1、引 言
八十年代后期，隨著超大規(guī)模集成電路、微型計算機系統(tǒng)及軟件技術的發(fā)展，在傳統(tǒng)測試平臺的基礎上又出現了虛擬儀器技術。這種虛擬儀器以微型計算機為統(tǒng)一的硬件平臺，在其中配以具有測試和控制功能可實現數據交換的模塊化硬件接口卡，輔以具有測試儀器功能且形象逼真的軟件模塊，通過系統(tǒng)管理軟件的統(tǒng)一指揮調度從而實現傳統(tǒng)測控儀器的功能。
這種以軟件為核心的系統(tǒng)不必象傳統(tǒng)儀器那樣受到生產廠商所設計功能的限制，可以使用戶充分利用計算機*的運算、顯示以及連接擴展能力來靈活地自己定義強大的儀器功能，因此虛擬儀器技術在幾年之內迅速發(fā)展，目前已經在機械、電子、電力、交通、航空航天、化工、冶金等行業(yè)獲得了廣泛的應用。
同傳統(tǒng)測試儀器相比，虛擬測試平臺具有以下優(yōu)點：
1）開放性：利用通用硬件平臺構建虛擬儀器系統(tǒng)具有開放性，便于系統(tǒng)的升級和更新。
2）易用性：豐富的軟件資源和良好的人機交互圖文界面使得虛擬儀器系統(tǒng)非常易于使用。
3）性能價格比高：相同的性能條件下開發(fā)費用和維護升級價格相對比較便宜。
2、測試系統(tǒng)中的數據管理
任何一個信息系統(tǒng)都需要涉及數據管理，虛擬儀器系統(tǒng)也不例外。數據管理是信息系統(tǒng)的一個功能，也是信息系統(tǒng)所包含的一項重要任務，它的作用在于組織數據和方便各類用戶使用數據。數據管理，從數據本身來講，是指收集數據、組織數據和提供數據等幾個方面，隨著網絡和多媒體技術的發(fā)展，它不僅包括了數據的產生、收集、存儲、刪除等活動，又增加了數據傳輸、訪問、共享和安全等方面。
目前廣泛應用的虛擬儀器平臺的系統(tǒng)框囹如圖1所示。然而分析圖1我們可以看到：在大部分現存的系統(tǒng)中，所得到的數據和分析結果采用打印方式直接輸出然后歸檔保存，采用手工方式管理數據。部分系統(tǒng)將數據和結果保存入文件系統(tǒng)，采用文件方式管理數據。這二種管理方法從數據管理的角度來看都存在著缺陷和局限。
手工方式對數據管理的缺陷是顯而易見的：大量的數據，速度慢，易出錯，效率極低。雖然文件系統(tǒng)管理方式比手工管理方式有了很大的改進，但是依然在以下幾個方面存在問題。
（1）安全性差
文件系統(tǒng)沒有或缺乏安全機制，無法識別用戶身份，不能禁止未授權用戶的使用。因此不能有效的保護數據免遭惡意破壞或誤操作而造成的數據損失，也無法保證重要數據不被泄露。
（2）數據冗余度大
由于數據是面向程序的，一個數據文件只能為某一用戶的特定用途服務，其他應用所需要的相同數據只能重復存儲，造成了大量的數據冗余。數據冗余不僅會浪費存儲空間，降低存儲器的利用率，而且還會帶來潛在的數據不一致。這主要是由于文件系統(tǒng)中數據的更新是每個應用程序各自進行的，相同的數據間沒有一致的保護措施。
（3）缺乏數據獨立性
在文件系統(tǒng)中，應用程序和數據結構相互依賴。數據文件是按照具體要求建立的，而應用程序的編制直接依賴于數據的存儲格式和存取方法。當存儲介質或數據結構發(fā)生變化時，相應的應用程序也必須進行修改，增加了程序編制和維護的工作量。
這種虛擬儀器平臺以數據庫做為數據中心，由數、據提交、數據’使用、數據安全管理等幾個部分組成。其中數據提交部分包括由硬件采集電路采集而得到的大量數據和由用戶通過人機交互接口以及網絡輸入的少量數據信息。所提交數據的質量由數據采集部分的預處理模塊以及使用者自己保證。數據使用部分由統(tǒng)計、檢索、報表生成、打印、顯示、決策控制以及遠程通訊幾個功能模塊組成，各模塊使用數據的目的、數量、方法、占用時間由各模塊自行定義，但使用權限由安全管理部分限定。數據安全管理部分由系統(tǒng)安全策略、安全級別所決定。通過安全管理模塊、數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）以及操作系統(tǒng)來共同完成?；跀祿旃芾淼奶摂M儀器系統(tǒng)系統(tǒng)框圖如圖2所示。
這樣從數據管理的角度進行分析和設計的系統(tǒng)，可以有效的彌補前面所討論系統(tǒng)的設計缺陷，具有以下優(yōu)點：
1>安全性得到保證
操作系統(tǒng)和DBMS共同維護數據庫本身的安全，確保數據庫中的數據不會因誤操作或系統(tǒng)故障造成數據丟失，系統(tǒng)破壞，更重要的是通過用戶管理模塊對用戶進行授權和控制訪問管理，保護數據不被非授權用戶通過各種方式造成數據流失、篡改和破壞。
2>由于數據庫系統(tǒng)的引心，使得數據管理工作更加、便捷。
（1）減少了數據冗余
利用數據庫系統(tǒng)管理數據不再是面向具體應用，而是面向整個系統(tǒng)。所有數據集中管理，統(tǒng)一進行組織，存儲和定義，避免了不必要的數據冗余。
（2>數據實現了結構化
系統(tǒng)中的數據是通過數據庫系統(tǒng)相互關聯(lián)的，數據庫系統(tǒng)是以一定的形式構成的，因此這種數據關聯(lián)不僅表示為屬性之間的，而且也表現了實體之間內在的。
（3）數據具有獨立性
在前面的數據管理方式中，數據與應用程序之間相互依賴。在數據庫系統(tǒng)中，應用程序不再同物理存儲器上具體文件相對應，每個用戶所使用的數據具有其自身邏輯結構。這種獨立性給數據庫的使用、調整、優(yōu)化和進一步擴充帶來了方便，提高了數據庫應用系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減輕了程序員的負擔。
（4）有統(tǒng)一的數據控制功能
數據庫作為多個用戶和應用程序的共享資源，對數據的存取往往是并發(fā)的，從而大大提高了數據的使用效率。
3）提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率
在中央數據庫數據模型及各部分功能模塊方案確定以后，各部分功能模塊只針對中央數據庫，因此其開發(fā)調試工作可以獨立展開，互不影響。
4、構建基于數據庫的虛擬測試平臺的方法
4.1需求分析
需求分析的任務是通過詳細調查需要處理的對象，充分了解被測目標的工作概況，明確用戶需求，然后在此基礎上確定功能。其重點是調查、收集與分析用戶在數據管理中的信息來源、處理要求，安全性與完整性要求。需求分析是設計系統(tǒng)的基礎，也是zui困難zui耗費時間的步驟。需求分析是否做得充分與準確，決定了系統(tǒng)實現的速度與質量。
4.2數據模型設計
在需求分析階段所得到的還只是現實世界的具體需求，通過將其進行綜合，歸納和抽象，形成可供計算機使用處理的數據模型。在數據模型設計階段，需要考慮到具體的DBMS的數據支持，同時必須注意數據采集的硬件實現問題，這包括硬件實現的可能性、復雜度、可靠性、價格等因素。綜合以上因素對設計的數據模型進行優(yōu)化。
4.3硬件系統(tǒng)設計
根據選定的數據模型確定硬件系統(tǒng)的設計方案，包括控制器、主機箱、總線類型、儀器模塊等部分的選擇和連接方式。同時需要確定數據采集方案（包括預處理部分的硬件電路和算法>、控制方案（包括控制電路、執(zhí)行機構、相應的驅動程序、控制算法>、決策方案（主要是算法設計）。
4.4數據庫系統(tǒng)設計
根據數據模型確定操作系統(tǒng)，數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）的類型。同時設計檢索、統(tǒng)計、報表、安全管理、故障恢復等相關功能模塊的方案。
4.5系統(tǒng)平臺的實施階段
對以上所選定的各種方案進行綜合評估，如果滿足設計需求即可進行具體實施。否則需要重新設計或修改調整某些部分。
4.6系統(tǒng)的運行和維護
系統(tǒng)經過調試、試運行后進入正式運行，在這其間要不斷進行評價、調整。
5、結束語
現代化技術的進步以計算機技術的進步為代表。不斷革新的計算機技術，從各個方面影響、引導著各行各業(yè)的技術革新。數據庫和數據管理技術作為計算機技術的一個重要分支，自從1968年*個商品化的數據庫管理系統(tǒng)問世以來，得到了迅速的發(fā)展，隨著計算機應用的不斷深入，數據管理的重要性日益為人們所認識。虛擬儀器技術得益于現代計算機技術的進步，數據庫技術和數據管理概念的引入將為虛擬儀器技術的發(fā)展帶來新的活力和好處。期望本文能對虛擬儀器技術的開發(fā)應用有所裨益

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