【文章內(nèi)容簡介】 是否能 夠完成 待開發(fā)的軟件。 它包含 硬件和軟件 在系統(tǒng) 功能和性能上是否滿足要求， 能否 有 能力 滿足系統(tǒng)性能要求 與 算法， 研發(fā) 人員的技術(shù) 能力可否 完成 系統(tǒng)的開發(fā)等等。 此 煤礦瓦斯監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)使用 的開發(fā)工具是 Mrosoft Visual C++，以及 后 臺(tái)數(shù)據(jù)庫 是用 Access 開發(fā)的。 當(dāng)前技術(shù)相對(duì)比較 成熟， 可以使用當(dāng)前的 技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 的研發(fā) 目標(biāo) 。 煤礦瓦斯模擬監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 經(jīng)濟(jì)可行性 經(jīng)濟(jì)可行性的分析就是對(duì)系統(tǒng)開發(fā)成本和效益的分析，系統(tǒng)的開發(fā)一定要有它相關(guān)的開發(fā)價(jià)值， 通過瓦斯監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)，不僅提高了工作安全系數(shù)，而且可以大大提高工作效率。 每一個(gè) 項(xiàng)目的 開發(fā) ，其 成本 、運(yùn)行費(fèi)用和收益這些經(jīng)濟(jì)因素 確定 了 此 系統(tǒng)是否 有意義去完成 ，該系統(tǒng)的 研發(fā) 使用的是已經(jīng) 非常 成熟的 工具和技術(shù) ， 簡單方便的維護(hù)和系統(tǒng)操作都表明了此系統(tǒng)的成本相對(duì)來說是比較低的，且運(yùn)行費(fèi)用也不高， 在運(yùn)營中的成本波動(dòng)不大。在 以后 的 使用過程 中，煤礦收益的投放 是 經(jīng)濟(jì) 利潤 主要的來源。 整體上來講， 該系統(tǒng) 具備 經(jīng)濟(jì)上的可行性 。 操作可行性 操作可行性主要是針對(duì)客戶來講的，講求客戶使用方便，舒適，所以系統(tǒng)界面一定要考慮操作人員的操作習(xí)慣。盡量使得系統(tǒng)操作 方便簡潔，數(shù)據(jù)錄入快速、準(zhǔn)確、可靠、規(guī)范等，這些功能的實(shí)現(xiàn)基本上沒有障礙，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)。 需求分析 需求概述 本系統(tǒng)由“數(shù)據(jù)采集” 、 “濃度監(jiān)測” 、 “多級(jí)報(bào)警” 、 “系統(tǒng)設(shè)置”四個(gè)功能模塊組成。 （ 1）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括三個(gè)功能模塊：瓦斯?jié)舛忍幚碇行?；時(shí)鐘采樣處理；安全范圍設(shè)定。時(shí)鐘采樣處理子系統(tǒng)包含兩個(gè)模塊的功能：時(shí)間設(shè)定與取樣定時(shí)。 （ 2）監(jiān)測管理子系統(tǒng)包括：超限判定和危機(jī)情況處理。 （ 3）報(bào)警單元包括：聲報(bào)警和顏色光報(bào)警。 功能描述 本系統(tǒng)有自動(dòng)跟蹤、監(jiān)測礦井瓦斯?jié)舛仁欠癯?限，實(shí)時(shí)監(jiān)測當(dāng)前環(huán)境的瓦斯?jié)舛群蛨?bào)警提示處理等功能。 （ 1）數(shù)據(jù)接收處理 ： 通過放置在礦井中的傳感器，根據(jù)傳感器的值將瓦斯?jié)舛容斎胂到y(tǒng)，并接收工作人員輸入的對(duì)應(yīng)礦井的情況確定礦井的瓦斯?jié)舛劝踩秶? 咸陽師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)（論文 ）設(shè)計(jì) 5 （ 2）數(shù)據(jù)庫更新：數(shù)據(jù)更新（ data revision）就是用新的數(shù)據(jù)信息記錄或替換舊的文件數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)庫中與之相關(guān)聯(lián)的舊的數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄的過程。通過增刪改查等操作來完成，是滿足動(dòng)態(tài)分析的前提。 煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng) 應(yīng)具有多時(shí)相和迅速獲得的特征，這是濃度數(shù)據(jù)信息進(jìn)行專題分析更新的主要來源與基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)這一過程的條件，還要提高 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 與不同數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的精度和效率。 （ 3）多級(jí)報(bào)警：按照 AQ 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)礦井氣體中的瓦斯的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)的不停歇監(jiān)測；當(dāng)其濃度越過系統(tǒng)事先設(shè)置的上限值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警。聲報(bào)警通過軟件驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)聲卡發(fā)聲實(shí)現(xiàn)，光報(bào)警通過界面顏色的變化實(shí)現(xiàn)。 按瓦 斯排放級(jí)別劃分四級(jí)如表 21： 表 21 瓦斯多極報(bào)警級(jí)別 級(jí)別 瓦斯?jié)舛? 警告模式 零級(jí) 2%以下 絕對(duì)安全 一級(jí) 5%以下、 16%以上 一般安全 二級(jí) 5%8%、 10%16% 有點(diǎn)危險(xiǎn) 三級(jí) 8%10% 十分危險(xiǎn) 數(shù)據(jù)流分析 組織中信息 活動(dòng) 的抽象 說的就是 數(shù)據(jù)流圖， 它 是信息管理系統(tǒng)邏輯模型的主要 表現(xiàn) 形式。它 能夠 綜合的 歸納 出 數(shù)據(jù) 在系統(tǒng)中的 活動(dòng) 、處理 以及 存儲(chǔ) 狀況 ，具有 很好 的抽象性和概括性。它 是 在調(diào)查的 基本框架 上， 通過 系統(tǒng)的科學(xué)性、管理的合理性、實(shí)際運(yùn)行的可行性角度出發(fā)，將信息 的 處理功能和彼此之間的 關(guān)聯(lián)從頂 到 下、逐層 分解處理 ，從邏輯上 詳盡的敘述 系統(tǒng)應(yīng)有的數(shù)據(jù)加工、輸入、輸出、存儲(chǔ)及來源和去向（外部實(shí)體）等項(xiàng)目。數(shù)據(jù)流程圖和系統(tǒng)的物理描述 沒有什么關(guān)系 ，它所 敘述 的 東西 不涉及技術(shù)細(xì)節(jié)，而是 針對(duì)客戶 的， 哪怕更本不知道相關(guān)技術(shù)的用戶也 能夠很輕松明白。 因此，數(shù)據(jù)流圖成為系統(tǒng)分析 師和客戶溝通 的有效 方法 ，同時(shí)也成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 重要 依據(jù)之一。具體數(shù)據(jù)流圖（ DFD） 頂層數(shù)據(jù)流圖如圖 21： 煤礦瓦斯模擬監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 煤 礦 瓦 斯 監(jiān) 測報(bào) 警 系 統(tǒng)傳 感 器管 理 員礦 井 日 志管 理 員打 印 報(bào) 告輸 入 礦 井 信 號(hào)查 詢 礦 井 信 息記 錄 礦 井 信 息發(fā) 出 報(bào) 警 信 號(hào)查 詢 結(jié) 果輸 入 ： 輸 出 ： 圖 21 頂層數(shù)據(jù)流圖 傳 感 器 輸 入 定 時(shí) 數(shù) 據(jù) 讀 和 識(shí) 別礦 井 日 志顯 示 器 報(bào) 警 器超 限 判 定定 時(shí) 時(shí) 間傳 感 器 信 號(hào)信 號(hào) 流具 體 值濃 度 超 限 范 圍查 詢 礦 井 信 息管 理 員具 體 值結(jié) 果圖 22 各模塊 數(shù)據(jù)流圖 咸陽師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)（論文 ）設(shè)計(jì) 7 第三章 開發(fā)工具介紹 Visual C++ ，簡稱 VC 或者 ，是 微軟 推出的一款 C++編譯器，將 “ 高級(jí)語言 ” 翻譯為 “ 機(jī)器語言（低級(jí)語言） ” 的程序。 Visual C++是一個(gè)功能強(qiáng)大的可視化 軟件開發(fā)工具 。自 1993 年 Microsoft 公司推出 Visual C++ 后，隨著其新版本的不斷問世， Visual C++已成為專業(yè)程序員進(jìn)行軟件開發(fā)的首選工具。雖然 微軟公司 推出了 Visual C++.NET(Visual C++)，但它的應(yīng)用的很大的局限性，只適用于 Windows 202 Windows XP 和 Windows 。所以實(shí)際中，更多的是以 Visual C++ 為平臺(tái)。 VisualC++ 不僅是一個(gè) C++ 編譯器 ，而且是一個(gè) 基于 Windows 操作系統(tǒng) 的可視化 集成開發(fā)環(huán)境 （ integrated development environment， IDE）。 Visual C++ 由許多組件組成，包括 編輯器 、調(diào)試器以及程序向?qū)?AppWizard、類向?qū)?Class Wizard 等開發(fā)工具。 這些組件通過一個(gè)名為 Developer Studio 的組件集成為和諧的開發(fā)環(huán)境。 可視化的集成開發(fā)環(huán)境，它的源程序按 C++語言的要求編寫，并加入了微軟提供的功能強(qiáng)大的 MFC(Microsoft Foundation Class)類庫，充 分體現(xiàn)了微軟公司的技術(shù)精華。 MFC 中封裝了大部分 Windows API 函數(shù)和 Windows 控件，它包含的功能涉及到整個(gè) Windows 操作系統(tǒng)。 MFC 不僅給用戶提供了 Windows 圖形環(huán)境下應(yīng)用程序的框架，而且還提供了創(chuàng)建應(yīng)用程序的組件。使用 VC++提供的高度可視化的應(yīng)用程序開發(fā)工具和 MFC 類庫，可使應(yīng)用程序開發(fā)變得更簡單。 MFC提供的類庫是高度抽象的程序設(shè)計(jì)，它使得程序員的主要精力不用放在程序設(shè)計(jì)的具體細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)上，而放在程序的功能擴(kuò)展上面。 Visual C++ 不僅是一個(gè) C++編譯器，而且是一個(gè)基于 Wi ndows 操作系統(tǒng)的可視化集成開發(fā)環(huán)境（ integrated development environment,IDE）。 Visual C++ 由許多組件組成，包括編輯器、調(diào)試器以及程序向?qū)?AppWizard、類向?qū)?Class Wizard 等開發(fā)工具。 這些組件通過一個(gè)名為 Developer Studio 的組件集成為和諧的開發(fā)環(huán)境。 Visual C++它大概可以分成三個(gè)主要的部分： （ 1） Developer Studio，這是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，我們?nèi)粘９ぷ鞯?99%都是在它上面完成的 。 再加上它的標(biāo)題赫然寫 著 “ Microsoft Visual C++” ，所以很多人理所當(dāng)然的認(rèn)為，那就是 Visual C++了。其實(shí)不然，雖然 Developer Studio 提供了一個(gè)很好的編輯器和很多 Wizard，但實(shí)際上它沒有任何編譯和鏈接程序的煤礦瓦斯模擬監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 功能，真正完成這些工作的幕后英雄后面會(huì)介紹。我們也知道， Developer Studio并不是專門用于 VC 的，它也同樣用于 VB， VJ， VID 等 Visual Studio 家族的其他同胞兄弟。所以不要把 Developer Studio 當(dāng)成 Visual C++， 它充其量只是 Visual C++的一個(gè)殼子而已。 （ 2） MFC。從理論上來講， MFC 也不是專用于 Visual C++， Borland C++，C++Builder 和 Symantec C++，它 同樣可以處理 MFC。同時(shí)，用 Visual C++編寫代碼也并不意味著一定要用 MFC，只要愿意，用 Visual C++來編寫 SDK 程序，或者使用 STL， ATL，一樣沒有限制。不過， Visual C++本來就是為 MFC 打造的，中的許多特征和語言擴(kuò)展也是為 MFC 而設(shè)計(jì)的，所以用 Visual C++而不用 MFC就等于拋棄了 Visual C++中很大的一部 分功能。但是， Visual C++也不等于 MFC。 （ 3） Platform SDK。這才是 Visual C++和整個(gè) Visual Studio 的精華和靈魂，雖然我們很少能直接接觸到它。大致說來， Platform SDK 是以 Microsoft C/C++編譯器為核心 ，而不是以 Visual C++為核心， 配合 MASM，輔以其他一些工具和文檔資料。上面說到 Developer Studio 沒有編譯程序的功能，那么這項(xiàng)工作是由誰來完成的呢？是 CL，是 NMAKE，和其他許許多多命令行程序，這些我們看不到的程序才是構(gòu)成 Visual Studio 的基石。 咸陽師范學(xué)院 2021 屆本科畢業(yè)（論文 ）設(shè)計(jì) 9 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 本煤礦瓦斯監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)在軟件設(shè)計(jì)中，采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，各模塊相互獨(dú)立，又密切相關(guān)，包括四大核心模塊： （ 1）數(shù)據(jù)采集模塊。主要有：瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、溫度、負(fù)壓等參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測表和歷史記錄表；圖形圖像處理類數(shù)據(jù)主要有：瓦斯、一氧化碳、風(fēng)速、溫度、負(fù)壓等參數(shù)實(shí)時(shí)和歷史曲線圖。這里采用隨機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣。 （ 2）數(shù)據(jù)監(jiān)測曲線顯示模塊。對(duì)采集到的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫里的邊界數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，并產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，判斷報(bào)警等級(jí)，返 回報(bào)警等級(jí)值。 （ 3）聲光報(bào)警模塊。調(diào)用數(shù)據(jù)監(jiān)測的報(bào)警返回值，一旦瓦斯?jié)舛瘸蓿瑢Ⅱ?qū)動(dòng)報(bào)警并顯示報(bào)警等級(jí)。 （ 4）系統(tǒng)設(shè)置模塊?？梢栽O(shè)置系統(tǒng)界面的背景顏色、監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖的類型。 系統(tǒng)功能模塊劃分如圖 41： 煤 礦 瓦 斯 監(jiān) 測 報(bào) 警 系 統(tǒng)采 集 數(shù) 據(jù) 濃 度 監(jiān) 測 聲 光 報(bào) 警 系 統(tǒng) 設(shè) 置 模 塊圖41 系統(tǒng)功能模塊圖 詳細(xì)設(shè)計(jì) 詳細(xì) 設(shè)計(jì) 是 軟件工程 中 軟件開發(fā) 的一個(gè)步驟，就是對(duì) 概要設(shè)計(jì) 的一個(gè)細(xì)化，就是詳細(xì)設(shè)計(jì)每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)算法，所需的局部結(jié)構(gòu)。詳細(xì) 設(shè)計(jì) 的主要 任務(wù) 是設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)算法、所需的局部 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 。詳細(xì) 設(shè)計(jì) 的目標(biāo)有兩個(gè)：實(shí)現(xiàn)模塊功能的算法要邏輯上正確和算法描述要簡明易懂。傳統(tǒng) 軟件開發(fā)方法 的詳細(xì) 設(shè)計(jì)主要是用 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 法。詳細(xì) 設(shè)計(jì) 的表示工具有 圖形 工具和 語言 工具。 圖形工具有業(yè)務(wù)流圖、 程序流程圖 、 PAD 圖 （ Problem Analysis Diagram）、 NS 流程圖煤礦瓦斯模擬監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 （由 Nassi 和 Shneidermen 開發(fā)，簡稱 NS）。 語言 工具有偽碼和 PDL（ Program Design Language）等。本次設(shè)計(jì)借助程序流程圖來完成的，其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)清晰，易于理解，易于修改。系統(tǒng)總體流程圖如圖 42 所示： 開 始系 統(tǒng) 初 始 化選 擇 操 作 方 式加 熱 抽 氣數(shù) 據(jù) 采 集數(shù) 據(jù) 運(yùn) 算 得 瓦 斯 濃 度濃 度 是 否 超 限聲 光 報(bào) 警結(jié) 束YN 圖 42 系統(tǒng)總體流程圖 瓦斯與空氣混合，按體積計(jì)算瓦斯?jié)舛仍?5%至 16%時(shí)具有爆炸性。瓦斯爆炸界限不是固定不變的。如有別的可燃?xì)怏w或煤塵混入或溫度、壓力增加后瓦斯爆炸界限就會(huì)擴(kuò)大瓦斯?jié)舛炔坏?5%就可能爆炸，超過 16%還會(huì)爆炸。惰性氣體混入后可使瓦斯爆炸的界限縮小瓦斯?jié)舛冗_(dá)到 5%也不爆炸，不到 16%即失去爆炸性。 如果混入的惰性氣體