(jìn)行了非常輕量級(jí)的對(duì)象封裝。該框架主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)體類間的映射，具有使程序?qū)ο蠡⒑?jiǎn)化重復(fù)性代碼、移植性好和透明持久化的優(yōu)點(diǎn)。

MyEclipse是一種可支持Java Web開發(fā)的技術(shù)平臺(tái)。它是JavaEE集成開發(fā)環(huán)境，功能豐富，包括編碼、調(diào)試、測(cè)試和發(fā)布，并可在程序開發(fā)發(fā)布及整合方面提高工作效率。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析抽象出信息結(jié)構(gòu)，得到電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)的E-R圖，如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)庫(kù)E-R圖

4 編程與實(shí)現(xiàn)

為提高系統(tǒng)的效率和實(shí)現(xiàn)的效果，本系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL，其邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有用戶表（User）、項(xiàng)目表（Shop）、工作組表（Wgroup）、任務(wù)表、版本表、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表和通知表（Notice）等7張表。數(shù)據(jù)庫(kù)操作的接口是service，而數(shù)據(jù)庫(kù)操作的接口實(shí)現(xiàn)是依靠serviceImp。其中配置文件struts.xml是配置跳轉(zhuǎn)文件，beans.xml文件是配置hibernate spring的，其中數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)信息配置如下所示：

對(duì)各部件設(shè)計(jì)的管理是系統(tǒng)的主要功能，包括對(duì)電子槍設(shè)計(jì)、加速管設(shè)計(jì)、速調(diào)管設(shè)計(jì)、四級(jí)透鏡設(shè)計(jì)等的管理。其中電子槍設(shè)計(jì)過程為首先利用軟件PBGUN計(jì)算電子光學(xué)尺寸，其流程如圖8所示，通過調(diào)整陰陽(yáng)極距離、聚焦極形狀、尺寸使?jié)M足參數(shù)要求（高壓、導(dǎo)流系數(shù)、射程、束腰直徑、發(fā)射度），然后利用INVENTOR進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)，保證陰極發(fā)射度部分的尺寸形狀與電子光學(xué)設(shè)計(jì)的尺寸一致。

5 結(jié)語(yǔ)

該管理系統(tǒng)一方面，使設(shè)計(jì)人員可以在管理平臺(tái)的幫助下，運(yùn)用豐富的理論知識(shí)、先進(jìn)的管理方法，完整、高效地設(shè)計(jì)完成電子直線加速器，并且可以創(chuàng)造性地形成電子直線加速器設(shè)計(jì)自己獨(dú)有的管理模式。另一方面，電子直線加速器設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)是一個(gè)多層次的E-linac設(shè)計(jì)協(xié)同管理平臺(tái)。通過該平臺(tái)可完成設(shè)計(jì)流程的電子化管理、實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的協(xié)同管理、數(shù)據(jù)共享和文件協(xié)同、電子文檔管理以及管理體系文件的管理等功能，在整個(gè)項(xiàng)目過程中涉及的輸入、輸出文檔等相關(guān)的數(shù)據(jù)可以在整個(gè)項(xiàng)目組的范圍內(nèi)共享，便于項(xiàng)目成員充分參與協(xié)同設(shè)計(jì)。建立支持協(xié)同工作的設(shè)計(jì)管理平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)電子直線加速器數(shù)字化設(shè)計(jì)變革的基本保障。

圖8 電子槍電子光學(xué)尺寸設(shè)計(jì)圖

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Analysis on E-linac digital design management system

Pan Caihua, Lyu Jianyou
（China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China）

Informationization and networking of linear accelerator’s design is the trend of the accelerator in the future, this paper constructed an E-linac digital management system based on the digital design of the electron linear accelerator (E-linac), in order to solve the problems in design management of information sharing, resource planning, problem of insufficient coordination, improving the design management efficiency and digital design accelerator research level, to promote the digital design management system of accelerator and modernization by informatization, laying the foundation for thelinear accelerator digital design innovation.

E-linac; digital design; management system; JSP; SSH framework

盤采華（1991— ），女，廣西貴港，碩士研究生；研究方向：應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)信息技術(shù)。