MySQL在凸度仪系统中的应用

郭肖静，苗积臣，吴志芳

（清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084）

在凸度仪系统中，检测钢板过程中会产生海量数据。对这些历史数据，系统需进行存储、查询、检索、显示等功能。为此，必须使用数据库管理软件来完成以上功能。目前，市场上主要的数据库管理软件包括SQL Server、MySQL、DB2、Oracle等，其中，DB2和 Oracle均为大型商用数据库，需支付高额的授权费用才可使用，且需专门的配置维护，开发上有诸多不便。SQL Server是微软公司提供的数据库软件，只能在 Windows操作系统中使用，不具有跨平台的能力。MySQL是当前最流行的开放源码SQL数据库管理系统，它由MySQL AB公司开发、发布并支持，具有多平台支持、灵活架构、免费使用等特点。且当前很多网站均采用MySQL作为其后台数据库支撑，其稳定性和可靠性得到了充分验证。因此，在凸度仪系统中，拟使用MySQL对检测的钢板数据进行管理，完成系统的功能。

1 MySQL概述

MySQL是当前应用最为广泛的数据库管理系统之一，具有强大的跨平台能力（可运行于Windows、Linux、Unix等操作系统上）和丰富的开发接口（可与PHP、VC、VB、Delphi等语言实现接口，便于嵌入到多种应用中）。MySQL具有快速、可靠和易于使用的特点，当前使用Linux＋PHP＋Apache＋MySQL已成为中小型网站提供Web服务的主流模式。此外，MySQL还是一种开放源代码的软件，非常便于研究和开发［1］。

MySQL采用客户端／服务器模式，由支持不同后端的1个多线程SQL服务器、数种不同的客户端程序和库、众多管理工具和广泛的应用编程接口API组成。此外，MySQL还支持多种数据类型，包括带符号／无符号整数，1、2、3、4、8 字 节 长，FLOAT、DOUBLE、CHAR、VARCHAR、TEXT、BLOB、DATE、TIME、DATETIME、TIMESTAMP、YEAR、SET、ENUM等，便于各种数据高效率存储［2］。

综合以上特点，在凸度仪系统中，选择MySQL作为数据库管理系统，与凸度仪其他模块配合，实现完整的数据存储、检索、排序、显示等功能，完成设计要求。

2 凸度仪系统中数据库的设计

2.1 凸度仪系统简介

凸度仪系统的结构如图1所示。

图1 凸度仪系统结构Fig.1 Structure of instantaneous profile gauge system

在图1中，采集模块采集到原始的检测数据，交给运算模块进行处理；运算模块通过差值、补偿等方法，计算钢板横断面上每个采样点的厚度、温度等信息，并将这些数据发送到显示模块；显示模块将这些数据进行实时显示，并进一步计算凸度、楔度等相关数据，同时还将这些数据按一定格式存储到数据库中，且能按用户要求，对这些历史数据进行检索、排序和显示。

2.2 功能需求分析

由于数据库只与显示模块存在接口，因此，只需分析显示模块对数据库的功能需求。

1）数据存储

当显示模块收到运算模块发送的钢板数据后，应实时地将这些数据存储到数据库中。在钢板扫描过程中，对数据库只有存储操作，没有检索和读取操作。

2）数据检索

在实际的应用环境中，将检测大量钢板，得到海量数据，如何快速检索到所需的钢板数据成为一重要问题。在本系统中，使用一些标记性参数作为检索条件，如检测时间、钢板类型、编号、钢板厚度、钢板凸度等指标，且这些检索条件可进一步进行逻辑组合，如与、或等操作。数据库应将满足检索条件的所有钢板编号返回给显示模块，用户在其中选定某个钢板后，数据库再将该钢板的完整数据传送给显示模块。

3）数据读取和显示

当用户选定某个钢板后，数据库应将该钢板相关的所有数据都发送到显示模块中，显示模块应根据需要，对整个钢板信息或局部信息进行显示。在显示过程中，不再与数据库发生数据交换。

2.3 数据类型分析

根据上面的需求，将存储在数据库中的数据分为3类。1）实际检测数据，包括钢板的厚度、宽度、温度、倾角等实际检测到的数据。这些数据的数据量极大，代表钢板的原始情况，一般只用于显示，而不用于检索。2）后处理数据，包括凸度、楔度等数据，是由实际检测数据经某些运算后得到的指标，用来表示钢板的检测结果。这些数据直观反映了被检钢板是否合格，既用于显示，也用于检索。3）钢板特征数据，包括检测时间、钢板编号、金属类型、标称值等。这些数据表示1块钢板的整体属性，既用于显示，也用于索引。

2.4 表的设计

数据库设计的核心是表的设计。数据库由若干个表组成，表中每1行代表1组记录，每1列代表1类数据。数据库的表和表之间可有相同的列，不同表的数据通过这相同的列来实现关联，从而获得对数据的完整访问［3］。

在本系统中，构造了2个表：1个用于存储实际检测数据，命名为PlateData；1个存储钢板特征数据和后处理数据，命名为PlateKey。两个表的具体构造列于表1、2。

表1 PlateData表的构造Table 1 Structure of PlateData table

表2 PlateKey表的构造Table 2 Structure of PlateKey table

在表1中，每个钢板有若干个横断面，每个横断面有N个探测点（本程序中N为256）。表中每1行表示1个横断面上的所有数据，具有相同钢板编号的所有行表示1个钢板的完整数据。该表只用于数据的存储和读取，不用于检索。

在表2中，每1行代表1个钢板的信息，其中前6项是钢板的特征数据，后2项是钢板的实测数据。该表主要用于数据的检索和排序。

表1和表2中共有的列项目是钢板编号，这也是本系统使用的数据库的主键。通过该项目即可实现所有数据的关联。

2.5 数据库操作

1）数据库连接与初始化

当凸度仪系统启动后，应连接到数据库管理系统，并选择所需使用的数据库。

2）数据的存储

当钢板开始检测时，运算模块先传送1帧起始帧，表明开始1个新钢板的检测，该帧中应包含钢板编号、合金类型、标称厚度、标称凸度等钢板特征数据。显示模块将这些数据保存，但暂不写入数据库中。而后，运算模块将每个横断面的数据打包成1帧发送过来，显示模块根据这些数据计算凸度、楔度等指标，并按表1的格式，将数据写入数据库中。当钢板检测结束后，运算模块会发送1个结束帧，此时显示模块将前面收到的钢板特征数据和计算得到的凸度、楔度等数据按表2的格式写入数据库中。

3）数据的检索

数据的检索在PlateKey表中进行，根据用户给出的检索条件，找到表中满足条件的若干行。

4）数据的读取

当用户具体选择了某1行记录后，获取该行的PlateNum值，并从PlateData表中提取数据。

3 数据库的编程实现

3.1 C语言接口函数

在本凸度仪系统中，使用Visual C＋＋作为编程语言。因此要和数据库实现通信，必须使用MySQL提供的C＋＋编程接口。在MySQL中，提供了 mysql.h、libmysql.lib和libmysql.dll。在C或C＋＋文件中，只要包含“mysql.h”头文件，即可使用libmysql.lib和libmysql.dll中的函数［4］。在本系统的实现中，主要使用了如下5个函数。

1）MYSQL ＊mysql＿init（MYSQL ＊mysql）

该函数用于初始化mysql结构，为后面的函数操作提供指针。

2）MYSQL ＊ mysql＿real＿connect（MYSQL＊mysql，const char＊host，const char＊user，const char＊passwd，const char＊db，unsigned int port，const char＊unix＿socket，unsigned long client＿flag）

该函数用于应用程序与数据库管理系统的连接以及数据库的选择。在本系统中，当系统启动时，调用该函数。

3）int mysql＿real＿query（MYSQL ＊mysql，const char＊stmt＿str，unsigned long length）

该函数用于向数据库发送1条SQL指令。系统中，数据的存储、查询、读取等指令均通过该函数传递到数据库管理系统中。

4）MYSQL＿RES ＊mysql＿use＿result（MYSQL＊mysql）

该函数把数据库相应SQL指令的输出返回到应用程序中。通过该指令，即可得到数据库查询和读取的结果。

5）void mysql＿close（MYSQL＊mysql）

该函数用于关闭数据库。在本系统中，退出时要调用该函数。

3.2 功能测试

根据上述分析，利用MySQL的C API，实现对数据库的访问。使用 Microsoft Visual C＋＋进行开发，并为数据库检索和读取单独设计了1个对话框，如图2所示。在图2左上方，列出了若干检索条件，可进行与、或等检索；下方是数据库中满足条件的所有记录。当选定其中某1个钢板时，在右侧即显示钢板整体的厚度分布，以及横纵两个方向的厚度分布。从图中可看出，数据库的存储、检索和读取功能均已实现，满足系统设计的要求。

图2 数据库系统测试图Fig.2 Dialog of database test

4 结论

本文介绍了凸度仪系统中数据库管理系统的设计与实现。选择MySQL数据库，分析了凸度仪系统对数据库应用的需求，从而提取了操作数据并设计了合理的表，保证了数据存储的完整性和检索的高效性。此外，分析了应用中所需的SQL指令及MySQL提供的C API中相关的函数，从而在使用Visual C＋＋编程的凸度仪系统中，成功地嵌入了MySQL数据库，实现了数据的存储、检索和读取等功能。通过实际测试，达到了系统设计的要求。

［1]袁渊，曾文火.MySQL数据库接口的VC实现与应用［J］.华东船舶工业学院学报：自然科学版，2002，16（5）：41－45.YUAN Yuan，ZENG Wenhuo.Realization and application of MySQL database interfaces based on Visual C＋＋［J］.Journal of East China Shipbuilding Institute： Natural Science Edition，2002，16（5）：41－45（in Chinese）.

［2]薛军超.MySQL网络数据库开发［M］.北京：人民邮电出版社，2001.

［3]兰旭辉，熊家军，邓刚.基于MySQL的应用程序设计［J］.计算机工程与设计，2004，25（3）：442－443，468.LAN Xuhui，XIONG Jiajun，DENG Gang.Development of application program based on MySQL［J］.Computer Engineering and Design，2004，25（3）：442－443，468（in Chinese）.

［4]Oracle.MySQL 5.1reference manual［S／OL］.Redwood City，California：Oracle USA，2003［2011－2－25］.http：∥dev.mysql.com／doc／refman／5.1／en／.