基于Web Services實驗室數據集成應用研究

毛曉靖

摘 要：基于實驗室綜合管理系統LIMS，全面分析了多領域檢驗檢測數據集成的需求，實驗室檢測檢驗數據采集、分析、傳輸集成等要素，提出了以Web Services為技術核心的實驗室數據集成系統。應用在服務端建立多種Web服務的模型，有效解決了不同設備儀器業務數據結構、邏輯組成的不同問題。在此軟件模型的基礎上，應用C#.NET、Delphi 7.0對ARL3460型直讀光譜儀進行服務端和客戶端的開發，實現實驗數據的采集和實驗原始記錄的生成，進而與LIMS系統實現無縫對接。

關鍵詞：網絡服務；數據集成；數據采集；數據分析

中圖分類號：TP311.13 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.072

文章編號：2095-6835（2016）20-0072-02

在產品質量檢驗中，所涉及到的儀器設備眾多，所采用的數據接口技術、數據采集技術和數據顯示技術參差不齊。要想實現眾多設備檢測數據的集中自動化采集，實現與LIMS系統的無縫對接，可應用Web Services技術實現獨立智能DAQ控件技術，對實驗室檢測數據進行智能采集、分析、存儲，實現遠程報告的輸出。

1 Web Services基本組成

Web Services是一個平臺獨立、松耦合、自包含、基于可編程的Web應用程序，可使用開放的XML標準描述、發布、發現、協調和配置這些應用程序，用于開發分布式互操作應用程序。其本質是一種在應用程序之間傳遞XML的機制，建立在HTTP、XML、SOAP、WSDL等技術之上。

按照拓撲結構，Web Services可以分為兩類，具體如圖1所示。第一種類型是信息型，Web Service僅支持簡單的請求/響應操作。Web Services一般在等待請求，然后處理并響應請求。第二種是復合型，Web Service在進入操作和離開操作之間進行一定形式的協調。

2 數據集成系統組成

實驗室數據集成系統是由數據采集系統、分析系統和報告生成系統3部分組成。

2.1 數據采集系統

根據實驗室不同接口的檢測設備，從邏輯結構上來講，數據采集系統包括設備采集/控制、數據存儲、數據訪問、數據通訊、數據安全、調用接口幾大部分，各個模板協同工作，可獨立擴展，并且支持文件采集，直接設備采集/控制， RS-232、USB、TCP/IP等通信協議。前端組件池可以被單獨安裝、卸載、升級，以達到有效管理和復用的目的。

2.2 分析系統

由于綜合性檢驗機構的檢驗檢測項目具有多樣性，使得其檢測檢測設備具有多樣性。不同儀器、設備制造商所提供的儀器設備數據傳輸接口、傳輸協議、業務數據結構都各不相同。分析系統的主要功能是：在完成數據采集之后，需分析生成的相關數據、文件，將有價值的數據轉換成XML格式傳輸到服務器中，與LIMS系統實現無縫對接。由于不同儀器間數據分析方法具有多樣性，所以，將每種分析方法集成在不同的Web服務中，可以實現靈活調用。

2.3 報告生成

當實現檢測數據與LIMS系統無縫對接后，報告生成系統采用LIMS系統報告模板。

3 軟件模型

如圖2所示，實驗室數據集成軟件模型由客戶端和服務端組成?？蛻舳擞袛祿杉蛿祿治?個功能。數據采集采用控件集成的形式，以滿足不同設備硬件數據采集通訊要求；數據分析調用不同的Web服務接口實現不同的數據分析需求。服務端根據不同設備的數據分析要求實行不同的Web服務程序，在服務端設立不同的接口地址，以方便客戶端調用。

對于軟件客戶端，根據儀器設備不同的通訊協議和業務數據邏輯結構，開發出不同的數據采集組件。對眾多的組件形成前度組件池，可獨立實現安裝、卸載和更新。在客戶端軟件設置相關組件配置項，從而實現不同儀器設備不同的數據采集組件，以保證數據的正常采集。當數據采集組件采集到相關數據后，數據分析模塊讀取相關數據文件或直接讀取采集組件傳送的相關字符串。依據設備客戶端軟件的配置的相關Web服務接口地址，調用相關的Web服務程序，進行業務數據機構分析、數據邏輯分析和XML文件格式定義等工作。最后將Web服務返回的XML格式分析數據通過數據傳輸Web服務傳輸給LIMS系統服務器，以便于LIMS系統相關控件調用。

4 模型應用

依據上述軟件模型，以火花直讀光譜儀為例，簡要講述軟件的應用實現。ARL3460火花直讀光譜儀采用系統自帶軟件OXSAS1.7進行數據采集分析，可將最終結果以.cvs文件存儲在相應的目錄中。數據集成軟件客戶端需對系統生成.cvs文件進行解析、分析、存儲、調用，從而實現LIMS系統中檢驗報告原始記錄的自動生成。為了實現系統可擴展性，提出應用Web Services技術建立.cvs文件解析、分析、存儲和調用模塊，以便將其靈活應用到不同平臺的客戶端中。

在Windows 7 IIS 7.5 應用 Visual Studio Team System 2008開放環境中進行Web Services服務端的開發時，先打開vs.net，新建工程（asp.net web服務），在位置中鍵入http：//192.168.0.200：801/DAQServices，其中，DAQServices是工程的名字。服務端主要功能是分析測試儀器產生的test.cvs數據，并將其轉換為系統需要的XML文件。其具體實現過程如下：

namespace webserver

{

[WebService（Namespace="http：//localhost/webserver/"）]

[WebMethod]

Public string taran（ ）

{

string[] source = File.ReadAllLines（"test.csv"）；

XElement cust = new XElement（"Root"，

from str in source

let fields = str.Split（'，'）

select new XElement（"SampleNumber"， fields[0]），

new XElement（"TestDate"， fields[1]），

new XElement（"ElementC"，fields[2]），

new XElement（"ElementP"，fields[3]），

}

}

這個程序的主要功能是讀取生成的test.cvs文件，根據文件的數據分布規律提取金屬材料的檢驗日期，樣品編號，碳、磷元素含量等相關信息，并生成相應的XML文件。

客戶端應用Delphi 7.0進行開發，開發界面如圖3所示。

在客戶端界面，可為相關采集組件選擇適合不同儀器的采集方式，以滿足其需求。采集組件應用C#.NET獨立開發，最終生成對應的.DLL文件放入對應的客戶端調用目錄進行配置使用?？紤]到實驗室檢測的實際情況，客戶端數據確認分為手工上傳和自動采集上傳2種。手工上傳數據是將檢測人員測試確認生成的.CVS文件人為選擇的通過服務端上傳，客戶端對其進行數據結構分析，數據格式轉換后上傳到服務器相對端口，存儲數據，LIMS系統通過相應的空間接口調用顯示數據，以便于報告編制人員調取相關報告的原始記錄。

5 結束語

本文全面分析了實驗室綜合管理系統LIMS多領域檢驗檢測數據集成的需求，簡要介紹了Web Services的基本組成和調用方式，闡述了實驗室檢測檢驗數據采集、分析、傳輸集成等要素，提出了以Web Services為技術核心的實驗室數據集成系統。要想相關應用能夠順利運行，要在服務端建立多種Web服務的模型，有效解決不同設備儀器業務數據結構、邏輯組成的不同問題。在此軟件模型的基礎上，應用C#.NET、Delphi 7.0對ARL3460型直讀光譜儀進行服務端和客戶端開發，實現實驗數據的采集、實驗原始記錄生成，進而與LIMS系統實現無縫對接。

參考文獻

[1]Chris Payne.Asp.net從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[2]鄭曉東，王志堅，周曉峰，等.一種基于Web Service的分布式計算模型研究及其實現[J].計算機工程與應用，2004（1）.

[3]李玉海，杜暉，黃京.基于Web的實時信息報送系統的設計與實現[J].科技進步與對策，2005（06）.

[4]郭清菊.基于Web Service企業級應用分析與構建[J].電腦知識與技術，2009（15）.

[5]修云，董明望.Web服務在遠程監控系統中的應用研究[J].中國水運（理論版），2007（03）.

[6]凌翔.Web應用安全防護系統的研究與實現[D].西安：西安工業大學，2014.