IETM数据库模型设计方法研究*

2010-04-26王金树程荣涛

舰船电子工程 2010年4期

胡军王金树程荣涛

(海军潜艇学院作战指挥系1) 青岛 266071)(海军驻武汉四三八厂军事代表室2) 武汉 430064)

1 引言

交互式电子技术手册(Interactive Electronic Technical Manuals,IETM)是将武器装备或民用设备的纸介质技术资料数字化,通过电子显示系统向操作维护人员提供一个与维修测试过程相融合的、多格式的、人机交互的技术信息查询和维护环境。它具有体积小、检索迅速、安全性好等特点,能大幅度提高装备保障工作的效能和水平。目前,世界各国军事和民用领域均把IETM作为装备信息化建设的重要内容,积极研究和推广。

2 用户需求分析

2.1 数据需求

用户对数据的需求可从IETM内容数据模型(CDM)的角度分析,CDM一般划分为通用信息层和特定内容层。通用信息层包括模板、链接元素、上下文过滤元素和基本元素。基本元素由文本、表格、图形、音频、视频、过程和对话框组成,是构成特定内容层元素的基础。特定内容层以系统作为分类依据,系统又包括描述信息、任务信息、故障信息及零件信息等。CDM实质上是IETM的信息视图,从微观上和信息关系的角度描述IETM的数据结构特征,为数据库的设计奠定基础[1]。

2.2 交互需求

用户对IETM的设计结果在交互功能上体现为导航功能、数据访问功能、信息数据关联和警报功能。其中导航功能可通过目录树和页面链接实现;数据访问功能主要包括书签和信息检索功能;信息数据的关联要建立基本元素间的关联关系;警报功能用于提供系统组件和处理状态的相关信息。

2.3 显示界面需求

IETM的界面要具有很强的形象表达能力,显示画面应图文并茂、重点突出,显示有序、颜色适当,风格一致。因此无论是基本信息的显示样式还是一些功能界面的设计(如导航栏、目录树、状态栏等)都必须有相应的要求。

3 数据库建模

3.1 S1000D中IETM数据管理的模式

S1000D标准(采用公共源数据库的技术出版物国际规范)是由欧洲航空航天和国防工业协会(ASD)和美国航空航天工业协会(AIA)共同制订的一个采用公共源数据库来采办和编著技术出版物的国际标准[2]。目前,S1000D标准在美国及北约的军事及民用领域有着广泛的应用,英国国防部是该标准的主要推动者,在向政府提供的所有设备技术手册中,已要求承包商强制执行该标准。S1000D标准由于其显著的优点而得到了广泛的应用,也为我国相关标准的制定提供了借鉴。

S1000D的一个重要特征是为IETM的制作提供了一个开放系统表述方法,以数据模块(Data Module,DM)组织技术信息,以公共源数据库(Common Source Data Base,CSDB)管理信息对象。公共源数据库和数据模块作为S1000D中的两个核心概念,是用来保证IETM实例间的信息共享和交换。

数据模块是S1000D标准中最核心的信息对象,标准中推荐用中性格式(SGM L或XML)描述数据模块。IETM中以数据模块来组织信息,以CSDB来管理信息对象。所以,公共源数据库实现架构的确定要以数据模块的存储、管理的便利性决定。

3.2 建立对象模型

立足当前的网络技术,构建基于Web的联合式IETM系统,使其具有强大的信息共享和交互能力,使不同地域的用户能及时有效地获取信息,以辅助维修保障和其它工作[3]。系统应具备跨平台、易移植、可重用、便管理、快查询、可扩展性强等能力。综合目前全军信息化建设的现状,系统可采用B/S结构来实现各个部队武器装备维修保障过程中的信息共享和协同操作。

以从传统的纸质文档转化生成XML格式的IETM为例,基于XML的IETM设计流程如图1所示。首先,对原始的纸质文档的内容进行分析,按照模块化的设计思路将其分解至各个数据模块的层次,每一个数据模块表示一部分完整的装备信息;之后,基于XML Schema将各个数据模块的信息转换成XML文档格式;然后,将XML文档按照一定的规则存储至IETM 数据库(CSDB)中;最后,编写IETM浏览程序。IETM浏览程序将自动与CSDB建立数据链接,将CSDB中的数据按照用户的输入检索并输出至数据集中。此时的数据集中又恢复成为 XML文档的格式,由浏览程序为该XML文档指定相应的 XSLT(样式表文件),将XML以H TML、DHTML或者PDF的形式输出显示给用户。再加上必要的交互功能,即可实现完整的IETM系统。

图1 联合式IETM系统模型

3.3 相关技术

IETM创作涉及开发环境、XML技术、数据交互、数据库技术、矢量图形图像技术、信息的加、解密等多种技术[4]。

在IETM 中,各层次的信息可抽象为对象,为更好地分析对象间的逻辑关系和数据库的结构,采用可视化建模语言UML来建立IETM对象模型。根据用户需求分析,所有对象从总体上可分为节点对象类和抽象对象类。节点对象类由抽象对象类聚合而成,抽象对象类又可泛化为多个节点对象类,其关系如下所述。

1)目录对象包含所有的节点对象,它与技术信息节点是一对多的关系。

2)系统节点由一个或多个任务信息、零件信息、故障信息和描述信息聚合而成的。

3)任务节点下的步骤序列关联着多个抽象步骤,步骤节点与基本元素是一对多的关系。

4)零件信息节点可以关联多个零件主、连接件、附属件、零件位置以及文本和图形对象。

5)描述信息节点下的段落序列关联着多个段落对象,段落节点与基本元素是一对多的关系。

4 基于对象模型的数据库设计

4.1 通用映射规则

基于对象模型的数据库设计,其实质是建立对象模型向数据库模式的映射关系,最终将对象间的关系转化为二维表及表间关系,映射规则归纳为[5]:1)一个对象类可映射为多个表,当类间有一对多关联时,一个表也可对应多个类;2)关联关系(一对多、多对多)一般映射为一个表,也可在对象类表间定义相应外键;3)泛化关系的父类一般不映射为表,其子类分别映射为不同表;4)聚合关系原则上采取与关联关系相同的映射规则,根据需要也可映射为多个表。

4.2 数据库设计

现以部分模型对象为例,分析其数据库表映射方法。

1)全局对象表 T_OBJECT。如表1,该表是目录对象的映射表,IETM中所有的对象都统一管理在该表中,不同对象通过ID建立关联关系。

表1 全局对象表T_OBJECT

2)链接对象表。链接对象的映射表是T_SUBLINK和T_RESOLVER,前者用于存储链接对象基本信息。后者通过一个属性指向链接的目标对象。

3)基本元素映射表。基本元素在数据库中一般需要映射为多个表,以文本对象为例,其映射表是相互关联的表T_TEXT和T_PCDATA。前者存储文本对象的基本信息,后者存储具体的文本信息内容(可析字符),如表2和表3所示。

表2 文本对象模式表T_T EXT

表3 文本对象模式表T_PCDATA

5 数据调用方法

5.1 连接及查询技术的实现

ADO接口技术是实现与Web数据库连接的通道,其主要优点是易于使用、速度快、内存开销小,它使用最少的网络流量,并且在前端和数据源之间使用最少的层数,它是一个轻量、高性能的接口。ADO中最重要的对象有三个:Connection、Command和 Recordset,分别表示“连接”对象、“命令”对象和“记录集”对象。可用VB、VC、Java等语言来访问数据库。

5.2 查询模块设计

对联合IETM系统中的技术资料的电子地址进行定位查询的过程是:先对系统的外部实体(资源),包括文档、自动处理过程、显示方式、维修保障内容、故障信息和武器装备各分系统模块等部件,进行虚拟 URL地址化,每个外部实体有自己的URL地址;通过该地址的链接完成对系统的交互式操作。不同部件的电子地址可存储在不同的文件包中、文件路径中、固定媒体中或可更换光盘中。以下是应用于某装备的IETM系统,用VC实现了用户界面,ADO技术来连接SQL数据库。此系统的关键技术在于连接及查询部分,用于查询的部分SQL源程序如下: