基于.NET的数字化油库综合信息系统设计与实现
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一些基于.NET的XX系统设计与实现都是硕士毕业论文或者学术文献
西安石油大学
硕士学位论文
基于.NET的数字化油库综合信息系统设计与实现
姓名:马迅飞
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:王魁生
20090520
一些基于.NET的XX系统设计与实现都是硕士毕业论文或者学术文献
中文摘要
论文题目:基于.NET的数字化油库综合信息系统设计与实现
专业:计算机应用技术
硕士生:马迅飞(签名)指导教师:王魁生(签名)王越叁
摘要
近年来,油库进行信息化建设大大提高了生产及管理水平,取得了一定的管理效益和经济效益。但是由于客观原因所致,油库各自动化控制系统以及信息管理系统都是由苎垫:也不同厂家建设实施,并且建设时期不同,使得油库各系统之间缺乏互联,无法进行数据交换。信息化整体效益的优势、潜力得不到充分发挥。
针对上述问题,本文提出了建立油库综合管理信息系统,对油库自动化控制系统和信息管理系统进行整合。解决了分散、独立的系统问互联问题,实现了油库作业管控一体化、信息集中统一监控与信息共享。同时,实施信息系统整合使油库信息化发展的总体成本降低,提高了安全等级及管理效率,充分发挥了各系统的作用。
本文结合油库自动化建设的现状和需求,引入.NET的架构和体系,设计并实现了一个基于.NET平台的油库综合管理系统。提出了一种在.NET平台下基于实体类和数据访问接口的三层架构模式,多线程方式开发油库管理系统的思路和方法。介绍了系统的结构和功能,对系统后台数据库设计和数据采集整合中的关键技术进行了论述。最后对系统开发进行了总结,并对下一步研究做了展望。
关键词:C拌.NET,三层架构,线程,串口。
论文类型:应用研究
一些基于.NET的XX系统设计与实现都是硕士毕业论文或者学术文献
Subject:DesignandImplementationofDigitizdeOilcanIntegratedInformationSystem
Baseon.NETArchitecture
Speciality:ComputerApplicationTechni.que
Name:Maxunfei(signature)坚坠:捡’,
Instmctor:wangKuisheng(signature)出呼蚴.
ABS’I’ltAC’I’
andRecentyears,astheconstructionofinformationsystemfortheoildepots,production
andmanagementhavebeengreatlyimproved.Somemanagementecononuebenefitsalso
automatlchavebeenpresented.However,forthepresenceofsomeirresistiblereasons,the
controlsvstemandinformationmanagementsystemforoildepotarebuiltbydifferentmanufIacnmers
oildepotsaatdifferenttime.Thismakesinter-communicationanddataexchangebetweencannotmissionimpossible.Userstaketheadvantagesofentirebenefitsandpotentialofinformationsystem.
Forsolvingtheseproblems,thisdissertationrepresentallestablishmentoftheIntegratedMaIlagementInformationautomationSystemofoildepot,andanintegrationoftheoildepot
ofsystem.Thishassolvedtheproblemcontrolsystemsandinformationmanagement
theindependentsysteminter-communication,andachievedintegrationofoildepots
management,monitoring,andinformationofsharing.Additionally,theimplementation
costofapplyinginf0衄ationsystemintegrationdecreasestheinformationsystem,enhances
inthesecurityandmanagementefficiency,makesgooduseofeverypartofthewholesystem theOn
aCombiningwiththestatusandrequirementsfortheautomationconstructiontodesigndepot,thispaperintroducethe.NETarchitectureandtechnology
real.timemonitoringmanagementsystem.Based
papercreatesaonandimplementtheplatformof.NETarchitecture,thenewmethodtodeveloplarge-scalereal-timemonitoringsystemusingthethree.tierdesignmodeandmultithreadingframework.InadditionthesystemStmctl玳aIld
database^mctions锄.edescribed.Especiallysomerelativekeytechnologyanddesignare
discusseddetailduringthesystem.Atlastthedissertationconcludesthesystemdevelopmentandgivesalloverviewoffuturework.
Ports Keywords:C撑.NET,Three-tierdesign,Thread,Serial
Thesis:ApplicationStudy111
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学位论文创新性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。
论文作者签名:A净它嗍:芈
学位论文使用授权的说明
本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利,同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全文数据库》并通过网络向社会公众提供信息服务。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,署名单位仍然为西安石油大学。
论文作者签名:多加
导师签名:日期:!耻1日期:迎毕“<6
注:如本论文涉密,请在使用授权的说明中指出(含解密年限等)。
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第一章绪论
第一章
1.1课题研究背景和来源绪论
石油在现代经济生活中具有特别突出的地位和重要作用,油库是储存和外输油品的重要场所。库区内储运的易燃、易爆物质以及生产设备数量较多,事故风险高,安全生产监控难度大。当前油库自动化水平还不高,表现在设备少功能单一传输方式落后等,面对日益激烈的能源竞争环境,迫切要求油库提高效率、加快周转、加强安全管理,提高自动化监控和管理水平…。
油库作为油料保障的重要单位,很早就开展信息化建设,也曾开发出各种应用在不同方面的管理信息系统,比如监控系统、发油系统等,但是这些系统是是在不同的时期,由不同的人员使用不同的开发技术和工具开发的,伴随着信息技术的发展从技术层面来看,这些以存在的旧的系统采用传统的面向过程的软件开发方式和各种软件开发平台,耗时多、代码维护和修改差、扩展性低,不能很好的适应用户需求的变化,如果有新的需求,在某种意义上就相当于重新写一次代码,增加重复开发次数;从用户角度看,这些系统不能实现数据的共享,操作不便,花费大,所以迫切的需要一个使用新的技术开发的能满足用户需要的统一的管理信息平台。油库综合管理平台是从数字化油库改造这个大背景下提出的,随着自动化测量技术的飞速发展,油库数字化水平不断提高,迫切需要一个整合的处理信息的平台,以起到承上启下的作用,要改变过去各个系统分散独立,控制和管理没有有机地结合起来,油库信息没有实现内部共享的局面不单是要靠先进的自动化技术主要是要实现对数据的综合管理,从这个意义上来讲一个稳定的综合管理平台是数字化油库改造的关键。本课题涉及多方面的技术,数据库、数据采集及传输通讯、面向对象程序、软件体系建模等,它来自于某部队油库自动化改造项目砼3。1.2国内外研究现状
1.2.1国外油库管理系统研究现状
过去的十年里,由于市场竞争的需要,发达国家对石油储运自动化一直十分重视,技术进步很快。各石油公司用先进技术提高工作效率,减少作业人员,加强油库安全,把储运信息作为跟踪市场,调整生产计划的重要依据,以期取得最优的经济效益。国外油库的数字化水平较高,尤其是美国、加拿大、日本及欧洲国家,基本实现了数字化油库,即在收发作业、检测、计量和统计管理工作方面已完全实现了自动化,并利用网络实现了实时信息的远程共享。如同本鹿岛炼油厂对油罐温度、液位测量、事故预报和油品输入输出的控制管理,整个系统由中央控制室、罐区检测控制分控制室、油品输入输出管理分控制室组成。系统采用巡回检测方式,检测一个油罐需25毫秒,检测整个罐区需3秒。大型油罐使用此系统可及时掌握油品收支情况和各种设备操作情况,基本上杜绝了抽空和溢罐事故。在管理系统领域,国外有比较成熟的Honeywell的油库自动化系
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统(TerminalAutomationSystemTAS)其在世界各地得到了广泛的应用,先后为Caltex,BP,Shell,等60多家各国主要石化仓储公司实施了全面的自动化系统,并且显著的提高了储运公司对市场的反应能力,同时加强了自身的安全,提高效率,降低了运营成本。与公司总部信息系统集成的TAS系统,可以使总公司迅速把握市场脉搏,提前合理安排上游炼厂和化工厂的生产计划口,。
1.2.2国内油库管理系统研究现状
我国很多企业在信息化建设中都存在这样的问题:由于各系统的开发时间不一,缺乏整体规划,造成信息化建设中系统数据结构不统一,形成越来越多的信息孤岛,系统间集成困难,很难实现相关的数据互联和数据交换,信息化整体效益的优势、潜力得不到充分发挥。为了打破信息孤岛,就要进行信息化系统整合,从而进一步降低成本,提高经济效益。国内各单位在十几年前开始进行信息化系统建设。最初是自动化付油控制系统,其后根据业务需要相继实施了储油罐自动计量系统、操作现场电视监控系统、成品油管输计量系统以及成品油批发管理信息系统。通过近几年的实际使用,确实大大提高了生产及管理水平,取得了一定的管理效益和经济效益。但也存在一些明显的问题:由于客观原因所致,油库各自动化控制系统以及信息管理系统都是由不同厂家建设实施,且建设时期不同,使得油库各系统之间缺乏互联,无法进行数据交换n引。传统的管理系统可以划分为作业层和管理层两部分,其中作业层主要包括定量发油自动控制系统、储油罐液位监测管理系统、成品油管输计量三部分,分别实现付油定量控制及数据管理、油罐液位动态监测及数据管理、油库管输进油计量数据采集三部分功能。管理层使用的是成品油批发管理系统,主要实现对成品油的进销存等信息的收集和管理。
上述各自动化控制系统、信息化管理系统在整合前相互之间独立运行,主要存在以下问题:
A、油库作业层各系统之间数据的采集、传输、整理没有形成统一标准,各基础数据无法实现共享,得不到充分有效利用;
B、由于没有实现数据信息共享,使得各系统间缺乏安全连锁保护机制,当一个点出现问题时,与其相关的各点无法及时快速的做出反映,影响安全作业;
C、油库作业层与管理层系统之间相互独立,管理系统无法自动得到油库基础数据信息,需要人工录入,不仅增加工作量,而且无法保证管理层所需数据的及时性和准确性。
过去的若干年间,计算机软硬件技术飞速发展,有好多先进的方法和技术投入到实际生产中,例如先进的液位仪,光纤传感等装置研制成功,可以提高自动测量的精度减少误差;更多先进的理念和科学的方法应用在管理系统的开发中,例如面向对象的技术日益成熟,各种软件工程和建模的新思想大规模应用在实际开发中,涌现出J2EE和.NET等优秀的开发平台;在数据集成领域,基于XML可以将文本和数据技术更好的融合等数据库中开发的前沿技术;在企业级的软件架构领域出现新的架构如SOA可以更好的集
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第一章绪论
成各个系统和平台的数据。为适应未来社会经济发展的需要,建设高效、快捷的油料保障体系,唯一的出路是实现油库信息化,建设适应现代条件的油库信息管理系统H1。1.3本文研究的目的和意义
针对当前研究现状,我们提出了油库信息系统整合方案一建立油库管理信息系统,对油库自动化控制系统及信息管理系统进行整合,建立油库基础信息数据仓库,提供数据信息共享,使原有各系统不再孤立运行,系统间实行联动连锁,进一步扩展油库自动化控制以及管理功能。多种复杂的自动化设备如何集成到一个平台是本文研究的重点。油库综合管理系统的主要目的是提高油库的生产效率和管理水平,降低运营成本;为油库安全、平稳、高效运行提供保障,使油库管理人员可以通过系统实现实时、准确地对整个油库的入库、库存、出库状态进行监控,可随时对油品库存量进行盘点,并向上级业务管理部门提供可靠的油库业务数据;强化油库内部业务运行过程的跟踪与管理,有效衔接上层信息管理系统。
通过建立油库管理信息系统,对油库各业务环节进行整合,解决了分散、独立的系统间互联问题,实现了油库作业管控一体化、信息集中统一监控与信息共享,同时,实施信息系统整合使油库信息化发展的总体成本降低,提高了安全等级及管理效率,充分发挥了各系统的作用。
1.4本文主要的工作和内容安排
论文结合油库自动化改造的现状,探讨了多种硬件数据源采集整合和集成模式,引入了.NET的软件架构平台,给出了一种油库综合信息系统架构方法,并设计和开发了基于此方法的油库综合信息系统,文中对开发这种油库综合信息系统所涉及的开发工具和使用的相关技术进行了阐述。
论文分为七大部分,其中:
第一章本章主要介绍课题的背景和意义,课题国内外的研究现状,本文主要的工作和内容安排。
第二章本章介绍了系统的总体需求分析。
第三章本章介绍了系统所要使用的重要技术。详细介绍了软件架构方法、后台关系数据库,系统开发工具及相关理论,最后阐述了计算机集成的数据采集设备和方法。
第四章本章给出了油库综合信息系统的体系结构,同时根据系统的需要,进行了系统功能模块的设计和数据库的设计。
第五章本章实现基于.NET的油库综合信息系统,完成了系统需求提出的功能。并对关键的技术进行了介绍。
第六章本章介绍了几个油库综合信息系统的主要界面,简要的谈了操作方法。
第七章本章介绍了油库综合信息系统己完成和不足之处,并展望后续工作。
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第二章油库综合信息系统需求分析
2.1油库综合信息系统的业务概述
2.I.1油库综合信息系统建设总体需求
目前,国内油库自动化建设基本停留在设备层的单项应用,各种设各相互独立和分散.鲜有油库屠面自动化集成,也没有针对性的油库综合管理信息系统,更缺乏管理部门与油库层面自动化、信息化应用集成与整合的解决方案。因此提出油库综合信息系统建设,对油库的各种自动化设备进行数据整合,使油库管理人员Ⅱ丁以通过系统实现实时、准确地对整个油库的入库、库存、出库和各种安全状态进行监控,可随时对油品库存量进行盘点,并向上级业务管理部门提供可靠的油库业务数据,强化油库内部业务运行过程的跟踪与管理,有效衔接上层信息管理系统和油库自动化设备。图2-I是油库综合管理系统的业务模型陶,由此图可以看出整个油库业务分为四层:1、自动化设备层:由一些传感器和一次仪表组成2、集中监控层:由二次仪表和硬盘录像机等设各组成3、统一管理层4上级管理层:提供查询数据和接口。
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囱2-I油库综台信息系统业务模型图
根据上述的业务模型,我们可以得出油库综合信息系统建设的总体需求。
一、现场采集控制需求:即库区内各个现场作业点的自动化测量与控制需求,内容包括:油罐液位自动计量,油库安全监控.消防监控;罐区监控与油库安全监控之间的关联控制。其中油库安全监控包括:电视监控、周界报警、巡检系统、门禁系统和油气浓度报警系统。
二、中央监控管理需求:在现场采集控制基础之上,在油库中央控制室对油库现场进行实时动态集中监控。跟踪监测库区现场设备、作业工艺、控制流程及安全防范等信
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第二章油库综合信息系统需求分析
息。通过安全、高效的网络系统将油库实时动态监控数据进行远程传输,使上级管理部门可以随时掌握油库的运行情况。
三、油库的业务管理需求:通过对油库收油、发油、库存、损溢等业务数据的管理,获取业务销售系统、配送系统等其它系统接口,为油库业务管理提供有效依据和决策支持。
综上所述,系统的整体需求可以概括为:整合现有的所有设备数据,实现油库管控一体化作业,使油库能够保持安全、稳定的运行,高效地进行油品收、发、存作业,达到较好的经济效益和社会效益。
2.1.2油库综合管理系统的物理模型
为适应油库安全管理和信息化建设的需要,建立一体化的油库综合管理平台,本次平台建设主要包括安全监控和信息管理两大部分。其中安全监控部分包括视频监控、周界报警、门禁管理、油罐液位监测、油气浓度监测等;信息管理部分包括收、发油信息录入及统计、油库库存信息的查询统计、安全监控信息的查询统计…1。
油库综合管理平台的安全监控示意如图2.2所示,这是一个储备油库的现场模拟图,在该示例中共有三个摄像机,其中一个用于安全门的监控、其余两个用于室外库区的监控,同时室外设有两端各约lOOm的周界报警电缆,每个油罐有液位仪,储存汽油的油罐旁边有油气浓度探头,内罐区设有安全门,安全门要有两张卡才能将门打开。
图2-2油库示意图
按照用户需求,本次建设的油库综合管理平台分为本地油库区内的信息管理统和远程管理系统两大部分,其物理环境如图2.3所示。
本地油库管理系统,系统主要包括实时的数据采集,要求采集原油罐的动态实时数据包括:罐的液位、温度、体积、压力等,还有监控数据,电子巡更,门禁资料,周界
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报警,油气浓度监控,这些数据以RS232/RS485,或者USB¨等串口形式读取,此外还有视频数据的采集,要能对油库进行垒天候的视频监控,并能抓取进入油库人员的图片。以R145的形式与远程主机相连,这单远程主机分两类,即光纤连接的局域网和通过Modem连接的电话网络。
油库远程访问,即就是远程监控主机通过电话交换机与本地油库管理机,以TCP/IP协议组成个局域网,对本地油库所保存的数掘进行访问。远程管理机为客户机,每个油库的管理机位服务器,客户机可以连接任何一台服务器。
本地油库所有数据存储在SQLSERVER2005数据库中,SQL数据库提供远程访问的功能,只要配置好以后,在访问机器上只要输入服务器名称或者IP地址就可以对数据库进行访问,系统还有一部分重要的功能,访问视频录像.视频录像指的是油库管理机通过油库局域网从周界录像机下载的周界报警录像,按时|百J存放在油库管理机中.远程机器访问时,先按时间查询周界报警信息,查询后点击查询录像,如果这个录像已经传输到客户机上,则系统将文件凋出来播放,如果没有该文件,则通过局域网连接油库管理机传输需要的视频,保存到客户机上。
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图23油库信息系缝物理模型图
2.2油库综合信息系统的业务分析
2.2.1油库综合信息系统的数据流程
在油库服务器上建立数据库,保存相关信息,远程可以通过电话线对数据进行查询,即就是需要什么数据将查询指令传到油库的计算机上进行查询;其系统流程图如图2_4所示。此方案数据传输量小,只需要在油库服务器上创建一个数据库,减轻了工作量,
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第二章油库综合信息系统需求分析
口。匝]
数据的源点/终点数据处理数据存储因此在第一阶段实施,我们约定如下的符号意义:数据流
图2—4油厍信思系统数据流图
2.2.2油库综合信息系统的主要功能
管理平台的主要功能如下:
(1)实时数据的采集
根据油库综合管理平台对数据点的要求,要求采集油库自动化监控的动态实时数据和配置油库工艺参数。其中原油罐的动态实时数据点包括:罐的液位、温度、罐流量计数据、油库的工艺参数包括,视频数据的采集要能对油库进行全天候的视频监控,并能抓取进入油库人员的图片。还有周界报警以及油气浓度的报警信息,还有门禁发卡、电子巡查的数据。这些数据不但要求存入数据库中,对那些报警信号比如油罐超限,安全警报要求在用户界面上显示,引起操作人员警觉。动态配置指的是在新的油库运行可以
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配置油库的油罐编号,油罐容量,油品类别,体积液位对照表,网络地址等。
(2)系统计量
仪表测量只能得到油位高度和温度,系统计量功能以这些数据为基础通过相关的计算公式,计算出用户所需要的计量参数,如体积、密度、罐存百分比、空融等等。
(3)资源展示
在管理平台上,资源展示将罐区中的各种参数实时地显示出来。所有的数据都按照一定的扫描周期进行更新,实时地显示。展示的内容供调度指挥生产,监督生产计划的执行
(4)历史数据
在管理平台上,以曲线图方式显示单个或多个重要参数的变化趋势,同时可以观察到各参数间的相互影响,为事故追朔和趋势分析提供强有力的技术工工具
(5)报表和表单
在基础油库和远程管理,都能打印出符合各自要求的报表,管理平台还可以制作收发油的表单
(6)数据的传递与应用
采集出来的原油罐的动态实时数据和油库生产工艺数据,全部存入本地数据库中,远程监控系统取出各个油库的流水形式数据,进行永久存储分析等。
(7)网络建设
各个油库内部管理机与视频数据服务器,采用RJ45总线相连,远程上级管理机与油库管理平台通过MODEM拨号方式连接。
2.2.3油库综合信息系统的特点
(1)时间特性
用户操作响应时间:用户无特殊要求,一般情况下应及时响应,运行时间:视频服务器和管理平台要求二十四小时不间断运行。液位监测可在两秒之内读完所有液灌,油气浓度和周界电缆可在100ms读取数据,门禁打卡可在1秒左右显示状态。
(2)适应性/灵活性
可以在任何新建油库使用,能适应各种自动化设备和油库油罐参数位置等,可适应Excel,PDF,Word等多种格式的数据导出;可适应各种Windows系列操作系统。
(3)系统可靠性要求
检查用户输入数据范围,检查数据合法性,防止用户因偶然的操作造成的严重后果。数据库数据要求备份,可以根据不同情况进行部分或全部恢复。
(4)系统安全性要求
利用数据库进行权限管理和口令的设置和修改。通过对数据库记录加密处理,保证重要数据的安全,并防止非授权用户恶意操纵数据;还可通过管理规定定期进行黄盘刻
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第二章油库综合信息系统需求分析
录、数据备份与恢复,保证系统的数据完整性;采取日志管理,有效的对系统使用者进行监控;网络传输中要使用电话线拨号,要对连接计算机进行认证,认证通过后传输加密的文件。
(5)系统的可操作性
使用该系统的人员应经过基本的培训,对系统数据库有重要影响的操作都有警告提示和确认操作。要求所有的硬件设备时钟保持同步。
(6)系统的可维护性
用户可以对系统权限、参数进行维护,对数据库和系统的维护制定专门的维护人员负责,数据备份是系统管理员的主要职责之一,应定期进行光盘刻录。
(7)系统的可扩展性
开发工具、数据库系统和网络均采用开放式的系统结构,在系统设计和开发过程中应充分考虑外挂模块扩充系统功能和数据库系统的扩充。
2.3系统的用例分析
通过分析需求,可以得到一些用例参与者和用例选择,两个有代表用例详细描述n”。用例:01
目标:给准备从油库提油的代管用户开发油单
范围:汽车发油模块
前置条件:查询代管油账户信息,该用户已在油库存有油品
后续条件:用户持发油单到发油台领油
主要参与者:财务,油料管理模块
事件流:
财务查询代管油账户信息。
若用户请求数量大于该用户余额,用例停止。
若用户请求数量小于该用户余额,开发油单,启动“开发油单模块数量检查’’用例若发油单数量小于该用户余额,用例停止
若发油单数量大于该用户余额,“开发油单模块’’提示出错信息
图2.5是开发油单模块用例图。
天
发油管理员
图2-5开发油单模块用例图
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用例:02
目标:检测周界是否有报警
范围:周界检测视频模块
前置条件:按计划定期检测或特殊需要检测,周界管理已登录入系统
后续条件:如果发现周界报警,要通知主管并把报警记录存入数据库还要对报警视频进行下载,进行查找周界入侵的后续工作
主要参与者:周界安防管理,视频监控模块
事件流:
A、基流:
当周界管理打开周界安防报警检测模块使用例启动。
如果报警电缆无信号,用例停止,周界无事故。
如果周界电缆有报警信号时启动“周界电缆监测模块信号报警"用例,启动“安防管理员确认周界报警"用例并启动分支事件流
B、分支流:
安防管理员查看预置位,开始监视周界安防;
如果周界电缆报警信号消失,用例停止,周界安全。
如果周界电缆报警信号持续,启动“安防管理员确认周界报警"用例,启动“周界报警视频下载”用例
图2-6是周界报警模块用例图。
理
视频下载模块\\\
图2-6周界警报模块用例图
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第三章系统技术方案设计
第三章系统技术方案介绍
设计和开发管理信息系统,首先应当考虑开发模式,选择合适的系统体系结构,然后确定系统开发坏境,选择合适的开发工具进行系统的开发。
3.1系统软件体系结构
软件系统体系结构在软件工程中已扮演着越来越重要的角色。系统体系结构经历几个发展阶段:从最初的主机/终端(Mainframe/Terminal)模式到文件服务器/-I-作站(FileServer/Workstation)模式,最终发展到C/S模式。随着网络信息管理系统向Intemet/Intranet的迁移,出现了WwW技术与数据库技术相结合的Web数据库应用即Browse/Server(浏览器/服务器)计算模型,以下对C/S和B/S模式分别进行介绍。
3.1.1三层体系结构及设计模式
C/S模式是Client/Server(客户/服务器模式)的简称,由美国Borland公司最早研发,该技术是九十年代管理信息系统(MIS)中较为先进的技术。应用程序保存在客户端,所有数据被存放在服务器端,每个客户与数据库保持一个连接,客户端通过应用程序向数据库服务器发送SQL命令,数据库服务器根据SQL请求,完成数据库操作,最后向客户端返回应答信息191。服务器通常采用高性能的PC、工作站或小型机,并采用大型数据库系统,如Oracle,SQLServer等,同时在客户端需要安装专用的客户端软件。图3-1为C/S模式结构图。
数据厍
图3-10/¥模式结构图
3.1.2B/S三层体系结构
B/S模式是Browser/Server(Web浏览器/服务器模式)的简称,是美国微软公司研发,是一种以Web技术为基础的架构模式。在这种结构下,客户端是标准的浏览器(如IntemetExplore,NetscapeNavigator等),服务器端为标准的W曲服务器协同应用服务器响应浏览器的请求。主要事务逻辑在服务器端(Server)实现,数据库服务器接收到数据请求,完成数据库处理工作,返回数据给应用服务器,形成所谓三层体系结构畸1。图3—2为B/S模式结构图。
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数据库
图3-28/S模式结构图
3.2后台数据库SQLServer2005
本系统采用Microsoft数据库的较高版本SQLServer2005作为系统的后台数据库,SQLServer2005是一个全面的数据库平台,使用集成的商业智能(BI)工具提供了企业级的数据管理。SQLServer2005数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能,可以构建和管理用于业务的高可用和高性能的数据应用程序。
对于一个包含数据处理的系统而言,数据库的选择至关重要,在选择数据库的原则上,需要重点考虑数据库的可移植性、可扩展性、数据库的安全性、数据库的容量和数据操作的复杂性、支持汉字的处理能力、容错能力、数据完整性约束、并发控制能力。SQLServer是一个全面的、集成的、端到端的数据解决方案,它为组织中的用户提供了一个更安全可靠和更高效的平台用于企业数据和BI应用。SQLServer2005为IT专家和信息工作者带来了强大的、熟悉的工具,同时降低了在从移动设备到企业数据系统的多平台上创建、部署、管理和使用企业数据和分析应用程序的复杂性。通过全面的功能集、与现有系统的互操作性以及对日常任务的自动化管理能力,SQLServer2005为不同规模的企业提供了一个完整的数据解决方案№3。下面介绍一下SQL
特点:Server2005数据库的
1、.NET框架主机:使用SQLServer2005,开发人员通过使用相似的语言,例如微软的VisualC;5}.NET和微软的VisualBasic,将能够创立数据库对象。开发人员还将能够建立两个新的对象——用户定义的类和集合。
2、XML技术:在使用本地网络和互联网的情况下,在不同应用软件之间散步数据的时候,可扩展标记语言(XML)是一个重要的标准。SQLServer2005将会自身支持存储和查询可扩展标记语言文件。
3、ADO.NET2.0版本:从对SQL类的新的支持,到多活动结果集(MARS),SQLServer2005中的ADO.NET将推动数据集的存取和操纵,实现更大的可升级性和灵活性。
SERVER4、分析服务:SQL2005的分析服务迈入了实时分析的领域。从对可升级
SERVER性性能的增强、到与微软Office软件的深度融合,SQL
业务的每一个层次。2005将商业智能扩展到
5、数据传输服务(DTS):DTS数据传输服务是一套绘图工具和可编程的对象,您可以用这些工具和对象,对从截然不同来源而来的数据进行摘录、传输和加载(ETL),同时将其转送到单独或多个目的地。SQLSERVER
2005将引进一个完整的、数据传输服
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第三章系统技术方案设计
务的、重新设计方案,这一方案为用户提供了一个全面的摘录、传输和加载平台。3.3前台开发工具VS.NET
本系统采用VS.NET作为前台应用程序开发工具,VS.NET是Microsoft为实现.NET技术而开发的一整套工具组件乜71。
3.3.1.NETFramework
.NETFramework是一种新的计算平台,是一个多语言组件开发和执行环境,.NETFramework整体结构如图3.3所示,主要是公共语言运行时和.NET类库两大部分。
图3—3.NETFramework结构图
1、公共语言运行时(CommonLanguageRuntime,CLR)
公共语言运行时是.NETFramework的基础,在组件的开发及运行过程中,都扮演着非常重要的角色,是一个在执行时管理代码的代理。它提供核心服务,如内存管理、线程管理和远程管理,而且还强制实施严格的类型安全及可确保安全型和可靠性的其它形式的代码准确性。.NET框架的关键作用在于,它提供了一个跨编程语言的统一编程环境。
2、.NETFramework类库
.NETFramework类库是一个综合性的面向对象的可重用的类型集合,可以使用它开发多种应用程序。
3.3.2.NET数据库访问技术ADO.NET
l、ADO.NET概述
ADO.NET由一个对象集合组成,应用程序可以使用ADO.NET来连接到数据源,并检索、操作和更新数据。ADO.NET是专为基于消息的Web应用程序而设计的,同时还
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能为其它应用程序结构提供较好的功能。通过支持对数据的松耦合访问,ADO.NET减少了与数据库的活动连接数目(即减少了多个用户争用数据库服务器上有限资源的可能性),从而实现了最大程度的数据共享。
2、ADO.NET组成
ADO.NET的类由数据提供程序(DataProvider,有时也叫托管提供程序)和数据集(DataSet)两大部份组成,这两个部分都可以和数据使用程序通信,如Web窗体和Windows窗体。ADO.NET对象模型图如图3.4。
图3.4ADO.眶T对象模型
3.3.3VisualStudio.NET类库
.NET提供的内容丰富的类库,我们选取了系统中用到的一些典型类库给以介绍:
在VisualStudio6.0中编写串口通讯程序,一般都使用MSComm,只要通过对此控
Studio.Net件的属性和事件进行相应编程操作,就可以轻松地实现串口通讯。但Visual
没有将此控件加入控件库,所以人们采用了许多方法来编写串口通讯程序:第一种方法是通过采用VisualStudio6.0中原来的MSComm控件这是最简单的,最方便的方法,但需要注册;第二种方法是采用微软在.NET推出了一个串口控件,基于.NET的P/Invoke调用方法实现;第三种方法是自己用API写串口通信,虽然难度高,但可以方便实现自己想要的各种功能"1。
现在可以不再采用第三方控件的方法来设计串口通讯程序。微软在.NETFramework2.0类库包含了SerialPort类,方便地实现了所需要串口通讯的多种功能
1.命名空间
System.IO.Ports命名空间包含了控制串口重要的SerialPort类,该类提供了同步I/O和事件驱动的I/O、对管脚和中断状态的访问以及对串行驱动程序属性的访问,所以在程序代码起始位置需加入UsingSystem.IO.Ports。
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第三章系统技术方案设计
2.串口的通讯参数
串口通讯最常用的参数就是通讯端口号及通讯格式(波特率、数据位、停止位和校验位),
a.通讯端口号
[PortName]属性获取或设置通信端口,包括但不限于所有可用的COM端口,请注意该属性返回类型为String,不是Mseomm.CommPort的short类型。通常情况下,PortName正常返回的值为COMl、COM2……,SerialPort类最大支持的端口数突破了CommPort控件中CommPort属性不能超过16的限止,大大方便了用户串口设备的配置。
b.通讯格式
SerialPort类对分别用[BaudRate]、[Parity]、【DataBits]、【StopBits]属性设置通讯格式中的波特率、数据位、停止位和校验位,其中【P撕够】和[StopBits]分别是枚举类型Parity、StopBits,Parity类型中枚举了Odd(奇)、Even(偶)、Mark、None、Space,Parity枚举了None、One、OnePointFive、Two。SerialPort类提供了七个重载的构造函数,既可以对已经实例化的SerialPort对象设置上述相关属性的值,也可以使用指定的端口名称、波特率和奇偶校验位数据位和停止位直接初始化SefialPort类的新实例。
3.串口的打开和关闭
SerialPort类没有采用MSComm.PortOpen=True/False设置属性值打开关闭串口,相应的是调用类的Open()和Close()方法。
4.数据的发送和读取
Serial类调用重载的Write和WriteLine方法发送数据,其中WriteLine可发送字符串并在字符串末尾加入换行符,读取串口缓冲区的方法有许多,其中除了ReadExisting和ReadTo,其余的方法都是同步调用,线程被阻塞直到缓冲区有相应的数据或大于ReadTimeOut属性设定的时间值后,引发ReadExisting异常。
5.DataReceived事件
DataReceived事件在接收到了[ReceivedBytesThreshold]设置的字符个数或接收到了文件结束字符并将其放入了输入缓冲区时被触发。
在进行串口通讯时,一般的流程是设置通讯端口号及波特率、数据位、停止位和校验位,再打开端口连接,发送数据,接收数据,最后关闭。
端口连接这样几个步骤。
数据接收的设计方法在这里比较重要,采用轮询的方法比较浪费时间,采用DataReceived事件触发的方法,合理的设置ReceivedBytesThreshold的值,若接收的是定长的数据,则将ReceivedBytesThreshold设为接收数据的长度,若接收数据的结尾是固定的字符或字符串则可采用ReadTo的方法或在DataReceived事件中判断接收的字符是否满足条件。SerialPort类读取数据的许多方法是同步阻塞调用,尽量避免在主线程中调用,可以使用异步处理或线程间处理调用这些读取数据的方法。由于DataReceived事件
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在辅线程被引发,当收到完整的一条数据,返回主线程处理或在窗体上显示时,请注意跨线程的处理,C拌可采用控件异步委托的方法Contr01.Beginlnvoke及同步委托的方法Invoke。其中初始化串口的流程如图3.5所示。
图3—5初始化串口流程图
在.NET2.0中,线程的处理主要有两种方式,一种是使用Thread类,如下:
Threadtd=newThread(fuc)//fuc为采集线程的方法,这实例了一个td线程
但是这种低级别的线程,不能控制窗口控件,需要另一种安全线程才能操作窗口控件。以下例子为通过子线程向窗口的文本框写入字符串:
delegatevoidSetTextCallback(stringtext);//定义一个委托
//定义一个新的线程publicThreaddemoThread=null;
this.demoThread=newThread(newThreadStart(this.ThreadProcSafe));
this.demoThread.Start();
privatevoid//实例化一个线程,并开启它//将字符串安全的传递ThreadProcSafe0{
this.SetText(”开始”);'
privatevoidSetText(stringtext){//判断是否有相同的线程访问同一控件
if(this.txtMsgStatus.InvokeRequired){//委托的异步调用
SetTextCallbackd2newSetTextCallback(SetText);
this.Invoke(d,newobject[】{text));)
else{
this.TextBox.Text+2text;}}
在.NET2.0中有一个新增的类BackgroudWorker,同样的功能也可以用异步委托的形
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第三章系统技术方案设计
式调用,但是使用这个新类可以节省开发时间更加简便快捷,把从创建委托和调用中解放出来,在系统的视频监控下载中使用这个类。若要在后台执行耗时的操作,创建一个BackgroundWorker,侦听那些报告操作进度并在操作完成时发出信号的事件。若要设置后台操作,为DoWork事件添加一个事件处理程序。在此事件处理程序中调用耗时的操作。若要启动该操作,调用方法RunWorkerAsync。若要收到进度更新通知,对ProgressChanged事件进行处理。若要在操作完成时收到通知,对RunWorkerCompleted事件进行处理盯1。
3.3.4C撑语言
C#2.0添加了许多新的特性,将本系统用到的一些我们简单的加以说明盯3:
泛型结构,泛型用一个通用的数据类型来代替对象,在类实例化时指定该类型,并提供了大量通用的方法。运行时自动解释为本地代码,运行效率和代码质量都有很大提高,并保证数据类型安全。
委托,在C#中委托是一个类,它定义了方法的类型,使得可以将方法当作另一个方法的参数来进行传递,这种将方法动态地赋给参数的做法,可以避免在程序中大量使用If-Else(Switch)语句,同时使得程序具有更好的可扩展性。使用委托可以将多个方法绑定到同一个委托变量,当调用此变量时,可以依次调用所有绑定的方法。
3.4数据采集和串口通信
3.4.1串口通信
串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议,大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议;同时,串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。串ISi按位(bit)发送和接收字节。尽管比按字节(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。而对于串口而言,长度可达1200米随3。
典型地,串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成:(1)地线,(2)发送,(3)接收。由于串口通信是异步的,端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其它线用于握手,但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口,这些参数必须匹配:
l,波特率:这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。
2,数据位:这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包,实际的数据不会是8位的,标准的值是5、7和8位。如何设置取决于传送的信息。比如,标准的ASCII码是0"--127(7位)。扩展的ASCII码是0"255(8位)。如果数据使用简单的文本(标准ASCII码),那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节,包括开始/停止位,数据位和奇偶校验位。
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