IETM數據庫模型設計方法研究*

胡 軍 王金樹 程榮濤

(海軍潛艇學院作戰指揮系1) 青島 266071)(海軍駐武漢四三八廠軍事代表室2) 武漢 430064)

1 引言

交互式電子技術手冊(Interactive Electronic Technical Manuals,IETM)是將武器裝備或民用設備的紙介質技術資料數字化,通過電子顯示系統向操作維護人員提供一個與維修測試過程相融合的、多格式的、人機交互的技術信息查詢和維護環境。它具有體積小、檢索迅速、安全性好等特點,能大幅度提高裝備保障工作的效能和水平。目前,世界各國軍事和民用領域均把IETM作為裝備信息化建設的重要內容,積極研究和推廣。

2 用戶需求分析

2.1 數據需求

用戶對數據的需求可從IETM內容數據模型(CDM)的角度分析,CDM一般劃分為通用信息層和特定內容層。通用信息層包括模板、鏈接元素、上下文過濾元素和基本元素。基本元素由文本、表格、圖形、音頻、視頻、過程和對話框組成,是構成特定內容層元素的基礎。特定內容層以系統作為分類依據,系統又包括描述信息、任務信息、故障信息及零件信息等。CDM實質上是IETM的信息視圖,從微觀上和信息關系的角度描述IETM的數據結構特征,為數據庫的設計奠定基礎[1]。

2.2 交互需求

用戶對IETM的設計結果在交互功能上體現為導航功能、數據訪問功能、信息數據關聯和警報功能。其中導航功能可通過目錄樹和頁面鏈接實現;數據訪問功能主要包括書簽和信息檢索功能;信息數據的關聯要建立基本元素間的關聯關系;警報功能用于提供系統組件和處理狀態的相關信息。

2.3 顯示界面需求

IETM的界面要具有很強的形象表達能力,顯示畫面應圖文并茂、重點突出,顯示有序、顏色適當,風格一致。因此無論是基本信息的顯示樣式還是一些功能界面的設計(如導航欄、目錄樹、狀態欄等)都必須有相應的要求。

3 數據庫建模

3.1 S1000D中IETM數據管理的模式

S1000D標準(采用公共源數據庫的技術出版物國際規范)是由歐洲航空航天和國防工業協會(ASD)和美國航空航天工業協會(AIA)共同制訂的一個采用公共源數據庫來采辦和編著技術出版物的國際標準[2]。目前,S1000D標準在美國及北約的軍事及民用領域有著廣泛的應用,英國國防部是該標準的主要推動者,在向政府提供的所有設備技術手冊中,已要求承包商強制執行該標準。S1000D標準由于其顯著的優點而得到了廣泛的應用,也為我國相關標準的制定提供了借鑒。

S1000D的一個重要特征是為IETM的制作提供了一個開放系統表述方法,以數據模塊(Data Module,DM)組織技術信息,以公共源數據庫(Common Source Data Base,CSDB)管理信息對象。公共源數據庫和數據模塊作為S1000D中的兩個核心概念,是用來保證IETM實例間的信息共享和交換。

數據模塊是S1000D標準中最核心的信息對象,標準中推薦用中性格式(SGM L或XML)描述數據模塊。IETM中以數據模塊來組織信息,以CSDB來管理信息對象。所以,公共源數據庫實現架構的確定要以數據模塊的存儲、管理的便利性決定。

3.2 建立對象模型

立足當前的網絡技術,構建基于Web的聯合式IETM系統,使其具有強大的信息共享和交互能力,使不同地域的用戶能及時有效地獲取信息,以輔助維修保障和其它工作[3]。系統應具備跨平臺、易移植、可重用、便管理、快查詢、可擴展性強等能力。綜合目前全軍信息化建設的現狀,系統可采用B/S結構來實現各個部隊武器裝備維修保障過程中的信息共享和協同操作。

以從傳統的紙質文檔轉化生成XML格式的IETM為例,基于XML的IETM設計流程如圖1所示。首先,對原始的紙質文檔的內容進行分析,按照模塊化的設計思路將其分解至各個數據模塊的層次,每一個數據模塊表示一部分完整的裝備信息;之后,基于XML Schema將各個數據模塊的信息轉換成XML文檔格式;然后,將XML文檔按照一定的規則存儲至IETM 數據庫(CSDB)中;最后,編寫IETM瀏覽程序。IETM瀏覽程序將自動與CSDB建立數據鏈接,將CSDB中的數據按照用戶的輸入檢索并輸出至數據集中。此時的數據集中又恢復成為 XML文檔的格式,由瀏覽程序為該XML文檔指定相應的 XSLT(樣式表文件),將XML以H TML、DHTML或者PDF的形式輸出顯示給用戶。再加上必要的交互功能,即可實現完整的IETM系統。

圖1 聯合式IETM系統模型

3.3 相關技術

IETM創作涉及開發環境、XML技術、數據交互、數據庫技術、矢量圖形圖像技術、信息的加、解密等多種技術[4]。

在IETM 中,各層次的信息可抽象為對象,為更好地分析對象間的邏輯關系和數據庫的結構,采用可視化建模語言UML來建立IETM對象模型。根據用戶需求分析,所有對象從總體上可分為節點對象類和抽象對象類。節點對象類由抽象對象類聚合而成,抽象對象類又可泛化為多個節點對象類,其關系如下所述。

1)目錄對象包含所有的節點對象,它與技術信息節點是一對多的關系。

2)系統節點由一個或多個任務信息、零件信息、故障信息和描述信息聚合而成的。

3)任務節點下的步驟序列關聯著多個抽象步驟,步驟節點與基本元素是一對多的關系。

4)零件信息節點可以關聯多個零件主、連接件、附屬件、零件位置以及文本和圖形對象。

5)描述信息節點下的段落序列關聯著多個段落對象,段落節點與基本元素是一對多的關系。

4 基于對象模型的數據庫設計

4.1 通用映射規則

基于對象模型的數據庫設計,其實質是建立對象模型向數據庫模式的映射關系,最終將對象間的關系轉化為二維表及表間關系,映射規則歸納為[5]:1)一個對象類可映射為多個表,當類間有一對多關聯時,一個表也可對應多個類;2)關聯關系(一對多、多對多)一般映射為一個表,也可在對象類表間定義相應外鍵;3)泛化關系的父類一般不映射為表,其子類分別映射為不同表;4)聚合關系原則上采取與關聯關系相同的映射規則,根據需要也可映射為多個表。

4.2 數據庫設計

現以部分模型對象為例,分析其數據庫表映射方法。

1)全局對象表 T_OBJECT。如表1,該表是目錄對象的映射表,IETM中所有的對象都統一管理在該表中,不同對象通過ID建立關聯關系。

表1 全局對象表T_OBJECT

2)鏈接對象表。鏈接對象的映射表是T_SUBLINK和T_RESOLVER,前者用于存儲鏈接對象基本信息。后者通過一個屬性指向鏈接的目標對象。

3)基本元素映射表。基本元素在數據庫中一般需要映射為多個表,以文本對象為例,其映射表是相互關聯的表T_TEXT和T_PCDATA。前者存儲文本對象的基本信息,后者存儲具體的文本信息內容(可析字符),如表2和表3所示。

表2 文本對象模式表T_T EXT

表3 文本對象模式表T_PCDATA

5 數據調用方法

5.1 連接及查詢技術的實現

ADO接口技術是實現與Web數據庫連接的通道,其主要優點是易于使用、速度快、內存開銷小,它使用最少的網絡流量,并且在前端和數據源之間使用最少的層數,它是一個輕量、高性能的接口。ADO中最重要的對象有三個:Connection、Command和 Recordset,分別表示“連接”對象、“命令”對象和“記錄集”對象。可用VB、VC、Java等語言來訪問數據庫。

5.2 查詢模塊設計

對聯合IETM系統中的技術資料的電子地址進行定位查詢的過程是:先對系統的外部實體(資源),包括文檔、自動處理過程、顯示方式、維修保障內容、故障信息和武器裝備各分系統模塊等部件,進行虛擬 URL地址化,每個外部實體有自己的URL地址;通過該地址的鏈接完成對系統的交互式操作。不同部件的電子地址可存儲在不同的文件包中、文件路徑中、固定媒體中或可更換光盤中。以下是應用于某裝備的IETM系統,用VC實現了用戶界面,ADO技術來連接SQL數據庫。此系統的關鍵技術在于連接及查詢部分,用于查詢的部分SQL源程序如下:

6 結語

隨著裝備保障信息化的發展,開發適合我軍武器裝備信息化建設實際的IETM意義重大。在這種發展趨勢的牽引下,建立了較為完整的IETM對象模型,并按一定的映射原則實現了紙介質文檔資料向數據庫模式的轉換。該數據庫模型設計方法是建立IETM的基礎,具有通用性。

[1]MIL-HDBK-511.Department Of Defense Handbook For Interoperability Of Interactive Electronic Technical Manuals(IETMs)[Z].2000,15

[2]S1000D International specification for technical publication utilizing a common source data base V2.2[S].[S.1.]:[s.n.],2005

[3]郭建勝,劉雪峰.基于Web計算模式的交互式電子技術手冊研究[J].計算機工程,2004,30(4):145～147

[4]歐陽寰,陳鈞,謝振華,等.XM L文檔化的交互式電子技術手冊設計[J].航空計算技術,2006,36(1):52

[5]UML和統一過程:實用面向對象的分析與設計[M].方貴賓,譯.北京:機械工業出版社,2003