（计算机应用技术专业论文）动物肠胃道试验信息管理分析系统的研究.pdf

摘耍 _ 二十一世纪是生物信息科学繁荣的世纪。试验是生物信息获取的途径之一，随着生物技术的 发展，各种生物试验规模越来越庞人，将多人试验生成人量的数据统一管理和综合分析，已成为 当今生物信息处理的重要环节和必要手段。 针对在动物肠胃道试验数据管理过程中遇到的问题，本研究通过分析国内外试验数据管理分 析系统并进行实际调研，研究多种可以用于解决动物肠胃道试验设计、数据管理和数据分析相结 合的系统设计方案，根据动物肠胃道试验数据管理的特点，以在n e t 平台上建立动物肠道试验 信息管理分析系统为目标，重点研究了实现过程中的相关技术完成了系统的架构设计和功能模 块设计。解决了在系统实现过程中的多种对象调用和异种数据格式问的转换问题：将s p s s 统计 分析软仲包集成到本系统软件中，解决了数据管理与统计分析集成的问题。 在本系统研究中，我主要完成了试验数据管理，试验数据统计分析，试验结论管理等二个功 能模块的设计和实现。 n e t 平台下开发的动物肠胃道试验信息管理分析系统，具有广泛的适j j 性：为研究人员提 供了友好的、一体化的数据管理和数据分析平台。 关键词；信息管理，数据分析，集成，n e t a b s t r a c t 2 1c e n t u r yi st h ec e n t u r yo fb i o s c i e n e ep r o s p e r i t y e x p e r i m e n ti saw a yt og e ti n f o r m a t i o no f b i o l o g y w i t ht h ed e v e l o p m e n to fb i o t e c h n o l o g y , t h es c a l eo fb i o - e x p e r i m e n t a t i o ni sg e t t i n gm o r ea n d l a r g e r t r a d i t i o n a lm e t h o do nd a t am a n a g i n ga n da n a l y z i n gh a v en o ta d a p t e dt oi t f o rt h ep r o b l e m sw h i c hb r o u g h ti nt h ei n t e s t i n a le x p e r i m e n td a t ad i s p o s a l ，f i r s t l y , i te m p h a s i z e so n t h ea c t u a l i t yo f e x p e r i m e n td a t am a n a g e m e n ts y s t e m so f f o r e i g na n dd o m e s t i c t h em e t h o dw h i c hr e f e r s t oi n t e g r a t ee x p e r i m e n td e s i g n i n g ，d a t am a n a g e m e n ta n da n a l y z i n gi nt h es a m es y s t e ma r es t u d i e do n t h e n t h ea i m t h a t i m p l e m e n t sas y s t e mo f i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t a n da n a l y z i n g w h i c hb a s e do nn e t i se s t a b l i s h e d f h m l l y , s c v e r u lt e c h n o l o g yw a gs t u d i e dw h i c hs o l v et h ep r o b l e m o fc o m p o n e n t i n t e g r a t i o n sa n dd a t af l o wi nt h es y s t e m t h ef r a m e w o r ka n dt h ed e s i g no f f u n c t i o nm o d u l e sa g ed e v e l o p e db ys t u d y i n go nt h ec h a r a c t e r i s t i c o f e x p e r i m e n td a t a t h r e em o d u l e sw h i c hw e r ee x p e r i m e n td a t am a n a g e m e n t ，e x p e r i m e n td a t as t a t i s t i c a l a n a l y z i n ga n de x p e r i m e n tr e s u l t sm a n a g e m e n ta m f i n i s h e d t h es y s t e mi m p r o v e dt h ed a t am a n a g e m e n ta n dt h ee f f i c i e n c yo f a n a l y s i s k e y w o r d s ：i n f o r m a t i o nm a n a g es y s t e m ，d a t aa n a l y z e ，i n t e g r a t i o n ，n e t 1 i 图表目录 图i 技术路线5 图2 传统数据管理分析流程6 图3 系统模块图，7 幽4c s 模式图8 图5b s 三层结构模式9 图6 系统层次调用关系9 图7 n e tf r a m e w o r k 结构图1 2 图8a d o n e t 结构1 3 图9 a s p n e t 的结构1 4 圈1 0s p s s 对象的树形结构1 6 图l lc o m 组件、c o m 对象和c o m 接口之间的关系1 7 图1 2s p s s 二次开发流程1 8 图1 3s p s s 二次开发示意图1 9 l 璺i1 4 分析数据集生成过程2 0 圈1 5e x c e l 对象层次关系2 3 幽1 6e x c e l 组件调用填充数据2 4 图17 在进程池中请求e x c e l 进程2 4 图1 8s p s s 二次开发过程的数据流2 6 图1 9 系统设计2 7 图2 0 系统的业务流程，2 8 图2 1 试验数据管理模块划分3 3 图2 2 试验数据录入处理流程3 5 图2 3 统计分析模块划分3 5 图“试验选择界面3 6 圈2 5 活曲指标设定界面3 7 图2 6 数据录入，修改界面3 7 图2 7 统计分析数据生成界面3 8 酗2 8 统计分析界面3 8 l 玺j2 9 统计分析结果界面3 9 l ! i3 0 分析结论列表3 9 表1 试验信息表( e x p e d m e n t l n f o ) 2 8 表2 试验权限表( e x p e r i m e n t r i g h t ) 2 9 表3 用户表( u s e r ) 一2 9 表4 j 户权限表2 9 1 1 1 表5 指标标准表 表6 实测指标表 表7 指标数据表 表8 试验结论表 ( p a r k i n d s t a n ) 3 0 ( p a r k i n d e x p ) 3 0 ( p a r d a t a ) ： ( ( a n a l y z e r e s u l t ) 3 1 - i v 独创性声明 y9 3 9 2 7 2 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示了谓 意。 研究生签名 和。；马 j 时间：力b f ) 年6 月c 口日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、 传播学位论文的全部或部分内容。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 喜陲褊 时间：汐田6年占月 p f i 导师虢秀赵 删：弘如年。同 中周农业大学硕f j 学位论文 第一申端论 皇量皇鼻曼曼! ! 曼皇璺i i l l 鼍兰曼曼曼皇皇曼皇鲁曼曼曼曼曼曼皇曼舅曼苎曼! ! ! ! 曼 i 1 问题的提出 第一章绪论 展近十余年以来，生命科学与生物技术迅猛发展，生物学数据资源的积累速度人人超出了人 们的想象。当今的生物学试验，试验样本量人、周期长、同一个试验需要多人协作共同完成。目 前对多人试验数据的管理方法通常是每个试验人员分别建立数据文件，然后在此基础上对试验数 据进行统一管理、综合分析和前期的数据处理( 数据结构和数据格式的统- - * n 标准化处理) 。这 种数据处理方法往往需要耗费人量的时间和精力；数据的精度、准确性、一致性很难保证数据 的重用和汇总十分困难。 大量多样化的生物学试验数据背后蕴含着一定的生物学规律，这些规律是我们解决许多生命 之谜的关键所在，然而由于生物专业人员的统计知识和计算机技术知识的缺乏，有时虽然得剑了 大量的数据，但不能顺利的得到试验的结论。 于是如何利用计算机技术对试验数据进行规范化统一管理，并整合统计分析功能的试验数据 管理分析系统是十分必要的。在本章中，主要对课题的研究背景进行了详细的介绍。 1 2 研究现状 生物信息学是一门交叉科学，它包龠了生物信息的获取、加。1 i 、存储、分配、分析、解释等 在内的所有方面，它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种。l ：具，来阐明和理解人量数据所 包含的生物学意义i lj 。 生物信息技术所要处理的对象是数据，生物信息学所要研究的对象也是数据，即从人量数据 中提取信息、从大量信息中获取知识、将大量知识转化为技术，将大量知识上升为理论。“数据 一信息一知识一技术”是生物信息技术开发的基本过程；“数据一信息一知识一理论”，是生 物信息学研究的基本模式埘。 我们要从大量的生物试验数据中通过统计分析、数据挖掘得到知识形成理论，必须对数据进 行有效的管理，下面分析试验数据管理系统的现状，在此基础上根据实际的需求完成试验数据的 管理。 1 2 1 试验数据管理系统的研究现状 试验数据管理系统是伴随着试验信息的急剧膨胀、数据保存繁乱而产生的。在科学研究领域， 艮明的设计分析、试验己产生并积累了丈量试验数据。以往这些试验数据多以数据文什或印刷文 档方式保存和管理的，对于缺乏结构化的、格式不统一的文件资料，管理人员往往难以使，【 j 更 谈不上对信息进行二次处理。随着研究的深入，要求能够从试验数据管理系统的人量试验数据中 分析、挖捌出一些隐藏在数据中的规律，并利用这些信息来指导进一步的试验设计和知识获取。 r 是就产生了集成数据管理和数据分析挖掘的集成系统，方便的从海每不规则的数据中得到知 1 中国农业人学倾士学位论文 第一章绪论 识。 目前国内在试验数据管理方面的研究有： 南京航空航犬人学沈国华、黄忠球等人针对l 稃试验产生的编织分散、模式复杂而多变的试 验数据，通过数据仓库构建一个面向领域的统一的、集成的数据平台，并且建立分析主题，利心 o l ap 技术来构建数据分析模型，展后通过终端用户i ：具来获取信息，井利h 报表和图形等数据 展现方式来发布分析结果。完成了个面向工程试验数据仓库体系结构的分析和设计，并将其应 用在试飞试验数据管理中圳。 中园地质大学刘羽等人，利用d e l p h i 和s q ls e r v e r 设计完成原棉及化纤质鼙检验管理信息 系统，利用计算机和关系数据库等技术，实现了原棉、化纤质检数据的规范化输入、存储、计算、 统计、快速查询和各种复杂报表的生成打印等一系列功能，提高了原棉、化纤质检的j ：作效率及 计算精度与速度 4 1 。 国内的试验数据管理软件有：海泰药物临床试验数据管理系统”j ，在j 2 e e 平台 开发，实 现了远程数据采榘、报表生成、数据导出的功能，主要对药物试验试验数据进行管理。 n e w t e r a 优必得试验数据管理系统 6 1 ，采用元数据数据驱动的软件架构，用面向1 i 稃数据的 数据库模型，将试验测量数据进行管理，从而使工程技术人员更容易，更方便。更有效和更安全 地管理及使用数据，提高t 程技术人员的l 作效率。 国外有关生物试验信息管理的研究很多，主要研究生物数据库的建构和数据的分析方法，人 多研究都和生物信息挖掘、数据统计分析紧密联系岬】。 生物领域研究中所产生的大量的试验数据有其自身的特点，但耳前嗣内对生物试验数据管理 的系统比较少见，并且目前的生物数据管理软件对数据后期的分析没有很好的支持。 这些研究成果为本文的研究带来了很多的启发，借鉴这些研究的成果，对动物肠道试验数据 管理系统进行需求分析和设计，进行了深入的研究，并取得了一定的研究进展。 1 2 2 生物统计学的产生及现状 生物统计( b i o s t a t i g i c s ) 是指应用于生物学中的数理统计方法。即用数理统计的原理和方法， 分析羽l 解释生物界的种种现象莆l 数据资料，以求把握其本质和规律性 g j o 。 最早提山生物统计思想的是比利时数学家l a j 凯特莱。1 8 6 6 年，g j 孟德尔的豌显杂交试 验是最早运用数理统计于生物试验的一个成功的范例。1 8 8 9 年，f 1 高尔顿指出，子代的身高不仅 与亲代的身高相关，而且有向平均值“圊归”的趋势，提出了“回归”和“相关”的概念币l 算法 奠定了生物统计的基础。k 皮尔逊进一步提出了实际测定数与理论预期数之间的偏离度指数。即 方筹，在属性的统计分析上起了重要作用。1 8 9 9 年，他创办了 生物统计杂志建立了一所 数理统计学校。他的学生w s 戈塞特对样本标准著作了许多研究，他于1 9 0 8 年提出的t 检验法 成了生物统计学中的基本f 具之一。英国数学家r a 费歇尔指出。只注意事后的数据分析是不够 的，钯使实验设计成了生物统计的个分支。g w 矫奈迪格提出方差分析法。这些方法对丁- 农业 科学、生物学特别是遗传学的研究，起了重大的推动作_ j ，2 0 世纪2 0 年代以后，各种数理统计 方法陆续创立，它们在农学和医学中得到广泛戍用并扩人到一1 ：业界。7 0 年代，随着计算机的 1 牛及， 使本米由丁计算簧过人而不得不放弃的统计方法义获得了新的生命力，麻州更为j 泛pj 。 中罔农业人学坝：l 学位论文 第一葶绪论 曼喜篁鼍曼曼皇! 曼! 量一i 鼍鼻詈曼曼烹! ! 皇皇曼曼蔓基詈量曼曼曼皇皇曼曼曹量量! 曼鼍鼍兰皇皇邕曼鼍! 曼! 苎邕皇曼皇皇鲁鼍! ! ! 皇皇皇蔓曼篁 生物学科i ：作者在科研i ：作中，戍用所掌握的知识进行试验设计或解决实际问题时，首先遇 到的一个难题就是，如何用最少的试验次数获得鼹多的信息，得到摄多有用的结论，如何从试验 所得数据中找山内在规律，如何由实践上升到理论。这中间需要有一个沟通的桥梁一一生物统计 学。 生物统计学产生于1 9 世纪，它是数理统计与其他应用学科交义产生的统计科学，涉及生物 学、生态学、医学和金融学等学科领域【l ”。生物统计学以统计模型为基础，以数据为研究对象， 应用现代计算机技术进行统计计算和模拟为特点，着重理论研究与实际应用相结合i l “。生命现象 是各种各样物质活动中最复杂的过程，哪怕是其中晟简单过程也往往牵涉到许多冈素的综合作 用。从多因素分析中分解出各个因素的贡献，这些分析过程只能利用生物统计学的手段才能完成。 生物统计分析是生物科学研究的基本手段和重要方法，它广泛应用于生物科学的各个分支领域， 并己取得难以计数的成果。 由于计算机统计分析软件的发展，对各种试验数据的统计分析已经变的十分的简单原来通 过手二l ：计算需要几小时甚至几天完成的事情，现在几秒钟就可以完成，而且有许多统计方法，不 可能通过手工计算完成。目前流行各种统计分析软件( 例如s a n ，s p s s ，e x c e l 等) 已经发展的 十分成熟，可以完成强大的统计分析功能例如前面提到的回归分析、相关分析、方著分析、t - 检验等i l l l 0 2 】1 1 3 】。这些统计分析软件已经广泛的应用到社会学、经济学、心理学、医学、生物学 等研究领域数据分析处理中。 文献f 1 4 】中介绍了利用e x c e l 和s a s 对生物试验数据的进行相关分析，得到了酵母培养物对 蛋雏鸡肠壁结构、免疫机能及生产性能的影响程度。 在文献【1 5 】中介绍了采用统计分析软件s a s 的方差分析( a n o v a ) 过程和最小二乘分析( g l m ) 过程并用d u n c a n 氏法进行最小二二乘均数的多重比较分析，得到出生年份、性别、出生类型、 母亲年龄、群等环境因素对绒山羊的出生重、断乳重和日增重影响程度数据。 统计分析软件的戍用，减少了在试验完成后的复杂计算，便捷的从数据中得到结论。研究在 系统中集成统计分析软件完成统计分析功能，可以实现各种统计分析功能，显著的提高开发的速 度，得到有说服力的分析数据。 1 3 研究目的与意义 i 3 i 研究目的 建立动物肠胃道信息管理分析系统，实现试验人员试验数据录入到试验数据分析的一体化作 业，使试验人员便捷的从试验数据中得到结论。 1 3 2 研究意义 ( 1 )人量不规范，多样化的试验数据亟需借勘计算机软件系统对试验数据进行管理。 近年来，生物技术的快速发展，生物学的试验数据急剧膨胀，h j 计算机管理不同的试验设计 方案和试验数据已经十分必要。针对中国农业人学动物科技学院试验数据处理的现状，列多人参 3 中周农业人学硕i ：学位论文 第一章绪论 与的动物肠胃道的试验数据进行分散录入、集中管理。解次数据管理中数据格式混乱，不易汇总 的问题。 ( 2 )将试验数据管理和数据分析功能集为一体，提高对所研究数据的汇总和分析效率。 在对数据管理的基础上完成统计分析的功能使原来分散的数据管理与数据分析的过程一体 化，提高数据汇总、分析的效率，对分析结果有敛的管理，方便的完成多敞数据分析的比较，快 速从试验数据中的得到深层的结论。 1 4 课题来源及研究内容 本课题是国家9 7 3 重点基础研究发展计划肉仔鸡肠胃道微生物与饲料营养的相互作用及其 对肉品质的调控机理项目子课蹶。 该课题旨在对内仔鸡肠道段位不同生境内的微生物进行定性、定量和定位研究，确定微生物 的种类和数量伴随肉仔鸡生长的演替规律，建立肉仔鸡肠胃道微生物的信息库。并研究确定鸡肠 道微生物生物菌群变化或存在与否与饲料养分利用、肠道后段内容物化学成分的龉变规律以及肉 品质的影响程度。为研究肠胃道微生物与饲料营养和宿主的生理状态奠定理论和科学基础。 该课题中多人参与试验设计和数据测定，通过试验得到大量的数据，数据格式格式多样，用 传统的方式管理分析试验数据时，对多人试验得到的数据汇总、分析困难，结论获得过程复杂。 于是考虑用计算机完成对试验数据进行信息化管理、统一分析。 根据实际的调研和对实验数据管理系统的研究，我们对试验数据管理分析系统的模日4 进行抽 象，确定系统不仅要完成对本课题试验数据的管理，同时耍完成多种类型的试验数据管理，并实 现对多种不同试验设计方寨的数据的管理，使系统具有很好的适用性。在系统中集成统计分析的 功能将多人的试验数据壹按筛选，并指定统计方法进行远程的统计分析。 最终确定本课题的研究内容： 1 根据动物肠胃道试验数据的特点，研究试验数据规范化，标准化处理，将不同类型的试 验数据进行统一化管理； 2 研究系统集成解决方案，集成s p s s 统计分析功能，完成对数据的汇总及统计分析功能； 3 设计、实现动物肠胃道试验信息管理系统，实现对试验数据的有效管理。 1 5 技术路线 根据实际的需求，进行对动物肠胃道试验信息管理分析系统的研究，确定了以f 的技术路线 见嘲l 。 4 中国农业人学碗 二学位论文 第一章绪论 _ - i | | 曼曼曼曼舅蔓! ! 皇曼尝量量曼曼曼曼量皇曼曼皇蔓皇蔓曼_ 詈曼曼曼寡! ! 蔓曼曼皇曼皇皇! 皇 研究当前试验数据管删 分析的方法 研究当前的生物数据管 理系统 栏_ l i ；嚣求 关键技术研究，进行概要设计 选掸开发模式和工具 数据库结构设计系统的结构框架和模块设 计 解决难点，系统编码实现 系统测试 翻1 技术路线 1 通过对动物试验数据处理方式的实地调研与资料搜集，了解研究人员对数据管理信息化 的理解、要求与期望：分析现有的试验数据管理系统，研究其实现方式及其优缺点；在综合分析 的基础上完成系统的需求分析。 2 在需求的基础上，进行关键技术的研究。选择合适的开发技术，进行系统的概要设计， 并选择系统的运行模式和开发工具。 3 根据需求及试验数据的特点，设计出灵活、动态的数据库袁，满足用户对试验设计方案 和试验数据灵活管理的错求。完成对系统总体框架的设计，划分系统运行的层次确定各层之间 的相互调用关系；在此基础上，对系统功能模块进行划分和设计。 4 系统集成和系统实现，解决数据管理和统计分析功能集成的问题，对s p s s 统计软件包 进行二次开发，实现相关的统计分析模块的调用及统计分析结果的发布；研究试验数据安全的策 略，保证数据传输和数据访问的安全，完成系统各个模块的编码r 作。 5 系统测试。完成各项开发文档。 1 6 本章小结 本章概述了建立动物肠胃道试验信息管理分析系统的必要性，并对当今国内外的研究状况进 行了总结，明确了本文的研究目的、意义和研究内容，确定了系统研究的技术路线，为系统芙键 技术和架构的研究奠定基础。 5 一 中国农业人学硕i ：学位论文第一二章系统分析 2 1 需求分析 第二章系统分析 构建动物肠胃道试验信息管理分析系统，首先要对动物试验数据管理和分析的方法和特点有 深入的认识，才能在当前信息化现状的基础上发展功能合理、使用方便的信息管理分析系统。 。f 面从试验信息管理、试验结论获取的方法上把握系统的功能。目前针对试验数据的管理通 常采用分散管理、统一分析的方式。下图简单的描述了试验数据统计分析方法的流程，可见传统 的试验数据处理方法中存在明显的不足和缺陷。 圈2 传统数据管理分析流程 从图2 可以看出分析过程主要存在以下缺点： 数据管理不统一：从试验的设计开始，各种数据就以单个文件的形式保存，每组试验人员分 别管理自己的试验数据，格式不统一，不利于数据的汇总和数据的查询。 数据的组合筛选容易出错，而且浪费时间：多个试验数据表中的数据不能直接进行分析，耍 淘汰异常和无用的数据，这个过程用手工操作，十分容易出错。 数据分析过程复杂；统计软件提供的分析方法纷繁芜杂，要选择合适的统计分析方法，并对 分析结果进行处理，这对非统计学专业的试验人员来说十分困难。 结论管理混乱；试验人员往往要进行多次的分析才能得到合理的结论，而每次的结论必须要 雨1 分析的数据和方法相对应，目前采用文档纪录或文件形式保存方式，很容易出错。 对目前的试验数据处理方式的需求调研表明，对动物肠道试验数据的管理的需求土要集中在 试验数据管理( 包括试验的设计方案管理) 、试验数据分析、试验人员管理，试验结论管理等儿 个方面，由此确定了动物试验信息管理分析系统的实际需求： 1 随着动物试验的规模的扩大试验数据分散管理的方式已经不再适合人规模数据管理的 需要，必须川数据库系统对试验数据进行统一的、规范化的管理。 2 针对目前及今后研究项目的复杂，一个项目需多人参与、共同完成的现状，有必要建立 - 6 + 中国农业大学顿 ：学位论文第二章系统分析 i ii i 一个统一的数据管理系统以保存多个研究人员构试验数据。 3 考虑剑非数埋专业的研究人员统计知识基础较弱，开发一个集数据管理与数据分析u r 体的肠道试验信息管理分析系统，为该专业研究人员提供方便数据汇总和统计分析服务。 4 系统提供对分析结论的管理，便于进行多方面的分析结论比较。 此外，在系统设计时还要满足以下的要求： 1 易于使用，维护最小化，降低对试验人员与维护人员的技术要求；由丁本系统针对的对 象士要是生物研究人员，系统设计席尽颦符合绝人多数使用人员的思维习惯平使用方式。 2 ，提高软件的通用性、可重用性，使得系统有r 泛的适麻性系统应该完成对多次不同的 试验设计方案的数据管理； 3 系统应尽可能健壮，减少维护，即使系统崩溃也能迅速的恢复系统的运行并能恢复数据 库。系统尽可能的模块化开发减少各个功能之间的耦合，方便添加新的模块。 4 确保信息系统的信息安全性试验数据是经过生物研究人员精心的试验设计和辛苦的试 验过程所得到的，所以对试验数据的安全性的保证十分的重要，数据的丢火或者对数据的保密程 度控靠4 不严格，都可能造成巨大的损失。因此在系统设计时，一方面数据传输加密另一方面数 据库操作应该确保系统的完整性。 5 系统的可扩展性和可维护性用户可能有新的需求，系统设计应具有模块化的特点，使 维护人员即能快速对产生的问题进行处理，也可以方便的添加新的功能。 2 2 概要设计 在通过现场的调研和考察以及对现有的试验数据管理系统的分析，并结合实际的需求进行深 入的思考后，动物肠道试验信息管理分析系统的功能如图3 所示。 圈3 系统模块圈 下面对动物肠胃道试验信息管理分析系统的具体功能进行详细的介绍系统的基本功能有用 户管理、试验信息管理、试验数据分析、分析结论管理。 1 用户管理：为了满足多人参与同一个试验的需求，对系统的用户试验人员进行管理， 不同的用户由管理员指定不同的权限。 2 试验信息管理：为了满足灵活的试验数据管理方式，试验人员可以根据 ；： 求创建新的试 验，指定试验的测试指标以及每类指标的重复次数等信息；在指定测试指标的基础上，相应的进 行试验数据的管理。 3试验数据分析：在完成试验数据的录入后，试验人员可以选抒合适的统计分析方法，对 从数据库中筛选山数据进行统计分折。 ， 中国农业大学硕一l j 学位论文第一二章系统分析 4 分析结论管理：对试验人员数据分析的数据和分析的结果进行管理并可以撤据对分析 结果的分析添加结论。 2 3 系统的运行模式与开发环境 2 3 1 系统软件运行模式选择 当前系统结构模式主要有三种：单机模式、 器月r 务器( 简称b s ，b r o w e r s e r v e r ) 模式。 传统c s 结构模式是一种典酗的_ 二层结构， 客户用务器( 简称c s ，c l i e n t s e r v e r ) 模式和浏览 按照各自实现功能的不同，将应 i 程序分为两大 部分：一部分是用于处理数据库，称为服务器部分，另一部分是用于处理应用程序、请求服务， 称为客户部分。客户部分负责执行前台功能，如管理用户接口、数据处理和报告请求等。而服务 器部分执行后台服务，如控制对共享数据库的操纵、接受并应答客户机的请求等，如图4 所示。 圈4 c t s 模式圈 客户端提供用户界面、运行逻辑处理应用，服务器接受客户端s q l 语句并对数据库进行夯 询，然后返回查询结果。在这种模式下，数据被集中存放在数据库服务器，用户通过客户机上的 客户程序存取服务器内的数据。应用此模式可实现数据库的分布式管理，开发的客户端软件功能 强，执行效率高，系统安全可靠，网络通讯量低、速度快但缺点是增加客户机负担，扩展性筹， 软件维护工作量大，操作要求高且对用户的素质要求高。 三层结构模式的基本思想是将用户界面同业务逻辑分离，把系统按功能划分为表示层、业务 逻辑层和数据层= 层，如图5 所示： 1 客户层( 袭示层) 是应用的用户接口部分，用于检查用户输入的数据，显示输出的数据。一般在客户层不存放 业务逻辑或存放很少。 2 业务逻辑层 通常由w e b 服务器实现，提供业务逻辑、事务调度，并与数据库有连接，它充当客户与数据 库之间的桥梁。 3 数据库层 负责管理对数据库数据的读写能迅速执行人苗数据的更新和检索。二层b s 结构模式的基 本结构如幽所示。 - 8 - 客 摹 数 户1 _ j 叮 l _ j 据 端 r - 一1 服 、_ 广1 库 浏 务 服 览 器 务 器器 幽5 b s 三层结构模式 三层结构模式将原客户端的数据处理功能、应用子系统与数据库服务器的数据接口等功能从 两层结构的客户端程序中分离出来。应用此模式可减轻客户端的负担，备层相对独立，可并行开 发，客户端只关注用户界面，与其他用户共享数据访问模块，提高了系统的可维护性，加强了数 据的致性，随着应用的发展，系统可增加应用服务器，使系统具有一定的可伸缩性。 动物肠道试验信息管理分析系统的建构必须考虑到试验人员的实际情况，要完成多人参与同 一个试验的数据管理，而且要完成数据汇总和统计分析的功能，根据系统的设计思想和目标，该 系统应该具备良好的交互性、可维护性、可扩展性等特点。根据各种结构模式的特点和实际的需 求，本系统整体采用b r o w se i _ 内琵b s e f v e 加a t a b a s e n 豫r ( b w - d ) 二层模式设计。研究人员不必 安装任何客户端软件，直接使用网络浏览器通过网络访问系统，就可以完成复杂的数据管理和分 析操作。 2 3 2 系统框架 经过关键技术的研究，并根据试验人员的实际需求，采用流行的b s 模式完成系统的开发， 系统可以分为浏览器层，应用层和数据层三层的体系结构，应用层内又可以分为四个逻辑层： w e b 层，业务外观层，业务规则层，数据访问层。 客户端浏览器首先调用的是w e b 层，然后w e b 层将请求发送给业务外观层，业务外观层 对请求进行初步的处理，判断是否需要调用业务规则层，还是直接调用数据访问层获取数据。最 后由数据访问层访问数据库并按照来时的步骤返回结果到浏览器。圈6 展示了在系统中各个层次 是如何交互的( 箭头表示了调用关系) 。 业务外观层各业务规则层，完 个功能模块的成对组件的调 s q ls e r v e r - _ 幂 公共入口点，备用，实现统计分 2 0 0 0 种操作的入u 。析数据处理等 浏 层 复杂的业务逻 览 一一# n e t 瑚 器 1 勺 z i | 数据库 喇 - 一 a 数l 撂o 访n 问e t 层y 管理所有的数据责问类+ 酗6 系统层次调用关系 - 9 中国农业火学硕学位论义 第一章系统分析 2 3 3 系统的运行环境 1 操作系统 操作系统采用了w i n d o w s2 0 0 3s e r v e r 。w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 作为服务器操作系统，高性能、 商可靠性秆l 高安全性是其必备耍索，w i n d o w ss e w e r2 0 0 3 依据n e t 架构对n t 技术作了重要发 展和实质性改进。w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 内置了i i s6 0 版，是全面支持n e t 架构，提供了出色的 a s e n e t 运行环境和w e b 应用程序开发和运行机制。 2 数据库管理系统 数据库管理系统采用s q ls e r v e r2 0 0 0 3 w e b 服务器 本系统采用了i i s6 0 作为w e b 服务器。i i s6 0 是允许在公共i n t r a n e t 域i n t e r n e t 上发布信 息的w e b 服务器，它通过使用超文本传输协议( r r r p ) 传输信息。i l s 是随w i n d o w sn ts e r v e r4 0 起提供的文件和应用程序服务器，是在w i n d o w sn ts e r v e r 上建立i n t e m e t 服务器的基本组什。 它与w i n d o w sn ts e r v e r 完全集成，允许使用w i n d o w sn ts e r v e r 内置的安全性以及n t f s 文件 系统建立强大灵活的i n t e m e t a n t r a n e t 站点。 2 3 4 开发环境 采用m i c r o s o f t n e t 作为系统开发平台，n e t 平台提供了一些非常重要而且强人的应用烈序 开发技术，该平台包含一个范围广泛的类库，可以为数据访问、目录服务、消息队列等提供j “泛 的支持，该平台支持第三方使用c o m 、c o m + 或标准d l l 编写的现有组件，提供了很好的互操 作性支持。 s p s s 提供了常见的统计分析功能，如样本描述、探察、假设检验、非参数检验、方著汾祈、 回归分析、相关分析、因子分析、聚类分析和判别分析等。并且提供了强大的组件对象，可以方 便的完成对其的二次开发因此在统计分析功能设计时采用s p s s 作为底层分析1 i 具。这样既缩 短开发的时间，又提高了系统的可靠性和分析数据的权威性 冈为s p s s 并不支持对d a t a s e t 对象的直接访问只能对文本文件( t x t 文件) 、e x c e l 数据文 制：( x l s 文件) 和s p s s 数据文件( k a v 文件) 等数据格式进行访问。因此我计j 采用e x c e l 对数据 进行辅助处理，将d a t a s e t 对象转换成e x c e l 数据文件，并将数据文件数据导出到d a t a s e t 中。 2 4 本章小结 本章根据目前研究人员在数据处理过稳中出现的问题进行需求分析，确定了系统的功能模 块，根据系统的设计目标，确定了系统的运行模式和开发环境，使系统既方便开发，义使系统充 分满足研究人员的需求和数据管理分析的习惯。 - l o 中国农业人学删l 学位论文第三章关键控术聊f 究 第三章关键技术研究 根据上一章的需求分析和概要设计，本章对系统实现需要的荚键技术进行了研究。动物肠胃 道试验信息管理分析系统基于n e t 技术构建，通过软件复用技术调j js p s s 组什，实现了对s p s s 的二次开发，完成数据管理和统计分析功能的集成。下面详细的介绍各种技术。 3 1 n e t 技术 目前企业应用平台市场有两个最重要的应用框架：m i c r o s o f t n e t 与j 2 e e 1 6 1 ，鉴丁 m i c r o s o r n e t 是目前最完善的支持x m l ，支持c o m d c o m 组件技术，我们选用v i s u a l s t u d i o j 旺玎来进行开发。 n e t 开发平台是从微软w i n d o w sd n a ( d i s t r i b u t e dn e t w o r ka r c h i t e c t u r e ) 衍生而来的d n a 是微软前几年开发企业应用程序的平台。分布式应用程序逻辑需要使用分布式的对象模型，请如 m i c r o s o f t 的分布式组件对象模型( d c o m ) 、对象管理组织的公用对象请求代理程序体系结构 ( c o r b a 减s u n 的远程方法调用承m i ) 1 7 1 。 n e t 框架( n e tf r a m e w o r k ) 一种新的计算平台，它简化了在高度分布式i n t e r n e t 环境中的应 用程序开发从底层开始，n e t 框架就融台了各种l n l e r a e t 标准，包括对w e b 服务的支持，使 程序可以方便地从多个站点上获取数据；广泛运用x m l 语言，使得不同计算机系统之间的数据 互换变得简单易行。n e t 还使开发人员能够更容易地访问数据。更容易地编写出能在众多不同 浏览器和设备上良好运行的w e b 应用程序，而不用再为每种设备或浏览嚣分别编写程序。展后， n e t 运行时支持简化和可靠的安装和升级，使用更简便，可靠性更好。它和n e t 框架的安全性 及版本营理功能相结合，也提高了可靠性，并使软件可以作为一种服务而不是功能产品来出售。 m i c r o s o f t 也陆续发布有关n e t 的平台和工具，用于在i n t e r n c t 上开发w e b 服务：2 0 0 2 年3 月， 微软在中国大陆发布了v i s u a l s t u d i o n e t 2 0 0 5 年1 1 月徽软在中田大陆发布v i s u a ls t u d i o n e t 2 0 0 5 。 3 1 1m i c r o s o f t n e t 框架简介 n e tf r a m e w o r k 是用丁生成、部署和运行x m l 和应用程序盼多语言环境。它由三个主 要部分组成：公共语言运行库( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ，c l r ) 、统一编程类、a s p n e t 。如图 7 所示： 中离农业大学硕上学位论文第_ 兰葶关键投术研究 圈7n e tf r a m e w o r k 结构铷 1 公共语吉运行库( c l r ) 公共语言运行库是n e t 框架的核心，运行库在组件的运行时和开发时操作中都起到很人的 作用。在组件运行时，运行库除了负责满足此组件在其他组件上可能具有的依赖项外，还负责管 理内存分配、启动和停止线程和进程，而且还强制实旅严格的类型安全以及可确保安全性和可靠 性的其他形式的代码准确性。c l r 有两个主要的目标：提高应用程序的稳定性和安全性和减少应 用程序开发者所必须写的冗长而又易出错的底层代码的容量。 2 统一编程类 j q e tf r a m e w o r k 类库是一个与公共语言运行库紧密集成的可重用的类型集合。该类库向程 序员提供所需要用来编写在c l r 的控制下运行的代码的软件组件。它们按照单一有序的分级组 织提供了一个庞大的功能集从文件系统到对x m l 功能的网络访问的每样功能。这不但 使n e tf r a m e w o r k 类型易于使用，而且还减少了学习n e tf r a m e w o r k 的新功能所需要的时 间。此外，第三方组件可与n e t f r a m e w o r k 中的类无缝集成。 3 a s p n e t a s p n e t 建立在n e tf r a m e w o r k 的编程类之上，它提供了一个w e b 廊用拌序模型，并 且包含使生成a s pw e b 应用程序变得简单的控件集和结构。a s r n e t 包含封装公共h t m l 用 户界面元素( 如文本框和下拉菜单) 的控件集。但这些控件在w e b 服务器上运行，并以h t m l 的形式将它们的用户界面推送到浏览器。在服务器上这些控件公开个面向对象的编程模型， 为w e b 开发人员提供了面向对象的编程的丰富性。a s p n e t 还提供结构服务(