В таблицах 1-3 приведены идентификаторы

Отчет по теме:
«Создание справочного фонда и разработка базы данных (БД)
HYDRSTOR по физико-химическим свойствам водородпоглощающих
материалов»
1. Введение
Программа НИОКР по теме «Исследование и разработка новых технологий
хранения водорода», выполняемая в рамках договора РАН с открытым
акционерным обществом (ОАО) «Норильский никель», включает разработку,
наполнение и поддержание БД HYDRSTOR по свойствам материалов,
способных аккумулировать водород и удовлетворяющих определенным
эксплуатационным требованиям. В соответствии с техническим заданием,
предполагается разработка водородсодержащих материалов двух классов: (1)
с сорбционной емкостью свыше 2 массовых процентов, способных работать
при температуре до 100 0С и (2) с сорбционной емкостью свыше 8 массовых
процентов
и
рабочей
температурой,
не
превышающей
400
0
С.
Сформулированы также определенные требования на такие характеристики
как давление плато, кинетические параметры, число циклов, обратимость
процессов гидрирования, устойчивость по отношению к примесям и т. п.
В задачу данной работы входит создание справочного фонда,
содержащего данные по широкому комплексу свойств, характеризующих
разработанные и проектируемые водородпоглощающие материалы, а также
разработка и наполнение компьютерной БД HYDRSTOR, доступной всем
участникам работ по договору с ОАО «Норильский никель». Пробная версия
1.0
БД
HYDRSTOR
размещена
в
сети
ИНТЕРНЕТ
www.thermophysics.ru/hydrdb/
2. Характеристика первичных источников и данных
по
адресу
В качестве первичных источников рассматриваются научные публикации,
преимущественно из международных журналов International Journal of
Hydrogen Energy, Journal of Alloys and Compounds,
«Альтернативная
энергетика и экология» (ISJAEE), трудов Международных конференций по
водородной энергетике, а также сетевых документов, размещенных на сайтах
Министерства энергетики США, Европейского энергетического агентства,
Национальных лабораторий США. К последней группе источников относятся
записи
из
открытой
БД,
размещенной
на
WEB-сервере
http://hydpark.ca.sandia.gov по гидридообразующим сплавам. На втором этапе
проводится уточняющий поиск по более широкому кругу источников,
включая технические отчеты научных организаций – соисполнителей работ
по теме №6. На второй этапе создается фонд оттисков и электронных
документов с полными текстами отобранных публикаций. Отбор источников
сопровождается
библиографическим
и
содержательным
анализом,
включающим: (1) проверку адекватности предлагаемого соединения или
системы требованиям ТЗ в части сорбционной емкости и эксплуатационных
характеристик; (2) оценку полноты и достоверности
представленных
данных; (3) формализацию данных с целью их внесения в компьютерную
систему.
Общая характеристика данных
Наряду с подготовкой фонда первичных данных встает задача разработки и
формализации
логической
структуры данных, на основе которых
формируется компьютерная БД. Как отмечено в предыдущем отчете [1],
данные
по
свойствам
водород–аккумулирующих
материалов,
характеризуются крайней изменчивостью логической структуры, зависящей
от типа используемого материала, технологии его изготовления, а также
формы представления, принятой в той или иной публикации. Подробнее этот
вопрос рассмотрен в разделе 3. Здесь мы лишь перечислим те
которые
позволяют
однозначно
идентифицировать
данные,
соединение,
конкретизируя
его
элементный
состав,
структуру
и
технологию
приготовления, и те данные, которые в совокупности характеризуют в
полном объеме физико-химические и эксплуатационные свойства материала.
Рассмотрим, прежде всего, возможные варианты идентификации
соединений. В простейшем случае указывается химическая формула с
конкретизацией стехиометрических коэффициентов (целых или дробных),
например La7Ni3,Ti0.35Cu0.65 и т. п. Стехиометрический коэффициент может,
однако, содержать параметр, диапазон изменения которого указаны в
источнике, например, Zr(Fe1-xAlx)2. В этом случае указывается диапазон
изменения параметра x, например, x=0.10.5. Возможно также, что материал
представляет собой многофазную систему, каждая из фаз которой
определяется химической формулой, а относительное содержание фаз дается
весовыми долями. Примером является система, обозначенная в литературе
как Mg – x wt.% Mm, где символом Mm обозначен, так называемый,
мишметалл, сплав редкоземельных металлов определенного весового
состава: 50% Ce, 22% La, 18% Nd, 6% Pr. В этом случае полная
идентификация предполагает, что в БД содержатся сведения о весовом
содержании компонентов мишметалла, а также границы изменения
параметра х, задающего весовую долю Mm в системе. Для полной и
однозначной идентификации соединения в БД предлагается трехуровневая
система классификации, в соответствии с которой
все множество
водородсодержащих соединений разбивается на классы, в каждом из
которых выделены системы соединений; для идентификации при выборе
соединения в БД необходимо указать имена класса, системы и собственно,
соединения. Принципы классификации подробно обсуждаются в разделе 5.
Группа численных и текстовых данных для идентификации соединения
образует первый блок данных. Второй блок образуют данные об источниках,
которые включают библиографическую информацию, аннотацию, ключевые
слова. Данные по источникам построены так, чтобы можно было при
необходимости
каждому соединению поставить в соответствие несколько
источников (в которых можно почерпнуть релевантные данные), и напротив,
каждому из источников поставить в соответствие перечень соединений, для
которых в источнике имеются данные. Предполагается также возможность
подключения к БД PDF-файла с текстом публикации и включение в данные
отсылок на таблицы или рисунки из публикации. Например, характеристика
PCT-свойств в БД выглядит наиболее полной, если наряду с минимальными
табличными сведениями о температуре и давлении плато, пользователю
предоставляется для анализа рисунок, отображающий PC-зависимость на
нескольких изотермах.
Третий информационный блок образуют численные и текстовые
данные для характеристики свойств соединения, а именно:
 основные физические параметры
 данные о сорбционных свойствах
 термодинамические данные
 кинетические характеристики
 эксплуатационные свойства («отравляемость», степень деградации при
циклировании и пр.).
Подробная схема построения логической структуры с типов и размерности
каждого из используемых полей приведена в разделе 5.
3. Принципы построения БД HYDRSTOR
Для материаловедческих БД, к которым относится разрабатываемая БД по
свойствам водород - аккумулирующих материалов (HYDRSTOR) наиболее
подходящим
является
смешанный
тип,
объединяющий
структуру
фактографической с элементами полнотекстовой БД. Основу подобной БД
должны составить таблицы численных и текстовых данных с возможным
(хотя и не обязательным) подключением полнотекстового фрагмента из
источника в виде PDF или HTML-файла, который может быть предложен
пользователю для ознакомления с деталями публикации. Возможно также
подключение графических файлов.
Другой из общих принципов, положенных в основу данной разработки,
создание WEB-ориентированной БД, то есть, размещенной на WEB - сервере,
приспособленной к интеграции распределенных данных и доступной для
удаленных пользователей, имеющих соответствующие права
преимуществам
возможности
БД,
расположенных
на
перевод основной
деятельности по обработке запросов от клиента к серверу;
ресурсов
(графические
вычислительные
приложения
гипертекстовой
и
и
т.п.);
мультимедийной
и
относятся:
WEB-серверах
распределенного хранения данных;
разнородных
доступа. К
текстовые
построение
технологий.
интеграция
документы,
системы
WEB
БД,
на
базе
обеспечивает
удаленный доступ к БД, который способен представить результаты
пользовательских запросов в форматах стандартного языка разметки (HTML
или XML), воспроизводя ответ системы на стороне клиента посредством
браузера.
Наконец, третий из основных принципов разработки БД HYDRSTOR
– ее способность к работе с, так называемыми, слабоструктурированными
данными [2, 3], что должно ее отличать от реляционных баз, работающих с
данными,
имеющими
четко
выдержанную
структуру.
Под
слабоструктурированными понимаются данные, логическая структура
которых (перечень атрибутов, их смысл, лексика и т.п.) может меняться от
записи к записи. Согласно [2], такие данные должны обладать какими-либо
из следующих характеристик: структура не задана заранее и может неявно
содержаться в данных; схема сравнительно велика (в смысле объема данных)
и
может
часто
изменяться;
схема
является
описательной,
а
не
предписывающей, т.е., она описывает текущее состояние данных, но
нарушения этой схемы все же допускаются; данные не являются строго
типизированными, то есть для различных объектов значения одного и того
же атрибута могут иметь различные типы. Классический пример слабой
структурированности дают данные о сорбционной емкости
соединения.
Например, наклон плато можно определять как производную  
d ln p
, где
dc
p  pc  давление на «плато», слабо меняющееся с изменением концентрации
водорода (с=H/M), или как отношение давлений при двух фиксированных
значениях концентрации. При этом вариации структуры могут быть связаны
с особенностями физических свойств соединения или с особенностями
представления данных в литературном источнике.
Для адекватного воспроизведения вариаций логической структуры в
данной работе предложено использовать, так называемые,
объектные
(объектно-ориентированные) СУБД [3], в частности СУБД POSTGRES [4,
5]. Принципиальное отличие реляционных и объектных СУБД состоит в
том, что модель данных, используемых в объектных БД,
сущностям реального мира. Объекты
непосредственно,
не
раскладывая
более близка
можно сохранить и использовать
их
по
таблицам.
Типы
данных
определяются разработчиком и не ограничены набором предопределенных
типов. Когда сложный объект заносится в реляционную БД, обязательна
процедура декомпозиции его данных для их размещения в таблице. При
чтении объекта из реляционной базы он собирается из отдельных элементов
и только затем пригоден для использования. В объектных СУБД данные
объекта, а также методы его представления помещаются в хранилище как
единое целое. Таким образом, объектные языки получают средство
долговременного хранения данных.
Технология объектных БД неразрывно связана с использованием (и
адаптацией к предметной области) ряда концепций, характерных для
объектно-ориентированного подхода в целом: индивидуальность объектов;
атрибуты; методы; классы; иерархия классов и наследование [3].
Объектные
особенностей:
особенности
БД
отличают
от
высокоэффективные
типов
данных;
реляционных
ряд
представления,
инкапсуляция
–
изоляция
характерных
учитывающие
программных
приложений от изменений, происходящих в самих представлениях; высокая
степень непротиворечивости данных, вне зависимости от того, какое из
приложений вызывает данные; упрощение разработки новых приложений за
счет повторного использования кода и объектов.
Указанные особенности объектных СУБД делает их идеально
подходящими
для
организации
хранения
и
обработки
слабоструктурированных материаловедческих данных.
При
построении WEB-ориентированной БД и размещении ее на
сервере в качестве
программных компонентов использовано только
свободно распространяемое программное обеспечение [4, 6]: Apache WEBсервер; язык PHP и объектно – реляционная СУБД
(PostgresSQL),
размещенные
на
POSTGRES
LINUX-сервере.
Объектно-
ориентированными возможностями обладает и БД, построенная на основе
POSTGRES, и сам язык PHP. Выбранные программные средства позволяют
в полной мере реализовать объектно-ориентированный подход для хранения
разнородной,
непредвиденно
изменяемой
информации
по
свойствам
материалов и сохранить при этом универсальность и технологичность WEB.
Для поиска нужного документа пользователь применяет предлагаемые
интерфейсом сайта команды (скрипты) для просмотра, редактирования
документа или добавления нового документа. При этом механизм активного
сайта динамически формирует из документов, извлекаемых из БД, текущую
страничку в нужном виде (обычно, в виде HTML-страницы) для ее просмотра
посредством
браузера
на
экране
пользовательского
компьютера.
Пользователю предоставляются права просмотра всех записей как в полном
объеме, так и путем отбора по одному из критериев.
4. Объектно-реляционная БД POSTGRES [5]
Свободно распространяемая (с открытым кодом) СУБД POSTGRES может
рассматриваться как средство доступа к БД в INTERNET в условиях
ограниченного финансирования проекта. Она создается и поддерживается
неформальным коллективом разработчиков, начало которому было положено
в Калифорнийском университете г. Беркли под руководством известного
специалиста по технологии БД проф. Стоунбрейкера, и устанавливается на
большинстве существующих платформ. POSTGRES
относится к классу
объектно-реляционных БД, соединяющих некоторые принципы объектноориентированного подхода к построению модели данных с традиционной
технологией реляционных БД.
Доступ к БД POSTGRES на стороне WEB-сервера – спецификация
CGI,
FastCGI
и
API-интерфейсов
прикладных
модулей;
средства,
работающие на стороне клиента – интерпретируемые языки JAVASCRIPT и
JAVA.
СУБД POSTGRES поддерживает темпоральную модель хранения и
доступа к данным. Это означает, что для любого объекта данных, созданного
в момент времени t1 и уничтоженного в момент времени t2, в БД
сохраняются (и доступны пользователям) все его состояния во временном
интервале (t1,t2), в то время, как обычные БД хранят мгновенный снимок
модели предметной области, и любое изменение в момент времени t
некоторого объекта приводит к недоступности этого объекта в предыдущий
момент времени.
В СУБД POSTGRES реализована «ненормализованная» реляционная
модель данных, которая допускает хранение в качестве элемента кортежа
многомерных массивов фиксированной и переменной длины и других
данных, в том числе абстрактных типов, определенных пользователем. Это
свойство POSTGRES
сближает ее с объектно-ориентированными СУБД,
хотя семантические возможности модели данных POSTGRES существенно
слабее. Хранение в полях отношений данных, абстрактный тип которых
определяет пользователь, сближает POSTGRES по свойствам с объектноориентированными
СУБД,
что
обеспечивает
возможность
внедрения
поведенческого аспекта в БД. Основное отличие от объектных БД состоит в
том, что в POSTGRES не предполагается наличие языка программирования,
одинаково понимаемого как внешней системой программирования, так и
системой управления БД.
В исходном варианте POSTGRES
не
поддерживался язык SQL (имелся собственный язык запросов POSTQUEL).
В таблицах БД POSTGRES могут храниться данные размером более 8
Kb. Это позволяет осуществлять, так называемый, интерфейс больших
объектов (LARGE OBJECTS INTERFACE), который применяет файлориентированный доступ к данным, тип которых объявлен как large. Язык
запросов POSTQUEL не поддерживает подзапросы, но они могут легко быть
осуществлены с помощью самостоятельно написанных SQL-функций.
POSTQUEL поддерживает два типа функций: SQL-функции и функции,
написанные на языке программирования, например, на СИ. Кроме функций,
пользователь
может
создавать
свои
агрегаты
и
операторы.
СУБД
POSTGRES позволяет легко вводить новые структуры, используя не
физическую, а логическую модель хранения данных.
Архитектура СУБД POSTGRES основана на модели «клиент-сервер».
Сессия с СУБД состоит из следующих взаимодействующих процессов:
 POSTMASTER
–
управляющий процесс-демон, который руководит
взаимодействием между внешними и внутренними процессами; он
выделяет совместно используемый буфер динамической памяти и
выполняет другие инициализации во время запуска;
 POSTGRES
–
внутренний
серверный
процесс
базы
данных,
исполняющий запросы клиента. POSTMASTER всегда запускает новый
postgres-процесс
для
каждого
клиентского
приложения.
Этот
серверный процесс выполняется на машине сервера;
 внешняя прикладная программа, которая может находиться на другом
компьютере
(например,
рабочей
станции).
Она
соединяется
с
POSTGRES через POSTMASTER.
Доступ к своим БД возможен: (1) через PSQL - интерфейс командной
строки командной оболочки SHELL; (2) из прикладной программы,
написанной на языке программирования (CB или другом языке) с
использованием функций прикладного интерфейса. Для осуществления
доступа к БД POSTGRES из WWW можно использовать любые механизмы
– CGI, FastCGI, API, JAVA, например, API-модуль сервера APACHE. Язык
PHP поддерживает взаимодействие с библиотеками POSTGRES;
также
разработаны два ODBC-драйвера, PostODBC и OpenLink ODBC, которые
упрощают разработку программ-шлюзов. Имеется и достаточно удобное и
простое средство построения интерактивных приложений – Common Gateway
Interface (CGI), которое не требует никакого дополнительного программного
обеспечения и достаточно легко в применении. В тех случаях, когда
необходима аутентификация каждого пользователя и его ведение во время
сеанса взаимодействия с БД, использование интерфейса FastCGI является
наилучшим решением.
5. Принятая структура данных и поля
Принятая за основу
разработки логическая структура данных призвана
адекватно отразить: (1) полноту физико-химических и эксплуатационных
свойств, определяющих рабочие возможности водород – аккумулирующих
материалов; (2) изменчивость структуры данных, связанную как с
разнообразием характеристик материалов, так и с различием в представлении
данных в научных публикациях. Вся информация, составляющая запись для
отдельного соединения (материала), разбивается на два блока: (1) сведения,
необходимые
для полной идентификации соединения; (2)
сведения о
свойствах данного соединения. Идентификация соединения основана на
принятой здесь трехуровневой классификационной схеме [7].
Вводятся
понятия: класс систем, система, входящая в данный класс, и соединение,
принадлежащее данной системе. Класс систем выделяется либо по признаку
гидридобразующего металла (например, сплавы на основе титана), либо по
общеупотребительному названию, сложившемуся в научной литературе
(углеродные наноструктуры, аланаты и т.п.). Для характеристики класса
систем достаточно принять некоторую терминологическую конструкцию (и
в дальнейшем ее придерживаться), возможно включающую химические
индексы. На этом уровне не дается какой-либо детализирующей информации
о составе соединений данного класса.
На следующем уровне (система) проводится выделение некоторой
группы из данного класса с детализацией
сведений о ее элементном и/или
химическом составе. Простейший пример:
Класс систем: сплавы на основе Ti (краткое название Ti_alloys)
Система: многокомпонентные сплавы на основе TiCr2 (краткое название
TiCr2_alloys)
Если для характеристики класса достаточно задать его название, то для
характеристики системы надо конкретизировать сведения о составе. В
данном случае, сплавы на основе TiCr2 содержат 7 элементов, из которых
обязательно присутствие Ti, Cr, а в качестве двух других присутствуют
элементы из группы: Zr, Mn, Al, Ni, V. Весь этот перечень дается при записи
данных о системе. Изменчивость состава позволяет отразить введенная
конструкция служебного (вспомогательного) компонента. Для этих целей
вводится локальный идентификатор (определенный только для данной
системы), например A, за которым «скрывается» один или несколько
элементов из заранее определенного перечня. Для сплавов на основе TiCr2
требуется введение двух служебных компонентов, так что информация о
системе задается формулой вида Ti A Cr B . Как следует из данных,
приведенных в справочнике [6] (таблица 34), элементное содержание
служебных
компонентов
A,B
раскрывается
по
правилу
A  Zr , B  Mn, Mn  Al, Mn  Ni,V  Zr . Наличие индексов в определении системы
означает изменчивость состава для отдельных представителей этого
подкласса. Если атомное содержание данного компонента не меняется,
индекс может конкретизироваться уже на уровне системы. Например, запись
TiA Cr B будет означать, что стехиометрический индекс при элементе Ti
всегда равен 1. Более полной информации о количественном составе
элементов на данном уровне идентификации не задается.
На третьем (нижнем) уровне идентификации вводится информация,
конкретизирующая количественное содержание каждого компонента: или
реально
представленного
служебного
в
соединении
химического
элемента
или
компонента. Для упомянутой выше системы соединение
детализируется формулой вида Ti0.9 Zr0.1Cr0.8 Mn1.2 .
Возможно, что в пределах класса Ti  Zr  Mn  Fe служебный компонент
A определен формулой вида A  Mn0.8 Fe0.2 (см. [7], таблица 36), то есть с
детализацией стехиометрических индексов, определяющих грамм-атом
соединения или сплава Mn  Fe . В этом случае идентификация на уровне
соединения проводится с использованием определения вида Ti Zr A .
Вся
идентифицирующая информация вводится с использованием
объектно-ориентированных свойств БД
POSTGRES. Вводится понятие
класса систем, которое включает в себя все возможные типы материалов:
чистые металлы, соединения или сплавы на основе конкретных металлов или
редкоземельных элементов, композитные материалы на основе углерода и
других веществ и прочее. В свою очередь каждый класс систем состоит из
подклассов, описывающих множество сходных материалов. На языке
объектно-ориентированного программирования данную ситуацию удобно
описывать, используя свойство наследования объектов. Класс Ti_alloys
является родительским по отношению к системе TiCr2_alloys, которая в свою
очередь наследуют свойства класса Ti_alloys. Все системы, независимо от их
принадлежности к тому или иному классу, обладают некоторыми общими
характеристиками (общие идентификационные характеристики, общие
физические свойства и пр.), которые можно также определить как некие
классы общих свойств. В то же время существуют классы систем,
для
описания которых необходимы совсем другие подходы и характеристики. В
этом случае так же можно ввести новые индивидуальные классы
соответствующих свойств. Используя свойство наследования и введенные
новые классы, удается выстроить необходимую иерархию классов для
описания всех необходимых характеристик материалов – таблицы 1-7. Для
идентификации
материалов
в
принятой
трехуровненвой
системе
используются свойства наследования таблиц 1-3.
Таблица 1. Классы систем class_syst
№№
1
Имя поля
Idclass
Тип поля
Int
2
3
4
Nameclassnot
Nameclass
Del
Varchar(50)
Text
Int
Комментарии
Целый тип – уникальный
идентификатор класса систем,
номер записи
Краткое название класса систем
Полное название класса систем
Признак удаления 0-нет, 1- удален
Таблица 2. Системы веществ syst_subst
№№ Имя поля
1
idsyst
Тип поля
Int
2
namesystnot
Varchar[50]
3
namesystfor
Varchar[50]
4
5
6
namesyst
xsyst
xsystsub
Text
Text [ ]
Text [ ]
7
8
xsysttext
xcount
Text
Int
9
Del
Int
Комментарии
Целый тип – уникальный
идентификатор систем, номер записи
Краткое название системы,
используемое при поиске в БД
Краткое название системы для записи
формулы
Полное название системы
Детализация компонентов системы
Детализация стехиометрического
коэффициента компонентов системы
Комментарии
Количество составляющих элементов
в формуле соединения
Признак удаления: 0 –нет, 1- удалено
Таблица 3. Идентификация состава соединения subst_ident
№№
1
Имя поля
Idsubst
Тип поля
Int
2
Idsyst
Int
Комментарии
Целый тип – уникальный
идентификатор соединения, номер
записи
Целый тип – уникальный
идентификатор системы, номер
3
Namesubstnot Varchar[50]
4
Namesubstfor
Varchar[50]
5
6
Namesubst
Subst_a
Text
text[ ]
7
Subst_x
Text[ ]
8
9
Notes
Library
Text
Text[ ]
10
11
12
Datainput
Userinput
Qualyty
Datatime
Varchar[25]
Int
13
Del
Int
записи
Краткое название соединения для
поиска
Краткое название соединения для
записи формулы
Полное название соединения
Одномерный текстовый массив –
имена компонентов
Одномерный текстовый массив –
стехиометрические числа или
выражения
Текстовое поле для примечаний
Одномерный массив
идентификаторов ссылок по
данному соединению
Дата ввода данных в таблицу
Имя эксперта, вводившего данные
Идентификатор меры надежности
данных: 1 – степень достоверности
неизвестна; 2 – данные ,
подтвержденные в эксперименте;
3- данные с гарантированной
степенью достоверности и
воспроизводимости результатов
Признак удаления: 0 –нет, 1 –
удалено
В таблицах 1-3 приведены идентификаторы, определяющие названия
класса,
системы
и
соединения,
в
таблице
2
–идентификаторы,
детализирующие компонентный состав и стехиометрические индексы,
в
таблице 3 – полные перечни имен компонентов и численные значения
стехиометрических индексов, однозначно идентифицирующих соединение.
Во всех трех таблицах присутствует так называемый признак удаления,
который позволяет формально квалифицировать группу данных после ее
ввода как удаленную из БД, без ее реального (физического) удаления. В
таблице 3 приведена также некоторая общая информация, относящаяся к
записи сведений для данного соединения: дата ввода данных в таблицу, имя
эксперта, вводившего данные, идентификатор меры надежности данных,
перечень идентификаторов литературных ссылок для данного соединения.
Как указано выше, второй блок информации включает сведения о
свойствах
данного
соединения.
Соответствующие
характеристики
с
указанием их типа, размерности и детализирующих величин (метаданных)
собраны в таблицах 4-6. Таблица 7 содержит перечень идентификаторов,
детально
определяющих
литературный
источник,
включая
библиографическое описание, реферат или ссылку на полнотекстовый
документ, сведения о соединениях, данные о которых представлены в
публикации. Предложенная структура данных позволяет установить внутри
БД
соответствия между введенной информацией для определенного
вещества (или группы веществ) и информацией для определенных
источников.
Тем
представлением
самым
данных,
нескольких источниках,
удается
когда
охватить
свойства
типичные
соединения
ситуации
с
отражаются
в
и напротив, в одном из источников, приведены
сведения о свойствах целой группы соединений.
Между классами, указанными в таблицах 1-7, существуют отношения
наследования. Класс syst_subst - потомок класса class_syst и наследует все
его свойства. Классы subst_ident, subst_phys, subst_sorb, subst_thermo
последовательно
наследованием.
являются предками и потомками с соответствующим
Классы
subst_lib
и
detail_syst
рассматриваются
независимые.
Таблица 4. Основные физические параметры subst_phys
№№ Имя поля
Тип поля
Комментарии
1
Molmass
Real
Вещественный тип – молекулярная масса
2
Density
Real
Вещественный тип – плотность
соединения, кг/м3
Вещественный тип - теплоемкость
соединения , кДж/(кг*К)
3
capacity
4
conductivity Real
Вещественный тип – теплопроводность
соединения , Вт/(м*К)
5
crystal
Text[ ]
6
swell
Real
одномерный текстовый массив: 1 – тип
решетки, 2- параметры решетки, 3 –
объем ячейки
Вещественный тип - степень
«распухания» dV/V при максимальной
адсорбции
Real
Таблица 5. Данные о сорбционных свойствах – subst_sorb
№
№
1
Имя поля
Тип поля
Комментарии
numhd
Real
2
masshd
Real
3
densityhd
Real
4
Real
6
pressure_
plato
themperature
_plato
pitch_plato
7
gif_plato
Text
8
histerzis
Text [ ]
9
multiplato
Text [ ]
Вещественный тип – содержание
водорода (число атомов водорода на один
атом металла, H/M)
Вещественный тип – содержание
водорода (массовый процент)
Вещественный тип –объемная плотность
водорода в гидридной фазе , м3/кг
Вещественный тип – давление плато,
МПа
Вещественный тип – температура данного
плато, градусы С
Вещественный тип – наклон плато,
e=dlnP/dc, где с – содержание водорода в
единицах H/M
Текстовое поле – поясняющий текст и
ссылка на графический файл с PCT –
диаграммой
Одномерный массив текстового типа: 1 –
температура гр. С, 2,3 – величина, 4 – в
каком виде представлены данные (
pa(МПа),pd (МПа),pa/pd ,RT/2ln(pa/pd)
Одномерный массив текстового типа: 1количество плато на изотерме, 2 –
температура гр. С, 3-4-5–
давление(МПА)-концентрация- в каком
виде представлена концентрация (в форме
H/M, массового процента, объемной
5
Real
Real
плотности или их комбинацией) 6-7-8 –
следующее плато и т.д.
Таблица 6. Термодинамические, кинетические и эксплуатационные данные –
subst_thermo
№№
1
Имя поля
AdsorbH
Тип поля
Real
2
AdsorbS
Real
3
AdsorbG
Real
4
Others
Text
5
Kinetics
Text
6
degrad2cycl
Text
7
strength2contam Text
8
Attestation
Text
Комментарии
Вещественный тип – энтальпия
адсорбции, кДж/моль H2
Вещественный
тип
–энтропия
адсорбции, Дж/(моль H2 К)
Вещественный тип – энергия Гибса
адсорбции, кДж/моль H2
Текстовое поле - описание других
заданных
термодинамических
данных, ссылка на таблицу в
литературном источнике и т.п.
Текстовое поле - описание кинетики
процессов сорбции и кинетических
характеристик, при необходимости
ссылка на соответствующую таблицу
в литературном источнике.
Текстовое поле - описание степени
деградации при циклировании, при
необходимости
ссылка
на
соответствующую
таблицу
в
литературном источнике
Текстовое
поле
описание
сопротивляемости к загрязнениям,
при необходимости ссылка на
соответствующую
таблицу
в
литературном источнике
Текстовое поле
- указания об
эффективности и работоспособности
материала
Таблица 7. Литературные источники subst_lib
№№ Имя поля
1
idlib
Тип поля
Serial
Комментарии
Целый тип с «автозаполнением»
2
substid
3
substform Text[ ]
4
title
Text
5
6
authors
atributs
Text
Text
7
8
9
10
year
url
annotes
text
11
11
keys
del
(заполнением при вводе) – уникальный
идентификатор литературного источника
Одномерный массив целого типа –
уникальные идентификаторы соединений,
номера записей
Одномерный массив текстового типа –
формульные записи соединений
Int [ ]
Текстовое поле – название работы
Текстовое поле – авторы
Текстовое поле - описание выходных
данных издания (место издания, том, №№,
стр. и т.п.)
Целый тип – год издания
Int
Varchar(100) Текстовое поле - описание ссылки
Текстовое поле – аннотация
Text
Текстовое поле - текст работы или ссылки
Text
на файл
Текстовое поле - ключевые слова
Text
Признак удаления : 0 –нет, 1- удалено
Int
6. Примеры подготовки и ввода справочных данных
В данном разделе приведены для небольшого числа соединений численные и
качественные
данные,
которые
входят
в
состав
принятой
выше
номенклатуры, а также описаны правила ввода и редактирования данных.
Примеры
данных
носят
иллюстративный
характер
и
ограничены
минимальной информацией по составу системы, сорбционной емкости и
рабочему диапазону параметров. Приведена также краткая характеристика
особенностей каждого из материалов, характеризующих вариацию свойств с
изменением состав и поведением в условиях эксплуатации. В качестве
критерия отбора было принято сочетание сорбционной емкости с рабочей
температурой соединения. Наложение этих критериев позволяет выбрать из
нескольких сотен изученных в эксперименте систем не более одного-двух
десятков,
причем
требования
к
эксплуатационным
характеристикам
дополнительно сужают этот перечень. Приведенный в таблице 8 для
нескольких систем ограниченный набор данных хорошо иллюстрирует,
однако, специфику и структуру данных, включающих большое количество
качественных
неопределенности
характеристик,
в
численных
отмеченные выше в разделах 2 и 5.
варьируемое
значениях
и
число
параметров,
прочие
особенности,