汽车动力经济性能管理系统的数据库设计

向 强

(湖北汽车工业学院 汽车工程学院，湖北 十堰 442000)

汽车开发流程错综复杂。包括概念设计阶段、结构设计阶段、零部件设计、工艺设计、验证设计、试验等阶段[1]。各个阶段的研发数据快速增加。如何迅速为研发人员提供有效数据，使开发流程更为合理，是一个需要解决的问题。汽车动力经济性能管理系统极大地简化了汽车开发流程。从人工管理项目过渡到系统自动提醒、分配子项目，从excel数据管理到数据库数据管理，从单一报表模版到数据库提供多格式报表模版，多方位提高汽车研发效率。由于汽车实验中会产生大量的数据，这庞大的验数据之间会有多层的约束限制逻辑，研发人员需要高效地分析数据、查询数据与存储数据。所以，设计简约的系统界面、搭建简洁的数据结构和规划灵活的系统操作流程是系统分析的关键。

1 需求分析

1.1 系统构架

本系统的客户端使用ASP.NET Web Service连接数据库，C/S指的是客户端(Client)与服务器(Server)，很多程序的Server其实只是数据库Server，客户端直连数据库。这在公司局域网内还可以在外网上应用，如何“直连”数据库是个难题，而且这种直连模式使得数据库服务器不得不暴露在外网，会带来安全隐患。C/S直接连接数据库的示意图如图1所示。

图1 C/S直连数据库

图2 C/S通过Web Service连接数据库

如果把ASP.NET Web Service作为服务器，那么，客户端将不需要直接和数据库打交道。如果给ASP.NET Web Service服务器一个外网IP，那么，客户端可在外网使用。这样做也会极大减轻数据库压力。C/S通过Web Service连接数据库示意图如图2所示。

为确保ASP.NET Web Service安全，要求IIS支持HTTPS安全协议。创建ASP.NET Web服务程序项目后，在Web.config文件中配置数据库字符串连接和系统参数。Service.asmx是服务文件，Web Service发布后通过它访问具体的服务。汽车动力经济性能数据库智能信息管理系统包括基本信息管理、零部件管理、试验数据管理、项目管控、系统管理和检索,其结构图如图3所示。

图3 系统功能图

1.2 系统数据库结构分析

分析完系统的实际需求之后，需要对数据库的结构进行分析，该数据库的结构主要包括在实际使用过程中的数据关系结构和项目各个阶段的任务分析。经过分析，整车动力经济性能数据库包含车型数据表、车型参数表、竞品车数据表、发动机数据表、变速箱数据表、电机数据表、电机控制器数据表、动力电池数据表、试验数据表等数据表。分析项目需求后，归纳得到系统数据流如图4所示。

图4 系统数据流图

本数据库系统实际应用过程中，要满足不同工程师的项目使用需求和数据处理需求，在分析系统的数据流以后，归纳总结后的系统使用功能如表1所示。

表1 系统功能表

2 关系数据库设计

在了解用户在实际开发工作中的需求之后，要对其需求进行分析并将其转换为对应有效的数据库关系结构，需要初步完成良好简约的数据库模式，概念设计以及逻辑设计是本数据系统设计的重点。

2.1 数据库的概念提出

在初步分析用户在研发过程中的结构数据和试验数据需求之后，需要将这些需求转化并抽象成系统设计师可以接受的概念模型，此过程被称为概念数据库结构的设计过程[3]。该过程中需要明确各个实体之间的制约方式和联系类型，即分析工程师提出的项目数据,并构建实体和其属性以及设计实体所需要的关键字,从而设计出与管理系统相关的E-R图示。

整车动力经济性能数据库系统中主要包含用户人员、日志记录、项目、车型、发动机、变速箱、电机、电池、轮胎、试验数据、动力性能、油耗性能、续驶里程、排放性能等实体。各实体间的联系如下：发动机、变速箱、电机、电池、轮胎属于车型、动力性能、油耗性能、续驶里程、排放性能属于试验数据，用户拥有和管理车型，用户人员和试验数据在项目开展过程中建立一对一和一对多的联系，用户人员在车型配置构建过程中和各项零部件建立联系，用户人员主要包括对系统的各项操作记录和申请流程记录。在分析各项数据表实体和建立每个表的关键字之后，遵循避冗余性、真实性、简便性等原则，设计出整车动力经济性能数据库管理系统的概念E-R图,如图5所示。

图5 系统R-R图

2.2 数据库逻辑设计

本阶段需要将系统设计概念E-R图中的实体相关属性以及所有实体之间的相互制约关系设计为关系模式，然后根据此模式创建数据表是数据库逻辑设计阶段的主要任务[4]。设计实践表明，在E-R图的基础上规划的数据表逻辑清晰，有助于系统设计人员在后期对数据库进行开发和维护。如图6所示。

图6 数据库逻辑设计示意图

整车动力经济性能数据库系统数包含的概念E-R图设计成为如表2 所示的关系模式表。其中实体为用户、日志记录、车型等，实体属性为各表格的内容，表的主键为有下划线的内容。用户表、日志记录表、项目表、车型表、发动机表、试验数据表、动力性能表等为实体表，包括各个实体的关键字和属性。用车型与发动机、变速箱、电机、电池、轮胎为一对多联系，试验数据与动力性能、油耗性能、排放性能、续驶里程为一对多制约，用户人员与日志记录为一对多制约，用户人员与项目为一对多制约，用户人员与车型为一对多制约，用户人员与试验数据为一对多制约，车型和项目与试验数据为多对多制约。

表2 系统关系模式表

3 系统数据库实现及应用

3.1 系统数据库实现

一般的企业级应用系统实质上是对业务数据的增加、删除、修改、查询和导入导出，即对数据库的操作，因此，本文选用Oracle关系型数据库，具备良好的通用性。设计的物理数据模型如图7所示。

图7 系统物理数据模型

整车动力经济性能数据库智能信息管理系统数据库包括User、CarType、TireArg、MotorCharacter、EngineArg、BatteryGroup、TransmissionArg、DynamicTrailUsing、EleCarRunDisNEDC、TrialSpeedOilWearHouse、Log、Project等数据表，在Oracle中查看到的数据表如图8所示。

图8 系统数据表

3.2 系统数据库应用

在构建系统后设计出数据库结构，从而搭建出整车动力经济性能数据库，实际应用本系统后，效果良好。该系统主要实现了以下功能：用户信息管理功能、车型信息管理功能、试验信息管理功能、项目信息管理功能、数据信息查询功能、报表输出功能等功能。以复杂的车型数据和项目数据信息查询为例，使用数据库全局检索方法，如图9所示，并在系统前台显示。其查询结果如图10所示，系统全局浏览如图11所示。

图9 数据查询图

图10 系统查询图

图11 系统浏览图

4 结语

本文在对整车动力经济性能数据库智能信息管理系统进行数据需求分析的基础上，设计了系统概念数据模型和逻辑数据模型，并运用C#2010和Oracle完成了系统数据库的创建。通过实际应用，不断完善该数据库系统，应用表明该系统不仅可以很好地满足数据的完整性要求，而且支持多个数据间的关联与约束，防止了因错误的数据插入、删除和修改带来的数据问题，满足了整车动力经济性能数据库智能信息管理系统对实际应用的要求。该系统数据库在企业实际中得到了很好的应用。

参考文献：

[1] 刘晓强.信息系统与数据库技术[M].北京: 机械工业出版社，2013.

[2] 张鄂. 现代设计理论与方法[M]. 北京：科学出版社，2007.

[3] 陈向辉,王敬乐.基于Oracle的应用软件系统检索性能的优化[J].河北科技大学学报,2002,23(1):60-63.

[4] 岳榴,李忠利.汽车性能试验测试与分析系统的研究与开发[J].汽车技术, 2001(3):18-20.