E-linac數字化設計管理系統分析

盤采華，呂建友

（中國原子能科學研究院，北京 102413）

E-linac數字化設計管理系統分析

盤采華，呂建友

（中國原子能科學研究院，北京 102413）

直線加速器設計的信息化和網絡化是今后加速器的發展趨勢，文章在進行電子直線加速器（E-linac）數字化設計的基礎上，構建了E-linac數字化設計管理系統，以解決設計管理中存在的信息共享、資源統籌差、工作協調不夠等問題，提高設計管理的效率和加速器數字化設計的研究水平，以信息化推進加速器數字化設計管理體系和設計現代化，為直線加速器數字化設計變革創新奠定基礎。

E-linac；數字化設計；管理系統；JSP；SSH框架

1 數字化產業發展的必要性和意義

在2016年國家網絡安全和信息化工作座談會上，總書記指出要加快傳統產業數字化、智能化，做大做強數字經濟。隨著計算機和網絡信息技術的發展，直線加速器設計的信息化和網絡化是今后加速器的發展趨勢，而信息的數字化是越來越為研究人員所重視。“數字化”是計算機、信息通訊、大數據、云計算等一系列相關技術的統稱。電子直線加速器數字化設計是支持電子直線加速器設計全過程、支持電子直線加速器相關數據管理、支持電子直線加速器設計流程的控制與優化等，也就是以建模為基礎，以優化設計為主體，如圖1所示。因此可以說，進行電子直線加速器數字化設計是勢在必行。

而在傳統的電子直線加速器設計中，普遍采用集中協調、各小組分開單機設計的模式，這種方式不僅交流不方便，而且設計效率低，為解決當前電子直線加速器設計的管理中存在信息共享、資源統籌、工作協調等方面不夠的問題，提高設計管理的效率和加速器數字化設計的研究水平，本文構建了E-linac數字化設計管理平臺，以信息化推進加速器設計管理體系和設計現代化。

圖1 E-linac數字化設計內涵

電子直線加速器數字化設計管理平臺是以設計過程為主線，將其工程項目作為產品對象，系統的解決項目管理、協同工作、資源共享3方面的問題。通過從項目的立項、分解、實施到完工等全過程管理，實現設計資源的合理利用；并將所有過程的相關信息都記錄備案，提供相關數據圖表以供查詢統計，為設計單位實現標準化管理打下良好的基礎，為直線加速器數字化設計變革創新奠定基礎。

2 需求分析

電子直線加速器數字化設計管理系統是適應信息化發展的需要，提高電子直線加速器設計效率，縮短研制周期而開發設計的。本系統采用JSP，servlet技術，使用MyEclipse作為開發工具，選擇MySQL作為數據庫管理系統，tomcat服務器支持。采用B/S模式，實現了任務管理、項目流程管理、數據管理以及各部件設計管理的功能，具體詳情如圖2所示。

圖2 系統功能圖

經過綜合分析，電子直線加速器數字化設計是設計員、數據審核員和項目管理員共同參與的工作過程，電子直線加速器數字化設計管理系統必須做到三者的協調，從而使用戶能夠各自順利完成工作。所以，系統主要包括3種角色：設計員、審核員和管理員。每種角色的權限和功能是不同的。系統的總體功能模塊如圖3所示。設計員模塊的具體功能如圖4所示，審核員模塊的功能見圖5。

圖3 系統功能模塊

圖4 設計員模塊

圖5 審核員模塊

3 方案設計

3.1 總體設計

本文選擇的是B/S體系結構，利用JSP技術進行系統的開發和研制，通過選用tomcat和Apache的結合作為服務器，以及后臺的MySQL數據庫完成電子直線加速器數字化設計管理平臺的搭建。B/S結構是一種三層框架結構，在這種結構中，完全通過瀏覽器來實現用戶界面和實現所有功能，即用戶通過網絡和中央服務器實現客戶端異地實時進行業務操作，客戶機上只需要安裝如Internet explorer等瀏覽器軟件。這種結構節約了開發成本，是一種全新的軟件系統構造技術，成為當今應用軟件的首選體系結構。

3.2 開發技術及工具簡介

系統利用Java語言進行開發，運用JSP技術實現頁面設計，運用Struts 2完成框架設計，使用Hibernate框架完成數據庫連接，最后采用工具MyEclipse完成編譯。

JSP是一種動態網頁技術標準，其根本是一個簡化的Servlet設計，具有語法規則簡單以及可以提高應用開發速度和效率的優點。JSP是一種典型的平臺無關性的開發技術，圖6為其工作原理示意。

圖6 JSP工作原理圖

Struts 2框架式MVC流程架構，在分層開發中具有很大的優勢。它在開發Web應用程序時把表示層和業務數據層分離，具有可靠性、高重用性、可適應性、可維護性、低開發成本和快速部署的優點。

Hibernate是一個開放源代碼的對象關系映射框架。設計者對JDBC進行了非常輕量級的對象封裝。該框架主要實現數據庫與實體類間的映射，具有使程序對象化、簡化重復性代碼、移植性好和透明持久化的優點。

MyEclipse是一種可支持Java Web開發的技術平臺。它是JavaEE集成開發環境，功能豐富，包括編碼、調試、測試和發布，并可在程序開發發布及整合方面提高工作效率。

3 數據庫概念結構設計

根據需求分析抽象出信息結構，得到電子直線加速器數字化設計管理系統的E-R圖，如圖7所示。

圖7 數據庫E-R圖

4 編程與實現

為提高系統的效率和實現的效果，本系統使用數據庫MySQL，其邏輯結構設計中，有用戶表（User）、項目表（Shop）、工作組表（Wgroup）、任務表、版本表、設計數據表和通知表（Notice）等7張表。數據庫操作的接口是service，而數據庫操作的接口實現是依靠serviceImp。其中配置文件struts.xml是配置跳轉文件，beans.xml文件是配置hibernate spring的，其中數據庫的相關信息配置如下所示：

對各部件設計的管理是系統的主要功能，包括對電子槍設計、加速管設計、速調管設計、四級透鏡設計等的管理。其中電子槍設計過程為首先利用軟件PBGUN計算電子光學尺寸，其流程如圖8所示，通過調整陰陽極距離、聚焦極形狀、尺寸使滿足參數要求（高壓、導流系數、射程、束腰直徑、發射度），然后利用INVENTOR進行機械設計，保證陰極發射度部分的尺寸形狀與電子光學設計的尺寸一致。

5 結語

該管理系統一方面，使設計人員可以在管理平臺的幫助下，運用豐富的理論知識、先進的管理方法，完整、高效地設計完成電子直線加速器，并且可以創造性地形成電子直線加速器設計自己獨有的管理模式。另一方面，電子直線加速器設計管理系統是一個多層次的E-linac設計協同管理平臺。通過該平臺可完成設計流程的電子化管理、實現項目的協同管理、數據共享和文件協同、電子文檔管理以及管理體系文件的管理等功能，在整個項目過程中涉及的輸入、輸出文檔等相關的數據可以在整個項目組的范圍內共享，便于項目成員充分參與協同設計。建立支持協同工作的設計管理平臺是實現電子直線加速器數字化設計變革的基本保障。

圖8 電子槍電子光學尺寸設計圖

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Analysis on E-linac digital design management system

Pan Caihua, Lyu Jianyou
（China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China）

Informationization and networking of linear accelerator’s design is the trend of the accelerator in the future, this paper constructed an E-linac digital management system based on the digital design of the electron linear accelerator (E-linac), in order to solve the problems in design management of information sharing, resource planning, problem of insufficient coordination, improving the design management efficiency and digital design accelerator research level, to promote the digital design management system of accelerator and modernization by informatization, laying the foundation for thelinear accelerator digital design innovation.

E-linac; digital design; management system; JSP; SSH framework

盤采華（1991— ），女，廣西貴港，碩士研究生；研究方向：應用數學專業信息技術。