四川大学工程硕士学位论文 电厂环境监测管理系统的设计与实现
电厂环境监测管理系统的设计与实现
软件工程 领域
摘要
随着我国电力体制改革的逐渐深入，电力行业市场经济逐步形成。市场经济条件下的电力企业管理就愈发显得重要，传统电力企业的管理是通过手工或者简单的计算机来完成，这显然不能满足电力企业快速发展的需要，因此电力企业必然加速进入到电力信息化时代。发电厂作为电力行业的生产部门，国家对节能减排的要求越来越高，要求电厂对自身环境的监测就越来越严格。实现电力生产过程中的高度的自动化和管理现代化对电力企业的信息化具有重要的意义。
本系统采用而向对象的系统思想和方法，全而分析发电系统资源信息构成，建立完备的环境监测模块：对烟尘、废气、以及温度。湿度等信息进行监测，形成完备的、而向对象的、可视化信息模型，从而构成所谓“电厂环境监测系统”。可在此之上形成各种发电系统信息化和自动化应用，为构建发电企业电厂环境监测管理系统，奠定了坚实的基础。本文的主要研究内容包括了以下几个部分：
首先，本文在对国内外电厂环境监控管理系统研究开发的总结分析的基础上，论述了本文的研究背景与研究意义，阐述了我国建设电厂环境监测管理系统的优势与不足，并探讨了电厂环境监测管理系统建设中所要解决的主要问题。
其次，本文根据我国电厂环境监测管理系统的实际应用情况，对电厂环境监测管理系统的设计与开发进行了详细的需求分析。在需求分析的基础上，本文从整体角度进行数字模型的构建，将电厂环境监测管理系统的管理系统分为分散控制层、信息监控层、信息管理层、数据库等四个分布，并对各个层次部分的功能和联系进行了简单阐述。本文着重对电厂环境监测管理系统的数据库设计以及电厂环境监测管理系统的详细功能设计进行论述。
最后，本文对电厂环境监测管理系统进行了实现与测试，并对整个设计与开发工作进行了总结，在此基础上对电厂环境监测管理系统的发展趋势做出了预测。
关键词：环境监测、J2EE技术平台、数据库、面向对象
The Design And Implementation Of The Power Plant Environmental Monitoring Management System
Abstract
Along with our country electric power system reform gradually thorough, the power industry market economy gradually formed. Under the condition of market economy the electric power enterprise management is more and more important, the traditional electric power enterprise management is through the manual or simple computer to complete, this is obviously cannot meet the needs of the rapid development of electric power enterprises, so the electric power enterprise must accelerate into the electric power information era. Power plant as the production department of electric power industry, the country is more and more high to the requirement of energy conservation and emissions reduction, require plant of its own environmental monitoring is more and more strict. To achieve high degree of automation in the process of electric power production and management modernization of the electric power enterprise informatization has the vital significance.
This system adopts the ideas and methods to the object system, the whole composition resource information and analysis of power system, establish a complete environmental monitoring module: to smoke, waste gas, and the temperature. Humidity monitoring information, form a complete, and to the object, visual information model, so as to constitute a so-called \"power plant environmental monitoring systems. Can be on top of this form of power generation system informatization and automation applications, to build environmental monitoring management system of power plant, power enterprises laid a solid foundation. In this paper, the main research content includes the following several parts:
First of all, based on power plant environmental monitoring management system research and development at home and abroad on the basis of the summary of the analysis, this paper discusses the research background and research significance of this article, this paper expounds the advantages and disadvantages of the plant environmental monitoring management system, and probes into the power plant in the construction of environmental monitoring and management system to solve the main problems.
Secondly, based on the practical applications of this power plant environmental monitoring management system in our country, the design and development of environmental monitoring and management system of power plants are carried on the detailed demand analysis. On the basis of demand analysis, this paper in order to construct a digital model, from the viewpoint of the overall management system of power plant environmental monitoring management system can be divided into distributed control layer, information monitoring and information management, database and other four distribution, and the function of all levels and links are briefly. In this paper for power plant environmental monitoring management system database design and power plant, the essay discusses the detailed function design of the environmental monitoring management system.
Finally, in this paper, the power plant environmental monitoring management system implementation and testing, and design and development for the whole work is summarized, on the basis of the development trend of environmental monitoring management system in power plants has made the forecast
Key words: environmental monitoring, J2EE technology platform, database, object-oriented
目录
11 绪论
11.1研究背景与意义
21.2国内外研究现状
31.3本文所要解决的主要问题
31.4本文的主要研究内容
41.5论文组织结构
52 相关理论和技术基础
52.1面向对象的系统思想、方法、和手段
62.2分布式系统介绍
62.3 J2EE技术
72.4 C/S模式与B/S模式
92.5 本章小结
103系统需求分析
103.1可行性分析
10系统需求分析的原则
113.2 业务流程分析
143.3系统业务流程分析
163.4 系统功能需求
173.5 系统非功能需求
18系统非功能需求
183.6 本章小结
194监控管理系统工功能设计
194.1系统设计原则
194.2整体设计
224.2.1系统体系结构设计
234.2.2系统功能架构设计
244.3系统功能模块设计
244.3.1 系统管理模块设计
254.3.2温度监测管理模块设计
254.3.3 湿度监控管理模块设计
264.3.4 粉尘监控管理模块设计
274.3.5 废气监控管理模块设计
284.3.6 废水监测管理模块设计
294.3.7 噪音监测管理模块设计
304.4数据库设计
304.4.1 数据库设计原则
304.4.2 数据库选型
314.4.3 数据库概念结构设计
324.4.4 数据库逻辑结构设计
354.5接口设计
364.6本章小结
375 系统功能实现
375.1系统运行环境
375.2系统实施
385.3数据库连接的实现
385.4用户登录的实现
415.5 粉尘监测模块
495.6 权限管理模块
565.7 废气监控模块
595.8 废水监控模块
595.9温湿度监控模块
635.10 数据导入模块
665.11预警提示模块
66图5-13 预警提升模块
695.12 数据打印模块
716系统功能的测试
716.1测试概述
716.2测试规程
726.3测试环境
746.4测试内容
776.5系统实施效益分析
79总结与展望
81参考文献
83致谢
1 绪论
1.1研究背景与意义
近年来，随着我国电力行业体制改革的逐步深入，电力行业市场经济逐步完善形成1[]
。而随着电力企业市场化步伐的加快，信息技术在电力企业的生产和管理中的作用就越来越重要，电力信息化也成为推进电力工业发展的重要因素2[]
。电厂作为电力的生产者，如今百万千瓦级机组的大容量电厂不断增加投入运行，其设备和系统的种类、数量不断增加，因此电厂环境的监测管理就显得较为困难。
由于电厂原有环境监测管理模式的落后以及传统的管理信息系统的扩展能力差、难以维护、不支持业务流程的灵活配置等诸多缺点，显然已不能满足当前电力市场条件下发电企业竞争的需要3[]
。应用新型的电厂环境监测管理系统已成为电厂生存和发展的必要条件，同时也成为完善电力市场技术支持系统的重要步骤4[, 5]
。本文正是在此背景下提出了一种新型的发电企业环境监测管理系统以满足新的需要。
当今时代知识经济高速发展，各学科不断吸收新技术且互相渗透。发电企业电厂环境监测管理系统也在不断发展，其边界越来越模糊，数字化管理的含义不再是狭义的管理及生产业务处理无纸化，而是有了更广义的扩展，包括资产管理（设备管理、物资管理）、生产管理（运行管理、安全管理、技术管理）、经营管理（燃料管理、生产与统计管理、财务管理、合同管理、成本与报价管理）、办公自动化（办公事务管理、档案管理、人力资源管理）等全方位多层次管理。
随着软件开发技术进一步提高、企业管理水平的进一步完善，整个发电企业电厂环境监测管理系统将彻底消除“信息孤岛”，向信息集成、资源优化、智能管理等方向发展，实现节能降耗、提高效益、体现实时成本与综合报价功能，从根本上提高企业的市场竞争力。这种形势要求电力企业在生产运营方面要有一套面向市场、基于现代企业管理制度、包含价值化与规范化管理思想的先进信息系统。建立信息系统的目标就是紧紧围绕发电企业成本控制和经营管理，为电厂提供及时、准确、有效的信息服务。
建设国际一流的现代化发电企业，信息化和自动化系统建设是关键和保障，当前，数字通信及网络技术、计算机软、硬件技术高度发展，使我们完全有条件依据系统工程的思想，采用平台化的策略，全面统筹规划、逐步实施，以效益最大化和安全可靠性为目标，使系统建设之初，即成为具有国际先进技术水平的发电企业电厂环境监测管理系统。
发电企业环境监测管理系统应该以平台化、整合、可视化、效益最大化、实用和易用的原则和理念，切实结合发电系统的实际情况和特点，进行全面统一规划设计，在首先构建电厂环境监测技术平台的基础上，组件化地、可配置地实现所有应当实现的电厂业务管理功能及综合分析及决策支持功能。
1.2国内外研究现状
随着电力体制的改革发展以及IT技术的发展，我国火电企业的信息化建设已经经历了分散控制系统阶段、网络化阶段，并处在数字化初级阶段6[]
。
我国电力行业大规模的管理信息系统7[, 8]
（MIS）建设自20世纪80年代初就开始进行，但真正能称得上成功的案例不多。有的企业花了大量人力物力进行MIS建设，结果运行的却是条块分割的孤立的子系统，系统运行后的效果并不明显；有的系统开发完了却不能运行；有的系统因为不能升级而不得不推倒重来，等等。其中的经验教训是值是我们深思的。
根据对国外相关资料研究发现，日美两国虽很少新建电厂，但从没有停止过对自动化和信息化技术水平的改造和提高。近些年，我国对初期模式的电厂环境监测管理系统已经有了很多积极的探索和实践。在引进国外电厂设备和技术的过程中，伴随着信息化技术和网络技术的普及，国内专家及相关人士开始进行电厂信息化研究。但目前的电厂环境监测管理系统概念，更多是针对电厂的生产过程，通过实时的控制和管理，对生产的每个生产环节、管理环节用数据予以客观描述；存储、积累发电厂的历史生产数据；再通过一定的规律计算、归纳、提取，用动态数字来表达发电企业的生产状态。其核心是围绕电厂的生产运营过程进行电厂环境监测管理。
电厂环境监测管理思想是企业再造管理思想和业务流程重组基础上面产生的，电厂环境监测管理系统的概念也是基于这样的理论为管理者提供各种综合数据，从而预测和管理企业业务，推动企业的发展。电厂环境监测管理系统在构建统一的数据平台，是立足于企业生产过程中的实时数据信息。应用厂级信息监控系统，实现电厂机组负荷分配。机组经济性能计算、设备故障诊断以及实时上网电价分析，确保电厂生产安全、经济运行。但是仅此还不够，不能将生产中的数据提高到管理的角度，因此在此基础上，又融入了电厂的现代化管理思想。引入EAM/ERP 系统，将电厂的日常生产管理，如检修管理、物料管理，项目管理，运行管理在此平台上构建，最终达到提高设备可用性能，提供安全管理水平，提高资金使用效率，降低库存等作业，从而将降低电厂的运行成本，并在此基础上更上一层楼，应用电子商务平台。实现电网实时报价、物料网上采购、甚至可以实现检修服务的网上采购的目的。
1.3本文所要解决的主要问题
全面实现电厂环境监测管理工作，在国内外均处于刚起步阶段，经验不足，新建电厂普遍建立了MIS网络架构，并配置了不少环境监测以及检修等性能优化等监控和管理软件。但这些软件尚欠成熟，现场设备级自动采集的信息太少，以致一些高级应用派不上用场。如果依靠人工采集、录入，不仅工作量大，而且有些也较难实现，这些问题不解决，MIS将不能发挥其效益。从电厂生产的安全可靠性和经济性及管理现代化出发，解决全厂系统和信息的总体规划、完善MIS及其相关系统功能和联系等关键问题：
l、全厂系统和信息的总体规划问题。要将几十个监控系统和管理系统集成为一个大系统；实现故障诊断和预测、状态检修、优化运行和控制等功能，因此对信息管理系统的总体规划是电厂环境监测的新课题，也是电厂环境监测管理系统建设成败的关键。
2、现场环境监测系统接口问题。解决管理系统与现场环境监测应用系统的接口等问题。
3、MIS的功能要求及完善问题。在现场设备级解决了数字化问题后，厂级SIS和MIS的相互联系的接口问题还需进一步完善，将有成功应用业绩的优化控制和管理软件集成到厂级SIS和MIS平台上，最大限度地发挥电厂的效益。
1.4本文的主要研究内容
本论文主要研究内容包括：
全面分析建模，构建发电企业环境监测系统。该平台主要包括一些通用的子系统以及模块，例如：废气监测子系统，粉尘监测子系统，温湿度监测子系统、报表系统等。这构成了整个系统的技术基础平台。
采用面向对象的系统思想和方法，全面分析发电厂环境信息构成，建立完备的环境信息模型的基础上，建立数据技术平台，包括数据(中心)服务平台、技术支撑平台、系统集成平台，为系统建设奠定平台化的基础。
在电厂环境监测管理技术平台之上，全面统一规划设计发电厂环境监测，形成基于图形背景的、涵盖所有发电系统管理业务的应用功能“插件”，最终实现电厂环境监测管理系统的所有功能。
采用各种图形化技术，包括图形，图像的显示技术等，将所有的企业环境监测以各种可视化的方式展现给用户，并且实现图形上的各种操作和功能。基于分布式系统技术进行构建，使得整个系统构建成既适用于独立一个电厂又能适用于整个发电集团公司的环境监测管理系统。
采用国际
标准
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的规范和接口方式实现系统，使得采用标准接口的系统之间可以进行互操作，并且研究与采用非标准接口的系统之间的通讯和互操作方式。对于这种系统，可以定义一个适配器，将非标准的接口适配到标准接口上即可实现通讯。
1.5论文组织结构
第一章为引言，主要介绍了课题的背景和意义，发电企业目前的信息化现状以及论文的组织结构。
第二章介绍了分布式系统，面向对象的相关基础知识，这些基础知识是系统进行设计和实现的基础。
第三章系统需求分析，对系统的功能需求以及安全需求等进行了详细的分析，为系统设计奠定了基础。
第四章是本论文的重点，在制定了整个系统设计原则并且设计了一种可扩展的系统框架的基础上，主要讲述了电力企业环境监测的功能设计，并在此基础上对电力企业典型应用进行分析。
第五章系统功能实现。对系统的各个功能模块的功能进行了实现，并验证了系统功能模块的可用性。
第六章系统功能测试，对系统的功能模块的功能进行了测试。
2 相关理论和技术基础
本章主要介绍设计和实现电厂环境监测管理系统所涉及到的关键理论与技术，包括面向对象的理论，分布式系统的介绍以及J2EE技术。
2.1面向对象的系统思想、方法、和手段
面向对象的思想方法9[, 10]
是80年代中期才发展起来的，至今己形成较为完整的方法学理论体系。是一种目前最先进的系统“问题求解力一法策略”（Problem solving strategy）。相对于传统的思想方法，它既非面向功能（function），也不是单纯面向数据（information，data）而是强调直接以问题域（即现实世界）中的客观事物为中心来思考问题，认识问题，并根据这些事物的本质特征，把它们抽象的表示为系统中的对象，作为系统的基本构成单位。该方法可以使系统直接映射问题域，保持问题域中事物及其相互关系的本来面目。IEC 61970 CIM（电网公共信息模型）国际标准，就是一种面向对象的电网系统模型，面向对象的模型非常适合于我们构建不依赖于特定功能的“信息平台”，从而为真正意义上的系统整合奠定基础，主要因为以下几个原因：
面向对象的模型是问题域中客观系统或事物的直接映射，它是客观的，可以形成标准；
面向对象的模型中的对象具有封装和隐藏特性，局部的修改和优化影响被限制在对象（类）的内部，因此，具有很好的可扩充性和可维护性。
面向对象的模型相对于其他任何原理的模型都更适合描述象图形、资源对象分类、资源之间的父子组合关系等系统信息。
面向对象程序设计的雏形，早在1960年的Simula语言中即可发现，当时的程序设计领域正面临着一种危机:在软硬件环境逐渐复杂的情况下，软件如何得到良好的维护？面向对象程序设计在某种程度上通过强调可重复性解决了这一问题。20世纪70年代的Smalltalk语言在面向对象方面堪称经典—以至于30年后的今天依然将这一语言视为面向对象语言的基础。
面向对象程序设计可以被视作一种在程序中包含各种独立而又互相调用的单位和对象的思想，这与传统的思想刚好相反:传统的程序设计主张将程序看作一系列函数的集合，或者直接就是一系列对电脑下达的指令。面向对象程序设计中的每一个对象都应该能够接受数据、处理数据并将数据传达给其它对象，因此它们都可以被看作一个小型的“机器”，或者说是负有责任的角色。
目前己经被证实的是，面向对象程序设计推广了程序的灵活性和可维护性，并且在大型项目设计中广为应用。此外，支持者声称面向对象程序设计要比以往的做法更加便于学习，因为它能够让人们更简单地设计并维护程序，使得程序更加便于分析、设计、理解。
2.2分布式系统介绍
分布式软件系统（Distributed Software Systems）11[, 12]
是支持分布式处理的软件系统，是在由通信网络互联的多处理机体系结构上执行任务的系统。它包括分布式操作系统、分布式程序设计语言及其编译(解释)系统、分布式文件系统和分布式数据库系统等。
分布式操作系统13[, 14]
负责管理分布式处理系统资源和控制分布式程序运行。它和集中式操作系统的区别在于资源管理、进程通信和系统结构等方面。
分布式程序设计语言15[]
用于编写运行于分布式计算机系统上的分布式程序。一个分布式程序由若干个可以独立执行的程序模块组成，它们分布于一个分布式处理系统的多台计算机上被同时执行。它与集中式的程序设计语言相比有三个特点:分布性、通信性和稳健性。
分布式文件系统具有执行远程文件存取的能力，并以透明方式对分布在网络上的文件进行管理和存取。
分布式数据库系统16[]
由分布于多个计算机结点上的若干个数据库系统组成，它提供有效的存取手段来操纵这些结点上的子数据库。分布式数据库在使用上可视为一个完整的数据库，而实际上它是分布在地理分散的各个结点上。当然，分布在各个结点上的子数据库在逻辑上是相关的。
2.3 J2EE技术
J2EE17[, 18]
是Java2平台的企业版（Java 2 Platform Enterprise Edition），其是可以开发、部署和管理多层结构、面向网络并且以服务为中心的企业级应用。
J2EE平台采用一个多层次分布式的应用模式。一般来说J2EE应用由三或四个层次组成，如图2-1所示。J2EE应用一般来说分布在三个不同的地方：客户端、服务器端、和数据库端，因此J2EE层次一般被认为是三层，但有时服务器端可以分为服务器表现端、服务器逻辑端，因此J2EE有时也可以被认为是四个层次。三层架构应用是对标准的客户端/服务器应用架构的一种扩展，即在客户端应用和后台存储之间增加一个多线程应用服务器19[, 20]
。
图 2-1 J2EE多层应用
由于J2EE多层之间，各层职责明确，层次之间通过接口通信，可以建立“低耦合、高内聚”的软件系统，并能提高系统的灵活、可维护、可扩展和安全等性能。同时此框架在业界应用非常成熟，可以减少工作量和开发周期，大大提高项目进度和开发效率。因此本课题将此J2EE 企业级Web应用的轻量级解决
方案
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应用到项目中。
2.4 C/S模式与B/S模式
C/S（Client/Server，客户机/服务器）模式又称C/S结构21[, 22]
，是软件结构体系中的一种，兴起于20世纪80年代，C/S模式关键在于功能的分布，其中一部分功能安装在系统前端（客户机）上，另一部分功能则是安装在系统后端（即服务器上）。这样的分布模式可以减少软件系统的各种瓶颈问题。简单的说C/S模式的系统软件一般是基于企业局域网的应用系统，与B/S的模式相比，C/S模式的应用系统最大的优点在于其不依赖于企业外部的网络，也就是说，不管企业是否能够上网，该企业的此应用系统都可以正常使用23[, 24]
。C/S模式的系统的网络结构如图2-2所示。
图 2-2 C/S模式网络结构图
B/S25[, 26]
（Browser/Server，浏览器/服务器）模式，又称B/S结构，是相对C/S模式而言的。其随着互联网技术的发展而兴起，是C/S结构的应用拓展。在这种应用模式下，用户工作界面是通过浏览器来实现的。相对于C/S模式的应用系统，B/S模式最大优点在于其运行维护比较简单，能实现不同人员、不同点点、以不同的网络接入方式访问共同操作数据，但是其最大的缺点在于其依赖于企业的外部网络，一旦外部的网络中断就将导致整个系统的瘫痪。
基于B/S的应用系统，用户可以通过WWW浏览器去访问Internet上的文本、数据、图像、动画、视频点播和声音信息，这些信息都是由许许多多的Web服务器产生的，而每一个Web服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连接，大量的数据实际存放在数据库服务器中。客户端除了WWW浏览器，一般无须任何用户程序，只需从Web服务器上下载程序到本地来执行，在下载过程中若遇到与数据库有关的指令，由Web服务器交给数据库服务器来解释执行，并返回给Web服务器，Web服务器又返回给用户。在这种结构中，将许许多多的网连接到一块，形成一个巨大的网，即全球网。而各个企业可以在此结构的基础上建立自己的Internet。
作为最终用户，只要通过Web浏览器，各种处理任务都可以调用系统资源来完成，这样大大简化了客户端，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体拥有成本。B/S网络结构如图2-3所示。
图 2-3 B/S体系架构图
2.5 本章小结
本章主要讲述了系统设计的相关技术具体论述了J2EE框架以及B/S和C/S模式的比较以及优劣点。
3系统需求分析
3.1可行性分析
系统的可行性性分析主要是指对所建设系统的各种条件进行分析，得出系统建设的可行程度[14]。系统可行的条件包括诸多方面，有经济层面上的、法律层面上的、技术层面上的等等。进行可行性分析能够及时发现系统建设的某方面不足，或某种条件的不完善等情况，可以及时终止系统的建设，避免造成的损失。若不经过可行性分析，在系统建设过程中因某条件不成熟而受阻，最终完成不了整个软件项目，将会对人力物力造成严重浪费[15]。系统的可行性性分析主要是指对所建设系统的各种条件进行分析，得出系统建设的可行程度。
经济可行性是通过对系统开发的费用和系统使用预计给企业带来的经济效益进行综合分析，来判断是否可行[16]。由于该系统是是通过Microsoft提供的Windows Azure云计算服务而实现的，无须单独去购买存储设备和服务器，也无须专人维护，只需要能上网的电脑就能访问系统。主要的任务是程序编写，所需的费用相对来说不是很高，系统在投入使用后，能有效改善管理，提高工作效率，有效节约费用，综合比较开发成本，本系统在经济上可行。
技术可行性分析主要是判断在系统开发中使用的技术是否存在障碍，能否顺利进行，使用的技术是否科学、稳定等，开发人员是否具备技术要求。本管理系统将采用当前的主流软件开发技术ASP.NET，该技术具有很好的稳定性，且有很多类似的应用系统的源代码可以在互联网上找到并加以参考；本次开发的人员主要是长期从事软件工作的工程师，编程经验丰富，因此，本系统的开发技术可行。
电力企业现有数据监控管理系统存在以下问题：
1、电力企业网络中心现有多台服务器，服务器有早期购买的，也有最近购买的，早期购买的服务器运行极不稳定，经常出现死机现象，随着企业规模的扩大，人数的增加，需要投入资金购买更多的服务器。
2、电力企业早期开发的数据监控管理系统使用ASP语言，数据库采用Access，随着数据的增多，该系统已经无法处理，在高峰使用期间经常无法访问，已经不能满足教学管理的需求；另一套用于数据信息监控管理的系统采用的是PHP+MS SQL2000的设计，因这二个系统采用的是不同的数据库开发，无法实现数据共享，给使用和管理带来诸多不便。
电力企业迫切需要开发一套成本投入低，容易管理和方便维护的系统，并且新开发的系统能导入之前旧系统的数据。
系统需求分析的原则
系统需求分析一般有以下原则：
1、要全面了解系统的使用客户群体
开发该管理系统的主要目标，是为电力企业开发一套能满足数据监控管理使用的系统，做到量身定作，不求功能最全，只求功能够用好用。
2、注重与教务人员的沟通
从事教务系统开发的人员在进行需求分析时，需要与教务工作人员调研了解，了解用户的真实需求[17]。毕竟开发人员不一定了解教学管理业务，单凭自己调查分析是远远不够的，必须加强与监控管理的人员进行沟通和交流。系统开发者只有在与客户的交流过程中才能真正了解该行业的规则、业务流程等，在后续的软件设计中，才能设计出真正贴近需求的功能模块。
3、尊重使用者的意见
进行需求分析时，难免会与教务人员咨询，对某个功能展开讨论，有时会遇到意见不一致，开发人员应当充分尊重客户的意见，即使是客户的理论或看法是不正确的，也应该找到充足的依据来耐心说服教务人员[18]。
4、必须按系统分析方法有序进行
进行系统需求分析时，通常要依照自顶向下、依次分解的分析方法来对待具体问题[19]。把一个整体的系统拆分成小的、具有独立功能的小系统或模块，这样可以将一个复杂的问题进行分解，再逐个进行解决，可以降低难度。在系统设计的时候同样要采取模块化设计，对各个分模块依次进行设计，再进行整合形成统一的系统[20]。
5、可以使用辅助工具进行分析
软件工程中有很多辅助分析的工具和方法，比如逻辑视图、数据流图、业务流程图等，可以使用这些工具对具体问题进行分析，可以更加直观地了解系统的结构和各部分之间的关系[21]。
3.2 业务流程分析
（1）网站采用公开网站的工作模式，开放给所有愿意了解资源信息的用户，用户只需要输入网站的网址就可以轻松道到达网站的首页，浏览资源信息。
（2）网站将为用户提供账号管理，以便用户对账号进行管理，具体为注册、登录、注销密码：如图3-1资源信息查询功能；
图3-1用户登录查询功能
（3）网站使用用户参与建设模式，就是指用户可以通过注册账号，密码获得上传资源信息的权利，只要他上传了有关资源信息，经过网站的工作人员的审核通过后就可以发布在网站上。
（4）网站实行巡视共享模式，所有用户都浏览巡视信息，但是注册用户科可以受到更多的浏览巡视信息的权利，也可以把自己的巡视信息发布在网站上。
用例图是被称为参与者的外部用户所能观察到的系统功能的模型图，其中呈现了相关的参与者和一些实例，根据彼此关系，对相关系统或类进行建模。通过使用可视化的例图，以这种形式来体现了用例之间的有机联系；用例图可以对系统或类的行为了解更为深透，为开发人员提供详细的设计素材[22]。电厂环境监测系统的用户主要有系统管理员、监控人员、领导三种。
1、系统管理员用例分析
系统管理员用例图如图3-2所示，管理员通常由电厂工作人员担任，具有系统管理、基本信息管理、权限信息管理、数据信息管理、数据查询、数据备份、注销用户等权限。其中系统管理包括添加系统管理员及修改系统管理员基本信息、电厂基本信息设置、数据库备份管理等。
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图3-2管理员管理用例图
2、监控人员管理用例
监控人员管理用例图如图3-3所示。由图可知，监控人员具有监控信息设置、监控信息管理、数据上报、警报管理等权限。
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图3-3监控人员管理用例
3、领导管理用例
领导管理用例图如图3-4所示。由图可知，领导具有报警查询、监控查询、报表查询查询、监控数据查询等权限。
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图3-3 领导管理用例
3.3系统业务流程分析
电厂监测管理系统主要的工作任务是对整个电厂的环境信息进行管理，包括温度监控、湿度信息、粉尘信息、废气信息管理的业务主要由温度监控、湿度信息、粉尘信息、废气信息管理等子业务组成[23]，下面对这些子业务分别进行分析。
温度监控管理的业务流程：湿度监控管理的业务流程如图3-4所示，通过采集设备对监控地点的温度进行监控，对应超过警戒线的温度进行报警，管理人员见到报警后会及时的联系设备或者是监测的环境管理人员，对设备或者是环境进行技术的处理。
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图3-4温度监控模块的业务流程图
湿度监控管理业务流程：湿度监控管理模块和温度监控管理模块一样是对设备运行的环境或者电厂的湿度环境进行监测的功能模块。湿度监控管理业务流程如图3-5所示。
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图3-5湿度管理业务流程图
粉尘监控管理业务流程：粉尘监控管理是电厂环境监控重点监测信息之一在国家节能减排的大环境下对粉尘的要求更加的严格，所以粉尘监控管理的业务流程如图3-6所示。
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图3-6 粉尘管理业务流程
废气监控管理业务流程：废气监控也是电厂监控管理的重点内容之一，大气废气监控管理的业务流程如图3-7所示。
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图3-7废气模块的业务流程图
废水管理业务流程：废水管理也是重要的监控之一，对水质的监测管理的业务流程如图3-8所示，
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图3-8废水模块的业务流程图
3.4 系统功能需求
电厂环境监测管理系统涉及电厂环境监测工作的方方面面，应充分满足环境监测工作人员、操作员、管理员的工作需求，根据前面的业务需求，本环境监测管理系统主要分为系统管理、废气监测管理、烟尘监测管理、废水监测管理、温度监测管理、湿度监测管理等子系统，系统功能需求结构图如图3-9所示。
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图3-9系统功能需求结构图
3.5 系统非功能需求
为了保证系统能够长期安全、稳定、可靠、高效的运行，环境监测管理系统应该满足以下的非功能需求：
1、系统处理应满足及时、准确的特性
环境监测数据是环境监测管理系统的主要工作要求，因此在系统设计时，应充分考虑系统能承受的业务处理能力，系统的响应时间要满足操作员、管理员、检测员等多种用户的需要，要及时地反馈结果信息，并要保证其准确性[24]。
2、系统应具有开放性和可扩展性
管理系统在开发过程中，应该充分考虑以后的可扩展性，例如系统功能的升级，这些都要求系统提供足够的手段进行功能的调整和扩充，要实现这一点，则要求系统应具有良好的开放性。
3、系统的易用性和易维护性
电厂环境监测管理系统的使用人员是操作人员、电厂工作人员等，这类人群对于计算机的操作都已经相对熟悉，因此对系统的易用性和易操作性更为敏感，往往会提出更高的要求。这就要求教务管理系统必须提供良好、操作性强的用户交互界面，并保证好用户接口之间的联系，确保准确无误[25]。对于使用用户来说，系统应该提供用户熟悉的易操作性的中文界面，对于各种用户会出现的问题，要设置好提示信息，对于误操作更要设置错误提示，让用户尽快地就能熟悉整个系统的操作过程[26]。
系统非功能需求
为了保证系统能够长期安全、稳定、可靠、高效的运行，电厂环境监测管理系统应该满足以下的非功能需求：
1、系统处理应满足及时、准确的特性
处理业务数据是教务管理系统的主要工作要求，因此在系统设计时，应充分考虑系统能承受的业务处理能力，系统的响应时间要满足多种用户的需要，要及时地反馈结果信息，并要保证其准确性[24]。
2、系统应具有开放性和可扩展性
电厂环境监测管理系统在开发过程中，应该充分考虑以后的可扩展性，例如系统功能的升级，这些都要求系统提供足够的手段进行功能的调整和扩充，要实现这一点，则要求系统应具有良好的开放性。
3、系统的易用性和易维护性
数据监控管理系统的使用人员是管理人员、数据核查员等，这类人群对于计算机的操作都已经相对熟悉，因此对系统的易用性和易操作性更为敏感，往往会提出更高的要求。这就要求教务管理系统必须提供良好、操作性强的用户交互界面，并保证好用户接口之间的联系，确保准确无误[25]。对于使用用户来说，系统应该提供用户熟悉的易操作性的中文界面，对于各种用户会出现的问题，要设置好提示信息，对于误操作更要设置错误提示，让用户尽快地就能熟悉整个系统的操作过程。
3.6 本章小结
本章主要针对教务管理系统的需求分析、可行性分析和系统设计进行了介绍，并介绍人软件开发设计中需求分析的一般原则，分析教务管理平台的功能需求。本章还介绍了本系统的设计情况和系统设计的基本原则，对教务管理系统进行了总体规划设计，为完成系统设计的工作作好准备。
4监控管理系统工功能设计
4.1系统设计原则
电厂环境监测管理系统是一个基于B/S架构的 Web 信息管理系统，在系统设计开发时应遵循以下原则27[]
：
1.可靠性。可靠性是指系统应保证在安全可靠的环境下运行，其应该具有较强的容错能力和故障恢复能力。
2.并发处理能力。由于电厂环境监测管理系统的访问量极大，因此系统应具有良好的并发处理能力，防止因为大量并发访问而出现的宕机情况。
3.先进性。由于如今计算机技术发展迅猛，因此本文采用的体系结构和所有的硬件设备等都应具有足够的先进性，保证系统具有较强的使用价值，避免使用不久便过时。
4.易维护性、易管理性。系统建成之后，其后续大部分费用都用在了维护和管理中，因此在本文进行系统设计时，要注意系统的易维护性和易管理性。
5.安全性。在进行相应的系统设计时，应注意系统的安全性设计，应对系统的权限进行相应的层层设计，并进行安全性跟踪。
6.拓展性。系统建成实施后，系统可以在操作界面上增加新的功能模块，因此系统设计过程中因注意系统的可拓展性。
4.2整体设计
电厂环境监测管理系统是电厂环境监测系统中不包含监控功能在内的、涵盖企业所有运营管理业务范围的实时监测与信息化系统。
电厂环境监测系统是对整个电厂环境的监测，全面统一规划电厂环境监测系统基于统一的电厂环境监测管理技术平台和先进的分布式系统模型，建立面向整个发电系统的全方位监控、管理、决策支持等功能的一体化应用系统。
电厂环境监测管理技术平台基于完备的、可视化的、通用电厂信息模型，以分布式系统体系向应用系统提供一致的数据服务，从而完全避免数据重复设置和维护，保护了数据的完整性、一致性和有效性。
统一规划设计的应用系统功能完全可以根据发电系统管理组织特征，分布式独立配置，即统一又灵活。从应用系统的操作和使用对象来讲，电厂环境监测系统的应用系统可以分为三个层次：过程操作控制层、系统级监控及生产运营管理层、决策支持层
（1）过程操作控制层：主要包含电厂内部针对某设备运行或某操作过程的电厂环境监测管理监控功能，如单元机组DCS（分布式集中控制）、电气、水处理、输煤、除灰（渣、尘）等辅助控制系统。目前技术的发展是以现场总线为代表的先进控制系统以及DCS系统机、炉、电的一体化。在该层次上的部分监控系统大都是相对对立的闭环控制系统，为充分保护现有的软、硬件投资，可以在现有过程控制系统与统一规划的可视化电厂信息平台之间增加数据操作转换接口，以实现电厂环境监测管理系统对传统过程控制系统的兼容。
（2）系统级监控及生产管理层：发电厂在实现各个局部生产过程监控和统一信息平台的的基础上，可以面向整个发电系统对实时的控制系统进行实时监控和分析，为过程控制提供操了指导，同时基于整个发电厂的实时状态和资源管理信息，可以实现资源优化配置，资产维护管理，以实现全场的安全高效经济生产。
该层可以规划为一个应用系统：发电系统资源管理系统
（3）运营决策支持层：基于发电系统实施状态、历史信息、经营数据、资源信息，对这些数据进行综合发掘分析，实现企业综合成本的实时计算、分析、控制，对发电企业的经营、生产目标和发展规划提供决策支持，实现企业的全面优化管理。这是电厂环境监测管理系统最高层次的作用和效果，该层可以规划为一个应用系统：发电系统决策系统。
全面统一规划的电厂环境监测系统建立在电厂环境监测管理技术平台之上，实现面向整个发电系统的各种业务功能（如资源基础信息管理、业务管理及计策支持功能等业务功能）。
电厂环境监测管理系统包含了操作员、领导、系统管理员三种用户对象，在系统总体结构中，其框架如图4-1所示，将环境监测管理系统划分为系统登录、系统管理、废气管理、粉尘管理、废水管理、温度管理、湿度管理、等主要模块，这些模块都是电厂环境监测管理系统中必不可少的功能模块。
SHAPE \* MERGEFORMAT
图4-1 环境监测管理系统总体框架
分析了系统的架构设计、功能设计及数据库设计后，就可以确立本系统的总
体流程图，如图4-2所示:
图4-2 系统总体流程图
领导和生产技术管理人员应能够通过该系统对下属电厂的实时运行状态进行监视和分析比较，对各监测点的历史记录数据进行各种统计分析，以支持实现公司运营科学管理和决策。监视数据内容及采样周期可以针对不同的电厂、不同监测点进行灵活配置和设置。实时监视及历史数据分析功能面向整个电厂环境监测管理系统而设计与实现。该系统相当于面向整个公司的实时监控系统，可以取代在各个电厂分别配置SIS系统。
（1）实时监视：
a)内容：电压、功率、温度、压力等；
b)形式：
1)图形背景上的动态文本。背景可以是地理图、系统图、概要图、示意图等；2)实时数据表格；3)趋势曲线；4)多个数据构成测点组(对比)：(以棒图、表格或曲线形式)
（2）历史数据统计分析:基于各下属电厂的DCS历史数据实现下述功能：
a）历史曲线；(单个或多个测点数据形成的测点组)
b）统计报表；(采用各种统计算法，例如平均值，最大值，最小值，方差等对一定时间间隔内的数据进行统计计算，并将统计数据采用各种图形方式展示)
c）各种技术经济指标分析计算。
4.2.1系统体系结构设计
电厂环境监测管理技术平台基于完备的、可视化的、通用电厂信息模型，以分布式系统体系向应用系统提供一致的数据服务，从而完全避免数据重复设置和维护，保护了数据的完整性、一致性和有效性。
统一规划设计的应用系统功能完全可以根据电力系统管理组织特征，分布式独立配置，即统一又灵活。从应用系统的操作和使用对象来讲，电厂环境监测管理系统的应用系统可以分为三个层次：过程操作控制层、系统级监控及生产运营管理层、决策支持层。
（1）过程操作控制层:主要包含电厂内部针对某设备运行或某操作过程的数字化监控功能，如单元机组DCS（分布式集中控制）、电气、水处理、输煤、除灰（渣、尘）等辅助控制系统。目前技术的发展是以现场总线为代表的先进控制系统以及DCS系统机、炉、电的一体化。在该层次上的部分电厂环境监测管理系统大都是相对对立的闭环控制系统，为充分保护现有的软、硬件投资，可以在现有过程控制系统与统一规划的可视化电厂信息平台之间增加数据操作转换接口，以实现电厂环境监测管理系统对传统过程控制系统的兼容。
（2）系统级监控及生产管理层:电力厂在实现各个局部生产过程监控和统一信息平台的基础上，可以面向整个电力系统对实时的控制系统进行实时监控和分析，为过程控制提供操了指导，同时基于整个电力厂的实时状态和资源管理信息，可以实现资源优化配置，资产维护管理，以实现全场的安全高效经济生产。
4.2.2系统功能概要设计
电厂环境监测管理系统化技术平台基于完备的、可视化的、通用电力系统信息模型，以分布式系统体系向应用系统提供一致的数据服务，从而完全避免数据重复设置和维护，保证数据的完整性、一致性和有效性。同时平台提供一系列的支撑技术，以实现快速构建应用系统的目的。
全面统一规划的电厂环境监测管理系统统建立在电力企业数字化技术平台之上，实现面向整个电力系统的各种业务功能（如资源基础信息管理、业务管理及计策支持功能等业务功能）。
系统结构按照MVC架构设计29[]
。在数据层，基于OR Mapping框架的Hibernate30[]
，封装对数据库的持久化操作，提供可由业务层调用的接口，这也是Spring系列架构中Spring ORM所支持的。在持久层，JDBC DAO抽象层提供了有意义的异常层次结构，可用该结构来管理异常处理和不同数据库供应商抛出的错误消息。在表现层，由UIMS组件管理可以生成两种用户见面：桌面应用程序用户界面和web应用程序用户界面。C/S架构的展示采用模型驱动的开发技术，界面主要由模型、界面管理器和业务管理接口三部分组成，模型用于定义各种界面显示元素以及各元素的关系；界面管理器由解析器、布局管理器和事件处理器组成，其中解析器由模型解析器和平台解析器组成，模型解析器负责将基于XML的界面描述解析成一个个的运行时模型对象，平台解析器将运行时模块解析成具体的界面组件，解析器和布局管理器共同确定了界面上组件的具体表现；事件处理器负责处理用户时间调用业务处理接口处理相关的业务，基于传统的MVC架构开发，用户需要考虑具体业务的模型、控制器以及表现，需要更高的开发技巧，这将会降低开发效率，增加开发的成本。为了解决这个问题，框架封装了传统MVC架构的控制层。使用Spring作为控制层容器，有效的组织了中间层业务对象。
封装的控制层处理来自网络浏览器的和桌面应用程序的请求，请求中包括命令CMD以及其他请求。当请求来自网络浏览器时，控制器首先初始化请求数据，这里通过BaseAction实现，然后调用系统业务方法BaseRuleManager，通过BaseAction返回处理业务方法返回的数据；当请求来自桌面应用程序时，控制器调用系统业务方法BaseRuleManager，请求数据的初始化以及业务返回数据的后期处理在桌面应用程序端实现。
4.3系统功能模块设计
教务管理系统功能涉及面广，较为复杂，在设计时按照功能分解的原则，逐个进行设计，在开发过程中不断完善，在使用过程不断改进。
4.3.1 系统管理模块设计
系统管理模块通常由教务管理员进行操作，系统管理员具有最高权限，能够对整个系统进行整体控制与管理。
系统管理模块设计为电厂监测环境的基本信息设置、监测信息管理、系统管理员管理、报警信息管理、消警信息管理、数据库维护及备份管理、日志管理等子模块，具体功能结构如图4-3所示。
SHAPE \* MERGEFORMAT
图4-3 系统管理模块功能结构图
主要功能设计如下：
1、电厂环境监测基本信息管理：系统管理员在系统搭建之初就应该对学校信息进行初始化，后期主要是对这些信息进行维护，在有变动的时候及时进行修改。
2、监测信息管理：监测信息管理主要对监测的信息进行管理，由系统管理员操作，具有系信息查看、新增、修改、删除操作权限。
3、管理员管理：查看、增加、删除系统管理员帐号。
4、报警信息管理：对报警信息进行管理，通过对报警信息进行管理保证监测环境参数的准确性。
5、消警信息管理：此模块用于报警信息的管理，系统管理员可以对报警的信息进行消除管理。
6、数据库维护管理：此模块用于对数据库进行管理，可以实现数据库备份和还原等安全维护管理。
7、日志管理：此模块可以查看系统运行日志，并可进行备份和删除操作。
4.3.2温度监测管理模块设计
温度监测管理模块主要对电厂的温度信息情况进行监测，包括温度上限和温度下限的设定是否超限信息采集管理、报警信息管理，统一管理。温度监控管理模块的功能结构如图4-4所示，主要包括以下几点：
1、基本信息管理。对监控环境参数的基本信息进行设置管理，设置管理纳新监测点以及监测参数。
SHAPE \* MERGEFORMAT
图4-4 温度监测管理模块功能结构图
图4-5 温度监测管理流程图
2、上限设置管理。对温度监测的上限阀值进行设置，超过上限阀值的时候进行报警。
3、下限设置管理。对温度监测的下限阀值进行设置，超过下限阀值的时候进行报警。
4、信息采集管理。对温度的监测信息进行采集入库管理，通过该信息的采集入库将采集信息进行管理。
5、报警信息管理。对超过设置上限或者是设置下限的温度进行报警，并将报警信息保存在数据库中。
4.3.3 湿度监控管理模块设计
湿度监测管理模块主要对电厂的湿度信息情况进行监测，包括湿度上限和湿度下限的设定是否超限信息采集管理、报警信息管理，统一管理。湿度监控管理模块的功能结构如图4-6所示，主要包括以下几点：
1、基本信息管理。对监控环境参数的基本信息进行设置管理，设置管理纳新监测点以及监测参数。。
SHAPE \* MERGEFORMAT
图4-6湿度监测管理模块功能模块图
图4-7 湿度监测管理流程图
2、上限设置管理。对温度监测的上限阀值进行设置，超过上限阀值的时候进行报警。
3、下限设置管理。对温度监测的下限阀值进行设置，超过下限阀值的时候进行报警。
4、报警信息管理。对超过设置上限或者是设置下限的温度进行报警，并将报警信息保存在数据库中。
5、消警信息管理。对已经解除警报的信息进行消警处理，并将信息进行保存管理。
4.3.4 粉尘监控管理模块设计
粉尘管理是电厂环境监测的重要信息之一，在国家节能减排的大背景下粉尘的监控显得更加的重要，粉尘监控管理模块功能结构如图4-8所示。粉尘监控主要是火力发电厂进行监控的指标，特别是在冬天煤炭的使用量加大造成了粉尘大气污染的严重性以及对指标监控的紧迫性。
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图4-8粉尘监测管理功能模块图
图4-9温度监测管理流程图
粉尘监测管理模块主要包括以下方面：
1、基本信息管理。对粉尘监控环境参数的基本信息进行设置管理，设置管理纳新监测点以及监测参数。
2、粉尘浓度监测。对大气中的粉尘浓度进行监测，查过设定的上限阀值以后系统会进行自动的报警，提醒管理人员粉尘浓度超过上限阀值。
3、粉尘漂浮量监测。对大气中的粉尘漂浮量进行监测，通过对漂浮量的监测，可以得出大气粉尘浓度的变化。
4、报警信息管理。对超过上限阀值的粉尘浓度进行报警，可以通知管理人员大气中粉尘漂浮的浓度。
4.3.5 废气监控管理模块设计
电厂还应该对废气的排放量进行监测。监测电厂废气的排放量以及废气排放的种类等进行监测，当排放量或者是排放的种类超过阀值的时候系统就会自动的报警。废气监测管理模块功能结构如图4-10所示。主要包括以下几个方面：
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图4-10 废气监测管理功能模块图
图4-11 废气监测管理流程图
1、基本信息管理。对粉尘监控环境参数的基本信息进行设置管理，设置管理纳新监测点以及监测参数
2、废气排放量监测管理。可以对废气的排放量进行管理，通过对废气排放量的管理，可以使得管理者可以更好的对废气监测进行管理。
3、废气种类的监测。系统不仅可以对废气的排放量进行管理，也可以对排放废气的种类进行管理，通过对不同种类的废气信息进行管理可以有效的对废气排放信息进行监测管理。
4、报警信息管理。对超过设置废气上限阀值的废气信息进行报警，通知管理者对排放的废气进行处理。
5、消警信息管理。通过对已经符合标准的废气排放进行消警处理，并将信息进行保存处理。
4.3.6 废水监测管理模块设计
电厂企业排放的废水也是电厂环境监测的一部分，废水监测管理模块的功能结构如图4-12所示，主要包括以下几个方面：
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图4-12废水监测管理模块功能结构图
图4-12废水监测管理流程图
1、基本信息管理。对废水监控环境参数的基本信息进行设置管理，设置管理纳新监测点以及监测参数
2、废水排放量监测管理。可以对废水的排放量进行管理，通过对废气排放量的管理，可以使得管理者可以更好的对废气监测进行管理。
3、废水种类的监测。系统不仅可以对废水的排放量进行管理，也可以对排放废水中所含的有毒物质进行监测，通过对有毒物质的监测可以更好的对废水进行管理。
4、报警信息管理。对超过设置废水上限阀值的废水信息进行报警，通知管理者对排放的废水进行处理。
5、消警信息管理。通过对已经符合标准的废水排放进行消警处理，并将信息进行保存处理。
4.3.7 噪音监测管理模块设计
噪音监测管理模块主要是对噪音监测进行管理。噪音监测管理模块主要包括以下几个方面，如图4-9所示：
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图4-13 噪音管理模块功能结构图
图4-14 噪音监测管理流程图
1、基本信息管理。对噪音监控环境参数的基本信息进行设置管理，设置管理新监测点以及监测参数
2、噪音量监测管理。可以对噪音的排放量进行管理，通过对噪音量的监测管理，可以使得管理者可以更好的对噪音监测进行管理。
3、噪音种类的监测。系统不仅可以对噪音量进行管理，也可以对排放废噪音种类进行监测，通过对有毒物质的监测可以更好的对废水进行管理。
4、报警信息管理。对超过设置废水上限阀值的噪音信息进行报警，通知管理者对排放的废水进行处理。
5、消警信息管理。通过对已经符合标准的废水排放进行消警处理，并将信息进行保存处理。
4.4数据库设计
4.4.1 数据库设计原则
数据库设计需要遵循以下原则：
1、设计要符合规范
在设计数据库表时要遵守一定的规范，比如空字段的处理、重复表的处理等，以防数据库发生错误[29]。表的命名也应规范，要设置好表的命名规则，方便别人理解，最好是加上前缀。另外在设计数据库表时，要设置唯一标识，用以区别各表。
2、要符合数据完整性原则
数据完整性是指数据库中的数据要准确和一致。目前有多种方法来维持数据的完整性，比如使用外键，数据保存按一定规则等。
3、保证数据库的安全
数据库是整个系统的核心，因此必须保证数据库的安全，在设计时要采取多种方法来提高数据安全性。比如可以采取登录机制，所有认证客户才能进行数据库的访问；设置各用户的权限，防止重要数据被非法查看；进行数据加密，在重要的数据传输时设置密钥，防止数据被监听窃取，就算数据被黑客截获，也因没有密钥而无非查看。在多数的大中型数据库中都设置有DBMS（数据库管理系统），DBMS可以对系统进行安全操控和管理，更好地保证数据库的安全，管理员和用户必须通过DBMS才能访问数据库，其安全模型如图4-10所示。
SHAPE \* MERGEFORMAT
图4-10 DBMS安全模型
4.4.2 数据库选型
对于高职院校教务管理系统来说，需要有数据库做为后台数据管理和存储的支撑。数据库主要用于数据存储和统计分析，采用一定的结构化来进行数据管理，不同于普通文件，数据库可以进行大量数据的存放。利用数据库可以对所存储的数据进行分类，建立相应的数据检索，提高数据的查询和遍历。利用数据关系分析，可以建立数据之间的联系，依照开发者设定需要，为使用者提供丰富的数据信息，而不是单纯的数据信息显示。根据本项目的需要，选取的数据库应提供良好地数据存储、管理功能，具有简单方便的操作和管理模式，能够确保数据的完整，具有可靠的安全稳定性。目前常用的数据库系统有Oracle、DB2、sybase、SQL Server、MySql等，SQL Server具有使用方便，采购成本低，容易维护和管理等诸多优点，其全球市场占有率超过70%，是目前使用最广泛的数据库系统，而本教务管理系统是基于Windows Azure云计算平台进行开发设计的，本系统选用Microsoft SQL Server 2008作为系统所使用的数据库。
SQL Server 2008具有以下特点：
（1）图形化的界面，可以方便用户的维护和管理。
（2）强大的数据仓库功能，具有大型数据库所具有的良好性能；
（3）SQL Server 2008是微软公司的产品，与.NET技术具有良好的兼容性。
（4）SQL Server 2008出色的安全性可以保证数据的安全可靠。
4.4.3 数据库概念结构设计
数据模型包含数据对象、数据对象属性和数据对象之间的关系，采取E－R图来建立数据模型，在数据库逻辑设计中，首先要建立数据模型，然后再进行数据库的物理结构设计。图4-11是环境监测管理系统的主要实体的E-R图。
图4-11环境监测管理系统主要实体E-R图
4.4.4 数据库逻辑结构设计
数据库逻辑结构设计主要是指确定数据的存储结构和存放位置，包含确定关系、索引、日志、备份等的存储安排和存储结构，数据通过表的集合的形式表现出来。举例说明如下：
1、管理员信息表如表4-1所示，主要用来保存管理员的编号、姓名、出生年月、性别等信息。
表4-1 管理员信息表
字段名
数据类型
长度
是否允许空
是否主键
说明
S_xh
int
10
否
是
学号
S_xm
Varchar
20
否
否
姓名
S_csny
smalldate
10
否
否
出生日期
S_xb
char
5
否
否
性别
S_jg
varchar
10
否
否
籍贯
S_jtzz
varchar
50
否
否
家庭住址
S_lxdh
varchar
15
否
否
联系电话
S_bjh
int
10
否
否
班级号
2、废水信息表如表4-2所示，主要用来保存监测废水的编号、源头、排放量、排放地点等信息。
表4-2 废水信息表
字段名
数据类型
长度
是否允许空
是否主键
说明
K_kcbh
int
10
否
是
编号
K_mc
Varchar
20
否
否
名称
K_xdh
int
8
否
否
源头
K_jsdh
int
8
否
否
监控时间
K_zskjc
int
5
否
否
排放量
K_skjs
varchar
5
否
否
排放地点
3、废气监测表如表4-3所示，主要用于保存电厂废气监测表的监测编号、排放源头、监控时间、排放量、排放地点。
表4-3 废气监测表
字段名
数据类型
长度
是否允许空
是否主键
说明
CJ_xh
int
10
否
是
编号
CJ_kcdh
int
10
否
否
名称
CJ_mc
char
30
否
否
源头
CJ_cj
int
5
否
否
监控时间
4、温度监测信息表如表4-4所示，主要用于保存编号、温度上限、温度下限、监测点、监控时间、报警信息、报警解除信息、备注信息。
表4-4 温度信息表
字段名
数据类型
长度
是否允许空
是否主键
说明
JS_dh
int
10
否
是
编号
JS_xm
varchar
20
否
是
温度上限
JS_xb
char
5
否
否
温度下限
JS_dh
varchar
20
否
否
监测点
JS_csny
datetime
10
否
否
监控时间
JS_zc
varchar
10
否
否
报警信息
JS_zw
varchar
10
否
否
报警解除信息
JS_zz
varchar
50
否
否
备注
5、湿度信息表如表4-5所示，主要用于保存主要用于保存编号、温度上限、温度下限、监测点、监控时间、报警信息、报警解除信息、备注信息
表4-5湿度信息表
字段名
数据类型
长度
是否允许空
是否主键
说明
JS_dh
int
10
否
是
编号
JS_xm
varchar
20
否
是
湿度上限
JS_xb
char
5
否
否
湿度下限
JS_dh
varchar
20
否
否
监测点
JS_csny
datetime
10
否
否
监控时间
JS_zc
varchar
10
否
否
报警信息
JS_zw
varchar
10
否
否
报警解除信息
JS_zz
varchar
50
否
否
备注
6、湿度信息表如表4-6所示，主要用于保存主要用于保存编号、粉尘上限、监测点、监控时间、报警信息、报警解除信息、备注信息
表4-6湿度信息表
字段名
数据类型
长度
是否允许空
是否主键
说明
JS_dh
int
10
否
是
编号
JS_xm
varchar
20
否
是
粉尘上限
JS_dh
varchar
20
否
否
监测点
JS_csny
datetime
10
否
否
监控时间
JS_zc
varchar
10
否
否
报警信息
JS_zw
varchar
10
否
否
报警解除信息
JS_zz
varchar
50
否
否
备注
7、噪音信息表如表4-7所示，主要用于保存主要用于保存编号、噪音上限、监测点、监控时间、报警信息、报警解除信息、备注信息
表4-7湿度信息表
字段名
数据类型
长度
是否允许空
是否主键
说明
JS_dh
int
10
否
是
编号
JS_xm
varchar
20
否
是
噪音上限
JS_dh
varchar
20
否
否
监测点
JS_csny
datetime
10
否
否
监控时间
JS_zc
varchar
10
否
否
报警信息
JS_zw
varchar
10
否
否
报警解除信息
JS_zz
varchar
50
否
否
备注
8、用户信息表如表4-8所示，主要用来保存用户的用户名、密码和权限。
表4-8用户信息表
字段名
数据类型
长度
是否允许空
是否主键
说明
YH_yhm
varchar
10
否
是
用户名
YH_mm
varchar
10
否
否
密码
YH_qx
varchar
20
是
否
权限
YH_email
char
40
是
否
电子邮箱
数据库设计的是否科学到位，关系到系统的功能好坏，本系统在设计的过程中，充分考虑到信息管理系统在数据的交互方面的特点，慎重的选取主键，同时为方便系统开发，在编程之前设定了通用模块，以便在开发过程中达到事半功倍的效果。
本系统使用PostgreSQL作为数据库存储系统，它提供C/S和B/S两种结构模式的客户端工具：C/S模式工具提供了信息分析的手段；B/S模式工具为用户及时获取生产数据、掌握生产情况提供了便利。可在系统设计和开发的不同阶段，满足管理、设计、开发等不同要求。面向对象建模主要解决应用程序的结构问题；概念数据建模主要解决现实世界中信息的表达以及信息之间的关系问题；物理数据建模主要解决现实世界中信息在DBMS中的存储结构问题。
关系是指实体集之间或实体集内部实例之间的连接，实体之间可通过关系来相互关联。按照实体类型中实例之间的数量对应关系，通常可将其分为四类，即一对一、一对多、多对一、和多对多关系。
实体，也叫实例，对应现实世界中可区别于其他对象的“事件"或“物体"，．它可以是有形的或无形的、具体的或抽象的、有生命的或无生命的。在燃料管理系统中的实体主要包括：公司员工、合同、
计划
项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载
管理等。
4.5接口设计
全新规划设计的发电企业电厂环境监测管理系统的各子系统，均可以直接挂在“总线”上，以实现数据资源的高度共享。但对于现行系统DCS，必须针对其开发具体的接口适配器，方能使之“挂”在总线上，如图4-12所示。
具体接入方案如图4-13所示，针对具体的DCS系统开发具体的DAIS及HDAIS接日适配器，通过网络“挂”在软总线上，则电厂一应用和总部应用系统均可以标准接口访问该DCS系统。
图4-12 DCS适配器与系统挂接示意图
图4-13DCS适配器与系统挂接具体接入图
4.6本章小结
本章主要讲述了系统各个功能模块的需求分析以及数据库设计，包括数据库的逻辑设计和物理设计。
5 系统功能实现
5.1系统运行环境
1）服务器端：
操作系统要求：Windows，Linux，AIX等操作系统。由于采用J2EE架构进行开发，因此服务器端对于操作系统没有特别要求，只要该操作系统上有相应的Java运行环境的实现即可。
Java运行环境：JDK1.5以上
应用服务器：Jboss，WebLogic，WebSpere等符合J2EE规范的应用服务器。
数据库：Oracle，DB2，SQLServer，Postgres等主流的数据库系统。
2）客户端：
由于采用B/S结构，客户端无需安装任何软件，只需要安装IE6.0以上版本浏览器即可。并且兼容Firefox等主流浏览器。
3）网络：
公司网络建设，可考虑选择目前网络运营商提供的两种技术之一或两种技术并存：
VPN
广域专网技术
当同时采用两种技术时，双网并存，即可有效增加数据传输带宽，又可互为备用，可较好地保证整个公司信息化系统的高效率、高可用性、高可靠性和高稳定性，有效的提高整体网络设备转发效率，并能有抑制广播风暴和分流核心数据的压力。
5.2系统实施
本系统已经成功实施运用，在使用的过程中，得到了用户很高的
评价
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。下面是系统运行的一些界面。
电厂环境监测管理系统的开发，按照本地设计开发，云端平台运行测试进行的原则进行。系统设计严格按照面向对象的开发方法，同时结合结构化生命周期法与原型设计法协同来开发[33]。
采用的开发工具、关键技术及运行环境如下：
集成开发平台：Visual studio 2010；开发架构：Browse/Server ；开发语言：C#；开发技术：ASP.NET；系统界面：DIV+CSS；其他关键技术：JavaScript；数据库：MS SQL Server 2008 R2；网页服务器：IIS 7.0。
5.3数据库连接的实现
系统所有的操作必须先和数据库进行连接， ASP.NET访问SQL Server数据库，需要设置访问数据库的接口[34]。ASP.NET常用的数据库接口是ODBC(英文OpenDatabaseConnection的缩写，中文名称为“开放数据库连接”)，以下是实现数据库连接的操作过程[32]：
（1）创建一个链接并连接到数据库，链接到数据库的代码如下：
String connstring=
“Data Source=servername;uid=usrname;pwd=password;initial Catalog=dbname”;
Sqlconnection conn=new sqlconnection(connstring);
Conn.open();
（2）创建一个包含变量名、参数变量、可选项等内容的SQL命令行对象；
（3）执行命令操作；
（4）判断返回的数据形式，如果返回的数据形式是表格，则将这些数据保存在缓存中并生成相应的数据集对象；
（5）通过数据集对象来对数据进行修改、增加删除等相关操作；
（6）更新数据库中的数据：
（7）结束本次连接。
5.4用户登录的实现
用户登陆的具体流程如图5-1所示。
SHAPE \* MERGEFORMAT
图5-1 系统登录业务流程图
主要实现代码如下：
public partial class userlogin : System.Web.UI.Page
{
UsersControler UC = new UsersControler();
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{if (Request["verifyhash"] != null) //获取页面会话信息
{if (Request["verifyhash"].ToString()==Session["code"].ToString()
&&Request["username"] != null && Session["code"] != null)
{string name = Request["username"].ToString().Trim();
//获取用户名
string pwd = FormsAuthentication.HashPasswordForStoringInConfigFile
(Request["password"].ToString(), "MD5");
//获取用户登录密码，使用MD5加密
List
lu = new List();
lu = UC.CheckUser(name, pwd);
if (lu.Count > 0)
{
HttpCookie cookie_name = new HttpCookie("cookie_name");
cookie_name.Value = name;
Response.AppendCookie(cookie_name);
HttpCookie cookie_pwd = new HttpCookie("cookie_pwd");
cookie_pwd.Value = pwd;
Response.AppendCookie(cookie_pwd);
Response.Redirect("index.aspx");}
Else
{
ScriptManager.RegisterClientScriptBlock(this, this.GetType(), "dd", "alert
('密码错误或用户名错误')", true); }
}
}
Session["code"] = Session.SessionID;
}}
程序运行后部分界面如图5-2所示。
图5-2 系统登陆界面
系统登陆进去之后，显示了系统的主界面图5-3为系统主界面。
图5-3 系统主界面
图5-3主要显示的监控信息管理的主要界面，在监控信息管理界面中，其主要包括了实时的监控过程以及对历史数据的管理，实时监控过程主要包括了对监控信息的实时查询，并且对视图数据的存储，以及模拟。
5.5 粉尘监测模块
粉尘监控是对电厂的粉尘进行监测的模块，可以对超出上限的粉尘浓度发出报警，具体如图5-4所示：
图5-4粉尘监控界面
代码实现：
//用户管理首页面
@SuppressWarnings("unchecked")
public ModelAndView index(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
ModelAndView mav=new ModelAndView(urlMap.get("index"));
System.out.println("---------------显示所有的用户---------------");
List objlist = tuserService.getAll();
mav.addObject("objlist", objlist);
request.setAttribute("message", "");
return mav;
}
//根据角色查询有哪些用户
@SuppressWarnings({ "unchecked", "serial" })
public ModelAndView indexByRole(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
ModelAndView mav=new ModelAndView(urlMap.get("indexByRole"));
String iroleid=request.getParameter("iroleid");
@SuppressWarnings("unused")
Trole trole=(Trole)troleService.get(iroleid);
List objlist = tuserroleService.findByNamedQuery("iroleid", iroleid);
List userList= new ArrayList(){};
for(int i=0;i
<%@ include file="/common/taglibs.jsp"%>
<%@ page session="false" %>
