基于Web Services实验室数据集成应用研究

毛晓靖

摘 要：基于实验室综合管理系统LIMS，全面分析了多领域检验检测数据集成的需求，实验室检测检验数据采集、分析、传输集成等要素，提出了以Web Services为技术核心的实验室数据集成系统。应用在服务端建立多种Web服务的模型，有效解决了不同设备仪器业务数据结构、逻辑组成的不同问题。在此软件模型的基础上，应用C#.NET、Delphi 7.0对ARL3460型直读光谱仪进行服务端和客户端的开发，实现实验数据的采集和实验原始记录的生成，进而与LIMS系统实现无缝对接。

关键词：网络服务；数据集成；数据采集；数据分析

中图分类号：TP311.13 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.072

文章编号：2095-6835（2016）20-0072-02

在产品质量检验中，所涉及到的仪器设备众多，所采用的数据接口技术、数据采集技术和数据显示技术参差不齐。要想实现众多设备检测数据的集中自动化采集，实现与LIMS系统的无缝对接，可应用Web Services技术实现独立智能DAQ控件技术，对实验室检测数据进行智能采集、分析、存储，实现远程报告的输出。

1 Web Services基本组成

Web Services是一个平台独立、松耦合、自包含、基于可编程的Web应用程序，可使用开放的XML标准描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序，用于开发分布式互操作应用程序。其本质是一种在应用程序之间传递XML的机制，建立在HTTP、XML、SOAP、WSDL等技术之上。

按照拓扑结构，Web Services可以分为两类，具体如图1所示。第一种类型是信息型，Web Service仅支持简单的请求/响应操作。Web Services一般在等待请求，然后处理并响应请求。第二种是复合型，Web Service在进入操作和离开操作之间进行一定形式的协调。

2 数据集成系统组成

实验室数据集成系统是由数据采集系统、分析系统和报告生成系统3部分组成。

2.1 数据采集系统

根据实验室不同接口的检测设备，从逻辑结构上来讲，数据采集系统包括设备采集/控制、数据存储、数据访问、数据通讯、数据安全、调用接口几大部分，各个模板协同工作，可独立扩展，并且支持文件采集，直接设备采集/控制， RS-232、USB、TCP/IP等通信协议。前端组件池可以被单独安装、卸载、升级，以达到有效管理和复用的目的。

2.2 分析系统

由于综合性检验机构的检验检测项目具有多样性，使得其检测检测设备具有多样性。不同仪器、设备制造商所提供的仪器设备数据传输接口、传输协议、业务数据结构都各不相同。分析系统的主要功能是：在完成数据采集之后，需分析生成的相关数据、文件，将有价值的数据转换成XML格式传输到服务器中，与LIMS系统实现无缝对接。由于不同仪器间数据分析方法具有多样性，所以，将每种分析方法集成在不同的Web服务中，可以实现灵活调用。

2.3 报告生成

当实现检测数据与LIMS系统无缝对接后，报告生成系统采用LIMS系统报告模板。

3 软件模型

如图2所示，实验室数据集成软件模型由客户端和服务端组成。客户端有数据采集和数据分析2个功能。数据采集采用控件集成的形式，以满足不同设备硬件数据采集通讯要求；数据分析调用不同的Web服务接口实现不同的数据分析需求。服务端根据不同设备的数据分析要求实行不同的Web服务程序，在服务端设立不同的接口地址，以方便客户端调用。

对于软件客户端，根据仪器设备不同的通讯协议和业务数据逻辑结构，开发出不同的数据采集组件。对众多的组件形成前度组件池，可独立实现安装、卸载和更新。在客户端软件设置相关组件配置项，从而实现不同仪器设备不同的数据采集组件，以保证数据的正常采集。当数据采集组件采集到相关数据后，数据分析模块读取相关数据文件或直接读取采集组件传送的相关字符串。依据设备客户端软件的配置的相关Web服务接口地址，调用相关的Web服务程序，进行业务数据机构分析、数据逻辑分析和XML文件格式定义等工作。最后将Web服务返回的XML格式分析数据通过数据传输Web服务传输给LIMS系统服务器，以便于LIMS系统相关控件调用。

4 模型应用

依据上述软件模型，以火花直读光谱仪为例，简要讲述软件的应用实现。ARL3460火花直读光谱仪采用系统自带软件OXSAS1.7进行数据采集分析，可将最终结果以.cvs文件存储在相应的目录中。数据集成软件客户端需对系统生成.cvs文件进行解析、分析、存储、调用，从而实现LIMS系统中检验报告原始记录的自动生成。为了实现系统可扩展性，提出应用Web Services技术建立.cvs文件解析、分析、存储和调用模块，以便将其灵活应用到不同平台的客户端中。

在Windows 7 IIS 7.5 应用 Visual Studio Team System 2008开放环境中进行Web Services服务端的开发时，先打开vs.net，新建工程（asp.net web服务），在位置中键入http：//192.168.0.200：801/DAQServices，其中，DAQServices是工程的名字。服务端主要功能是分析测试仪器产生的test.cvs数据，并将其转换为系统需要的XML文件。其具体实现过程如下：

namespace webserver

{

[WebService（Namespace="http：//localhost/webserver/"）]

[WebMethod]

Public string taran（ ）

{

string[] source = File.ReadAllLines（"test.csv"）；

XElement cust = new XElement（"Root"，

from str in source

let fields = str.Split（'，'）

select new XElement（"SampleNumber"， fields[0]），

new XElement（"TestDate"， fields[1]），

new XElement（"ElementC"，fields[2]），

new XElement（"ElementP"，fields[3]），

}

}

这个程序的主要功能是读取生成的test.cvs文件，根据文件的数据分布规律提取金属材料的检验日期，样品编号，碳、磷元素含量等相关信息，并生成相应的XML文件。

客户端应用Delphi 7.0进行开发，开发界面如图3所示。

在客户端界面，可为相关采集组件选择适合不同仪器的采集方式，以满足其需求。采集组件应用C#.NET独立开发，最终生成对应的.DLL文件放入对应的客户端调用目录进行配置使用。考虑到实验室检测的实际情况，客户端数据确认分为手工上传和自动采集上传2种。手工上传数据是将检测人员测试确认生成的.CVS文件人为选择的通过服务端上传，客户端对其进行数据结构分析，数据格式转换后上传到服务器相对端口，存储数据，LIMS系统通过相应的空间接口调用显示数据，以便于报告编制人员调取相关报告的原始记录。

5 结束语

本文全面分析了实验室综合管理系统LIMS多领域检验检测数据集成的需求，简要介绍了Web Services的基本组成和调用方式，阐述了实验室检测检验数据采集、分析、传输集成等要素，提出了以Web Services为技术核心的实验室数据集成系统。要想相关应用能够顺利运行，要在服务端建立多种Web服务的模型，有效解决不同设备仪器业务数据结构、逻辑组成的不同问题。在此软件模型的基础上，应用C#.NET、Delphi 7.0对ARL3460型直读光谱仪进行服务端和客户端开发，实现实验数据的采集、实验原始记录生成，进而与LIMS系统实现无缝对接。

参考文献

[1]Chris Payne.Asp.net从入门到精通[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[2]郑晓东，王志坚，周晓峰，等.一种基于Web Service的分布式计算模型研究及其实现[J].计算机工程与应用，2004（1）.

[3]李玉海，杜晖，黄京.基于Web的实时信息报送系统的设计与实现[J].科技进步与对策，2005（06）.

[4]郭清菊.基于Web Service企业级应用分析与构建[J].电脑知识与技术，2009（15）.

[5]修云，董明望.Web服务在远程监控系统中的应用研究[J].中国水运（理论版），2007（03）.

[6]凌翔.Web应用安全防护系统的研究与实现[D].西安：西安工业大学，2014.