DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 中压载波通信 [ 1 ] 是利用现有10 kV中压配电线作为传输通道的一种通信方式，使用现有的、完善的配电线作为传输通道，不需要额外投资建设专用通信线路，具有投资少、设备简单、施工容易、维护管理方便、与电网建设同步、随新建工程开通快、覆盖面与电力系统一致等优点，对于实现用电信息采集全覆盖 [ 2 ]、配网自动化建设 [ 3 ] 具有重要意义。 10 kV线路特性 [ 4 ] 是影响中压载波通信的主要因素，因此研究10 kV线路特性–阻抗、衰减、噪声格外重要，但受到电压等级等因素的影响，目前对10 kV线路特性的研究更多局限于仿真建模、高精尖试验设备现场测试，实时性差且无法批量工程化应用，文中针对上述10 kV线路特性研究困难的问题，提出了一种基于中压载波 [ 5 ] 的10 kV线路特性研究方法，通过改进的中压载波通信设备实现对10 kV线路阻抗、衰减、噪声的采集，通过实际应用测试验证，证实了该方法能实现对10 kV线路特定频点下的阻抗、特定频点下线路区间衰减、特定频带范围内噪声的采集，可为10 kV线路特性长期研究积累有用数据，有助于提高中压载波通信可靠性，辅助10 kV线路故障监测，对于推动用电信息采集全覆盖和配电自动化建设具有重大意义。
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user: 2. 设备简介 2.1. 改进的中压载波通信机 传统的中压载波通信机主要实现载波信号发送与载波信号接收，载波通信接口与耦合器相连。中压载波通信机分为中压载波通信主机和中压载波通信从机。改进的中压载波通信机主要在传统原理的基础上增加对载波通信接口的电压、电流采样部分，如图1所示。 2.2. 中压载波耦合器 中压载波耦合器主要实现载波信号的传输和工频隔离，顶端接10 kV线路，底端接地，信号接口与载波通信机相连。中压载波耦合器外形图如图2所示。
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user: 3. 工作原理 3.1. 阻抗采集 10 kV线路阻抗 [ 6 ] 采集是基于改进的中压载波通信机实现特定频点下载波信号发送端和载波信号接收端10 kV线路的阻抗计算，原理框架图3所示。 图1. 改进的中压载波通信机原理框图 图2. 耦合器外形图 图3. 10 kV线路阻抗采集原理框图 载波信号发送端10 kV线路阻抗计算：通过采集载波通信接口发送信号的电压 U t ( t ) 、电流 I t ( t ) 的幅值与相位信息，分析电压、电流的幅值比值与相位差异，可以计算载波信号发送端10 kV线路的阻抗及阻容感特征信息，计算公式如下： Z t ( t ) = U t ( t ) / I t ( t ) (1) 电压 U t ( t ) 相位超前电流 I t ( t ) 相位，则线路阻抗呈感性；电压 U t ( t ) 相位滞后电流 I t ( t ) 相位，则线路阻抗呈容性；电压 U t ( t ) 相位同于电流 I t ( t ) 相位，则线路阻抗呈纯阻性。 同理，载波信号接收端10 kV线路阻抗计算：通过采集载波通信接口接收信号电压 U r ( t ) 、电流 I r ( t ) 的幅值与相位信息，分析电压、电流的幅值比值与相位差异，可以计算载波信号接收端10kV线路阻抗及阻容感特征信息，计算公式如下： Z r ( t ) = U r ( t ) / I r ( t ) (2) 电压 U r ( t ) 相位超前电流 I r ( t ) 相位，则线路阻抗呈感性；电压 U r ( t ) 相位滞后电流 I r ( t ) 相位，则线路阻抗呈容性；电压 U r ( t ) 相位同于电流 I r ( t ) 相位，则线路阻抗呈纯阻性。 3.2. 衰减采集 10 kV线路衰减 [ 7 ] 采集是基于改进的中压载波通信机实现特定频点下载波信号发送端与载波信号接收端之间10 kV线路的衰减计算，原理框图如图4所示： 图4. 10 kV线路衰减采集原理框图 载波信号发送端与载波信号接收端之间10 kV线路衰减计算：通过采集载波通信接口主机发送和从机接收信号电压 U m ( t ) 和 U s ( t ) ，分析同一时段载波通信接口主机发送和从机接收信号的幅值比值，可得到10 kV线路对信号的衰减特性。计算公式如下： A = 20 | log ( U s ( t ) / U m ( t ) ) | (3) 3.3. 噪声采集 10 kV线路噪声采集是基于改进的中压载波通信机实现特定频带范围内载波信号发送端和载波信号接收端10 kV线路噪声采集，原理框图如图5所示： 图5. 10 kV线路噪声采集原理框图 载波信号发送端10 kV线路噪声采集：通过采集载波通信接口空闲状态下的端口电压信息 U f ( t ) ，用DFT算法分析信号中的频率分量，计算公式为： b k = 2 N [ ∑ i = 0 N − 1 f ( T 0 + i T N ) sin ( 2 π i N ) − f ( T 0 + ( i − N ) T N ) sin ( 2 π k i N ) ] (4) a k = 2 N [ ∑ i = 0 N − 1 f ( T 0 + i T N ) cos ( 2 π i N ) − f ( T 0 + ( i − N ) T N ) cos ( 2 π k i N ) ] (5) 其中， a k 代表第k次谐波的实部， b k 代表第k次谐波的虚部，N代表工频周波的数据点数，k代表谐波次数。 通过分析可得到信号在100 kHz~40 MHz频带范围内的频谱特性，以确认10 kV线路噪声变化特点。 同理，载波信号接收端10 kV线路噪声采集：通过采集载波通信接口空闲状态下的端口电压信息 U f ( t ) ，用公式(4)和(5)通过分析可得到信号在100 kHz~40 MHz频带范围内的频谱特性，以确认10 kV线路噪声变化特点。
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user: 4. 现场测试 在青岛崂山现场随机选取1条10 kV中压架空、地缆混合线路安装中压载波通信设备，线路距离大约3 km。 4.1. 阻抗测试 青岛崂山现场，通过中压载波通信机采集的阻抗值为70 Ω (200 KHz)，40 Ω (300 KHz)，20 Ω (500 KHz)，120 Ω (1 MHz)。 用专业阻抗采集设备 [ 8 ] 采集的阻抗分布如图6所示。 根据专业阻抗采集设备采集的阻抗分布图，可以看出与中压载波通信机采集计算的阻抗值基本一致。 综上可以看出通过中压载波通信机采集的阻抗数据与专业阻抗采集设备采集的数据相差不大，可以作为实际参考值。 测试数据表明，10 kV线路阻抗特性随频率变化而变化，其变化值从几欧姆到几百欧姆。在低频段，10 kV线路特性主要呈感性；在高频段，10 kV线路特性主要呈容性，整个测试频段内，线路特性会出现容、感性突变现象，尤其在混合线路更易出现。 图6. 专业阻抗采集设备采集的阻抗分布图 改进的中压载波通信机实现阻抗采集功能，一是可以积累数据用作10 kV线路特性研究；二是中压载波通信机可以根据10 kV线路阻抗调整载波通信接口阻抗，实现阻抗匹配，提高载波发送效率，进而提高中压载波通信可靠性；三是当10 kV线路发生故障后，线路阻抗会发生急剧变化，改进的中压载波通信机实时采集阻抗数据，可以作为10 kV线路故障判断依据。 4.2. 衰减测试 青岛崂山现场，通过中压载波通信机读取的衰减值为30 dB (200 KHz)，45 dB (300 KHz)，70 dB (500 KHz)，90 dB (1 MHz)。 用高精尖示波器抓取载波信号发送端发送幅值为32.53 dBV (200 KHz、300 KHz、500 KHz、1 MHz)； 用高精尖示波器抓取载波信号接收端接收幅值为1.5 dBV (200 KHz)，−12.46 dBV (300 KHz)，−38.69 dBV (500 KHz)，−56.23 dBV (1MHz)； 根据高精尖示波器抓取数据计算得到该区间线路衰减值为31.03 dB (200 KHz)，44.99 dB (300 KHz)，71.22 dB (500 KHz)，88.76 dB (1 MHz)。 综上可以看出通过中压载波采集的衰减数据与专业设备采集的数据相差不大，可以作为实际参考值。 测试数据表明，10 kV线路衰减特性随频率变化而变化，在低频段的衰减要小于高频段，架空线转地缆或地缆转架空线处衰减会增大。 改进的中压载波通信机实现衰减采集功能，一是可以积累数据用作10 kV线路特性研究；二是中压载波通信机可以根据10 kV线路衰减调整载波发送频率或增大发送功率，提高中压载波通信可靠性；三是当10 kV线路发生故障后，线路衰减会发生急剧变化，改进的中压载波通信机实时采集衰减数据，可以作为10 kV线路故障判断依据。 4.3. 噪声测试 青岛崂山现场，通过中压载波通信机读取的噪声频点为481 KHz； 用专业噪声采集设备采集的噪声频谱分布如图7所示： 图7. 专业噪声采集设备采集的噪声频谱图 根据专业噪声采集设备采集的噪声频谱分布图，可以看出在幅值最大的噪声频率集中在480 KHz附近。 综上可以看出通过中压载波采集的衰减数据与专业噪声设备采集的数据相差不大，可以作为实际参考值。 测试数据表明，10 kV线路噪声特性没有明显规律。 但改进的中压载波通信机实现噪声采集功能，一是可以积累数据用作10 kV线路特性研究；二是中压载波通信机可以根据10 kV线路噪声调整载波发送频率避开噪声的同频干扰，提高中压载波通信可靠性；三是当10 kV线路发生故障后，线路会出现高频特征噪声，改进的中压载波通信机实时采集噪声数据，可以作为10 kV线路故障判断依据。
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user: 5. 结束语 对比现场测试数据，基于中压载波可以实现对10 kV线路特定频点下阻抗采集、特定频点下线路区间衰减采集，及一定频带范围内噪声采集，这些数据可以作为实际值参考值，长期的数据积累可以指导10 kV线路特性研究建模 [ 9 ]，有助于提高中压载波通信可靠性，辅助10 kV线路故障监测 [ 10 ]，对于推动用电信息采集全覆盖和配电自动化建设具有重大意义。
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user: 摘 要 室温磷光(Room Temperature Phosphorescence， RTP)现象的发现大大拓展了磷光材料的应用和研究方向。具有良好生物适应性的凝胶体系可以为磷光体提供更好的聚集效果，隔绝猝灭三线态的氧分子，并成为研究RTP现象的重要微环境。本文将综述凝胶基质中室温磷光现象的研究与应用，并对该研究方向进行了展望。 关键词 :室温磷光，聚集诱导磷光，凝胶 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 概述 磷光是区别于荧光的另一种光致发光现象，具有比荧光更长的发光寿命，可以达到微秒、毫秒级甚至更长。早期一些报道显示有机染料溶液在低温(77 K)条件下可以产生磷光，因此在六十年代发展起来的常规磷光光度法往往受到深冷实验条件的限制 [ 1 ]。而在之后兴起的室温磷光法(Room Temperature Phosphorescence， RTP)开始引起分析研究者的重视，并在随后的几十年间逐渐发展起来 [ 2 ]。常见的产生室温磷光的分析手段有重原子诱导室温磷光法 [ 3 ]、超分子组合室温磷光法 [ 4 ]、固体基质室温磷光法 [ 5 ] 和无保护介质的室温磷光 [ 6 ] 等。总之，凭借长发光寿命、较大Stokes位移等特点，磷光在生物成像、药物化学、环境科学等领域较荧光而言更具优势。 现有的RTP材料主要有三类：1) 金属掺杂的无机材料；2) 金属复合物材料，涵盖了目前大部分的RTP材料；3) 不含金属的纯有机磷光材料，具有结构便于设计调节、毒性低、成本低等优点。但是纯有机磷光材料往往量子产率较低，提高量子产率的策略有：a) 提高系间窜跃系数(k ISC )，例如引入重原子或杂原子，用以提高激发单线态和激发三线态之间的自旋轨道耦合；b) 提高体系的刚性，减少非辐射弛豫过程，可以采用结晶、聚合物聚集、超分子聚集等手段。凝胶在有机体的组成中占重要地位，是一种具有良好生物适应性且有利于发生RTP现象的材料，在生物成像等方面具有潜在应用价值。本文将着重讨论凝胶体系中的RTP现象，并对这些RTP材料的应用进行综述，对磷光材料未来在生物分子逻辑体系中的潜在应用价值进行分析和讨论。
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user: 2. 室温磷光材料的设计思路 2.1 主客体系统 将磷光体作为客体掺入主体大环分子中已经被证明是一种产生RTP的有效方法。主体可以是杯芳烃、环糊精、葫芦素等，它们可以基于主客体之间的相互作用，与特定的客体分子形成稳定的包合物，发挥着固定客体、限制分子振动、保护客体免受氧分子猝灭等作用。早在1982年Turro等就发现当有β-环糊精(β-Cyclodextrin， β-CD)存在时，1-溴萘和1-氯萘可以在氮气氛围下产生RTP现象 [ 7 ]。近些年来，研究者们利用环糊精的主体作用与磷光体结合设计了多种超分子凝胶。Ma和Tian等人 [ 8 ] 基于β-CD主体聚合物(poly-β-CD)和α-溴萘聚合物(poly-BrNp)，构建了具有RTP现象的超分子凝胶，当引入偶氮聚合物时，还可以通过254和365 nm光照下偶氮的光异构化来调节RTP的强度。 2.2 共聚法 将磷光体共价连接到聚合物基质中，是在各种无定形聚合物体系中实现RTP的有效途径。田禾教授课题组 [ 9 ] 曾报道了以丙烯酰胺和3种有机磷光体进行简单共聚的方法，制备的无定形聚合物可以实现高效率的RTP。该设计机制是将磷光体共价连接到聚丙烯酰胺的侧链上，从而限制其分子振动，减少非辐射弛豫。由于聚丙烯酰胺溶于水，这类聚合物也可以被用于湿度传感。 2.3. 单组分分子设计 分子间p-p相互作用对RTP效应起着重要作用 [ 10 ]。若要进行单组分RTP分子的设计，首先要增强分子间p-p相互作用。主要有两种思路：分别是减小p-p排斥力和增大p-p吸引力。在分子堆叠系统中，如果引入吸电子基团(如重原子Br、Cl、F等)可以降低被取代的p系统的p电子密度，进而减小了两个堆叠环之间的p-p排斥力。而静电相互作用、偶极–偶极相互作用可以在密集的p-p堆积中增大p-p吸引力。在一个分子中更好地整合电子的供体和受体有利于这两种相互作用的产生，进一步增强p-p吸引力。Huang、Liu和Chen等人 [ 11 ] 就曾提出可以在H聚集的强耦合作用下有效稳定激发三线态。若要进行无重原子磷光材料的设计，就要引入N、O等具有孤对电子的元素，这有助于系间窜跃的产生，也有利于n-p*跃迁。Zhang和Chi等人 [ 12 ] 曾引入O、S元素设计了一种无重原子的蝴蝶型砜的衍生物，其中二苯砜和二苯并噻吩被用于构筑单元，得到一种白色RTP材料。此外，在晶体中的强制p-p堆积使得电荷转移更容易发生，也有利于RTP的产生 [ 13 ]。 2.4. 设计思路的对比 以上三种设计思路具有一定的共性，比如环境适应性强，均适用于固体、液体和凝胶体系。但在相互作用、操作难度和材料选择性等方面也存在明显差异(表1)。此外，将磷光体掺入适宜的主体当中或者将磷光体共价连接到聚合物侧链上，均可以实现通过限制分子振动、减少非辐射弛豫，进而产生室温磷光的效果。从操作手段上来看，这两种方法显然更加简便易行，而单组分分子设计是新型室温磷光材料开发和设计的重要思路。事实上，新型室温磷光材料的日益增多也为前两种设计思路拓宽应用范围。室温磷光材料的设计构建思路有很多，本文对其中较为普遍的思路进行了总结，但随着相关研究的不断推进，相信会有更多新的自成体系的设计思路出现。 Table 1 Comparison of different design idea 设计思路 调节的相互作用 操作难度 材料选择性 主客体系统 主客体相互作用 [ 7 ] 较简便 受限主体材料 共聚法 共价作用 [ 9 ] 较简便 受限聚合物主链材料(如聚乳酸、聚氨酯、聚酰胺等 [ 30 ] ) 单组分分子设计 非共价相互作用(如π-π相互作用、静电相互作用、偶极-偶极相互作用等) [ 10 ] 设计难度较大 普及性强，受限较小 表1. 不同设计思路的对比
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user: 3. 凝胶体系中的RTP现象 为克服低温磷光的深冷实验条件缺陷，实现RTP可采取的手段有：将磷光体固定在固体基质中使其刚性化，或利用某些保护介质减少非辐射弛豫和氧气对激发三线态的猝灭。凝胶体系可以实现对磷光体的良好保护作用，主要原因是减少了非辐射碰撞失活并有效保护了激发三线态。 3.1. 凝胶体系中纯有机磷光材料的RTP现象 纯有机磷光材料的凝胶体系可以分为两种情况：一种是将磷光体包埋在凝胶体系中。例如Yang等 [ 14 ] 曾报道，将商品化小分子3-溴喹啉(3-BrQ)包埋在山梨糖醇衍生物(DBS)自组装形成的超分子凝胶中，由于凝胶态能够有效限制3-BrQ的分子振动，使得体系可以产生较强的RTP。材料的制备无需除氧条件，且制得凝胶中的磷光不会被Cu 2+ 、NO− 2离子猝灭，这可能是由于DBS凝胶的微观结构阻止了离子与3-BrQ的相互作用，也可能是3-BrQ结构中的N的非共价电子对已经与芳环结合形成了π键。 另一种是磷光体自身可以发生自组装得到凝胶。Yuan和Zhang等人 [ 15 ] 通过将叔丁基基团修饰到一种具有聚集诱导磷光现象的咔唑和二苯甲酮的共轭物(CZBP)上，得到一种无金属元素和重原子的纯有机磷光材料，叔丁基有利于胶凝过程，当浓度大于20 mg/mL时，它可以在二甲基亚砜中自组装形成凝胶，得到的凝胶在紫外灯下发出蓝色磷光。该分子被包埋在其他聚合物中时，也依然保有磷光性质。 3.2. 凝胶体系中含有金属元素的磷光材料的RTP现象 含有金属元素的磷光材料有两类，一类是金属掺杂无机材料，另一类是金属复合物材料，但在凝胶体系中一般使用后者。Wang等 [ 16 ] 曾报道将磷光体钯卟啉(Pd-TCPP)封装在由胶凝剂N，N'-二苯甲酰基-1-半胱氨酸(DBC)和一种双极表面活性剂形成的胶束杂交超分子凝胶中，可以在紫外线照射10 min后获得极强的磷光。作者认为该体系中磷光增强的机制与紫外线照射下由溶解氧产生的单线态氧有关，单线态氧将DBC中的二硫键氧化为带有负电荷且更易形成氢键的磺酸基，使得凝胶结构变得更为致密，磷光体Pd-TCPP的自由度受到限制，产生更强的RTP。
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user: 5. 总结与展望 磷光材料在分子开关中的应用并不鲜见，无论是基于磷光材料基质的结构变化还是磷光体自身的变化，所形成的性质开关均具有分子逻辑，可进一步与生物分子与生物化学反应结合，构建生物分子逻辑体系。虽然曾报道过将氧敏性的磷光材料与乳酸酶结合使用，通过磷光强度变化进行乳酸含量的检测 [ 29 ]，但鲜有将磷光材料用于生物分子逻辑体系中。 磷光材料有潜力被用作生物分子逻辑体系的组成部分的原因有：1) 磷光材料大多具有氧敏感性，而氧气作为生物反应中的重要组成部分，具备以之为桥梁构建酶级联反应的条件，而酶级联反应正是设计复杂生物分子逻辑体系的一个重要思路。2) 一些磷光材料具备光催化功能，这意味着磷光材料可能不仅可以作为氧敏检测单元出现，还可以作为光催化反应的催化剂参与其他反应的催化。 室温磷光材料在生物成像领域的应用备受重视，对于传感、诊断和治疗都有着重要的意义，但是相较于磷光染料的蓬勃发展，其在小动物体内的研究相对较少。且现有的磷光探针多为重金属配合物，它们的细胞毒性等还需要通过各种配体修饰进行改良，未来将不含金属的室温磷光材料应用于生物成像领域是一个值得深入探讨的课题。此外，开发具有多功能的磷光材料也成为当前研究的一个趋势，如何在复杂的生物体系中实现生物成像、光催化、光治疗等多种功能是研究者们所面临的新挑战。
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user: 摘 要 PI3K信号通路是指PI3K/AKT/mTOR信号通路。在本篇综述中，详细介绍了PI3K信号通路抑制剂的不同分类，PI3K信号通路抑制剂与其活性位点的结合模式，以及PI3K抑制剂的研究进展，揭示了PI3K抑制剂的构效关系和设计思路，以期找到活性高、选择性好、副作用小的药物，为癌症治疗带来希望。PI3K信号通路在人类发育过程中起着重要作用，与多种肿瘤的发生发展密切相关。在PI3K信号通路的不同治疗方法中，小分子PI3K抑制剂在分子靶向抗肿瘤方面具有很大的潜力治疗。目前已知的PI3K抑制剂主要有Copanlisib、Idelalisib Dactolisib、Omipalisib等。 关键词 :PI3K信号通路抑制剂，结构类型，靶点，研究进展 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 PI3K信号通路是癌细胞中常见的异常表达信号通路，其中PI3K，磷脂酰肌醇3-激酶，作为中间信号分子介导了PI3K/AKT/mTOR信号通路的发生，受多种致癌基因和生长因子受体的调控，现在普遍认为，PI3K信号通路的异常激活与人类癌症、免疫紊乱、神经紊乱等有密切关系。磷脂酰肌醇3-激酶蛋白家族参与多种细胞生理调节活动，如增殖、分化、代谢、迁移、分泌等 [ 1 ]。PI3K在具有磷脂酰肌醇激酶活性的同时，也具有丝氨酸和苏氨酸的活性。到目前为止，所发现的PI3K的亚型主要如(图1)所示，共分为三类，其中I类研究最为广泛，I类PI3Ks为异质二聚体，可细分为IA和IB两个类型，在结构上，由一个调节亚基p85和一个催化亚基p110共同组成，其中催化亚基p110还有四种亚型结构，分别为p110α、p110β、p110δ以及p110γ。根据文献报道，p110α分布于各组织器官，与癌症密切相关。p110β也分布于各组织器官，与血栓的形成有关。p110δ分布于髓系，与肺部气道炎症疾病有关。p110γ也分布于髓系，与肾小球、肾炎、类风湿性关节炎有关 [ 4 ]。II类PI3Ks存在三种类型，分别为PI3KC2α、PI3KC2β和PI3KC3γ。III类PI3Ks为异二聚体蛋白。PI3K信号通路的异常激活主要有三个途径，一是PI3K催化亚基的突变或扩增，二是脂质磷酸酶PTEN的失活，三是受体扩增或者突变 [ 2 ]。 图1. PI3K的亚型分类 [ 3 ] 目前最为常见的PI3K抑制剂按照结构类型划分主要有十类，分别为甾类、苯并吡喃类、咪唑并喹啉类、喹喔啉类、喹啉类、噻吩并嘧啶类、咪唑并吡啶类、三嗪类、喹唑酮类以及其他类。
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user: 2. 甾类 2.1. Wortmannin (图2) 渥曼青霉素(Wortmannin)又名沃氏篮酶素或奥特曼宁，是一种在真菌中提取分离得到的天然产物，作为第一代PI3K抑制剂，在后期实验中，苏畅等 [ 5 ] 发现，由于Wortmannin对PI3K同工酶几乎没有选择性，所以它的毒性很大，并且Wortmannin的呋喃环在水中易开环水解而失活 [ 6 ]。基于Wortmannin的毒性大，水溶性差，结构不稳定等缺点，研究人员停止了对Wortmannin的临床开发。在分子模拟对接模型图中(图3)，Wortmannin通过与ATP的C端和N端结合 [ 7 ]，与参与磷酸盐结合反应的保守赖氨酸残基以共价键形式结合，是不可逆的PI3K抑制剂 [ 8 ]。Wormannin与PI3K活性位点是紧密结合的，既有疏水作用也有氢键作用，10位和13位上的甲基与其疏水口袋相连，这些疏水小囊在ATP结构中不被占据。Wortmannin与PI3K可以形成五种氢键的结合形式，主体甾环B环上的酮氧与PI3K-ATP结合位点的Asp-964的主链以及Ser-806的羟基形成作用力，B环上的羟基与Asp-964相互作用(该羟基是呋喃环上还未反应的醚氧)，A环的酮氧与Ser-806的羟基相互作用，D环的酮氧与Val-882的主链相互作用。大量研究对Wortmannin进行了一系列结构改造，比如用羟基取代D环酮基会使得Val-882残基的主链氮原子与羟基上的氢形成附加的氢键；在16位引入溴、羟基、乙酰基等基团，会显著降低PI3K的亲和力；在11位上取代更多的亲脂基团，可以增加对PI3K的亲和力；当呋喃环被吡喃环取代时，与PI3K的亲和力下降 [ 7 ]。通过Wortmannin的结构改造可以发现，若想与PI3K紧密连接，可以选择性的引入亲脂性基团， 图2. 渥曼青霉素的化学结构式 图3. Wormannin与PI3K分子模拟对接模型图 [ 7 ] 避免亲水性基团的引入。若以不具有芳香性的吡喃环取代呋喃环，可能会干扰整个结构的共轭体系，降低抑制活性。 2.2. PX-866 (图4) PX-866又名Sonolisib，是Filip Janku等人 [ 9 ] 根据Wortmannin结构研发的半合成I型PI3K抑制剂。目前I期临床的实验数据已被公布。PX-866是Wortmannin在仲胺的作用下，呋喃环开环而成的渥曼青霉素衍生物 [ 6 ]，呋喃环的消失使其结构更加稳定 [ 3 ]。PX-866对PI3Kα、PI3Kβ、PI3Kδ、PI3Kγ四种亚型均有抑制活性，且相对于Wortmannin来说，PX-866降低了毒性，增大了抗肿瘤活性 [ 10 ]，根据相关研究报道，PX-866的主要活性位置在20位碳原子上的二烯丙基取代基 [ 11 ]。 图4. PX-866的化学结构式 2.3. PWT-458 (图5) PWT-458是Wortmannin中引入聚乙二醇侧链得到的聚乙二醇化的17-羟基麦芒素的衍生物，水溶性与稳定性均有提高 [ 6 ]。静脉注射给药后，聚乙二醇分子在体内被降解，释放出活性基团17-HWT (17-羟基麦芒素)，达到抗肿瘤的活性 [ 8 ]。根据相关的研究报告，17-HWT比Wortmannin对人类PI3Kα的抑制活性更强，无论是单独使用还是作为联合用药使用，都具有良好的抗肿瘤活性 [ 12 ]。 图5. PWT-458的化学结构式
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user: 3. 苯并吡喃类 3.1. LY294002 (图6) LY294002与Wortmannin同为第一代PI3K抑制剂，是以黄酮类槲皮素为结构基础设计的含有吗啉环取代的苯并吡喃类化合物，在体内对肿瘤诱导生长的血管和肿瘤生长具有明显的抑制作用 [ 13 ]，但是由于LY294002溶解性差，半衰期短，以及相关的不良毒性，因此未能进入临床试验 [ 14 ]。在分子模拟对接模型图中(图7)，LY294002的吗啉环与ATP酶复合物中的腺嘌呤部分重合，吗啉氧与残基Val-882的酰胺之间存在氢键。LY294002的苯并吡喃-4-酮与ATP腺嘌呤近似共平面 [ 7 ]。 图6. LY294002的化学结构式 图7. LY294002与PI3K分子模拟对接模型图 [ 7 ] 3.2. AZD8186 (图8) AZD8186是阿斯利康公司研发的一种强效的PI3K选择性抑制剂，可以有效的抑制前列腺癌和三重阴性乳腺癌，AZD8186对PI3Kα的IC 50 值为35 nM，对PI3Kβ的IC 50 值为4 nM，对PI3Kδ的IC 50 值为12 nM，对PI3Kγ的IC 50 值为675 Nm [ 15 ]。因此AZD8186对PI3Kβ和PI3Kδ有较好的选择性。目前仍在临床I期。 图8. AZD8186的化学结构式
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user: 4. 咪唑并喹啉类 4.1. Copanlisib (库潘尼西) (图9) Copanlisib又名BAY80-6946，是一种静脉注射的PI3K抑制剂，已经被证明了在各种细胞系和异种移植模型中具有强大的抗肿瘤功能以及促进细胞凋亡的活性 [ 9 ]。Copanlisib对PI3Kα和PI3Kδ都有可逆的抑制作用，Copanlisib会抑制Akt活化，增加肿瘤细胞凋亡。已批准上市。Copanlisib对骨髓瘤细胞有明显的凋亡诱导和生长抑制作用，也调节了骨髓瘤细胞周期减少骨髓瘤细胞的增殖 [ 16 ]。 图9. Copanlisib的化学结构式 4.2. Dactolisib (图10) Dactolisib又名NVP-BEZ235，Dactolisib是诺华制药研发的一种低分子量的咪唑并喹啉类化合物，通过与ATP结合位点竞争，可以有效的抑制PI3K的催化活性 [ 17 ]。现仍在临床II期。根据文献报道，作用机理是Dactolisib与该通路中的两种关键激酶PI3K和mTOR竟争性地结合ATP，进而影响PI3K/Akt/ mTOR信号通路下游相关分子的表达水平，抑制肿瘤的增殖 [ 18 ]。还有研究表明，Dactolisib能有效的阻断血管生成因子VERG诱导的血管内皮细胞增殖，因此也有效地抑制PI3K。还能抑制正常组织中的VERG的渗透性以及肿瘤组织中的血管渗漏 [ 19 ]，降低肿瘤的IFP值。综上所述，Dactolisib有成为未来靶向PI3K抑制剂的潜力。 图10. Dactolisib的化学结构式
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user: 5. 喹喔啉类 5.1. Pilaralisib (图11) Pilaralisib又名XL147或SAR245408，是一种有苯磺酰胺取代的喹喔啉类，主要作用于PI3Kα、PI3Kδ和PI3Kγ受体。目前仍在临床II期阶段。Pilaralisib主要用于细胞增殖并阻止AKT的磷酸化 [ 20 ]。 5.2. XL765 (图12) 对比XL765和XL147的化学结构，XL765结构中多了一个芳磺酰胺基，增强了与mTOR的竞争活性 [ 21 ]。现已进入临床II期阶段。 图11. Pilaralisib的化学结构式 图12. XL765的化学结构式
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user: 6. 喹啉类 6.1. NVP-BGT226 (图13) 有相关研究表明，在异种动物移植模型中，NVP-BGT226以剂量依赖性的方式显著延缓肿瘤生长。NVP-BGT226通过凋亡独立通路诱导癌细胞死亡，在体内和体外都有较强的抗头颈癌细胞的活性 [ 22 ]。 图13. NVP-BGT226的化学结构式 6.2. Omipalisib (图14) Omipalisib又名GSK2126458或GSK458，是一种含有苯磺酰胺的喹啉类PI3K抑制剂，同时也对mTOR具有一定的亲和作用。根据分子模拟对接模型图(图15)，Omipalisib与PI3K的结合中有几个作用点，在喹啉母核环上氮原子与PI3Kγ的Va1882以及PI3Kα的Val851 (图16)在氢键力的相互作用下连接。取代基吡啶环的氮原子通过一个水分子与PI3Kγ的Tyr867以及PI3Kα的Tyr836，PI3Kγ的Asp841以及PI3Kα的Asp810在氢键作用力下连接。磺酰胺基团上的氮原子与PI3Kγ的Lys833以及PI3Kα的Lys802在氢键的作用力下连接。根据以上的研究可以发现喹啉环、磺酰胺基、吡啶都与PI3Kγ以及PI3Kα形成氢键，为活性片段 [ 23 ]。有研究人员对此进行了结构改造，保留了喹啉母核以及磺酰胺基团，在母核喹啉环的4位引入亲水性基团或引入α，β-不饱和酰胺，在喹啉母核的3位引入亲水性侧链，并且替换了2，4-二氟苯基上的取代片段。经过虚拟分子与PI3Kα的分子模拟对接模型图显示，所改造的片段均与PI3Kα上的残基形成了新的氢键。且与mTOR进行了分子模拟对接模型图也形成了新的氢键。吕晓庆等人 [ 21 ] 据此设计了70个喹啉类的衍生物，经试验表明，大多衍生物对PI3Kα均有一定的抑制活性，甚至半数衍生物超过了Omipalisib对PI3Kα的抑制活性。目前Omipalisib已进入临床I期阶段。 图14. Omipalisib的化学结构式 图15. Omipalisib与PI3Kγ分子模拟对接模型图 [ 21 ] 图16. Omipalisib与PI3Kα分子模拟对接模型图 [ 21 ]
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user: 7. 噻吩并嘧啶类 7.1. Pictilisib (图17) Pictilisib又名GDC-0941，Pictilisib作为一种单一药物或者于其他药物在联合用药过程中，已被证明对人类的胶质母细胞琳、小肠胃肠道间质瘤、乳腺癌等具有强大的抗肿瘤活性 [ 2 ]。Pictilisib还可以诱导人的肿瘤细胞株的凋亡，在携带p110α突变体的细胞中更为常见 [ 8 ]。Pictilisib与PI3Kγ结合的分子模拟对接结构图表明：母核噻吩并嘧啶的取代基吗啉环上的氧原子与Val-882骨架中的酰胺相互作用形成氢键，N端和C端之间的缝隙可以将母核噻吩并嘧啶结构放入。母核噻吩并嘧啶上的吲唑啉取代基插入到Ile-879和Asp-964所形成的口袋中，其中吲唑的两个氮原子与Tyr-867的苯酚基团之间也存在着作用力。母核噻吩并嘧啶环的6位上的取代基4-甲基磺酰基哌嗪甲基中的磺酰氨基上氧原子可以延伸到Lys-802 的侧链与Ala-805的酰胺基团的氮原子形成的氢键 [ 11 ]。对Pictilisib进行结构改造中，发现用2-氨基嘧啶替代吲哚基时，对PI3Kα的抑制活性得以保存，并且还发现对mTOR也有一定的抑制作用，之前Pictilisib对mTOR的IC50值为570 nM，用2-氨基密啶替代之后的化合物对mTOR的IC50值为29 nM [ 24 ]。 Yamanouchi与Pieamed [ 6 ] 的专利申请表明，噻吩并嘧啶类结构有较好的化学性质。 图17. Pictilisib的化学结构式 7.2. GDC0980 (图18) 其结构与Pictilisib很类似，用2-氨基嘧啶替代Pictilisib结构中的吲哚基团后，GDC0980具有PI3K-mTOR双重抑制活性 [ 25 ]。目前仍在临床II期。张睿等人 [ 26 ] 发现，在体外应用人早幼粒白血病细胞治疗白血病的实验中，将阿糖胞苷与GDC0980结合，再和阿糖胞苷联合用药，这种协同作用最强。 图18. GDC0980的化学结构式 7.3. GNE477 (图19) GNE477是在对Pictilisib的结构改造中发现的一种对PI3Kα和mTOR都有抑制作用的噻吩并嘧啶类化合物，GNE477对PI3Kα和mTOR的IC 50 值分别为2 nM和29 nM。GNE477是以2-氨基嘧啶取代Pictilisib的吲哚基团，研究人员发现其活性基团是有吗啉基取代的噻吩并嘧啶结构。化合物GNE477在其母环7位引入甲基可以提高口服生物利用度 [ 24 ]。 图19. GNE477的化学结构式
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user: 8. 咪唑并吡啶类 8.1. VS5584 (图20) VS5584又名SB2343，是一种mTORC1/mTORC2双重选择性抑制剂，有研究表明，相比于非肿瘤干细胞，VS5584能够通过抑制PI3K/mTOR信号通路，更优先选择以体内干细胞为靶点来发挥抑制作用 [ 35 ]。目前仍在临床I期。 图20. VS5584的化学结构式 8.2. PKI402 (图21) PKI402是惠氏公司研发的一种PI3K抑制剂，而且对mTOR也具有一定的抑制作用。具有抑制活性强，结构稳定等特点 [ 27 ]。 图21. PKI402的化学结构式 8.3. HS173 (图22) HS173是一种咪唑并吡啶结构的选择性PI3Kα抑制剂，可以抑制PI3K信号转导通路，有明显的抗癌细胞增殖作用。HS173还会降低HIF-1α和VEGF的表达，这对于抑制肿瘤细胞诱导血管的生成起着重要的作用。因此HS173被认为是一种新型的抗癌药。在HS173与PI3Kα分子模拟对接模型图中(图23)，HS173与残基Val-851、Tyr-863、Asp-810以及Lys-802以疏水键形式相互作用。HS173与PI3Kα之间的强亲和力是由于在ATP结合位点上同时建立了多个氢键和疏水键 [ 28 ]。 图22. HS173的化学结构式 图23. HS173与PI3Kα分子模拟对接模型图 [ 28 ]
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user: 9. 三嗪类 9.1. ZSTK474 (图24) ZSTK474为三嗪类PI3K抑制剂。正处于临床II期。有研究表明，ZSTJ474可以抑制A375细胞的增殖，抑制强度与浓度成正比 [ 29 ]。根据有关文献，ZSTK474与GDC-0941在JFCR39 (是Shingo Dan之前利用39个人类癌细胞系建立的信息型药物活性数据库)上表达了更多相似的指纹。因此ZSTK474与GDC-0941抑制谱高度相似 [ 14 ]。分子模拟对接模型图中，ZSTK-474与PI3K的活性位点形成3个氢键结合位点：三嗪结构2位的取代基苯并咪唑硝基与Val-882上的主链酰胺氮结合；三嗪结构6位的取代基吗啉环上的氧与Lys-802的侧链-NH结合；而另一侧吗啉环上的氧与Ser-806的-OH结合 [ 6 ]。 9.2. Gedatolisib (图25) Gedatolisib又名PKI587或PF-05212384，是新型PI3K/mTOR抑制剂，对PI3Kα和PI3Kγ具有较高的抑制活性 [ 30 ]。现已进入临床III期。根据有关文献，吗啉环上的氧与PI3Kα催化域的Val-851以氢键形式结合，这也是吗啉氧致使化合物失去活性的主要原因之一，为代谢失活 [ 31 ]。 图24. ZSTK474的化学结构式 图25. Gedatolisib的化学结构式
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user: 10. 喹唑酮类 10.1. Idelalisib (艾代拉里斯) (图26) Idelalisib又名CAL-101或GS-1101，该药是FDA批准的首个选择性口服阻断磷脂酰肌醇-3激酶的抗癌药物，作用于PI3Kδ受体 [ 32 ] [ 33 ]。虽然Idlalisib对正常免疫细胞没有细胞毒性，但是改变了细胞因子的产生，这些细胞因子往往是单抗在体内初始给药后形成的可能会危及生命的细胞因子 [ 34 ]。重要的是，Idelalisib不会加速正常T/NK细胞的凋亡，也不会阻碍抗体依赖性细胞的细胞毒性。相关临床研究表明，Idelalisib与利妥昔单抗的联合应用或者是与苯达莫司汀的联合应用，这样联合用药的策略用来治疗慢性淋巴细胞白血病，似乎比利妥昔单抗与苯达莫司汀的联合用药效果要更好 [ 2 ]。 图26. Idelalisib的化学结构式 10.2. IPI145 (图27) IPI145的化学结构与Idelalisib的化学结构很相似，在Idelalisib结构的基础上对氟原子和乙基进行了改造得到了IPI145。IPI145是p110δ选择性抑制剂，在较高的浓度下对p110γ也有一定的抑制作用。IPI145主要作用于人类T细胞，抑制其增殖 [ 30 ]。已在2018年批准上市。 图27. IPI145的化学结构式
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user: 11. 其他类 除了上述罗列的几类之外，还有大环内酯类(Temsirolimus西罗莫司、Everolimus依维莫司)、丙酰胺类(Taselisib GD7C-0032)、苯并咪唑类(GSK2636771)、噻唑类(Alpelisib BYL719)、噻吩并吡啶类(GNE493)、二氢吡咯并嘧啶类(CH5132799)、咪唑并嘧啶类(PKI402)、吡唑啉并吡啶(IPI-549)、吡啶并嘧啶类(PF-04691502、AZD6482)等。
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user: 12. 前景与展望 通过上述PI3K信号通路抑制剂的结构以及与受体的结合位点，可以总结出一些经验，我们在进行结构改造的同时，可以考虑以下几个方面：1) 适当的引入亲脂性基团；2) 保持整个体系的共轭结构；3) 可以尝试利用聚乙二醇技术(能够增大稳定性、靶向性，延长半衰期，减少刺激性)；4) 苯并吡喃-4-酮、吗啉环、噻吩并嘧啶都与ATP结构有部分的重合，可以作为PI3K抑制剂的一个潜在母核或取代片段；5) 噻吩并嘧啶结构与PI3Kγ的缝隙正好嵌合；6) 2-氨基嘧啶似乎是一个对mTOR具有一定抑制活性的取代基；7) 取代基与PI3K-ATP可以形成氢键的位点：① Asp-964与酮氧键及羟基的氧原子；② Ser-806与酮氧键及吗啉的氧原子；③ Val-882与酮氧键、羟基、吗啉、喹啉、硝基；④ Lys-833与吡啶的氮原子；⑤ Val-851与喹啉、吗啉；⑥ Tyr-836与吡啶的氮原子；⑦ Lys-802与磺酰胺、吗啉等。我们可以根据以上经验对PI3K信号通路抑制剂进行开发，增大活性，减小毒性，增加其靶向性。不难发现，随着PI3K信号通路抑制剂的发展，许多PI3K信号通路抑制剂已经进入了临床，但只有少数获批上市，比如说去年获批的库潘尼西，以及今年获批的Duvelisib，现在已经证实了PI3K信号通路一直积极是拥有巨大潜力的抗肿瘤药物，与此同时，PI3K/mTOR双靶点抑制剂也成为研究的热点。相信在不久的未来，单一药物治疗癌症会越来越普遍。
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user: 摘 要 该数据库设计是在多方努力、历经多年建设实践中取得，是国家水资源监控能力建设项目形成的一系列标准规范的重要组成内容；各相关标准规范已在各级水资源管理部门得到应用，为水资源信息交换共享提供了关键性技术支撑。本文力求简练，从数据划分、数据库模型、关系表设计等方面介绍该数据库整体设计方案及主要技术特点；并根据当前对精准管理及数据安全需求，给出了一种有效的数据归档存储方案。 关键词 :国家水资源监控能力建设项目，数据库设计，对象关系表，数据归档管理 Copyright © 2020 by author(s) and Wuhan University. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 项目背景 为贯彻落实2011年中央一号文件《关于加快水利改革发展的决定》(中发[ 2011 ]1号)和《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》(国发[ 2012 ]3号)精神，水利部、财政部于2012年9月批复了“国家水资源监控能力建设项目(2012~2014年)实施方案”，确定2012~2014年初步建成包括水利部、流域机构、省(自治区、直辖市、建设兵团)等共有40个节点的国家水资源监控能力建设项目；为了进一步提高重要取水户、重要水功能区和大江大河主要省界断面等在线监测能力，尤其是大中型灌区用水、大型饮用水水源地水质、重要流域水资源管理主要对象的在线监测能力，进一步完善水利部、流域机构、省(自治区、直辖市、建设兵团)等三级信息平台，强化信息资源整合和水资源业务深度开发等，在2012~2014年项目建设基础上，2016~2018年水利部实施了国家水资源监控能力建设二期项目。 根据统一的标准规范建设国家水资源监控能力建设项目，是保证系统顺利建设运行的基础条件和关键因素之一，是确保信息共享、互联互通的重要基础。为此，作为国家水资源监控能力建设项目重要组成内容，按照基础类、信息采集与传输类、数据资源类、空间表达类、应用支撑类、管理类等拟定了项目建设运行维护管理的一系列标准规范 [ 1 ]。数据库设计规范为该系列中数据资源类规范主要内容，分别有《基础数据库表结构及标识符》(SZY301)、《监测数据库表结构及标识符》(SZY302)、《业务数据库表结构及标识符》(SZY303)、《空间数据库表结构及标识符》(SZY304)、《多媒体数据库表结构及标识符》(SZY305)等标准规范。本文侧重介绍该数据库设计技术特点及在国家水资源监控能力建设项目中的应用。
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user: 2. 数据库整体设计 大量的数据是水资源信息化管理基础，水资源管理业务内容众多、数据繁杂，有必要涉及的数据进行适当划分，促使各类数据之间关系清晰表达，提供数据资源建设管理效率。 数据分类划分可有多种方式，所涉及的数据从业务角度划分，可分别为：监测监控业务数据、行政审批业务数据、调度业务数据、应急管理业务数据等内容；按时效性划分：在线监测数据、业务流转实时服务数据、历史资料数据等内容；若从数据自身结构特征划分：数字数据、文本资料数据、视音数据、地图数据等。 本数据库从更新频次、数据来源及其所反映的对象属性特征进行划分，分为基础数据、监测数据、业务数据、空间数据、多媒体数据，如图1所示，该划分方式建立的数据库体系，有利于避免数据冗余，促进水资源数据统一管理，日常数据维护管理更便捷，有利于数据库稳定安全运行。 图1. 水资源监控能力建设项目数据库组成 基础数据库存储水资源管理中涉及的水利基础类、水资源专题类等多种类型实体对象，如河流、湖泊、取用水户、监测站等基本属性信息，这些实体对象具有自身的自然属性特点，其状态一般相对稳定、数据更新维护频度低。如水源地、水功能区、监测站、取用水户、入河排污口、水利组织机构等对象基本信息均存储于基础数据库。 监测数据库内容包括取排水监测数据、行政区界断面监测数据、水源地监测数据、水功能区监测数据等为水资源管理服务的专题数据；并引入水文及防汛部门已建成的实时雨水情数据库、水质监测数据库等相关内容。 水资源管理各业务流程的属性信息、资料文档、申报登记、审批评价、批准通知等业务过程数据存储于业务数据库，这些信息经结构化数据处理后，可分别存入相应数据库表。按业务分类有取水许可审批业务、调度业务、排水行业管理业务、规划管理业务、入河排污口审批业务、水资源费征收使用管理业务以及应急处理业务等数据。 自然空间分布的水利相关对象矢量或栅格数据存储于空间数据库，包括居民地、交通、境界线等基础地理数据，水利工程、水系、流域等基础水利地理数据，及地表水水源地、地表水取水口、地下水取水井、水功能区等水资源专题空间数据。 水资源管理涉及的影像、图片、视频、声音、文档等多媒体数据，对存储索引方式、数据格式进行规定，建立多媒体数据库管理。
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user: 3. 面向对象数据库表设计 对象–关系数据库是在关系数据库的基础上加以扩展，增加面向对象的特性，把面向对象技术和关系数据相结合起来。国家水资源监控能力建设项目数据库表设计采用面向对象的思想，根据对象–关系模型的特点，将国家水资源管理系统所用到的众多繁杂数据转换为简单的对象(Feature)、属性(Attribute)及关系(Relation)三类要素进行存储，对象的空间特征通过空间数据库存储，对象的非空间特征通过属性数据库(即基础数据库、监测数据库、业务数据库和多媒体数据库)进行存储，在表设计中分别对应空间对象表、业务属性表、关系表(包括空间关系表、业务关系表)等，其中关系表又可分为同类对象之间关系，如河流与河流之间关系；以及不同类对象关系，如河流与水库之间关系。
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user: 4. 对象编码方式 将对象引入数据库中后，每个对象在一定作用范围内应有唯一不变的代码。为了给对象赋予一定代码，制定编码原则与方法是其基本前提。编码是将事物或概念(编码对象)赋予有一定规律性的、易于被人和计算机识别与处理的符号 [ 2 ]。 国家水资源监控能力建设项目涉及的对象众多，类别复杂，系统性对其进行合理的编码是一项重要的基础工作。依据国家水资源监控能力建设项目建设需求，在分析已有编码成果的基础上，研究提出国家水资源监控能力建设项目对象的编码方案。根据对象稳定性及依赖特点，确定了3种编码方式 [ 3 ]，即分别以行政区划代码、单位组织机构代码及流域代码等为基础进行编码。
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user: 5. 对象关系表设计 从水资源管理对象关联角度考虑，对象之间存在多种关系，有对象间的实体依赖关系、业务逻辑关系、空间位置拓扑关系，如河道断面与行政区界断面之间为实体依赖关系，业务逻辑关系有水利工程与管理单位之间的管理关系、水文测站与水功能区之间的监测关系等，河流与水库之间存在相交空间关系，为了满足数据对象之间的依赖关系、业务逻辑关系、空间关系的管理要求，该数据库设计分别应用参照完整性约束、对象代码关系表、空间拓扑进行了规范。参照完整性约束设计详见参考文献 [ 4 ]，此处主要介绍应用业务逻辑对象关系表及空间位置拓扑关系。 业务逻辑关系一般是因水资源管理工作需要而建立起来的关系，例如取用水户与持有取水许可证的关系。水资源监控管理涉及各对象之间有多种业务关系，除管理关系外，还有监测关系、取水关系、服务关系、从属关系等，对于存在多对多关系的对象之间，其业务逻辑关系，通过关系表实现对象之间映射关系。此处所指的对象关系表主要特点是存储对象代码建立映射关系，一般不存储对象其他属性。 空间位置拓扑关系是空间对象之间现实存在的空间拓扑结构产生的，例如流域与湖泊之间的包含关系，在空间上湖泊处于流域内。按照水资源管理对象特点，将对象空间关系分为流向关系、包含关系、压盖关系、衔接关系、相交关系、跨越关系、依附关系等7种拓扑关系。在空间数据库设计中，对水利基础对象、水资源专题对象等逐一分析，给每一类对象分别建立空间关系表，如水系轴线(河流)与水电站建立压盖关系，与水闸工程、大坝工程等分别建立相交关系。 在业务逻辑关系中，存在传递且较复杂的关系表是基础数据库中取用水的监测关系，其关系描述及应用可参见文献 [ 4 ]。在数据库表实例建设中，可采用视图方式便利信息检索与统计 [ 5 ]。
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user: 6. 对象属性项设计 6.1. 属性字段定义与描述 在该数据库结构设计中，依据《水利信息数据库表结构及标识符编制规范》(SL478-2010)，详细设计了对象各属性的类型及长度、主键、标识符等内容，对各属性存储设计在满足数据库系统要求的同时，力求可便利进行统计与比较，为管理提供可量化分析服务。如入河排污口对象的排污口管径属性，考虑到排污口有圆管、方管、水槽、明渠等多种输送方式，则管径属性不便于一概使用数字填写，为此，增加排污口横截面积属性，达到可兼容排污口各输送方式。 另外，该数据库设计中，详细界定了对象属性含义。对象属性是其特征内容，从数据库表设计至应用系统开发、系统使用、信息发布等均应在同一语义下表述，为了准确清晰界定对象属性语义，在该数据库设计文档，对每一属性字段均给定了描述内容，用于对属性填写内容进行界定，便利在各环节可准确使用。与此同时，在国家水资源监控能力建设项目中建立了《数据字典》规范，软件开发人员可将其应用于功能提示信息，业务管理人员可从其检索信息含义，该规范为各环节用户掌握对象属性语义提供了方便。 6.2. 枚举数据项单纬度划分 在水资源管理中按属性类型划分对象普遍存在，如工程等级、水源类型、排污方式等，为了便于对象分类统计，该类属性一般采用枚举类型存储。在该数据库设计中，对象属性的枚举数据项定义遵循以下几点基本原则。 首先，以类型、类别、规模等为对象属性名称可分类划分的属性，以枚举类型定义为其首选方式。 其次，枚举类型的各数据项内容不应存在交叉，即数据项语义对应的实体不存在交集。如取用水户的取用类别，分为“既取又用”、“只取不用”、“只用不取”等3个枚举项。 再次，不漏项，各枚举项所指对象的并集应是该类对象的全集，即全覆盖该属性类型。如取用水户的用户性质属性分为“拥有注册法人的单位”、“法人单位的分支机构”、“自然人”、“其他”等4个枚举项。 根据以上原则，在该数据库中共设计了230余个枚举类型对象属性，其中基础数据库81个、业务数据库143个、空间数据库5个、多媒体数据库7个。