汽車動力經濟性能管理系統的數據庫設計

向 強

(湖北汽車工業學院 汽車工程學院，湖北 十堰 442000)

汽車開發流程錯綜復雜。包括概念設計階段、結構設計階段、零部件設計、工藝設計、驗證設計、試驗等階段[1]。各個階段的研發數據快速增加。如何迅速為研發人員提供有效數據，使開發流程更為合理，是一個需要解決的問題。汽車動力經濟性能管理系統極大地簡化了汽車開發流程。從人工管理項目過渡到系統自動提醒、分配子項目，從excel數據管理到數據庫數據管理，從單一報表模版到數據庫提供多格式報表模版，多方位提高汽車研發效率。由于汽車實驗中會產生大量的數據，這龐大的驗數據之間會有多層的約束限制邏輯，研發人員需要高效地分析數據、查詢數據與存儲數據。所以，設計簡約的系統界面、搭建簡潔的數據結構和規劃靈活的系統操作流程是系統分析的關鍵。

1 需求分析

1.1 系統構架

本系統的客戶端使用ASP.NET Web Service連接數據庫，C/S指的是客戶端(Client)與服務器(Server)，很多程序的Server其實只是數據庫Server，客戶端直連數據庫。這在公司局域網內還可以在外網上應用，如何“直連”數據庫是個難題，而且這種直連模式使得數據庫服務器不得不暴露在外網，會帶來安全隱患。C/S直接連接數據庫的示意圖如圖1所示。

圖1 C/S直連數據庫

圖2 C/S通過Web Service連接數據庫

如果把ASP.NET Web Service作為服務器，那么，客戶端將不需要直接和數據庫打交道。如果給ASP.NET Web Service服務器一個外網IP，那么，客戶端可在外網使用。這樣做也會極大減輕數據庫壓力。C/S通過Web Service連接數據庫示意圖如圖2所示。

為確保ASP.NET Web Service安全，要求IIS支持HTTPS安全協議。創建ASP.NET Web服務程序項目后，在Web.config文件中配置數據庫字符串連接和系統參數。Service.asmx是服務文件，Web Service發布后通過它訪問具體的服務。汽車動力經濟性能數據庫智能信息管理系統包括基本信息管理、零部件管理、試驗數據管理、項目管控、系統管理和檢索,其結構圖如圖3所示。

圖3 系統功能圖

1.2 系統數據庫結構分析

分析完系統的實際需求之后，需要對數據庫的結構進行分析，該數據庫的結構主要包括在實際使用過程中的數據關系結構和項目各個階段的任務分析。經過分析，整車動力經濟性能數據庫包含車型數據表、車型參數表、競品車數據表、發動機數據表、變速箱數據表、電機數據表、電機控制器數據表、動力電池數據表、試驗數據表等數據表。分析項目需求后，歸納得到系統數據流如圖4所示。

圖4 系統數據流圖

本數據庫系統實際應用過程中，要滿足不同工程師的項目使用需求和數據處理需求，在分析系統的數據流以后，歸納總結后的系統使用功能如表1所示。

表1 系統功能表

2 關系數據庫設計

在了解用戶在實際開發工作中的需求之后，要對其需求進行分析并將其轉換為對應有效的數據庫關系結構，需要初步完成良好簡約的數據庫模式，概念設計以及邏輯設計是本數據系統設計的重點。

2.1 數據庫的概念提出

在初步分析用戶在研發過程中的結構數據和試驗數據需求之后，需要將這些需求轉化并抽象成系統設計師可以接受的概念模型，此過程被稱為概念數據庫結構的設計過程[3]。該過程中需要明確各個實體之間的制約方式和聯系類型，即分析工程師提出的項目數據,并構建實體和其屬性以及設計實體所需要的關鍵字,從而設計出與管理系統相關的E-R圖示。

整車動力經濟性能數據庫系統中主要包含用戶人員、日志記錄、項目、車型、發動機、變速箱、電機、電池、輪胎、試驗數據、動力性能、油耗性能、續駛里程、排放性能等實體。各實體間的聯系如下：發動機、變速箱、電機、電池、輪胎屬于車型、動力性能、油耗性能、續駛里程、排放性能屬于試驗數據，用戶擁有和管理車型，用戶人員和試驗數據在項目開展過程中建立一對一和一對多的聯系，用戶人員在車型配置構建過程中和各項零部件建立聯系，用戶人員主要包括對系統的各項操作記錄和申請流程記錄。在分析各項數據表實體和建立每個表的關鍵字之后，遵循避冗余性、真實性、簡便性等原則，設計出整車動力經濟性能數據庫管理系統的概念E-R圖,如圖5所示。

圖5 系統R-R圖

2.2 數據庫邏輯設計

本階段需要將系統設計概念E-R圖中的實體相關屬性以及所有實體之間的相互制約關系設計為關系模式，然后根據此模式創建數據表是數據庫邏輯設計階段的主要任務[4]。設計實踐表明，在E-R圖的基礎上規劃的數據表邏輯清晰，有助于系統設計人員在后期對數據庫進行開發和維護。如圖6所示。

圖6 數據庫邏輯設計示意圖

整車動力經濟性能數據庫系統數包含的概念E-R圖設計成為如表2 所示的關系模式表。其中實體為用戶、日志記錄、車型等，實體屬性為各表格的內容，表的主鍵為有下劃線的內容。用戶表、日志記錄表、項目表、車型表、發動機表、試驗數據表、動力性能表等為實體表，包括各個實體的關鍵字和屬性。用車型與發動機、變速箱、電機、電池、輪胎為一對多聯系，試驗數據與動力性能、油耗性能、排放性能、續駛里程為一對多制約，用戶人員與日志記錄為一對多制約，用戶人員與項目為一對多制約，用戶人員與車型為一對多制約，用戶人員與試驗數據為一對多制約，車型和項目與試驗數據為多對多制約。

表2 系統關系模式表

3 系統數據庫實現及應用

3.1 系統數據庫實現

一般的企業級應用系統實質上是對業務數據的增加、刪除、修改、查詢和導入導出，即對數據庫的操作，因此，本文選用Oracle關系型數據庫，具備良好的通用性。設計的物理數據模型如圖7所示。

圖7 系統物理數據模型

整車動力經濟性能數據庫智能信息管理系統數據庫包括User、CarType、TireArg、MotorCharacter、EngineArg、BatteryGroup、TransmissionArg、DynamicTrailUsing、EleCarRunDisNEDC、TrialSpeedOilWearHouse、Log、Project等數據表，在Oracle中查看到的數據表如圖8所示。

圖8 系統數據表

3.2 系統數據庫應用

在構建系統后設計出數據庫結構，從而搭建出整車動力經濟性能數據庫，實際應用本系統后，效果良好。該系統主要實現了以下功能：用戶信息管理功能、車型信息管理功能、試驗信息管理功能、項目信息管理功能、數據信息查詢功能、報表輸出功能等功能。以復雜的車型數據和項目數據信息查詢為例，使用數據庫全局檢索方法，如圖9所示，并在系統前臺顯示。其查詢結果如圖10所示，系統全局瀏覽如圖11所示。

圖9 數據查詢圖

圖10 系統查詢圖

圖11 系統瀏覽圖

4 結語

本文在對整車動力經濟性能數據庫智能信息管理系統進行數據需求分析的基礎上，設計了系統概念數據模型和邏輯數據模型，并運用C#2010和Oracle完成了系統數據庫的創建。通過實際應用，不斷完善該數據庫系統，應用表明該系統不僅可以很好地滿足數據的完整性要求，而且支持多個數據間的關聯與約束，防止了因錯誤的數據插入、刪除和修改帶來的數據問題，滿足了整車動力經濟性能數據庫智能信息管理系統對實際應用的要求。該系統數據庫在企業實際中得到了很好的應用。

參考文獻：

[1] 劉曉強.信息系統與數據庫技術[M].北京: 機械工業出版社，2013.

[2] 張鄂. 現代設計理論與方法[M]. 北京：科學出版社，2007.

[3] 陳向輝,王敬樂.基于Oracle的應用軟件系統檢索性能的優化[J].河北科技大學學報,2002,23(1):60-63.

[4] 岳榴,李忠利.汽車性能試驗測試與分析系統的研究與開發[J].汽車技術, 2001(3):18-20.