简介

本文将详细介绍如何使用C#和LiteDB实现一个电气设备参数管理工具。LiteDB是一个轻量级的、基于文档的.NET NoSQL嵌入式数据库，非常适合小型应用程序的快速开发。

主要特点

• 无需安装，单文件数据库
• 支持LINQ查询
• 支持文档索引
• 支持自动ID生成
• 跨平台支持

环境准备

首先需要通过NuGet安装LiteDB包：

Bash
Install-Package LiteDB

数据模型设计

首先，我们定义电气设备的数据模型：

C#
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using LiteDB;

namespace App16
{
    /// <summary>
    /// 电气设备类
    /// </summary>
    public class ElectricalDevice
    {
        [BsonId] // 主键标记
        public int Id { get; set; }

        /// <summary>
        /// 设备编号
        /// </summary>
        public string DeviceCode { get; set; }

        /// <summary>
        /// 设备名称
        /// </summary>
        public string Name { get; set; }

        /// <summary>
        /// 设备类型
        /// </summary>
        public DeviceType Type { get; set; }

        /// <summary>
        /// 额定电压 (V)
        /// </summary>
        public double RatedVoltage { get; set; }

        /// <summary>
        /// 额定电流 (A)
        /// </summary>
        public double RatedCurrent { get; set; }

        /// <summary>
        /// 安装位置
        /// </summary>
        public string Location { get; set; }

        /// <summary>
        /// 生产日期
        /// </summary>
        public DateTime ManufactureDate { get; set; }

        /// <summary>
        /// 最后检修日期
        /// </summary>
        public DateTime LastMaintenanceDate { get; set; }
    }

    /// <summary>
    /// 设备类型枚举
    /// </summary>
    public enum DeviceType
    {
        Transformer, // 变压器
        Circuit_Breaker, // 断路器
        Switch_Gear, // 开关设备
        Capacitor, // 电容器
        Generator // 发电机
    }
}

数据访问层实现

创建一个数据访问类来处理与LiteDB的交互：

C#
public class ElectricalDeviceRepository
{
    private readonly string _dbPath;
    
    public ElectricalDeviceRepository(string dbPath)
    {
        _dbPath = dbPath;
    }
    
    /// <summary>
    /// 添加新设备
    /// </summary>
    public void AddDevice(ElectricalDevice device)
    {
        using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
        {
            var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
            collection.Insert(device);
        }
    }
    
    /// <summary>
    /// 更新设备信息
    /// </summary>
    public bool UpdateDevice(ElectricalDevice device)
    {
        using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
        {
            var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
            return collection.Update(device);
        }
    }
    
    /// <summary>
    /// 删除设备
    /// </summary>
    public bool DeleteDevice(int id)
    {
        using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
        {
            var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
            return collection.Delete(id);
        }
    }
    
    /// <summary>
    /// 根据ID查询设备
    /// </summary>
    public ElectricalDevice GetDeviceById(int id)
    {
        using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
        {
            var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
            return collection.FindById(id);
        }
    }
    
    /// <summary>
    /// 根据设备编号查询设备
    /// </summary>
    public ElectricalDevice GetDeviceByCode(string deviceCode)
    {
        using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
        {
            var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
            return collection.FindOne(x => x.DeviceCode == deviceCode);
        }
    }
    
    /// <summary>
    /// 获取所有设备列表
    /// </summary>
    public List<ElectricalDevice> GetAllDevices()
    {
        using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
        {
            var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
            return collection.FindAll().ToList();
        }
    }
    
    /// <summary>
    /// 按设备类型查询设备列表
    /// </summary>
    public List<ElectricalDevice> GetDevicesByType(DeviceType type)
    {
        using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
        {
            var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
            return collection.Find(x => x.Type == type).ToList();
        }
    }
    
    /// <summary>
    /// 查询需要维护的设备（距离上次维护超过180天）
    /// </summary>
    public List<ElectricalDevice> GetDevicesNeedMaintenance()
    {
        using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
        {
            var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
            var checkDate = DateTime.Now.AddDays(-180);
            return collection.Find(x => x.LastMaintenanceDate <= checkDate).ToList();
        }
    }
}

使用示例

下面是一个完整的使用示例：

C#
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 初始化数据库
        var dbPath = "ElectricalDevices.db";
        var repository = new ElectricalDeviceRepository(dbPath);
        
        // 添加新设备
        var newDevice = new ElectricalDevice
        {
            DeviceCode = "TR-2024-001",
            Name = "主变压器",
            Type = DeviceType.Transformer,
            RatedVoltage = 10000,
            RatedCurrent = 100,
            Location = "变电站A区",
            ManufactureDate = new DateTime(2024, 1, 1),
            LastMaintenanceDate = DateTime.Now
        };
        
        repository.AddDevice(newDevice);
        Console.WriteLine("设备添加成功！");
        
        // 查询所有设备
        var allDevices = repository.GetAllDevices();
        Console.WriteLine($"当前共有{allDevices.Count}台设备");
        
        // 按类型查询设备
        var transformers = repository.GetDevicesByType(DeviceType.Transformer);
        Console.WriteLine($"变压器设备数量：{transformers.Count}");
        
        // 查询需要维护的设备
        var needMaintenance = repository.GetDevicesNeedMaintenance();
        Console.WriteLine($"需要维护的设备数量：{needMaintenance.Count}");
        
        // 更新设备信息
        var deviceToUpdate = repository.GetDeviceByCode("TR-2024-001");
        if (deviceToUpdate != null)
        {
            deviceToUpdate.Location = "变电站B区";
            repository.UpdateDevice(deviceToUpdate);
            Console.WriteLine("设备信息更新成功！");
        }
    }
}

高级查询示例

在ElectricalDeviceRepository 中增加功能

C#
/// <summary>
/// 获取特定电压等级的设备
/// </summary>
public List<ElectricalDevice> GetDevicesByVoltageRange(double minVoltage, double maxVoltage)
{
    using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
    {
        var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
        return collection.Find(x =>
            x.RatedVoltage >= minVoltage &&
            x.RatedVoltage <= maxVoltage)
            .ToList();
    }
}

/// <summary>
/// 统计各类型设备数量
/// </summary>
public Dictionary<DeviceType, int> GetDeviceTypeStatistics()
{
    var allDevices = GetAllDevices();
    return allDevices.GroupBy(x => x.Type)
        .ToDictionary(g => g.Key, g => g.Count());
}

/// <summary>
/// 获取最近添加的N台设备
/// </summary>
public List<ElectricalDevice> GetRecentDevices(int count)
{
    using (var db = new LiteDatabase(_dbPath))
    {
        var collection = db.GetCollection<ElectricalDevice>("devices");
        return collection.Find(Query.All(Query.Descending))
            .Take(count)
            .ToList();
    }
}

性能优化建议

• 索引使用
• 为经常查询的字段添加索引
• 避免过多索引，可能影响写入性能
• 连接管理
• 使用using语句确保正确释放数据库连接
• 避免长时间持有数据库连接
• 批量操作
• 使用批量插入而不是单条插入
• 使用事务处理批量更新

总结

本文详细介绍了一个基于LiteDB实现的电气设备参数管理工具的开发过程。首先，从基础数据模型的设计开始，确保了系统能够有效地组织和存储相关信息；接着，通过构建数据访问层，为应用程序提供了一种与数据库交互的方式，实现了对数据的基本CRUD（创建、读取、更新、删除）操作。此外，文章还探讨了一些高级查询技术的应用实例，帮助用户更灵活地检索所需信息。针对性能优化方面，也给出了一些建议，以提升系统的响应速度和整体效率。LiteDB作为一款轻量级且易于集成的嵌入式数据库解决方案，在这类小型项目中表现尤为出色，不仅满足了功能需求，同时也保证了使用的便捷性。最后，文中提到，根据实际应用场景的不同，该管理系统还可以进一步扩展，比如增加设备维护记录管理、故障记录跟踪、支持数据导入导出以及自动生成报表等功能，从而更好地服务于用户的多样化需求。