基于Java Portlet规范的汽车试验数据重用研究

3.2 关系数据向XML数据映射

关系模式是一种扁平(flat)结构，而XML Schema模式则是由多层嵌套的元素组成的层次结构。关系数据库向XML映射包括模式映射和数据映射两个部分。模式映射将关系模式映射为XML模式，是结构上的转换，数据映射是在生成XML模式后，将数据库中相应的数据依据XML模式映射成XML数据。将关系数据库转换为XML数据的目标是：XML Schema模式应该保留关系模式中的约束，不丢失语义，生成的XML数据不产生冗余。

将关系数据转换为XML数据，最主要的是进行模式映射，模式是基础，只有定义好了模式，才能根据模式生成不丢失原数据库语义的XML数据。模式映射主要是将关系数据库的关系表、属性和表之间的联系向XML模式转换。模式映射的规则为：1）将表映射为XML Schema模式的complexType全局定义。2）将表的每一个列映射为complexType的子元素。3）将每列的元素映射为列元素对应的XML Schema元素的属性。4）利用minOccurs和maxOccurs属性描述外键的取值是否唯一。例如，在编写显示车内噪声—发动机转速曲线的Portlet程序时，映射规则如下：

数据映射是将关系数据库中的试验数据映射到XML中，采用的Java API接口主要是com.bowstreet.util.IXml，其采用标准的DOM(Document Object Model)方式处理数据，可以实现插入XML元素(Element)、获取文本(Text)和设置属性（Attribute）等常规的XML操作。

在开发Portlet程序时，通过上述过程完成了数据的组织和映射，使试验数据从关系数据库中的数据转化为规范化的XML数据。

4 数据的图形可视化

数据图形可视化(visualization)是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。在Portlet程序开发中，可视化功能可以让用户通过对图形的交互操作来观察数据及其结构关系，发现数据中的隐含数据规律或经验内容。图形可视化以映射后的标准XML数据为基础。

一维数据是一些单值数据，主要是油耗值、排放值、外形尺寸或其他指标性数据。对此类型的数据通过表格和图表的方式显示，并且具备如下功能：1）显示的表格、图表可以打印和导出为Excel文件，方便生成报告。2）通用白定义过滤条件可以实现对指定数据按条件过滤，如按日期、数据值、试验人员和试验车型等。3）对同一数据条目可以在表格和图表之间互相切换以实现数据的挖掘。对表格可以进行列排序，对图表以柱状图、饼图等不同类型显示。4）能对数据设定一个阈值，对超过上、下限的数据以鲜明的颜色显示。例如，通过开发的Portlet可视化程序，对某系列参考车型的基本尺寸数据进行对比，可以在如图2所示的汽车试验数据柱状图界面和如图3所示的表格界面之间切换，长、宽和轴距等数据以不同颜色显示，可以打印、导出，便于观察。

图2 汽车试验数据柱状图界面

图3 汽车试验数据表格界面

二维数据是随时间、转速和频率等变化的历程数据，如车内噪声转速曲线、加速度时间曲线和消声器传声损失频率曲线等。通过散点图的形式生成具有坐标的曲线图，还需要加入图形缩放、峰值捕捉及图形移动等功能。同时要求能在一个图形中同时加载若干条曲线进行对比，且曲线以不同颜色表示，方便区分。例如，通过开发的Portlet程序对消声器传声损失随频率变化的曲线进行对比时，生成如图4所示的消声器传声损失曲线界面，程序具有可以打印图片、可以切换到表格观察数据并导出、可以实现对图形的缩放和鼠标在曲线上方时自动显示该点数据值等功能。通过对比可以清晰地看出不同结构的消声器传声损失的差别。

图4 消声器传声损失曲线界面

图4中每条噪声曲线实际是由上万个离散点组成，处理此类工程数据对速度要求较高。某汽车工程研究院基于本文的试验数据入库方法积累的数据量已达到Tb级，对这样海量的数据实现基于Web方式操作和显示且能满足速度和实时性要求并非易事。本文通过Java Portlet规范与XML相结合的方式实现的显示功能，应用效果完全可以满足要求。

5 结语

本文提出了按照Java Portlet规范来实现整个汽车试验数据的重用过程。针对不同类型的数据开发了若干Portlet程序，实现了常见类型数据从原始数据结构化到数据查询转换、映射和可视化的整个重用过程。

通过这种基于Web的重用方式，解决了传统C/S架构的客户端程序可扩展性和可移植性差的缺点。从试验数据重用的效果看，可以满足处理海量工程数据的要求。这种基于SOA架构的Portlet程序可以作为一个有机的部分整合到大型汽车制造企业现有的PLM系统中，便于对数据的挖掘和重用。

本文对试验数据的重用研究涵盖了绝大多数汽车领域的数据类型，但部分特殊类型的数据尚未开发相应的可视化Portlet程序，如振动模态动画等。在后续的开发中将进行逐步完善。

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