（计算机应用技术专业论文）心功能检测系统数据维护子系统的设计与实现.pdf

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i m l yc o n d u c t e d b yb e i i i n g1 1 e l e c o me d u c a t i o nt r a i 玎i n gc e i l t c r 趾l d 以圮r 吼i t s n l ep u r p o s eo fm e r e s e a r c hi st od i s c o v e rac o n v e n i e n ta n dr e l ia _ b l em e t h o d o l o 窒m a tc a nt e s to n e so w n c a r d i a cm n c t i o ni no r d c rt o 血l f i us e l f _ m 肌a g e m e n to fo n e 。sh e a l t h m a i m e n 姗c e s u b s y g t e mc o l l s i s t so fs u c ht h r e ea s p e c t s 船b a s i cd a t am 豳t e n a n c em o d u l e ，l o c a la n d r e m o t es y n c l l r o n i cm o d l l l e s ，c h e c “n gm o d u l eb 嬲e do nw 曲t h em a i n 劬c t i o n sa r e t om e a s u r em eb 舔i cd a t am 锄a g e m e n to ff 犯i l m e sa n dc o l l s u m e r s ，廿1 ec o l l e c t i o na 1 1 d s a f e g 删o ft 1 ee f f e c t so fm e a s u r e m e n t ，t l l ec h e c l ( i n go fh i s t o r i cd a l a u p l o a da n d d o w n l o a do fl o c a ld a 协b a s ea n dr e m o t ed a t a b a s ea sw e l la s l ec h e c k i go fw e b c o n s u m e r sc 眦n o to i l l yc h e c kt l l eh i s t o r i c a l 出恤丘o mm el o c a ln e 铆o r kq u i c 】( 1 y ，b u t a l s oc h e c kt l l ed a c a 埘 x 独创性声明 本人声叫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j 戊粜。尽我所知i ，除了文巾特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表戚撰写过n q 研究成果，乜不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或征雨使用过的材料。与伐一同工作的同志剥术研究所做的任何贡献均 已征沦文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：磕：尘速闩期：坦盟 关于论文使用授权的说明 水人完企了觯：l e 京工业人学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签z ：益堑：! ：邀导师签名： 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 项目背景 北京市市卫生局于2 0 0 2 年7 月底公布了北京1 5 岁以上居民的健康状况： 9 6 的北京人受慢性病的困扰，其中心脑血管病占2 4 7 ，高血压的发病率 达到2 0 ，3 5 _ 岁以上的糖尿病发病率已达78 ，精神不好的占1 2 】a 北 京人的这几项健康指数与一个健康型城市还有相当距离。 这项市民健康状况调查显示，以心脑血管疾病、糖尿病和恶性肿瘤为代表的 慢性非传染性疾病，已成为威胁北京人健康和生浠质量的主要问题，这与不健康 的生活方式有密切关系，其中包括吸烟、酗酒、高热量和过咸膳食习惯、缺乏体 力活动等。 据统计北京现有2 0 0 万人患有高血压和心脑血管类疾病( 按北京市市卫生局 的统计已知自己患病的占3 3 万) ，其中每年有5 万人需要门诊和住院治疗，而每 年死于高血压和心脑血管类疾病的人数竟高达3 万人，因此说：高血压、心脏病 是人类健康的第一大杀手。这种病具有的特点是“三高”和“三低”，即：患病 率高、致残率高、死亡率高；知晓率低、服药率低、控制率低。正是由于其“知 晓率低”，才使得“服药率低”、“控制率低”、因而造成“致残率高”、“死亡率高”， 再加上这种病的“患病率高”，就使得这种病成为了人类健康的第一大杀手。但 是很多患有此种疾病的患者并没有因此注意和引起重视，这和癌症、艾滋病有着 很大的不同。为什么会这样呢? 高血压和动脉粥样硬化是引起各种心血管疾病的 主要原因。这个潜在的危险因素在其早期可以丝毫没有自觉症状，一般要经过一、 二十年才在临床上有所表现，因而往往很枣易会被人们所忽视而错过早期治疗的 机会。结果等到了“有感觉”的时候，已经离“致残”和“死亡”不远了。应该 浣，即使是对最轻型的未引起任何症状的高血压和动脉粥样硬化进行治疗，也应 当看作是一种最有效的预防措施。但问题是如何在发病初期能方便准确而又无痛 苦地检查和诊断出这种无明显症状的病症来。因心血管系统是在人的身体内，血 液又是在血管内部流动。要在人体外部无损伤地直接获得心血管中任何生理病理 信息，显然不是一件十分容易的事情。多年柬的大量研究工作发现，高血压和动 脉粥样硬化的初期阶段，虽然还没有自觉症状，但血压、血流、血管阻力、血管 脉粥样硬化的初期阶段，虽然还没有自觉症状，但血压、血流、血管阻力、血管 北京工业大学t 程顼一l 学位论文 弹性和血液粘性等一系列心血管血流参数实际上己开始发生变化。如果能及时检 查出这些血流参数的变化，并对血流特征进行分析，就可能在还没有自觉症状的 情况下对高血压和粥样硬化这两个心血管疾病潜在危险因素及早诊断出来。这就 为心血管疾病的早期预防和早期治疗创造了条件并赢得宝贵时间。从而改变其 “三高”和“三低”的特点，通过有效地早期预防和早期治疗，使这个号称“人 类健康第一大杀手”的病魔得到有效的控制，使人们能更健康、更长寿! 本系统的开发，就是希望找到一种既方便又可靠的“早期掌握和了解自身心 功能”的方法，从而实现“健康自我管理”。 该系统适用于社区医院、社区保健站、老年健康服务中心、干休所、疗养院 等单位实行人群心血管循环系统疾病的预防监测。也适用于对心血管循环系统疾 病预防的非处方的药物、保健品进行相关功能的无损伤检测分析和提供基本数 据。 1 2 研究现状 国内此类利用斑流动力学原理进行血流参数提取最终给出反映心功能和血 管状况的测量设备的研制已较完善，但为测量设备开发的应用系统只有单机版。 到目前为止市场上也只有单机系统在使用，单机版系统只有一台测量设备和计算 机相连，测量数据只能保存在本地计算机系统中。用户可以在本地系统中查询和 维护用户基本数据和测量数据，但无法在异地实现此类操作，保健医生不能做到 随时随地的监控用户身体状况。另外，若本地计算机的数据库或测量系统出现故 障，很可能会造成数据丢失，给系统维护带来不便。 为解决以上单机系统存在的问题，网络化心功能血流参数无损伤检测系统的 开发很有价值，也是当前进行此类设备研制的厂家首要解决的问题。 1 3 主要研究内容 心功能血流参数无损伤检测系统中涉及的关键技术，包括系统运作的基本原 理和关键部件。 第1 章绪论 1 3 1 系统运作基本原理 心功能血流参数无损伤检测系统是计算机网络技术与无创血压 山功能参数 检测仪器相结合的网络化无创伤健康检测系统。 该系统从人体挠动脉拾取脉搏信号，根据血流动力学原理，经计算机分析处 理，给出心博出量( s v ) 、心输出量( c o ) 、心博指数( s i ) 、心脏指数( c t ) 、 血管外周阻力( t p r ) 、血管弹性( a c ) 、血液粘度( v ) 等反映心脏功能和心血 管状况的1 4 项参数。并对检测数据进行表格处理、存档、越限分析、打印结果 等多种操作，也可通过互联网络随时查询多种参数的历史记录。 系统运作基本原理如图l 一1 所示： 【型i 1 系统运们：原理吲 f i g l l r el 一1t h e o l yo fs y s i e l n - 3 北京工业大学工程硕士学位论文 1 3 2 系统运作关键部件 该检测系统中不可缺省的设备有检测设备、检测设备与计算机的连接设备、 计算机设备、网络通信设备、w 曲服务器和数据库服务器，如图1 - 1 所示。 检测设备全称t p c b s i i i 型血压 0 功自g 参数无刨检测监护仪，由北京仁达康 检测技术有限公司生产。该设备可以通过特制高灵敏度传感器，无创的拾取人体 挠动脉脉搏信号，根据血流动力学原理确定的数学模型，经计算机分析处理，给 出反映心功能和心血管系统状况的相应检测参数。 检测设备与计算机系统采用并口连接，用户通过友好的界面操作实现检测数 据的采集和存储，收集到的大量数据被存储在数据库中。 计算机设备中运行图形用户接口程序，用户可以方便轻松的操作计算机实现 对数据库中测量数据的查询、删除等维护操作，而不需掌握数据库是如何建立和 维护的，这些对用户来讲是透明的。 网络通信设备是指可将本地计算机与远端服务器连接的设备。w 曲服务器 将为用户提供网页浏览和测试数据远程查询功能，数据库服务器可以把各个测 量设备所连接的本地主机的数据库信息同步上来，为用户或者保健医生的远程查 询提供可能。 1 3 3 主要问题与研究内容 心功能检测系统数据维护子系统在开发过程中要解决的主要问题如下： ( 1 ) 数据采集和维护即如何把测量设备检测的十几项检测参数通过接 口设备送到本地主机的数据库，数据存储以后基础数据如何维护，即用户如何查 询和维护检测数据。 ( 2 ) 数据同步即本地与远程数据库结构如何设计、两套数据库系统如 何实施同步。 ( 3 ) w e b 查询即用户如何随时随地查询远程服务器的数据，让用户可以 通过网络了解到检测数据，并可以以图表形式显示用户各种测量参数的变化规 律。 要解决以上问题，本系统开发中主要研究的内容是： 第l 章绪论 ( 1 ) 设计友好的图形用户接口程序使用户可以轻松的使用其功能菜单 将心功能血流参数无损伤检测设备的输出接口与本地主机连接，使数据传送稳定 可靠；设计查询子程序，使用户可以方便快速的查询历史记录。 ( 2 )设计数据库结构针对本地数据库特点，经过需求分析然后合理的 设计数据库的逻辑结构，并将数据库逻辑结构恕数据模型转换：为远程服务器数 据库选择性能价格比最优的数据库管理系统，并结合远程数据库的需求分析，设 计合理的数据库系统；使用o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 脚解决多 种数据库之间的互连访问。 ( 3 ) 设计基于w e b 的查询模块一方面要为用户提供实用简洁的w e b 界 面“；另一方面要使w e b 查询操作快捷可靠。 该项目的重点内容是本地数据库和远程数据库以及两套数据库系统同步模 块、测量数据传送模块和w e b 查询模块的设计与实现。 该项目由于要投以商用，为防止本系统被盗版使用则用户授权系统应设计得 安全可靠，用户操作界面应该简便合理，数据同步与故障恢复应快捷方便，考虑 问题要全面。 1 4 论文结构 本文将就心功能检测系统数据维护子系统做出系统、全面和深入的描述。内 容安排如下： 第一章绪论将介绍心功能检测系统的产生背景，目前该项技术发展现状，并 系统的概括本文针对该套检测系统所要重点研究的内容。 第二章将重点介绍心功能检测系统中数据维护子系统的设计思路和结构设 计方案，其中包括系统功能模块的划分，以及各模块的功能简介。该章节中还将 介绍系统运行环境和软件开发工具。 第三章将对基础数据维护模块做出详细论述。重点介绍基础数据维护操作中 各功能模块的实现方法。 第四章将详细介绍数据同步模块的设计与实施。其中包括数据同步模块的总 体设计方案，本地数据库和远程数据库的设计。重点介绍本地与远程数据库同步 模块的设计方案，数据同步的实现方式等。 行。 ：泵工业大学工程硕士学位论文 弟五章将重点介绍系统测试的几种方法，以及本系统如何确保系统的稳定运 最后一部分是结论，将就心功能检测系统数据维护子系统的设计和实现作概 括性总结，并对该系统的前景和未来发展做一个展望。 第2 章系统的总体设计 第2 章系统的总体设计 本章首先给出心功能检测系统数据维护子系统的功能需求、设计原则、方案 概述，然后具体介绍系统设计思路以及系统结构设计方案，各功能模块的划分， 最后介绍系统运行环境与软件开发工具。 2 1 系统功能需求 本系统在设计和实现中要求具有以下功能： ( 1 )数据采集从测量设备打印输出口采集用户测量数据，并保存到本 地计算机的数据库系统中。 ( 2 )基本数据维护实现用户基本数据，包括用户姓名、性别、身高、 体重等数据的录入、修改和删除等操作。 ( 3 )历史数据查询可以在本地计算机系统中实现对用户历史测量数据 的查询和删除等操作。 ( 4 ) 数据上传操作员定期将本地数据库系统中的用户基本数据和测量 数据通过i n t e m e t 同步至远程数据库服务器中。 ( 5 ) 数据下载在本地应用系统出现故障，造成系统或数据库被破坏时， 可以将远程数据库服务器上的用户基本数据和历史测量数据下载到本地系统中。 ( 6 )w e b 数据查询允许用户或保健医生随时随地通过网络，利用w 曲 提供的服务查询到数据库服务器中的用户基本数据和已上传的测量数据。 ( 7 )系统注册操作员初次登录系统时，要求进行系统参数设置，即系 统注册。 ( 8 )用户身份验证操作员和用户登录系统时要进行验证，保证系统运 行的安全。 在进行系统开发中，要求必须坚持以下设计思想： ( 1 )系统的可扩容性随着该项业务的需求增长，系统将面向为更多客户 提供服务，在几年内用户的发展将成几倍增长。这种业务趋势要求系统具有很好 的可扩展性，以适应不断增长的业务需求，保护本次系统建设的投资。 ( 2 ) 系统运行的可靠性系统开发必须要求系统能安全稳定的运行，为用 j 匕京1 _ 业人学t 程顺l + 学位论文 户提供可靠优质的服务，因此在系统结构和数据结构设计以及设备选择上必须保 证安全稳定。 2 2 系统设计原则 为使系统既先进又实用，系统设计必须遵循以下原则”： ( 1 ) 技术先进性选择技术成熟且顺应世界技术发展潮流的先进技术、 先进产品和系统以及优化的拓扑结构，使系统能保持较长时间的先进性和适用 性。 2 )可靠、安全和容错性采用的技术和产品具有成熟、稳定性，系统 运营后，应该是高度可靠，这样才能保证应用系统的f 常运行，不会因局部的问 题引起整个系统的瘫痪。 ( 3 ) 经济性应具有良好的性能价格比，系统设计能够以较低的造价和 较短的实施时间让用户得到一个满足要求的系统。 ( 4 ) 可扩展r 性系统应具有可扩展性，以便在对系统进行升级改造时不 仅可以保护原有资源，还可以降低系统维护、升级的复杂性以便提高运行效率。 ( 5 ) 易维护性设备和配件应尽可能采用成熟产品，设备本身应便于维 护，使系统整体具有较高的可维护性。 ( 6 ) 实用性具有明确的需求目标，能最大限度的满足用户的需求。 2 3 系统功能模块的划分 经过对该系统的需求分析，在分析的基础上将该系统从功能上划分了子系 统，确定了各子系统即各功能模块之间的关系。 系统总体功能结构如图2 1 所示。 从整个系统的结构来看有两个数槲库系统，本地数据库和远程数据库，两个 数据库系统可以通过数据库接口保持同步。用户数据的采集和维护在本地数据库 完成，用户还可以通过w e b 查询系统针对远程数据库进行分类数据查询。 从功能上划分，该系统分为三大功能模块：基础数据维护模块；数据同步模 块；据了jw e b 的奄i 匀模块。下面对这i 大模块分别j j 以说明。 旃z 节系统的心f 1 - 世l ，一一 一一一。+ 系统参数设眢卜一r r 心功能血l 基础数据维护卜_ 一 本 数 流参数尤 据 地 远 损伤检测 +l 接收检测结果l 一。 数 系统 科 据 同 布向历史数据| + 一r h 阵 步 j f j 砌数卅维护瞍映 远科 数据j ： 系统 分 娄 数 w e b 商咖据 系统 卉 询 特_ _ i i ：h j 0 驰批 ： e b 舟砌他块 i ： ：一一，一一一一一一一一一一一- - ：一一一一。一一一一- 一- - 一一- 一一一一一一一一一- - - - - 图2 i 系统总体功能结构蚓 f i g u r e2 - i s ”u c t u r eo fs y s t e mf u n c t i o n ( 1 ) 基础数据维护模块的功能基础数掘维护模块就是数据库系统的应 用程序，运行在w i n d o w s 环境下，包括测量数据的采集、测量数拥的历r 上查询、 用户基本数据的查询和维护等操作，具体功能如下： 用户合法性判断，为首次登录的r 日户填写注册信息，对已注册的用通过密 f l q 进行登录确认，确保系统使刖 合法性。 计算机系统与测嫩改备的通信与控制接ll ，存数栅库应删程序中渊f i 洲景i 殳 备的通讯与接u 程序，实现数曲：采集。f 可时进行数据处理，将采集到的数据按需 ；r 分昕处理后入库，为数据查i 旬做好准备。 北京工业大学工程硕士学位论文 与测量数据相关的各种信息录入的用户界面程序设计，采用s u a lf o x p m 进行程序设计开发。根据用户需求拟定所需录入的各种信息，分门别类的规划设 计录入界面。 ( 2 ) 数据同步模块的功能 该模块设计中包括本地数据库和远程数据库 的设计，以及本地数据库与远程数据的同步操作。本系统中没有采用c s ( c l i e n “s e r v e r ) 模式开发数据库系统，主要原因是考虑使用本测量设备的社区 上网不方便，测量数据不可能随时上传，所以将测量数据首先保存在本地计算机 中，然后定期批量的将一段时间内的测量数据上传到数据库服务器，为w 曲查 询提供数据。另一方面，又考虑本地计算机的维护一般不是专业人员完成，所以 为防止由于操作不当造成本地系统或数据损坏，要求可以从数据库服务器将用户 数据和历史测量数据下载到本地系统，减少损失的数据。基于以上的原因，在数 据同步模块的设计中主要完成以下工作： 本地数据库将采用s u a lf o x p r 0 6 0 中文版数据库系统建立，要求设计与测 量数据相关的各类数据的逻辑关系和数据库结构，依据所需要存储的数据合理规 范的设计数据库存储结构。保证高效、科学和方便的存储、读取数据。 远程数据库采用l i n u x 平台下的m y s q l 4 1 数据库系统。设计中需要完成 m y s q l 网络数据库的安装与配置，为了方便查询和管理控制数据库，必须建立 多种运用于我们所需要执行的各种复杂查询、生成报表的存储过程，同时要确保 存储过程的高效和安全。 本地数据库与远程数据库同步操作。功能要求在本地数据库系统中建立与 m y s q l 连接；实现本地数据库和远程数据库之间的双向同步与更新。 ( 3 ) 基于w e b 的查询模块的功能基于w e b 的应用查询模块运行模式为 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) ，采用该结构软件的优势在于无需开发客户端软件，维护 和升级方便；可以跨平台操作，任何一台机器只要装有w w w 浏览器软件，均 可作为客户机来访问系统；具有良好的开放性和可扩充性；可采用防火墙技术来 保证系统的安全性，有效的适应了当前用户对管理信息系统的新需求。因此该结 构在管理信息系统开发领域中获得飞速发展，成为应用软件研制中一种流行的体 系结构“”。 该模块的功能就是让用户简单方便的通过浏览器来完成所有的查询工作。困 i ：量系统的总体设计 “_ _ i i _ _ - 目! _ _ _ _ _ _ 目| _ 目目_ i _ _ i _ _ 目目_ _ _ _ i _ _ _ 自_ _ _ _ _ _ 自自 此操作系统和w 曲服务器是这个子系统中重要的组成部分。l i n u ) 【操作系统是目 前比较流行的操作系统，其较高的性能价格比、较高的稳定性赢得广大使用者的 喜爱。并且l i i l u x 操作系统中包含有a p a c h cw 曲服务器和p e r l 开发语言，可以 完全满足该系统所需要的环境。 w c b 服务器的安装与配置，在该系统中选用r e d h 砒l i n l l ) 【操作系统，在l m 1 1 ) 【 安装过程中，a p a c h e 服务器已经被默认安装到服务器中，只需根据系统的需要， 对服务器所使用到的服务进行配置。 使用p e r l 语言编写程序访问远程数据库，由于本系统中使用p e r l 语言进行 c g i ( c o m m o ng 砷e w a yi n t e r f ；糙e ) 程序的开发，并且要与h 巧s q l 数据库系统进行 通信，因此需要安装p e r l 的辅助模块以实现系统所需的功能。 使用p e r l 语言开发c g i 程序，实现所有需要进行的查询操作功能，w e b 查 询模块符合b r o 、s e r s e r v e r 开发模式，所有的应用程序均放置在服务器端，采用 c g i 方式进行开发，用户仅需要依靠浏览器登录查询系统的服务网站即可享受到 方便的查询服务。 2 4 系统运行环境与开发环境的选择 系统运行环境的成熟稳定关系到系统是否能长时间正常运行，使系统的性价 比达到最优。而开发工具的选择直接影响了开发过程以及系统的质量、复杂性和 可靠性。 2 4 1 系统运行环境要求 系统正常运行要求环境如下； ( 1 ) 检测设备需要外购心功能血流参数无损伤检测设备，该系统采用北 京仁达康检测技术有限公司生产的t p c b s i i i 型检测监护仪。 ( 2 ) 本地计算机要求本地计算机能提供并行接口并与测量设备相连，用 于接收检测数据。可以稳定运行由v i s u a lf o 】【p m 数据库管理系统开发的数据库 模块和测量系统用户操作界面。 ( 3 ) w e b 服务器提供健康网站，用于用户数据查询和测量数据分析。 ( 4 ) 数据库服务器存储各个测量设备和用户的基础信息，并大量保存用 北京工业大学工程硕士学位论文 户的测量数据，为w 曲查询提供数据。 2 4 2 开发环境的选择 随着计算机网络技术的发展，尤其是i n t e m e t 的高速发展，用户需求和软件 开发项目所基于的计算环境都发生了深刻的变化。本节将对该系统中选用的开发 软件进行介绍，其中包括本地和远程数据库系统的选择；基础数据维护模块，即 友好简洁的图形用户接口程序开发软件的选择；基于w c b 查询系统中w 曲服务 器操作系统、与远程数据库服务器实现通信的接口程序和编写c g i 查询程序的 开发环境的选择。 2 4 2 1 本地和远程数据库系统开发工具的选择。 在以信息处理为核心的计算机系统中，信息的存取常常是系统工作的枢纽， 数据库系统是基于计算机系统的重要组成部分，它将有关的硬件、软件、数据和 数据库管理人员组合起来，为用户提供信息服务。论证、选择和购置支持数据库 系统的硬件和软件，特别是数据库管理系统的选择为数据库的设计和使用提供各 种便利。数据库管理系统是管理数据库的工具，支持数据的查询、维护和分析。 它为用户提供了用户与数据库的公共接口，便于各类用户的使用。此外，还应该 考虑支持d b m s ( d a t a b a s em a n a g e m e ms y s t e m ) 运行的操作系统和网络环境。 ( 1 ) 本地数据库系统开发工具v i s u a lf o x p r 0 6 o 中文版是为数据库结构 和应用程序开发而设计的功能强大的面向对象的开发环境。无论是组织信息、运 行查询、创建集成的关系型数据库系统，还是为最终用户编写功能全面的数据管 理应用程序，v i s u a lf o x p r o 部可以提供管理数据所需的工具，可以在应用程序或 数据库开发的任何个领域中提供帮助。 选用v i s u a lf o x p r o 作为本地数据库开发环境的原因如下： 首先，s u a if o x p r o 作为小型关系型数据库管理系统，具有非常完备的数据 库操作指令系统，快速的数据操作方法，系统全面的程序调测手段。强大的错误 检测处理能力，非常适合该系统的要求。 其次，本人对s u a lf o x p r o 的开发环境比较熟悉，所以选择了s u a lf o x p r o 作为本地数据系统的开发工具。 始2 芾系统的总 木世计 ( 2 ) 远程数据库系统开发工具远程数据库系统采用l i n u x 平台下的 m y s q l 数据库。m y s q l 是一个多用户、多线程s q l ( s t r u c t l l r e dq u e r yl a l l g u a g e ) 数据库服务器。s q l 是世界上最流行的标准化数据库语言，它使得存储、更新 和存耿信息更加容易。m y s q l 是一个客户机服务器结构的实现，它由一个服务 器守护程序m y s q l d 和许多不同的客户程序以及库组成。 m y s o l 的主要目标是快速、稳定和易用。它提供c ，c + + ，j a 、，a ，p e r l ，p h p 的a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 接口； 支持多平台，包括 s 0 1 撕s ，a x ，l i n u x ，w i n 9 x 等；具有多种数据类型，非常灵活和安全的权限系 统，密码加密：为w i n d 。w s 提供o d b c ( 0 p e nd a t a b a s ec o n n e c t iv i ty ) 接口，可通过a c c es s 与之帽联，另有第三方丌发商提供多样的0 d b c 驱动程序。 总的来说，m y s q l 数据库具有以下主要特点： 同时访问数据库的用户数量不受限制。 可以保存超过5 0 0 0 0 ，0 0 0 条记录。 是目前为止市场上现有产品中运行速度最快的数据库系统。 用户权限设置简单有效。 基于以上原因，远程数据库开发采用了m y s q l 数据库系统“”。 ( 3 ) 开放式数据库连接接口o d b c 利用o d b ca p i 实现对m y s q l 数据库功 能调用。 由于该系统中存在两个数据库系统，属于异构数据库系统，要求实现数据的 共享和透明访问。每个数据库系统在加入异构数据库系统之前本身就已经存在 拥有自己的d b m s 。每个数据库系统保持自己的应用特性、完整性控制和安全性 控制。该系统中两个数据库分别运行在不同的计算机体系结构中，其中本地数据 库运行在p c 机上，远程数掘库运行在工作站上；两个数据库系统的基础操作系 统分别为w i n d o w s 和l i m l x 操作系统：两个数据库系统的d b m s 也是异构的，分 别为v i s u a lf o x p r o 数据库和m y s 扎数据库。 异构数据库系统的f 1 标存于实现不同数据库之m 的数据信息资源、硬什设备 资源和人力资源的合并和共享。实现数据共享应达到两点：一是实现数据库转换； 二是灾现数据的透明访问。用户可以将异构分布式数据库系统看成普通的分仃式 北京t 业凡学t 程颐l 学位论史 数据库系统，用自己熟悉的数据处理语言去访问数据库，如同访问一个数据库系 统一样。 0 d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 是由微软公司提出的一个用于访问数据 库的统一界面标准，随着客户机服务器体系结构在各行业领域广泛应用，多种 数据库之削的互连访问成为一个突出的问题，o d b c 已成为目前一个强有力的解 决方案。o d b c 之所以能够操作众多的数据库，是由于当前绝大部分数据库全部 或部分地遵从关系数据库概念，o d b c 看待这些数据库时正是着眼了这些共同 点。虽然支持众多的数掘库，但这并不意味o d b c 会变得复杂，0 d b c 是基于 结构化查询语言( s q l ) ，使用s q l 可大大简化其应用程序设计接口a p i ，由于 0 d b c 思想上的先进性，而且没有同类标准或产品与之竞争，因而越束越受到众 多厂家和用户的青睐。目6 口，o d b c 已经成为客户机朋艮务器系统中的一个重要 支持技术。 2 4 2 2w e b 查询模块开发环境的选择 基于w e b 的应用查询子系统就是允许用户简单方便的通过浏览器来完成所 有的查询工作。因此，操作系统和w e b 服务器是这个模块中重要的组成部分。 l i n u x 操作系统是最近比较流行的操作系统，其较高的性能价格比，较高的稳定 性赢得广大使用者的喜爱。并且“n u x 操作系统中包含有a p a c h ew c b 服务器和 p e r l 丌发语言可以完全满足我们所需要的丌发环境。 ( 1 ) 基于l i n u x 的w e b 服务器遍布全球的千千万万的w c b 服务器构成了 i n t e m e t 信息资源的基础，而w e b 服务器性能的优劣直接关系到人们对信息资源 的利用效率。l i n u x 作为一种免费的丌放源代码操作系统，越来越受到人们的重 视，它在服务器操作系统市场所占的份额越来越大，它的优势在于以下几点”： 低廉的附加费用、可以灵活定制所需的应用软件、不受软件许可证的限制、稳定 性高、良好的性能、标准兼容性和众多的硬件支持特性。 ( 2 ) 使用p e ri 语言该模块中采用p e r i 语言访问数据库服务器，同时应 用p e r l 谣言编写c g i 金洵程序”。 p e r l 是一门解释性语言，可以在p e r l 的解释器j 二直接运行p e r l 的a s c i i 文 档，酊无需繁琐的编译一链接一执行过程。使得渊试变得很方便，程序丌发周期 第2 章系统的总体醴计 也大大缩短，使得p e r l 有了极强的可移植能力。p e r l 有如下特点： ( 1 ) 简单易学p e r l 只有三种类型变量：标量、数组和散列。而正是这三 种强大而且好用的变量，让p e r l 的编程比c 语言要简洁得多。 ( 2 ) 功能强大在文本操作上，它超过了c 语言，而且在编程的简单性 和运行速度方面也很优秀还有在网络编程、面相对象程序设计、c g i 程序设 计中也很好用。 ( 3 ) 可移植性由于它是一门解释性语言，使得p e r l 程序具有良好的移植 力。 ( 4 ) 免费性p e r i 是免费软件，它可以从i m e m e t 上下载。在i n t e m e t 上， 一些p e r l 的爱好者提供了大量很有研究和参考价值的免费源程序。 ( 5 ) 可混合编程在实际应用中p e r l 可以和其它语言一起进行混合编程， 然后利用套接字通信，可以很好的协调工作。 p e r l 是一种通用的、功能强大和价格低廉的脚本语言，应用广泛，常用于以 下操作： ( 1 ) w e b 开发利用p e r l 中提供的对数据库的支持，可以很容易的从p c r l 访问m y s q l 数据库。使用o d b c 以及p e r ld b i ( d a t a b a s ei n d e x ) 和d b d ( d a t a b a s e d r i v e r ) 一o d b c 模块，就可以实现以上操作。 要使用p e r l 访问数据库，就需要用到p e r l 数据库接口d b i ，这是用于p e r l 的一个开放源代码的组件，d b l 支持p e r l 与第三方数据库的集成。为了访问特定 的数据库，除了需要d b i 之外，还需要一个p e r ld b d ，目前有多种可用于各种 数据库的d b d ，要访问某一个数据库，需要同时使用d b i 和特定于数据库的 d b d 。使用p e r l 访问数据库的种方法就是使用d b i 和d b d o d b c 模块。 ( 2 )开发c g i 程序c g i ( c o m m o ng a t ei n t e r f a c e ，即公共网关接口) 程序， p e r l 已发展成为c g i 的标准语言。由于w e b 上的交互主要是文本方式的交互， 而p e r l 在这方面具有独特的优势。所以该系统选用p e r i 作为开发c g i 程序的工 具。 ( 3 ) 维护b 站点p e r l 可以轻松完成日志文件的分析、站点索引、w 曲 页面检查等工作。由于这些都是文本处理，因此使用p e r l 不但容易编程，而且其 程序处理文本也是很快的。同时，利用p e r l 可以使程序的用户接口更友好。 北京1 业人学丁 呈硕i 学位论义 ( 4 ) 管理和维护系统p e r l 可以应用于产生报表、维护文件、备份系统、 管理系统用户和压缩备份系统文件等管理和维护工作。 ( 5 )i n t e r n e t 编程p e r l 的套接字功能，使其可以轻松的实现客户机明显务 器结构的程序。 2 5 小结 本章描述了系统方案的设计思路，针对系统各模块的功能和设计方法作了概 述，其中包括基础数据维护模块、数据同步模块和基于w 曲的查询模块。另外， 该章节还论述了系统运行环境和丌发坏境选择的原因。 第1 尊拮础赞姑维护摸孰的弛汁与实饥 第3 章基础数据维护模块的设计与实现 基础数据维护模块就是数据厍的应用程序，要求实现用户鉴权，用户基本数 掘杳询、修改，测量数据的采集、查询等维护操作。并且要提供给用户友好的人 机交互界面，使得用户在使用该系统时简单、方便、快捷。 本章将睾i 对基础数据维护操作模块的歧计与实壬见做出详细的介绍，包括整体 设计思路和蘑点模块的操作流程。 3 1 基础数据维护模块的设计 3 1 1 基础数据维护模块功能 设计，r 发这一模块的需求分析在设计本地数掘库系统时己做好了充分的工 作，为程序丌发提供了良好的基础。在需求分析的基础上，采用了白顶向下逐步 求精的设计方法。 首先确定该模块的各个子模块功能如图3 1 所示： 由以上各个模块功能确定基础数据维护模块中的具体功能如下： ( 1 ) 操作员身份认证该模块用于操作员登录系统时确认身份是否台法； ( 2 ) 用户基本数据维护该模块包括用户基奉数据的录入、修改、查询和删 除等功能： ( 3 ) 接收检测结果该模块用于接收用户的测量数据、经过数据分析后保存 至本地数据库系统中； ( 4 ) 查询历史数据媛模块为用户提供查询历史测量数据的功能，查询结果 可以选择表格或表单输出； ( 5 ) 数据远程同步浚模块为本地数据库系统和远程数据库系统提供数据上 传和下载操作： ( 6 ) 系统参数设置操作员茜u 次登录本系统时，要求通过系统参数设置完成 系统注册，注册信息将傈尉存本地和远程数据库中，为咀后校验操作员身份提供 依据； ( 7 ) 退出退“1 本系统，关闭所有表单， ( 7 ) 退出退奉系统，芙闭所有表单， 北京丁业人学r 程坝i 学位沱立 幽3 - 1 基础数据维护模块子摸块功能 f i g u r e3 lf l m c t i o no fb a s ed a t am a i n 诅j n c em o d u i e 3 1 2 使用v i s u a lf o x p r o 开发数据库应用程序 应用程序的实现必须借助某种程序设计语言，选择程序设计语言时既要考虑 该语占的特性，又要考虑其基本机制是否能满足需求分析和设计阶段所产生模型 的需耍。一旦选择了适宜的语言，就能减少编码的工作量，产f e 易读、易测试、 易维护的代码。 v is u a 】f o x p r 0 6 o 中文版功能强大，主要表现在以下几个方面： 能够管理大量复杂的数掘信息，同时具有很好的安全性。 使用结构化杏陶技术，能够从人照的数掘l p 快迷查询需要的信息，具有很 好的实时性。 使j i _ | 面向对象的开发技术，能够丌发 _ f 5 功能叫犬的专fj 针埘剧j ，的应用程 序。h 有强人的 1 函数库，支持 cljv e x 技术，j 1 ：征某些功能不能实现时可 第3 章基础数据维护模块的设计与买现 以借助v i s u a lb a s i c 和v i s u a lc 十+ 等其它工具辅助开发。 能够快速、随意的制作出用户需要的各种形式的报表和标签。 基础数据维护操作是在本地计算机系统实现的，由于本地数据库采用v i s u a l f o x p r o 作为开发工具，同时v i s u a lf o x p r o 具有以上强大的功能，所以数据库 应用程序即基础数据维护模块的丌发也采用v js u a lf o x p r 0 6 o 中文版。 3 2 基础数据维护模块的详细设计 数据维护模块中的各个子模块包括：主程序、系统初始设置、用户身份认证、 用户基本数据维护、接收检测结果和查询历史数据等子模块。 首先介绍本系统中应用的各个角色： ( 1 ) 系统管理员负责整个系统的管理，维护远程数据库系统，对各个设 备进行注册认证等操作。 ( 2 ) 操作员负责每台测量设备和本地计算机系统的管理，进行设备注 册、本地用户和测量数掘的维护工作。 ( 3 ) 用户每台测量设备可以为多个用户服务，每个用户有自己的用户名 和登录口令，可以在本地计算机或通过i n t e r n e t 对远程数据库进行查询等操作。 为保证该系统的安全性，在进行系统设计时使用了密码和注册认证等措施， 下面将介绍该系统中所有密码的使用方法，关于软件注册认证的过程将在系统参 数设置模块的介绍中详细描述。 ( 1 ) 授权密码浚密码存放于本地数据库系统的配爱表中，变量名为 s e c u r i t y ，是由系统管理员事先预定义好的，会在安装系统时告知操作员。首先， 该密码用于进行系统参数设置前使用，验证密码正确后才能使用系统设置表单， 系统参数设置表单用于系统初始化操作。另外，该密码用于本地与远程数据库同 步的下载操作前的操作员身份确认，防止误操作导致本地数据受损。 ( 2 ) 注册密码该密码用于对测量设备和软件系统的加密管理，目的是保 护软件的合法性。操作员进行系统初始化设置时将软件序列号发送给系统管理 员，系统管理员分配注册密码，该密码激活后才可以正常使用该套测量系统。 系统注册流程如图3 3 所示： 北京t 业人学t 程砸i ：学位论义 i 初次使川本系统，操作员i 【 已获知的授权密码进行系统参数殴置 i 通过系统参数设置，操作员将软彳，l ：序列号发送给系统管理员 l 系统管理员分配注册密码给操作员 j l 操作员庸川注册密码激活系统，使系统能止常使i l 3 2 1 主程序 幽3 3 系统注册流程幽 f i g u r e3 3f l o wc h a r to fs y s t e ml o g i n 主程序的功能如下： ( 1 ) 设置公用子程序为其它模块调用子程序做准备； ( 2 ) 调用初始化子程序设置各种环境变量： ( 3 ) 设置主窗口环境包括主窗口的大小、