MySQL在凸度儀系統中的應用

郭肖靜，苗積臣，吳志芳

（清華大學 核能與新能源技術研究院，北京 100084）

在凸度儀系統中，檢測鋼板過程中會產生海量數據。對這些歷史數據，系統需進行存儲、查詢、檢索、顯示等功能。為此，必須使用數據庫管理軟件來完成以上功能。目前，市場上主要的數據庫管理軟件包括SQL Server、MySQL、DB2、Oracle等，其中，DB2和 Oracle均為大型商用數據庫，需支付高額的授權費用才可使用，且需專門的配置維護，開發上有諸多不便。SQL Server是微軟公司提供的數據庫軟件，只能在 Windows操作系統中使用，不具有跨平臺的能力。MySQL是當前最流行的開放源碼SQL數據庫管理系統，它由MySQL AB公司開發、發布并支持，具有多平臺支持、靈活架構、免費使用等特點。且當前很多網站均采用MySQL作為其后臺數據庫支撐，其穩定性和可靠性得到了充分驗證。因此，在凸度儀系統中，擬使用MySQL對檢測的鋼板數據進行管理，完成系統的功能。

1 MySQL概述

MySQL是當前應用最為廣泛的數據庫管理系統之一，具有強大的跨平臺能力（可運行于Windows、Linux、Unix等操作系統上）和豐富的開發接口（可與PHP、VC、VB、Delphi等語言實現接口，便于嵌入到多種應用中）。MySQL具有快速、可靠和易于使用的特點，當前使用Linux＋PHP＋Apache＋MySQL已成為中小型網站提供Web服務的主流模式。此外，MySQL還是一種開放源代碼的軟件，非常便于研究和開發［1］。

MySQL采用客戶端／服務器模式，由支持不同后端的1個多線程SQL服務器、數種不同的客戶端程序和庫、眾多管理工具和廣泛的應用編程接口API組成。此外，MySQL還支持多種數據類型，包括帶符號／無符號整數，1、2、3、4、8 字 節 長，FLOAT、DOUBLE、CHAR、VARCHAR、TEXT、BLOB、DATE、TIME、DATETIME、TIMESTAMP、YEAR、SET、ENUM等，便于各種數據高效率存儲［2］。

綜合以上特點，在凸度儀系統中，選擇MySQL作為數據庫管理系統，與凸度儀其他模塊配合，實現完整的數據存儲、檢索、排序、顯示等功能，完成設計要求。

2 凸度儀系統中數據庫的設計

2.1 凸度儀系統簡介

凸度儀系統的結構如圖1所示。

圖1 凸度儀系統結構Fig.1 Structure of instantaneous profile gauge system

在圖1中，采集模塊采集到原始的檢測數據，交給運算模塊進行處理；運算模塊通過差值、補償等方法，計算鋼板橫斷面上每個采樣點的厚度、溫度等信息，并將這些數據發送到顯示模塊；顯示模塊將這些數據進行實時顯示，并進一步計算凸度、楔度等相關數據，同時還將這些數據按一定格式存儲到數據庫中，且能按用戶要求，對這些歷史數據進行檢索、排序和顯示。

2.2 功能需求分析

由于數據庫只與顯示模塊存在接口，因此，只需分析顯示模塊對數據庫的功能需求。

1）數據存儲

當顯示模塊收到運算模塊發送的鋼板數據后，應實時地將這些數據存儲到數據庫中。在鋼板掃描過程中，對數據庫只有存儲操作，沒有檢索和讀取操作。

2）數據檢索

在實際的應用環境中，將檢測大量鋼板，得到海量數據，如何快速檢索到所需的鋼板數據成為一重要問題。在本系統中，使用一些標記性參數作為檢索條件，如檢測時間、鋼板類型、編號、鋼板厚度、鋼板凸度等指標，且這些檢索條件可進一步進行邏輯組合，如與、或等操作。數據庫應將滿足檢索條件的所有鋼板編號返回給顯示模塊，用戶在其中選定某個鋼板后，數據庫再將該鋼板的完整數據傳送給顯示模塊。

3）數據讀取和顯示

當用戶選定某個鋼板后，數據庫應將該鋼板相關的所有數據都發送到顯示模塊中，顯示模塊應根據需要，對整個鋼板信息或局部信息進行顯示。在顯示過程中，不再與數據庫發生數據交換。

2.3 數據類型分析

根據上面的需求，將存儲在數據庫中的數據分為3類。1）實際檢測數據，包括鋼板的厚度、寬度、溫度、傾角等實際檢測到的數據。這些數據的數據量極大，代表鋼板的原始情況，一般只用于顯示，而不用于檢索。2）后處理數據，包括凸度、楔度等數據，是由實際檢測數據經某些運算后得到的指標，用來表示鋼板的檢測結果。這些數據直觀反映了被檢鋼板是否合格，既用于顯示，也用于檢索。3）鋼板特征數據，包括檢測時間、鋼板編號、金屬類型、標稱值等。這些數據表示1塊鋼板的整體屬性，既用于顯示，也用于索引。

2.4 表的設計

數據庫設計的核心是表的設計。數據庫由若干個表組成，表中每1行代表1組記錄，每1列代表1類數據。數據庫的表和表之間可有相同的列，不同表的數據通過這相同的列來實現關聯，從而獲得對數據的完整訪問［3］。

在本系統中，構造了2個表：1個用于存儲實際檢測數據，命名為PlateData；1個存儲鋼板特征數據和后處理數據，命名為PlateKey。兩個表的具體構造列于表1、2。

表1 PlateData表的構造Table 1 Structure of PlateData table

表2 PlateKey表的構造Table 2 Structure of PlateKey table

在表1中，每個鋼板有若干個橫斷面，每個橫斷面有N個探測點（本程序中N為256）。表中每1行表示1個橫斷面上的所有數據，具有相同鋼板編號的所有行表示1個鋼板的完整數據。該表只用于數據的存儲和讀取，不用于檢索。

在表2中，每1行代表1個鋼板的信息，其中前6項是鋼板的特征數據，后2項是鋼板的實測數據。該表主要用于數據的檢索和排序。

表1和表2中共有的列項目是鋼板編號，這也是本系統使用的數據庫的主鍵。通過該項目即可實現所有數據的關聯。

2.5 數據庫操作

1）數據庫連接與初始化

當凸度儀系統啟動后，應連接到數據庫管理系統，并選擇所需使用的數據庫。

2）數據的存儲

當鋼板開始檢測時，運算模塊先傳送1幀起始幀，表明開始1個新鋼板的檢測，該幀中應包含鋼板編號、合金類型、標稱厚度、標稱凸度等鋼板特征數據。顯示模塊將這些數據保存，但暫不寫入數據庫中。而后，運算模塊將每個橫斷面的數據打包成1幀發送過來，顯示模塊根據這些數據計算凸度、楔度等指標，并按表1的格式，將數據寫入數據庫中。當鋼板檢測結束后，運算模塊會發送1個結束幀，此時顯示模塊將前面收到的鋼板特征數據和計算得到的凸度、楔度等數據按表2的格式寫入數據庫中。

3）數據的檢索

數據的檢索在PlateKey表中進行，根據用戶給出的檢索條件，找到表中滿足條件的若干行。

4）數據的讀取

當用戶具體選擇了某1行記錄后，獲取該行的PlateNum值，并從PlateData表中提取數據。

3 數據庫的編程實現

3.1 C語言接口函數

在本凸度儀系統中，使用Visual C＋＋作為編程語言。因此要和數據庫實現通信，必須使用MySQL提供的C＋＋編程接口。在MySQL中，提供了 mysql.h、libmysql.lib和libmysql.dll。在C或C＋＋文件中，只要包含“mysql.h”頭文件，即可使用libmysql.lib和libmysql.dll中的函數［4］。在本系統的實現中，主要使用了如下5個函數。

1）MYSQL ＊mysql＿init（MYSQL ＊mysql）

該函數用于初始化mysql結構，為后面的函數操作提供指針。

2）MYSQL ＊ mysql＿real＿connect（MYSQL＊mysql，const char＊host，const char＊user，const char＊passwd，const char＊db，unsigned int port，const char＊unix＿socket，unsigned long client＿flag）

該函數用于應用程序與數據庫管理系統的連接以及數據庫的選擇。在本系統中，當系統啟動時，調用該函數。

3）int mysql＿real＿query（MYSQL ＊mysql，const char＊stmt＿str，unsigned long length）

該函數用于向數據庫發送1條SQL指令。系統中，數據的存儲、查詢、讀取等指令均通過該函數傳遞到數據庫管理系統中。

4）MYSQL＿RES ＊mysql＿use＿result（MYSQL＊mysql）

該函數把數據庫相應SQL指令的輸出返回到應用程序中。通過該指令，即可得到數據庫查詢和讀取的結果。

5）void mysql＿close（MYSQL＊mysql）

該函數用于關閉數據庫。在本系統中，退出時要調用該函數。

3.2 功能測試

根據上述分析，利用MySQL的C API，實現對數據庫的訪問。使用 Microsoft Visual C＋＋進行開發，并為數據庫檢索和讀取單獨設計了1個對話框，如圖2所示。在圖2左上方，列出了若干檢索條件，可進行與、或等檢索；下方是數據庫中滿足條件的所有記錄。當選定其中某1個鋼板時，在右側即顯示鋼板整體的厚度分布，以及橫縱兩個方向的厚度分布。從圖中可看出，數據庫的存儲、檢索和讀取功能均已實現，滿足系統設計的要求。

圖2 數據庫系統測試圖Fig.2 Dialog of database test

4 結論

本文介紹了凸度儀系統中數據庫管理系統的設計與實現。選擇MySQL數據庫，分析了凸度儀系統對數據庫應用的需求，從而提取了操作數據并設計了合理的表，保證了數據存儲的完整性和檢索的高效性。此外，分析了應用中所需的SQL指令及MySQL提供的C API中相關的函數，從而在使用Visual C＋＋編程的凸度儀系統中，成功地嵌入了MySQL數據庫，實現了數據的存儲、檢索和讀取等功能。通過實際測試，達到了系統設計的要求。

［1]袁淵，曾文火.MySQL數據庫接口的VC實現與應用［J］.華東船舶工業學院學報：自然科學版，2002，16（5）：41－45.YUAN Yuan，ZENG Wenhuo.Realization and application of MySQL database interfaces based on Visual C＋＋［J］.Journal of East China Shipbuilding Institute： Natural Science Edition，2002，16（5）：41－45（in Chinese）.

［2]薛軍超.MySQL網絡數據庫開發［M］.北京：人民郵電出版社，2001.

［3]蘭旭輝，熊家軍，鄧剛.基于MySQL的應用程序設計［J］.計算機工程與設計，2004，25（3）：442－443，468.LAN Xuhui，XIONG Jiajun，DENG Gang.Development of application program based on MySQL［J］.Computer Engineering and Design，2004，25（3）：442－443，468（in Chinese）.

［4]Oracle.MySQL 5.1reference manual［S／OL］.Redwood City，California：Oracle USA，2003［2011－2－25］.http：∥dev.mysql.com／doc／refman／5.1／en／.