毛曉靖

摘 要：基于實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)LIMS，全面分析了多領(lǐng)域檢驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)集成的需求，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、分析、傳輸集成等要素，提出了以Web Services為技術(shù)核心的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)。應(yīng)用在服務(wù)端建立多種Web服務(wù)的模型，有效解決了不同設(shè)備儀器業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯組成的不同問題。在此軟件模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用C#.NET、Delphi 7.0對(duì)ARL3460型直讀光譜儀進(jìn)行服務(wù)端和客戶端的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和實(shí)驗(yàn)原始記錄的生成，進(jìn)而與LIMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；數(shù)據(jù)集成；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)：TP311.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.072

文章編號(hào)：2095-6835（2016）20-0072-02

在產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中，所涉及到的儀器設(shè)備眾多，所采用的數(shù)據(jù)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和數(shù)據(jù)顯示技術(shù)參差不齊。要想實(shí)現(xiàn)眾多設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)的集中自動(dòng)化采集，實(shí)現(xiàn)與LIMS系統(tǒng)的無縫對(duì)接，可應(yīng)用Web Services技術(shù)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立智能DAQ控件技術(shù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能采集、分析、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)告的輸出。

1 Web Services基本組成

Web Services是一個(gè)平臺(tái)獨(dú)立、松耦合、自包含、基于可編程的Web應(yīng)用程序，可使用開放的XML標(biāo)準(zhǔn)描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)和配置這些應(yīng)用程序，用于開發(fā)分布式互操作應(yīng)用程序。其本質(zhì)是一種在應(yīng)用程序之間傳遞XML的機(jī)制，建立在HTTP、XML、SOAP、WSDL等技術(shù)之上。

按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，Web Services可以分為兩類，具體如圖1所示。第一種類型是信息型，Web Service僅支持簡(jiǎn)單的請(qǐng)求/響應(yīng)操作。Web Services一般在等待請(qǐng)求，然后處理并響應(yīng)請(qǐng)求。第二種是復(fù)合型，Web Service在進(jìn)入操作和離開操作之間進(jìn)行一定形式的協(xié)調(diào)。

2 數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)組成

實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和報(bào)告生成系統(tǒng)3部分組成。

2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室不同接口的檢測(cè)設(shè)備，從邏輯結(jié)構(gòu)上來講，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括設(shè)備采集/控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)安全、調(diào)用接口幾大部分，各個(gè)模板協(xié)同工作，可獨(dú)立擴(kuò)展，并且支持文件采集，直接設(shè)備采集/控制， RS-232、USB、TCP/IP等通信協(xié)議。前端組件池可以被單獨(dú)安裝、卸載、升級(jí)，以達(dá)到有效管理和復(fù)用的目的。

2.2 分析系統(tǒng)

由于綜合性檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目具有多樣性，使得其檢測(cè)檢測(cè)設(shè)備具有多樣性。不同儀器、設(shè)備制造商所提供的儀器設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸接口、傳輸協(xié)議、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都各不相同。分析系統(tǒng)的主要功能是：在完成數(shù)據(jù)采集之后，需分析生成的相關(guān)數(shù)據(jù)、文件，將有價(jià)值的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XML格式傳輸?shù)椒?wù)器中，與LIMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。由于不同儀器間數(shù)據(jù)分析方法具有多樣性，所以，將每種分析方法集成在不同的Web服務(wù)中，可以實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)用。

2.3 報(bào)告生成

當(dāng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)與LIMS系統(tǒng)無縫對(duì)接后，報(bào)告生成系統(tǒng)采用LIMS系統(tǒng)報(bào)告模板。

3 軟件模型

如圖2所示，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)集成軟件模型由客戶端和服務(wù)端組成?？蛻舳擞袛?shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析2個(gè)功能。數(shù)據(jù)采集采用控件集成的形式，以滿足不同設(shè)備硬件數(shù)據(jù)采集通訊要求；數(shù)據(jù)分析調(diào)用不同的Web服務(wù)接口實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)分析需求。服務(wù)端根據(jù)不同設(shè)備的數(shù)據(jù)分析要求實(shí)行不同的Web服務(wù)程序，在服務(wù)端設(shè)立不同的接口地址，以方便客戶端調(diào)用。

對(duì)于軟件客戶端，根據(jù)儀器設(shè)備不同的通訊協(xié)議和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)，開發(fā)出不同的數(shù)據(jù)采集組件。對(duì)眾多的組件形成前度組件池，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)安裝、卸載和更新。在客戶端軟件設(shè)置相關(guān)組件配置項(xiàng)，從而實(shí)現(xiàn)不同儀器設(shè)備不同的數(shù)據(jù)采集組件，以保證數(shù)據(jù)的正常采集。當(dāng)數(shù)據(jù)采集組件采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)分析模塊讀取相關(guān)數(shù)據(jù)文件或直接讀取采集組件傳送的相關(guān)字符串。依據(jù)設(shè)備客戶端軟件的配置的相關(guān)Web服務(wù)接口地址，調(diào)用相關(guān)的Web服務(wù)程序，進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)分析、數(shù)據(jù)邏輯分析和XML文件格式定義等工作。最后將Web服務(wù)返回的XML格式分析數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸Web服務(wù)傳輸給LIMS系統(tǒng)服務(wù)器，以便于LIMS系統(tǒng)相關(guān)控件調(diào)用。

4 模型應(yīng)用

依據(jù)上述軟件模型，以火花直讀光譜儀為例，簡(jiǎn)要講述軟件的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。ARL3460火花直讀光譜儀采用系統(tǒng)自帶軟件OXSAS1.7進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，可將最終結(jié)果以.cvs文件存儲(chǔ)在相應(yīng)的目錄中。數(shù)據(jù)集成軟件客戶端需對(duì)系統(tǒng)生成.cvs文件進(jìn)行解析、分析、存儲(chǔ)、調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)LIMS系統(tǒng)中檢驗(yàn)報(bào)告原始記錄的自動(dòng)生成。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可擴(kuò)展性，提出應(yīng)用Web Services技術(shù)建立.cvs文件解析、分析、存儲(chǔ)和調(diào)用模塊，以便將其靈活應(yīng)用到不同平臺(tái)的客戶端中。

在Windows 7 IIS 7.5 應(yīng)用 Visual Studio Team System 2008開放環(huán)境中進(jìn)行Web Services服務(wù)端的開發(fā)時(shí)，先打開vs.net，新建工程（asp.net web服務(wù)），在位置中鍵入http：//192.168.0.200：801/DAQServices，其中，DAQServices是工程的名字。服務(wù)端主要功能是分析測(cè)試儀器產(chǎn)生的test.cvs數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要的XML文件。其具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

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]），

}

}

這個(gè)程序的主要功能是讀取生成的test.cvs文件，根據(jù)文件的數(shù)據(jù)分布規(guī)律提取金屬材料的檢驗(yàn)日期，樣品編號(hào)，碳、磷元素含量等相關(guān)信息，并生成相應(yīng)的XML文件。

客戶端應(yīng)用Delphi 7.0進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)界面如圖3所示。

在客戶端界面，可為相關(guān)采集組件選擇適合不同儀器的采集方式，以滿足其需求。采集組件應(yīng)用C#.NET獨(dú)立開發(fā)，最終生成對(duì)應(yīng)的.DLL文件放入對(duì)應(yīng)的客戶端調(diào)用目錄進(jìn)行配置使用?？紤]到實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的實(shí)際情況，客戶端數(shù)據(jù)確認(rèn)分為手工上傳和自動(dòng)采集上傳2種。手工上傳數(shù)據(jù)是將檢測(cè)人員測(cè)試確認(rèn)生成的.CVS文件人為選擇的通過服務(wù)端上傳，客戶端對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后上傳到服務(wù)器相對(duì)端口，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，LIMS系統(tǒng)通過相應(yīng)的空間接口調(diào)用顯示數(shù)據(jù)，以便于報(bào)告編制人員調(diào)取相關(guān)報(bào)告的原始記錄。

5 結(jié)束語

本文全面分析了實(shí)驗(yàn)室綜合管理系統(tǒng)LIMS多領(lǐng)域檢驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)集成的需求，簡(jiǎn)要介紹了Web Services的基本組成和調(diào)用方式，闡述了實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集、分析、傳輸集成等要素，提出了以Web Services為技術(shù)核心的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)。要想相關(guān)應(yīng)用能夠順利運(yùn)行，要在服務(wù)端建立多種Web服務(wù)的模型，有效解決不同設(shè)備儀器業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯組成的不同問題。在此軟件模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用C#.NET、Delphi 7.0對(duì)ARL3460型直讀光譜儀進(jìn)行服務(wù)端和客戶端開發(fā)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、實(shí)驗(yàn)原始記錄生成，進(jìn)而與LIMS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。

參考文獻(xiàn)

[1]Chris Payne.Asp.net從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[2]鄭曉東，王志堅(jiān)，周曉峰，等.一種基于Web Service的分布式計(jì)算模型研究及其實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004（1）.

[3]李玉海，杜暉，黃京.基于Web的實(shí)時(shí)信息報(bào)送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技進(jìn)步與對(duì)策，2005（06）.

[4]郭清菊.基于Web Service企業(yè)級(jí)應(yīng)用分析與構(gòu)建[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009（15）.

[5]修云，董明望.Web服務(wù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)水運(yùn)（理論版），2007（03）.

[6]凌翔.Web應(yīng)用安全防護(hù)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安工業(yè)大學(xué)，2014.