張大全，吳崇田，陸鋮俊，杜海舟

(上海電力學(xué)院a.能源與環(huán)境工程學(xué)院，b.計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，上海 200090)

材料科學(xué)數(shù)據(jù)是國(guó)家經(jīng)濟(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、國(guó)防工程建設(shè)，材料科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新不可缺少的重要基礎(chǔ)信息［1-4］.隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，材料科學(xué)與信息科技之間相互交叉滲透所形成的材料信息學(xué)科，已成為材料研究的重要方向之一［5-9］.材料信息系統(tǒng)對(duì)材料的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、推廣、使用及材料科學(xué)知識(shí)的普及教育起著越來(lái)越重要的作用［10-12］.我國(guó)在材料信息系統(tǒng)建設(shè)方面起步較晚，主要表現(xiàn)在:數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模小、進(jìn)程慢，服務(wù)質(zhì)量差，商業(yè)化程度不高，標(biāo)準(zhǔn)化工作不及時(shí)，投入少產(chǎn)值低，學(xué)科發(fā)展不平衡，低水平重復(fù)現(xiàn)象嚴(yán)重等［13，14］.我國(guó)科技基礎(chǔ)條件建設(shè)的滯后與薄弱，已嚴(yán)重影響了我國(guó)科技創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提高.因此，加快材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)已成為我國(guó)迫切需要解決的問(wèn)題.目前，國(guó)家已啟動(dòng)“材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)”的建設(shè)，該項(xiàng)目以教育部為依托單位，北京科技大學(xué)、中科院金屬所、西北工業(yè)大學(xué)為項(xiàng)目牽頭單位，全國(guó)高校、科研院所的共15家單位參與，協(xié)調(diào)分工，密切配合，共同搭建具有公益性、基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性的科研基礎(chǔ)條件平臺(tái).上海電力學(xué)院承擔(dān)其中的“電力能源材料數(shù)據(jù)共享的結(jié)點(diǎn)規(guī)劃與框架建設(shè)”子課題，這是上海地方高校首次參與國(guó)家科研基礎(chǔ)條件平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目.本文主要介紹國(guó)內(nèi)外材料科學(xué)數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，并對(duì)電力能源材料數(shù)據(jù)共享平臺(tái)前期建設(shè)工作進(jìn)行初步的總結(jié).

1 國(guó)外材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享發(fā)展概況

在過(guò)去幾十年中，以有效數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的材料設(shè)計(jì)和選擇得到快速發(fā)展，發(fā)達(dá)國(guó)家和新興工業(yè)化國(guó)家都在積極建立各種材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù).美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局建立了材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫(kù)、合金相圖數(shù)據(jù)庫(kù)、陶瓷相圖數(shù)據(jù)庫(kù)、材料腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)、材料摩擦及磨損數(shù)據(jù)庫(kù)等.德國(guó)技術(shù)實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)的金屬數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了3 000種黑色和有色金屬的20 000多條數(shù)據(jù)［15，16］.法國(guó)共建有材料數(shù)據(jù)庫(kù)4O多個(gè)，內(nèi)容覆蓋了大部分工業(yè)材料，法國(guó)物理冶金熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)室為鋯合金在核工業(yè)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)了鋯合金熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)Zireobase［17］.英國(guó)的有色金屬數(shù)據(jù)中心、石油化學(xué)公司、鋼鐵公司、金屬研究所、國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室等單位都建有各自的材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)［18］.荷蘭PETTER歐洲研究中心的高溫材料數(shù)據(jù)庫(kù)(HT-DB)收錄了金屬、非金屬和復(fù)合材料的力學(xué)和熱力學(xué)數(shù)據(jù).俄羅斯科學(xué)院建立的無(wú)機(jī)材料性能數(shù)據(jù)庫(kù)，包括了45 000種3元化合物和15 000種4元化合物的特性，超過(guò)100種聲-光、電-光和非線性光學(xué)材料的特性，以及超過(guò)3 000種物質(zhì)的能帶間隙的數(shù)據(jù)等.所有這些數(shù)據(jù)是由相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員從超過(guò)23 000篇公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)中進(jìn)行挑選和鑒別而來(lái)的［19］.

在亞洲國(guó)家中，日本是較早進(jìn)行材料數(shù)據(jù)收集、整理加工和應(yīng)用的國(guó)家.日本國(guó)立材料科學(xué)研究院(NIMS)于2001年建立了材料信息技術(shù)研究所，整合了自己所建立的11個(gè)材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其中有4個(gè)是關(guān)于結(jié)構(gòu)材料的，2個(gè)涉及超導(dǎo)材料，1個(gè)聚合物數(shù)據(jù)庫(kù)和4個(gè)物理性質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)內(nèi)含有1個(gè)綜合性的檢索系統(tǒng)MAT NAVI，可方便進(jìn)行各種檢索(http://mits.nims.go.jp/db_top_eng.htm).日本金屬研究所、日本金屬學(xué)會(huì)建有金屬和復(fù)合材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫(kù)［20，21］，其中收錄了疲勞、斷裂、腐蝕、高溫長(zhǎng)時(shí)蠕變等數(shù)據(jù).2000年日本政府基金支持建立了碳/環(huán)氧材料性能及其對(duì)環(huán)境抗力設(shè)計(jì)評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù).日本科學(xué)技術(shù)公司開(kāi)發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的支持?jǐn)U散研究和材料設(shè)計(jì)的固體擴(kuò)散數(shù)據(jù)庫(kù)，收錄了包括鐵基、鎳基和鋯基合金及鎢合金等金屬和核材料.韓國(guó)的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)70年代初，當(dāng)時(shí)韓國(guó)科學(xué)技術(shù)信息中心主要利用外國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)向公眾提供數(shù)據(jù)服務(wù).韓國(guó)政府的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)集中于標(biāo)準(zhǔn)化、多媒體技術(shù)等方面，韓國(guó)材料信息中心建立了合金多元相圖數(shù)據(jù)庫(kù).2007年韓國(guó)啟動(dòng)了“材料數(shù)據(jù)銀行”項(xiàng)目，第一個(gè)5年計(jì)劃投資折合人民幣約5 000萬(wàn)元，構(gòu)建金屬、陶瓷和化學(xué)品3個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù).該項(xiàng)目包括3方面的內(nèi)容:構(gòu)建聯(lián)合的材料數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)滿足應(yīng)用為導(dǎo)向的信息傳播的需求;通過(guò)國(guó)際合作和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)材料高級(jí)性能的查詢;對(duì)材料專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行材料信息學(xué)教育以提高其研究和開(kāi)發(fā)能力［22］.

由于數(shù)據(jù)庫(kù)涉及面廣，通過(guò)多個(gè)單位甚至幾個(gè)國(guó)家聯(lián)合建庫(kù)，推動(dòng)科學(xué)數(shù)據(jù)的國(guó)際交流和共享已得到廣泛認(rèn)可.例如美國(guó)金屬學(xué)會(huì)、陶瓷學(xué)會(huì)、腐蝕工程師協(xié)會(huì)與能源部合作建立了美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的許多材料數(shù)據(jù)庫(kù);美國(guó)與加拿大等國(guó)聯(lián)合完成了美國(guó)晶體數(shù)據(jù)中心;美國(guó)金屬學(xué)會(huì)與英國(guó)金屬學(xué)會(huì)合作開(kāi)發(fā)了一個(gè)大型材料數(shù)據(jù)庫(kù)——金屬數(shù)據(jù)文檔庫(kù)，庫(kù)中收錄了2萬(wàn)種金屬和合金的性能數(shù)據(jù)［23，24］.美、英、法、德、意大利、加拿大等7大工業(yè)國(guó)開(kāi)展了有關(guān)先進(jìn)材料及其標(biāo)準(zhǔn)的“凡爾賽計(jì)劃”(VAMAS)［25，26］.該計(jì)劃的首要任務(wù)就是提高材料性能測(cè)試的精確性，確保這些數(shù)據(jù)得到實(shí)際有效的應(yīng)用.該計(jì)劃在歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)框架內(nèi)啟動(dòng)各種工作組項(xiàng)目，其中包括提高技術(shù)人員對(duì)工程材料性能數(shù)據(jù)交流經(jīng)驗(yàn)和交流標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)識(shí).中日合作開(kāi)發(fā)的MatGuide網(wǎng)站就是服務(wù)于跨國(guó)鋼鐵材料選擇的商業(yè)網(wǎng)站，這也將成為現(xiàn)代材料數(shù)據(jù)庫(kù)的重要分支方向.

2 我國(guó)材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀

我國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代，1977年11月召開(kāi)了第一次全國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議，對(duì)我國(guó)開(kāi)展數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究和應(yīng)用起到了推動(dòng)作用.我國(guó)的數(shù)據(jù)庫(kù)主要分布在各行業(yè)的科研、高校和工廠等單位.中科院是我國(guó)科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)重要的研究開(kāi)發(fā)單位，1979年中國(guó)科學(xué)院化工冶金所與上海有機(jī)所共同建立了化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)包含10多個(gè)子庫(kù)，其中材料數(shù)據(jù)庫(kù)是其重要的組成部分［27］.中科院硅酸鹽研究所建立的古陶瓷數(shù)據(jù)庫(kù)，包括中國(guó)古陶瓷物理化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和古陶瓷器型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù).中科院大連化學(xué)物理研究所建立的儲(chǔ)氫材料數(shù)據(jù)庫(kù)，包括300多種儲(chǔ)氫材料，涵蓋了大部分的金屬有機(jī)骨架化合物和一部分復(fù)雜氫化物.該數(shù)據(jù)庫(kù)還提供了在不同溫度和壓力下材料的儲(chǔ)氫量，并配以分子式、所屬類(lèi)別、晶體結(jié)構(gòu)信息、結(jié)構(gòu)譜圖，以及合成制備方法等.中科院沈陽(yáng)金屬所建立的材料數(shù)據(jù)庫(kù)包括61 300條數(shù)據(jù)，7個(gè)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，涵蓋超合金、鈦合金、納米材料、管道材料、材料焊接、材料腐蝕和材料失效分析等內(nèi)容.中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所建立了應(yīng)用化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，它包括稀土萃取數(shù)據(jù)庫(kù)、稀土物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、碳-13 NMR數(shù)據(jù)庫(kù)和化合物活性數(shù)據(jù)庫(kù)等.1983年，中科院提出了“科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)及其信息系統(tǒng)”的重大項(xiàng)目，2000年中科院?jiǎn)?dòng)知識(shí)創(chuàng)新工程信息化建設(shè)的重大專項(xiàng).這些重大項(xiàng)目旨在將科學(xué)研究中積累起來(lái)的、分散的專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加以集成，提供共享.已建立的中科院科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中心，涵蓋了中科院學(xué)科領(lǐng)域的各個(gè)方面.

在國(guó)內(nèi)高教系統(tǒng)，根據(jù)中國(guó)高科技研究發(fā)展計(jì)劃對(duì)新材料領(lǐng)域的要求，1990年清華大學(xué)材料研究所等單位聯(lián)合建成了新材料數(shù)據(jù)庫(kù)［28］，包括新型金屬和合金、精細(xì)陶瓷、新型高分子材料、先進(jìn)復(fù)合材料和非晶態(tài)材料5個(gè)子庫(kù).北京科技大學(xué)等長(zhǎng)期致力于材料腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)的研究與開(kāi)發(fā)，西北工業(yè)大學(xué)則在C/C復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)方面具有特色.河南工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了耐火材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，包括9個(gè)信息資源子庫(kù)，目前數(shù)據(jù)庫(kù)信息總量近90 000條.蘭州理工大學(xué)建立了耐磨料磨損材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)耐磨料磨損材料的信息存儲(chǔ)、管理、查詢等功能，從而采用定量關(guān)系進(jìn)行選材，為生產(chǎn)工藝提供輔助依據(jù)［29］.山東大學(xué)針對(duì)航空難加工材料的車(chē)、銑、鉆、鏜切削方式，建立了基于B/S結(jié)構(gòu)的難加工材料切削數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的應(yīng)用程序.

其他建立較早、較完善的材料數(shù)據(jù)庫(kù)還有［30］:航空航天工業(yè)部材料數(shù)據(jù)中心和北京航空材料研究所聯(lián)合建立的航空材料數(shù)據(jù)庫(kù)和國(guó)家863復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫(kù);武漢材料保護(hù)研究所的腐蝕數(shù)據(jù)庫(kù)和摩擦數(shù)據(jù)庫(kù);上海材料研究所等單位建立的機(jī)械工程材料數(shù)據(jù)庫(kù);鄭州機(jī)械研究所的機(jī)械強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫(kù);機(jī)械科學(xué)研究總院建立的工程材料數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，除了分出鋼鐵、有色金屬和非金屬3大類(lèi)材料外，還將型材、典型和常用零部件材料和新材料列入數(shù)據(jù)體系;北京機(jī)電研究所的材料熱處理數(shù)據(jù)庫(kù);機(jī)械電子工業(yè)部機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫(kù);冶金工業(yè)部北京鋼鐵研究總院的合金鋼數(shù)據(jù)庫(kù);有色金屬研究總院創(chuàng)建的有色金屬數(shù)據(jù)庫(kù)，收錄了360種鋁合金數(shù)據(jù)，還包括銅合金和部分稀有金屬數(shù)據(jù);西北有色金屬研究院建立了鈦合金材料數(shù)據(jù)庫(kù)等.這些數(shù)據(jù)庫(kù)是基于各個(gè)部門(mén)的需求建立的，具有一定的材料數(shù)據(jù)量，但是其數(shù)據(jù)重復(fù)和差異問(wèn)題突出，相互之間的聯(lián)系和共享機(jī)制還沒(méi)有建立.

目前，國(guó)內(nèi)建立起來(lái)的一些材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，得到大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用的不多［31］.值得一提的是我國(guó)有關(guān)材料自然環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)積累具有特色.20世紀(jì)50年代，由國(guó)家科委牽頭，中國(guó)科學(xué)院及有關(guān)工業(yè)部門(mén)的研究單位參加，開(kāi)始建設(shè)我國(guó)材料大氣、海水、土壤腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)站，投試材料，積累數(shù)據(jù)，為制訂材料和產(chǎn)品的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范提供依據(jù).在60年代和70年代，這項(xiàng)工作一度被中斷.從80年代起，國(guó)家科委和國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)連續(xù)資助了“材料大氣、海水、土壤腐蝕數(shù)據(jù)積累及基礎(chǔ)研究”等重點(diǎn)和重大項(xiàng)目，所獲得材料環(huán)境腐蝕數(shù)據(jù)在長(zhǎng)江三峽工程、西氣東輸工程、海上石油平臺(tái)、杭州灣大橋工程等重大工程建設(shè)方面發(fā)揮了重要作用.目前，國(guó)家材料自然環(huán)境腐蝕實(shí)驗(yàn)臺(tái)網(wǎng)設(shè)有大氣環(huán)境腐蝕試驗(yàn)站13個(gè)，水環(huán)境腐蝕試驗(yàn)站6個(gè)，土壤環(huán)境腐蝕試驗(yàn)站9個(gè)，不間斷地進(jìn)行材料腐蝕數(shù)據(jù)積累和信息化工作，部分研究成果在國(guó)家建設(shè)和國(guó)防重大工程防腐設(shè)計(jì)與選材、防腐規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)制訂、材料生產(chǎn)，以及新材料的研究開(kāi)發(fā)等方面發(fā)揮了重要作用.如何快速提高我國(guó)材料數(shù)據(jù)庫(kù)的公眾服務(wù)水平是一個(gè)急需解決的問(wèn)題.雖然可以借鑒國(guó)外一些成熟數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行模式，但由于各國(guó)的語(yǔ)言和材料標(biāo)準(zhǔn)不同，材料的應(yīng)用環(huán)境和對(duì)象不同，完全依靠引進(jìn)國(guó)外材料數(shù)據(jù)庫(kù)是不現(xiàn)實(shí)的.

3 材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享存在的問(wèn)題

在科技競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，我國(guó)材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)少，收錄的材料種類(lèi)和材料的數(shù)據(jù)量少，而且數(shù)據(jù)庫(kù)大多分別建設(shè)于不同的部門(mén)系統(tǒng)，沒(méi)有形成真正的數(shù)據(jù)共享.無(wú)論與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還是與科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展日益增長(zhǎng)的需求相比，差距都很大.目前我國(guó)材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享存在以下幾方面的問(wèn)題［32-34］.

(1)缺乏國(guó)家層面的整體規(guī)劃，分散浪費(fèi)，布局不合理.由于沒(méi)有明確的數(shù)據(jù)共享政策和法規(guī)，造成數(shù)據(jù)不能很好共享.科學(xué)數(shù)據(jù)共享與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)，我國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用落后于信息技術(shù)的發(fā)展水平，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不同的數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，以至材料科學(xué)數(shù)據(jù)很少能夠通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供共享服務(wù).

(2)財(cái)政投入總量不夠，配置不當(dāng).目前主要的材料科學(xué)共享數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)和建立完全依靠科研項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持，經(jīng)費(fèi)不充足，所以在數(shù)據(jù)的收集、整理和共享上存在困難，數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)難以保障.

(3)管理體制與方式不適應(yīng)科技創(chuàng)新的要求，材料科學(xué)數(shù)據(jù)管理、積累和應(yīng)用處于十分落后的狀態(tài).大量數(shù)據(jù)分散在條塊分割和相對(duì)封閉的各部門(mén)中，共享機(jī)制缺乏，利用率低.各個(gè)單位在從事材料研究、生產(chǎn)和應(yīng)用中產(chǎn)生了大量的試驗(yàn)、工藝和測(cè)試數(shù)據(jù)，由于沒(méi)有建立完善的數(shù)據(jù)共享與服務(wù)體系，使得科技工作者不能及時(shí)了解材料發(fā)展動(dòng)態(tài)，以至于低水平重復(fù)研究現(xiàn)象較為突出.

(4)評(píng)價(jià)和激勵(lì)機(jī)制不合理，復(fù)合型人員缺乏.缺少數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的鼓勵(lì)政策和措施，無(wú)法保護(hù)數(shù)據(jù)提供者的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和經(jīng)濟(jì)利益.從事材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)人員并不具備材料科學(xué)知識(shí)，材料工作者的數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)欠缺，缺少?gòu)?fù)合型的材料信息專業(yè)技術(shù)人才.

4 電力能源材料數(shù)據(jù)共享建設(shè)狀況

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，高新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是電力生產(chǎn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證.電力能源材料科學(xué)數(shù)據(jù)是電力工程與電站設(shè)備設(shè)計(jì)、制造與服役安全評(píng)估，以及新材料研發(fā)等活動(dòng)不可缺少的重要信息，是工程設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的依據(jù)，不但關(guān)系到工程、產(chǎn)品的質(zhì)量與成本，而且關(guān)系到重大工程的服役安全，也關(guān)系到產(chǎn)品的失效分析、壽命預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性.

目前我國(guó)還沒(méi)有完善的電力能源材料數(shù)據(jù)庫(kù)，相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中有關(guān)電力能源材料的大多集中在鋼鐵材料，如山東電力研究院在VB中應(yīng)用Active X數(shù)據(jù)對(duì)象開(kāi)發(fā)了“電廠金屬材料數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)”［34］;中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院進(jìn)行了核電工程材料數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì).但是這些數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，沒(méi)有形成真正的數(shù)據(jù)共享.鋼鐵研究總院研究了超超臨界火電機(jī)組用鋼性能數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)中收錄了18種鐵素體鋼，16種奧氏體鋼，3種鎳基高溫合金，共計(jì)37個(gè)鋼種，1 115條數(shù)據(jù)［35］.但是國(guó)內(nèi)對(duì)于超(超)臨界火電機(jī)組材料和風(fēng)電材料數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)較少，存在數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)模小、數(shù)據(jù)量少等問(wèn)題，遠(yuǎn)不能滿足電力能源材料研究與開(kāi)發(fā)的迫切需求.

在“國(guó)家材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)體系下，我們首先進(jìn)行了電力能源材料科學(xué)數(shù)據(jù)的結(jié)點(diǎn)規(guī)劃和框架設(shè)計(jì)，以滿足電力能源工程中材料應(yīng)用為主線、為電力工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)、從而突出電力能源材料數(shù)據(jù)庫(kù)特色的要求.我們的前期工作主要是通過(guò)收集資料與資源整合，進(jìn)行電力能源材料的數(shù)據(jù)共享資源結(jié)點(diǎn)規(guī)劃，按照材料分類(lèi)體系和電力能源材料特點(diǎn)，將數(shù)據(jù)資源整合為5大類(lèi)，13個(gè)亞類(lèi)，23個(gè)數(shù)據(jù)表.根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況將數(shù)據(jù)庫(kù)建模，將概念模型轉(zhuǎn)化為E/R圖(實(shí)體-聯(lián)系圖)，再轉(zhuǎn)化為具體的關(guān)系模式.電力能源材料數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)單E/R圖見(jiàn)圖1.

圖1 電力能源材料數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)單E/R示意

電力能源材料數(shù)據(jù)庫(kù)的材料亞類(lèi)表見(jiàn)表1.

我們選用oracle10g數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的plsqldev前臺(tái)開(kāi)發(fā)軟件，保證能夠有效、方便地儲(chǔ)存、管理、加工和恢復(fù)各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)安全并控制數(shù)據(jù)冗余，為不同訪問(wèn)權(quán)限的用戶提供數(shù)據(jù)查詢與服務(wù)支持.采用搜集公開(kāi)數(shù)據(jù)(利用中國(guó)知網(wǎng)、維普期刊、書(shū)籍)、歸納整理內(nèi)部資料等多種方式搜集了大量的文獻(xiàn)資料.查閱公開(kāi)發(fā)行的書(shū)籍、手冊(cè);歸納整理了內(nèi)部資料如《火力發(fā)電廠金屬材料手冊(cè)》、《電廠金屬材料》、《汽輪機(jī)、鍋爐、發(fā)電機(jī)金屬材料手冊(cè)》等科學(xué)數(shù)據(jù)與資訊，同時(shí)對(duì)自有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，對(duì)不同來(lái)源數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別和鑒定，確保數(shù)據(jù)的可靠性.此外，我們還致力于電廠常用材料的各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)、報(bào)告及失效案例，快速地對(duì)材料和失效方式等進(jìn)行查詢、修改及編輯，從而為電廠的正常運(yùn)行服務(wù)，對(duì)于維護(hù)電站設(shè)備的安全正常運(yùn)行有著積極的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益.目前開(kāi)始進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及其附件用鋼、汽輪機(jī)葉片用鋼、銅合金熱交換管等亞類(lèi)表材料數(shù)據(jù)的錄入.現(xiàn)階段正在進(jìn)行對(duì)超(超)臨界材料、風(fēng)電材料等數(shù)據(jù)資源的搜集和整合工作，以增加數(shù)據(jù)涵蓋面.為了保證將材料科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)真正建設(shè)成為國(guó)家級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容的英文版也在同步建設(shè).

表1 電力能源材料(137)數(shù)據(jù)庫(kù)的材料亞類(lèi)

5 結(jié)語(yǔ)

標(biāo)準(zhǔn)的材料科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立，對(duì)材料的研究開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用和改進(jìn)等工作具有重要意義，可為現(xiàn)代化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的支持.建立材料數(shù)據(jù)共享網(wǎng)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，目前不論是電力能源行業(yè)中的正確選材與科學(xué)用材，還是從電力能源材料領(lǐng)域的創(chuàng)新研究和高新技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，我國(guó)對(duì)電力能源材料科學(xué)數(shù)據(jù)的需求十分迫切.同時(shí)，新材料的不斷研究開(kāi)發(fā)，更要求電力能源材料數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行持續(xù)不斷地更新、補(bǔ)充.因此，各級(jí)科研管理部門(mén)應(yīng)該加大投入，制定統(tǒng)一的管理?xiàng)l例，以推動(dòng)材料數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)工作的健康發(fā)展.此外，要加強(qiáng)校企合作，注重?cái)?shù)據(jù)庫(kù)與人工智能及專家系統(tǒng)的結(jié)合，以滿足電力材料監(jiān)督技術(shù)工作的要求，提高電力能源材料數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)的效率和效益.

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