油指纹数字化快速鉴别系统 .doc

1、油指纹数字化快速鉴别系统解决方案2007 年 08 月 23 日目录阅读提示3文档类别3内容提要3第1章.技术公司简介41.1公司简介41.2开发部简介4第2章.需求理解与关键业务分析52.1基本业务需求理解52.2关键业务分析5第3章.总体规划设计73.1项目目标与原则73.1.1目标73.1.2原则73.2总体架构设计83.2.1总体架构8第4章.系统实现解决方案104.1数据移植解决方案104.2数据计算解决方案104.2.1色谱峰的积分104.2.2诊断比值的计算104.3油样鉴别解决方案114.3.1溢油样与可疑油源样品间的鉴别114.3.2检索鉴别114.4数据分析和输出报告解决方

2、案114.5系统安全解决方案11阅读提示文档类别本方案是专为青岛市海洋局油指纹数字化快速鉴别系统解决方案，既是技术文档，也是商业机密。内容提要本方案共分为四章：第一章： 中科信息技术有限公司及开发部简介。第二章： 本章是对项目背景、项目需求作初步的分析，理解本次需求的目的以及系统开发的重点。第三章：根据目前我们对项目的理解，提出针对油指纹数字化快速鉴别系统的总体规划设计，从整体上描述了我们总体构想。第四章：根据本系统的用户需求报告，加上我们的初步理解，对本系统作比较详细的解决方案介绍。第1章. 技术公司简介1.1 公司简介。1.2 开发部简介。我们采用先进的项目管理方法，从客户需求调研到详细开

3、发需求书编写到制造到单体测试再到结合测试都有详细的标准化流程控制，以保证最终成果物的质量和工期。油指纹鉴别方面在我们在与中石油合作中有过相当的了解，我们开发部为此次油指纹数字化快速鉴别系统组织了若干高级软件工程师，在以前项目开发经验基础上做了一定的前期技术调研工作，基本掌握了其中涉及到的各种数学运算和谱图处理，为项目开展做了铺垫工作。第2章. 需求理解与关键业务分析2.1 基本业务需求理解本系统主要是做为计算机辅助工具来推进和深入油指纹鉴别工作，是在运用气相色谱仪等仪器的基础上进行油指纹数据的管理和鉴别工作，从某种意义上推动油指纹库的建设。本系统主要用于油指纹的鉴别和相关数据分析，在海上发生溢

4、油事故后，采集溢油样品到实验室，油样经过实验室的光谱、色谱以及色谱/质谱仪器的分析，输出相应的数据文件(TXT格式)，本系统根据相应要求，提取数据文件中需要的数据，经过初期处理后与从本系统前台应用程序中录入的相应样本基本信息以及相应的物理参数一并存入系统数据库中。然后，将此油样数据信息与选定的已存在数据库的油样信息(可疑溢油样品)进行特定算法的若干种比较得出分析结果，输出或打印分析结果图示(曲线图，散点图)，或者根据模版生成分析报告。或者，系统将此油样与数据库已存在油样信息进行逐一比较，找出匹配程度最高的一个样品，并显示或打印其所有样本信息，或者根据模版生成分析报告。另外，本系统是个完整的油样

5、信息管理系统，提供录入油样信息以及其相关信息，包括地理信息等的信息录入和相关高级查询。对于每一个油样，都可以在其相应的谱图上进行数据计算处理(积分，诊断比值)2.2 关键业务分析本系统的关键性业务是从光谱仪器中获取所有信息到数据库中(也就是需求中谈到的数据接口)，利用t检验法、重复性限法、相关系数法、主成分分析法、聚类分析法其中任一种方法或多种方法对采集到的新油样与数据库中油样的比较或鉴别，并得出分析图。还有因此而需要的积分和诊断比值的计算。正确获取上述数据是整个系统业务处理的重要环节，设计良好的表结构，对仪器输出文件的精确控制，都是很关键的处理过程，我们在这方面有优秀的技术力量和储备，并且在

6、科研相关的数学计算上有一定的开发经验，这些都是保证我们能够顺利将项目进行下去的可靠的保障。第3章. 总体规划设计3.1 项目目标与原则3.1.1 目标油指纹数字化快速鉴别系统建设的目标是：集中管理所有溢油样品的基本信息、物理参数、油指纹数据;可以对某一种油样进行积分和进行诊断比值的自动计算，并存储于相应的数据表中;随意抽取两种样品进行三种鉴别方法（t检验法、重复性限法、相关系数法）的鉴别，以判断油指纹是否一致;选取某种油样，利用主成分分析法和聚类分析法寻找与它最相似匹配的油样;设定鉴定报告模版，获取数据到模版并打印输出。3.1.2 原则1、先进性系统建设采用成熟的主流技术和开发语言，应用稳定的

7、计算方法和计算工具，以保证系统稳键精准的运行计算。2、灵活性、可扩充性系统建设不仅仅考虑目前油指纹数据存储和计算的需求，还要考虑油样的多样性和复杂性。系统的数据库在设计上要坚持灵活性和可扩充性，表结构的合理性和科学性是整个系统运行和扩充的基础，还便于以后系统升级的数据接口工作，我们会在反复研究数据之间的关联性和复杂性的基础上进行数据库的设计，能适应数据量的不断增加和运行节点的扩展。3、安全、可靠性安全性与可靠性关系到数字化系统是否能够得到应用。我们会建立完善的用户管理机制，从需求上看，我们现在暂时是以两种角色登录系统进行工作的，即油指纹分析人员和管理者，我们会在这两种用户角色基础上进行不同权限

8、的处理。数据库的备份是最重要的，我们会提供一种以上的稳定的，技术成熟的，易操作的数据库备份方法，以保证我们油指纹数据的完整。3.2 总体架构设计3.2.1 总体架构相对其它计算机系统，本系统在结构上并不复杂，最重要是在数据的一系列处理上。下面是基于目前我们对需求的理解之上设想的总体框架流程示意图：第4章. 系统实现解决方案4.1 数据移植解决方案此数据移值是指从仪器中导出文件中获取及整理油指纹信息，然后将其导入数据库中。其中以岛津气相色谱-质谱仪导出的文件最为复杂，我们需要找出横纵坐标的相应数据(时间与对应的信号强度的值)，以便于能真正准确的反应出多个油样的谱图。具本详细提取方法，待与实验室工

9、程师详细讨论。4.2 数据计算解决方案4.2.1 色谱峰的积分根据获取的时间和对应信号的完整数据后，根据用户命令生成相应谱图，在谱图上进行自动积分或手动积分，返回相应的峰面积和峰高的数据。在显示有谱图的画面上，设定需要积分的峰保留时间，系统自动计算设定保留时间相应的峰面积和峰高。在谱图上用鼠标选择峰的起始点位置和终止点位置，系统自动计算两点连线之上的峰面积和峰高。峰面积算法会在需求提供的梯形算法上根据实际需求录求更精确的峰面积计算方法。4.2.2 诊断比值的计算根据需求提供的诊断比值计算方法及公式，利用色谱峰面积或峰高计算出诊断比值，并把系统计算获取的结果保存至此油样相应的数据表中。4.3 油

10、样鉴别解决方案4.3.1 溢油样与可疑油源样品间的鉴别系统建立t检验法、重复性限法或相关系数法的稳定精确数学计算方法，利用其中一种或多种方法对两种溢油样进行鉴别，并得到相应对比结果数据以及相应曲线图。也可以利用主成分分析法或聚类分析法实现多个油样间的鉴别，找出它们的相似关系。4.3.2 检索鉴别系统建立稳定精确的重复性限法和相关系数法，对选定的溢油样和数据库中其它油样进行对比，按相似程度找出对比的溢油样。这部分，我们会用流行的科研数学计算工具或精准稳定的计算机算法来建立算法4.4 数据分析和输出报告解决方案对经过一系列比较和计算的数据结果，系统支持打印输出功能或输出报表功能。根据接下来的调研工作，系统建立科学的鉴定报告模版，根据用户要求把计算和鉴别结果保存至模版中输出。4.5 系统安全解决方案系统会建立两种(根据需求)角色，权限与角色相对应，不同的用户只要对应到相应的角色，就会拥有此种角色相应的权限，系统会对不同的用户信息进行科学的管理和维护，以保证不同的用户根据其权限登录系统进行相关操作，保证系统安全性。数据库的保护是最重要的，系统会采用自动和手动两种方式进行对数据库的备份操作，自动方式需系统管理员设置好定期备份的时间或日期，手动即可随时进行备份操作。当数据库需要备份时，系统会提示系统管理员选取相应的历史备份文件来进行数据恢复。 第 12 页