毛曉靖

摘 要：基于實驗室綜合管理系統(tǒng)LIMS，全面分析了多領(lǐng)域檢驗檢測數(shù)據(jù)集成的需求，實驗室檢測檢驗數(shù)據(jù)采集、分析、傳輸集成等要素，提出了以Web Services為技術(shù)核心的實驗室數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)。應用在服務端建立多種Web服務的模型，有效解決了不同設(shè)備儀器業(yè)務數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯組成的不同問題。在此軟件模型的基礎(chǔ)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(fā)，實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的采集和實驗原始記錄的生成，進而與LIMS系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)服務；數(shù)據(jù)集成；數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)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(chǎn)品質(zhì)量檢驗中，所涉及到的儀器設(shè)備眾多，所采用的數(shù)據(jù)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)和數(shù)據(jù)顯示技術(shù)參差不齊。要想實現(xiàn)眾多設(shè)備檢測數(shù)據(jù)的集中自動化采集，實現(xiàn)與LIMS系統(tǒng)的無縫對接，可應用Web Services技術(shù)實現(xiàn)獨立智能DAQ控件技術(shù)，對實驗室檢測數(shù)據(jù)進行智能采集、分析、存儲，實現(xiàn)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(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)和配置這些應用程序，用于開發(fā)分布式互操作應用程序。其本質(zhì)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(shù)之上。

按照拓撲結(jié)構(gòu)，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(xié)調(diào)。

2 數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)組成

實驗室數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和報告生成系統(tǒng)3部分組成。

2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

根據(jù)實驗室不同接口的檢測設(shè)備，從邏輯結(jié)構(gòu)上來講，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括設(shè)備采集/控制、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)安全、調(diào)用接口幾大部分，各個模板協(xié)同工作，可獨立擴展，并且支持文件采集，直接設(shè)備采集/控制， RS-232、USB、TCP/IP等通信協(xié)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(tǒng)

由于綜合性檢驗機構(gòu)的檢驗檢測項目具有多樣性，使得其檢測檢測設(shè)備具有多樣性。不同儀器、設(shè)備制造商所提供的儀器設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸接口、傳輸協(xié)議、業(yè)務數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都各不相同。分析系統(tǒng)的主要功能是：在完成數(shù)據(jù)采集之后，需分析生成的相關(guān)數(shù)據(jù)、文件，將有價值的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XML格式傳輸?shù)椒掌髦?，與LIMS系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接。由于不同儀器間數(shù)據(jù)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(xiàn)靈活調(diào)用。

2.3 報告生成

當實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)與LIMS系統(tǒng)無縫對接后，報告生成系統(tǒng)采用LIMS系統(tǒng)報告模板。

3 軟件模型

如圖2所示，實驗室數(shù)據(jù)集成軟件模型由客戶端和服務端組成?？蛻舳擞袛?shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析2個功能。數(shù)據(jù)采集采用控件集成的形式，以滿足不同設(shè)備硬件數(shù)據(jù)采集通訊要求；數(shù)據(jù)分析調(diào)用不同的Web服務接口實現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)分析需求。服務端根據(jù)不同設(shè)備的數(shù)據(jù)分析要求實行不同的Web服務程序，在服務端設(shè)立不同的接口地址，以方便客戶端調(diào)用。

對于軟件客戶端，根據(jù)儀器設(shè)備不同的通訊協(xié)議和業(yè)務數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)，開發(fā)出不同的數(shù)據(jù)采集組件。對眾多的組件形成前度組件池，可獨立實現(xiàn)安裝、卸載和更新。在客戶端軟件設(shè)置相關(guān)組件配置項，從而實現(xiàn)不同儀器設(shè)備不同的數(shù)據(jù)采集組件，以保證數(shù)據(jù)的正常采集。當數(shù)據(jù)采集組件采集到相關(guān)數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)分析模塊讀取相關(guān)數(shù)據(jù)文件或直接讀取采集組件傳送的相關(guān)字符串。依據(jù)設(shè)備客戶端軟件的配置的相關(guān)Web服務接口地址，調(diào)用相關(guān)的Web服務程序，進行業(yè)務數(shù)據(jù)機構(gòu)分析、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸Web服務傳輸給LIMS系統(tǒng)服務器，以便于LIMS系統(tǒng)相關(guān)控件調(diào)用。

4 模型應用

依據(jù)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(xiàn)。ARL3460火花直讀光譜儀采用系統(tǒng)自帶軟件OXSAS1.7進行數(shù)據(jù)采集分析，可將最終結(jié)果以.cvs文件存儲在相應的目錄中。數(shù)據(jù)集成軟件客戶端需對系統(tǒng)生成.cvs文件進行解析、分析、存儲、調(diào)用，從而實現(xiàn)LIMS系統(tǒng)中檢驗報告原始記錄的自動生成。為了實現(xiàn)系統(tǒng)可擴展性，提出應用Web Services技術(shù)建立.cvs文件解析、分析、存儲和調(diào)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(huán)境中進行Web Services服務端的開發(fā)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(chǎn)生的test.cvs數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)需要的XML文件。其具體實現(xiàn)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(jù)文件的數(shù)據(jù)分布規(guī)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(guān)信息，并生成相應的XML文件。

客戶端應用Delphi 7.0進行開發(fā)，開發(fā)界面如圖3所示。

在客戶端界面，可為相關(guān)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(fā)，最終生成對應的.DLL文件放入對應的客戶端調(diào)用目錄進行配置使用。考慮到實驗室檢測的實際情況，客戶端數(shù)據(jù)確認分為手工上傳和自動采集上傳2種。手工上傳數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后上傳到服務器相對端口，存儲數(shù)據(jù)，LIMS系統(tǒng)通過相應的空間接口調(diào)用顯示數(shù)據(jù)，以便于報告編制人員調(diào)取相關(guān)報告的原始記錄。

5 結(jié)束語

本文全面分析了實驗室綜合管理系統(tǒng)LIMS多領(lǐng)域檢驗檢測數(shù)據(jù)集成的需求，簡要介紹了Web Services的基本組成和調(diào)用方式，闡述了實驗室檢測檢驗數(shù)據(jù)采集、分析、傳輸集成等要素，提出了以Web Services為技術(shù)核心的實驗室數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)。要想相關(guān)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(shè)備儀器業(yè)務數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯組成的不同問題。在此軟件模型的基礎(chǔ)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(fā)，實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的采集、實驗原始記錄生成，進而與LIMS系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接。

參考文獻

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