【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 能模塊的功能進(jìn)行了測(cè)試。5 / 972 相關(guān)理論和技術(shù)基礎(chǔ)本章主要介紹設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)所涉及到的關(guān)鍵理論與技術(shù)，包括面向?qū)ο蟮睦碚?，分布式系統(tǒng)的介紹以及 J2EE 技術(shù)。 面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)思想、方法、和手段面向?qū)ο蟮乃枷敕椒?[9, 10]是 80 年代中期才發(fā)展起來(lái)的，至今己形成較為完整的方法學(xué)理論體系。是一種目前最先進(jìn)的系統(tǒng)“問(wèn)題求解力一法策略”（Problem solving strategy） 。相對(duì)于傳統(tǒng)的思想方法，它既非面向功能（function） ，也不是單純面向數(shù)據(jù)（information ， data）而是強(qiáng)調(diào)直接以問(wèn)題域（即現(xiàn)實(shí)世界）中的客觀事物為中心來(lái)思考問(wèn)題，認(rèn)識(shí)問(wèn)題，并根據(jù)這些事物的本質(zhì)特征，把它們抽象的表示為系統(tǒng)中的對(duì)象，作為系統(tǒng)的基本構(gòu)成單位。該方法可以使系統(tǒng)直接映射問(wèn)題域，保持問(wèn)題域中事物及其相互關(guān)系的本來(lái)面目。IEC 61970 CIM（電網(wǎng)公共信息模型）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，就是一種面向?qū)ο蟮碾娋W(wǎng)系統(tǒng)模型，面向?qū)ο蟮哪Ｐ头浅＿m合于我們構(gòu)建不依賴于特定功能的“信息平臺(tái)” ，從而為真正意義上的系統(tǒng)整合奠定基礎(chǔ)，主要因?yàn)橐韵聨讉€(gè)原因：面向?qū)ο蟮哪Ｐ褪菃?wèn)題域中客觀系統(tǒng)或事物的直接映射，它是客觀的，可以形成標(biāo)準(zhǔn)；面向?qū)ο蟮哪Ｐ椭械膶?duì)象具有封裝和隱藏特性，局部的修改和優(yōu)化影響被限制在對(duì)象（類）的內(nèi)部，因此，具有很好的可擴(kuò)充性和可維護(hù)性。面向?qū)ο蟮哪Ｐ拖鄬?duì)于其他任何原理的模型都更適合描述象圖形、資源對(duì)象分類、資源之間的父子組合關(guān)系等系統(tǒng)信息。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的雛形，早在 1960 年的 Simula 語(yǔ)言中即可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的程序設(shè)計(jì)領(lǐng)域正面臨著一種危機(jī):在軟硬件環(huán)境逐漸復(fù)雜的情況下，軟件如何得到良好的維護(hù)？面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)在某種程度上通過(guò)強(qiáng)調(diào)可重復(fù)性解決了這一問(wèn)題。20 世紀(jì) 70 年代的 Smalltalk 語(yǔ)言在面向?qū)ο蠓矫婵胺Q經(jīng)典—以至于 30年后的今天依然將這一語(yǔ)言視為面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的基礎(chǔ)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)可以被視作一種在程序中包含各種獨(dú)立而又互相調(diào)用的單位和對(duì)象的思想，這與傳統(tǒng)的思想剛好相反:傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)主張將程序看作一系列函數(shù)的集合，或者直接就是一系列對(duì)電腦下達(dá)的指令。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的每一個(gè)對(duì)象都應(yīng)該能夠接受數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳達(dá)給其它對(duì)象，因此它們都可以被看作一個(gè)小型的“機(jī)器” ，或者說(shuō)是負(fù)有責(zé)任的角色。目前己經(jīng)被證實(shí)的是，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)推廣了程序的靈活性和可維護(hù)性，并且在大型項(xiàng)目設(shè)計(jì)中廣為應(yīng)用。此外，支持者聲稱面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)要比以往的做法更加便于學(xué)習(xí)，因?yàn)樗軌蜃屓藗兏?jiǎn)單地設(shè)計(jì)并維護(hù)程序，使得程6 / 97序更加便于分析、設(shè)計(jì)、理解。 分布式系統(tǒng)介紹分布式軟件系統(tǒng)（Distributed Software Systems） [11, 12]是支持分布式處理的軟件系統(tǒng)，是在由通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的多處理機(jī)體系結(jié)構(gòu)上執(zhí)行任務(wù)的系統(tǒng)。它包括分布式操作系統(tǒng)、分布式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及其編譯(解釋)系統(tǒng)、分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等。分布式操作系統(tǒng) [13, 14]負(fù)責(zé)管理分布式處理系統(tǒng)資源和控制分布式程序運(yùn)行。它和集中式操作系統(tǒng)的區(qū)別在于資源管理、進(jìn)程通信和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面。分布式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 [15]用于編寫運(yùn)行于分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的分布式程序。一個(gè)分布式程序由若干個(gè)可以獨(dú)立執(zhí)行的程序模塊組成，它們分布于一個(gè)分布式處理系統(tǒng)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)上被同時(shí)執(zhí)行。它與集中式的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相比有三個(gè)特點(diǎn):分布性、通信性和穩(wěn)健性。分布式文件系統(tǒng)具有執(zhí)行遠(yuǎn)程文件存取的能力，并以透明方式對(duì)分布在網(wǎng)絡(luò)上的文件進(jìn)行管理和存取。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) [16]由分布于多個(gè)計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)上的若干個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成，它提供有效的存取手段來(lái)操縱這些結(jié)點(diǎn)上的子數(shù)據(jù)庫(kù)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在使用上可視為一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，而實(shí)際上它是分布在地理分散的各個(gè)結(jié)點(diǎn)上。當(dāng)然，分布在各個(gè)結(jié)點(diǎn)上的子數(shù)據(jù)庫(kù)在邏輯上是相關(guān)的。 J2EE 技術(shù)J2EE[17, 18]是 Java2 平臺(tái)的企業(yè)版（ Java 2 Platform Enterprise Edition） ，其是可以開發(fā)、部署和管理多層結(jié)構(gòu)、面向網(wǎng)絡(luò)并且以服務(wù)為中心的企業(yè)級(jí)應(yīng)用。J2EE 平臺(tái)采用一個(gè)多層次分布式的應(yīng)用模式。一般來(lái)說(shuō) J2EE 應(yīng)用由三或四個(gè)層次組成，如圖 21 所示。J2EE 應(yīng)用一般來(lái)說(shuō)分布在三個(gè)不同的地方：客戶端、服務(wù)器端、和數(shù)據(jù)庫(kù)端，因此 J2EE 層次一般被認(rèn)為是三層，但有時(shí)服務(wù)器端可以分為服務(wù)器表現(xiàn)端、服務(wù)器邏輯端，因此 J2EE 有時(shí)也可以被認(rèn)為是四個(gè)層次。三層架構(gòu)應(yīng)用是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的客戶端/服務(wù)器應(yīng)用架構(gòu)的一種擴(kuò)展，即在客戶端應(yīng)用和后臺(tái)存儲(chǔ)之間增加一個(gè)多線程應(yīng)用服務(wù)器 [19, 20]。7 / 97圖 21 J2EE 多層應(yīng)用由于 J2EE 多層之間，各層職責(zé)明確，層次之間通過(guò)接口通信，可以建立“低耦合、高內(nèi)聚”的軟件系統(tǒng)，并能提高系統(tǒng)的靈活、可維護(hù)、可擴(kuò)展和安全等性能。同時(shí)此框架在業(yè)界應(yīng)用非常成熟，可以減少工作量和開發(fā)周期，大大提高項(xiàng)目進(jìn)度和開發(fā)效率。因此本課題將此 J2EE 企業(yè)級(jí) Web 應(yīng)用的輕量級(jí)解決方案應(yīng)用到項(xiàng)目中。 C/S 模式與 B/S 模式C/S（Client/Server，客戶機(jī)/服務(wù)器）模式又稱 C/S 結(jié)構(gòu) [21, 22]，是軟件結(jié)構(gòu)體系中的一種，興起于 20 世紀(jì) 80 年代，C/S 模式關(guān)鍵在于功能的分布，其中一部分功能安裝在系統(tǒng)前端（客戶機(jī)）上，另一部分功能則是安裝在系統(tǒng)后端（即服務(wù)器上） 。這樣的分布模式可以減少軟件系統(tǒng)的各種瓶頸問(wèn)題。簡(jiǎn)單的說(shuō)C/S 模式的系統(tǒng)軟件一般是基于企業(yè)局域網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)，與 B/S 的模式相比，C/S 模式的應(yīng)用系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)在于其不依賴于企業(yè)外部的網(wǎng)絡(luò)，也就是說(shuō)，不管企業(yè)是否能夠上網(wǎng)，該企業(yè)的此應(yīng)用系統(tǒng)都可以正常使用 [23, 24]。C/S 模式的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 22 所示。8 / 97圖 22 C/S 模式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖B/S[25, 26]（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器）模式，又稱 B/S 結(jié)構(gòu)，是相對(duì)C/S 模式而言的。其隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展而興起，是 C/S 結(jié)構(gòu)的應(yīng)用拓展。在這種應(yīng)用模式下，用戶工作界面是通過(guò)瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。相對(duì)于 C/S 模式的應(yīng)用系統(tǒng)，B/S 模式最大優(yōu)點(diǎn)在于其運(yùn)行維護(hù)比較簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)不同人員、不同點(diǎn)點(diǎn)、以不同的網(wǎng)絡(luò)接入方式訪問(wèn)共同操作數(shù)據(jù)，但是其最大的缺點(diǎn)在于其依賴于企業(yè)的外部網(wǎng)絡(luò)，一旦外部的網(wǎng)絡(luò)中斷就將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓?；?B/S 的應(yīng)用系統(tǒng)，用戶可以通過(guò) WWW 瀏覽器去訪問(wèn) Inter 上的文本、數(shù)據(jù)、圖像、動(dòng)畫、視頻點(diǎn)播和聲音信息，這些信息都是由許許多多的Web 服務(wù)器產(chǎn)生的，而每一個(gè) Web 服務(wù)器又可以通過(guò)各種方式與 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接，大量的數(shù)據(jù)實(shí)際存放在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中?？蛻舳顺?WWW 瀏覽器，一般無(wú)須任何用戶程序，只需從 Web 服務(wù)器上下載程序到本地來(lái)執(zhí)行，在下載過(guò)程中若遇到與數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)的指令，由 Web 服務(wù)器交給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來(lái)解釋執(zhí)行，并返回給 Web 服務(wù)器，Web 服務(wù)器又返回給用戶。在這種結(jié)構(gòu)中，將許許多多的網(wǎng)連接到一塊，形成一個(gè)巨大的網(wǎng)，即全球網(wǎng)。而各個(gè)企業(yè)可以在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立自己的 Inter。作為最終用戶，只要通過(guò) Web 瀏覽器，各種處理任務(wù)都可以調(diào)用系統(tǒng)資源來(lái)完成，這樣大大簡(jiǎn)化了客戶端，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量，降低了用戶的總體擁有成本。B/S 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 23 所示。9 / 97用 戶 界 面A j a x 引擎W e b 瀏 覽 器W e b 服 務(wù) 器數(shù) 據(jù) 庫(kù)H T M L , C S SJ a v a S c r i p t 調(diào) 用數(shù) 據(jù)H T T P 請(qǐng) 求數(shù) 據(jù)查 詢 / 數(shù) 據(jù) 請(qǐng) 求用 戶 界 面 層 應(yīng) 用 服 務(wù) 層 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 訪 問(wèn) 層圖 23 B/S 體系架構(gòu)圖 本章小結(jié)本章主要講述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)具體論述了 J2EE 框架以及 B/S 和 C/S模式的比較以及優(yōu)劣點(diǎn)。10 / 973 系統(tǒng)需求分析 可行性分析系統(tǒng)的可行性性分析主要是指對(duì)所建設(shè)系統(tǒng)的各種條件進(jìn)行分析，得出系統(tǒng)建設(shè)的可行程度 [14]。系統(tǒng)可行的條件包括諸多方面，有經(jīng)濟(jì)層面上的、法律層面上的、技術(shù)層面上的等等。進(jìn)行可行性分析能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)的某方面不足，或某種條件的不完善等情況，可以及時(shí)終止系統(tǒng)的建設(shè)，避免造成的損失。若不經(jīng)過(guò)可行性分析，在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中因某條件不成熟而受阻，最終完成不了整個(gè)軟件項(xiàng)目，將會(huì)對(duì)人力物力造成嚴(yán)重浪費(fèi) [15]。系統(tǒng)的可行性性分析主要是指對(duì)所建設(shè)系統(tǒng)的各種條件進(jìn)行分析，得出系統(tǒng)建設(shè)的可行程度。經(jīng)濟(jì)可行性是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)開發(fā)的費(fèi)用和系統(tǒng)使用預(yù)計(jì)給企業(yè)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合分析，來(lái)判斷是否可行 [16]。由于該系統(tǒng)是是通過(guò) Microsoft 提供的Windows Azure 云計(jì)算服務(wù)而實(shí)現(xiàn)的，無(wú)須單獨(dú)去購(gòu)買存儲(chǔ)設(shè)備和服務(wù)器，也無(wú)須專人維護(hù)，只需要能上網(wǎng)的電腦就能訪問(wèn)系統(tǒng)。主要的任務(wù)是程序編寫，所需的費(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)不是很高，系統(tǒng)在投入使用后，能有效改善管理，提高工作效率，有效節(jié)約費(fèi)用，綜合比較開發(fā)成本，本系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上可行。技術(shù)可行性分析主要是判斷在系統(tǒng)開發(fā)中使用的技術(shù)是否存在障礙，能否順利進(jìn)行，使用的技術(shù)是否科學(xué)、穩(wěn)定等，開發(fā)人員是否具備技術(shù)要求。本管理系統(tǒng)將采用當(dāng)前的主流軟件開發(fā)技術(shù) ，該技術(shù)具有很好的穩(wěn)定性，且有很多類似的應(yīng)用系統(tǒng)的源代碼可以在互聯(lián)網(wǎng)上找到并加以參考；本次開發(fā)的人員主要是長(zhǎng)期從事軟件工作的工程師，編程經(jīng)驗(yàn)豐富，因此，本系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)可行。電力企業(yè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)監(jiān)控管理系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：電力企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中心現(xiàn)有多臺(tái)服務(wù)器，服務(wù)器有早期購(gòu)買的，也有最近購(gòu)買的，早期購(gòu)買的服務(wù)器運(yùn)行極不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大，人數(shù)的增加，需要投入資金購(gòu)買更多的服務(wù)器。電力企業(yè)早期開發(fā)的數(shù)據(jù)監(jiān)控管理系統(tǒng)使用 ASP 語(yǔ)言，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Access，隨著數(shù)據(jù)的增多，該系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法處理，在高峰使用期間經(jīng)常無(wú)法訪問(wèn)，已經(jīng)不能滿足教學(xué)管理的需求；另一套用于數(shù)據(jù)信息監(jiān)控管理的系統(tǒng)采用的是 PHP+MS SQL2022 的設(shè)計(jì)，因這二個(gè)系統(tǒng)采用的是不同的數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，給使用和管理帶來(lái)諸多不便。電力企業(yè)迫切需要開發(fā)一套成本投入低，容易管理和方便維護(hù)的系統(tǒng)，并且新開發(fā)的系統(tǒng)能導(dǎo)入之前舊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。11 / 97系統(tǒng)需求分析的原則系統(tǒng)需求分析一般有以下原則：要全面了解系統(tǒng)的使用客戶群體開發(fā)該管理系統(tǒng)的主要目標(biāo)，是為電力企業(yè)開發(fā)一套能滿足數(shù)據(jù)監(jiān)控管理使用的系統(tǒng)，做到量身定作，不求功能最全，只求功能夠用好用。注重與教務(wù)人員的溝通從事教務(wù)系統(tǒng)開發(fā)的人員在進(jìn)行需求分析時(shí)，需要與教務(wù)工作人員調(diào)研了解，了解用戶的真實(shí)需求 [17]。畢竟開發(fā)人員不一定了解教學(xué)管理業(yè)務(wù)，單憑自己調(diào)查分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須加強(qiáng)與監(jiān)控管理的人員進(jìn)行溝通和交流。系統(tǒng)開發(fā)者只有在與客戶的交流過(guò)程中才能真正了解該行業(yè)的規(guī)則、業(yè)務(wù)流程等，在后續(xù)的軟件設(shè)計(jì)中，才能設(shè)計(jì)出真正貼近需求的功能模塊。尊重使用者的意見進(jìn)行需求分析時(shí)，難免會(huì)與教務(wù)人員咨詢，對(duì)某個(gè)功能展開討論，有時(shí)會(huì)遇到意見不一致，開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)充分尊重客戶的意見，即使是客戶的理論或看法是不正確的，也應(yīng)該找到充足的依據(jù)來(lái)耐心說(shuō)服教務(wù)人員 [18]。必須按系統(tǒng)分析方法有序進(jìn)行進(jìn)行系統(tǒng)需求分析時(shí)，通常要依照自頂向下、依次分解的分析方法來(lái)對(duì)待具體問(wèn)題 [19]。把一個(gè)整體的系統(tǒng)拆分成小的、具有獨(dú)立功能的小系統(tǒng)或模塊，這樣可以將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行分解，再逐個(gè)進(jìn)行解決，可以降低難度。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候同樣要采取模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)分模塊依次進(jìn)行設(shè)計(jì)，再進(jìn)行整合形成統(tǒng)一的系統(tǒng) [20]?？梢允褂幂o助工具進(jìn)行分析軟件工程中有很多輔助分析的工具和方法，比如邏輯視圖、數(shù)據(jù)流圖、業(yè)務(wù)流程圖等，可以使用這些工具對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行分析，可以更加直觀地了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和各部分之間的關(guān)系 [21]。 業(yè)務(wù)流程分析（1）網(wǎng)站采用公開網(wǎng)站的工作模式，開放給所有愿意了解資源信息的用戶，用戶只需要輸入網(wǎng)站的網(wǎng)址就可以輕松道到達(dá)網(wǎng)站的首頁(yè)，瀏覽資源信息。（2）網(wǎng)站將為用戶提供賬號(hào)管理，以便用戶對(duì)賬號(hào)進(jìn)行管理，具體為注冊(cè)、登錄、注銷密碼：如圖 31 資源信息查詢功能；12 / 97登陸校驗(yàn)成功登陸系是否正確圖 31 用戶登錄查詢功能（3）網(wǎng)站使用用戶參與建設(shè)模式，就是指用戶可以通過(guò)注冊(cè)賬號(hào)，密碼獲得上傳資源信息的權(quán)利，只要他上傳了有關(guān)資源信息，經(jīng)過(guò)網(wǎng)站的工作人員的審核通過(guò)后就可以發(fā)布在網(wǎng)站上。（4）網(wǎng)站實(shí)行巡視共享模式，所有用戶都瀏覽巡視信息，但是注冊(cè)用戶科可以受到更多的瀏覽巡視信息的權(quán)利，也可以把自己的巡視信息發(fā)布在網(wǎng)站上。用例圖是被稱為參與者的外部用戶所能觀察到的系統(tǒng)功能的模型圖，其中呈現(xiàn)了相關(guān)的參與者和一些實(shí)例，根據(jù)彼此關(guān)系，對(duì)相關(guān)系統(tǒng)或類進(jìn)行建模。通過(guò)使用可視化的例圖，以這種形式來(lái)體現(xiàn)了用例之間的有機(jī)聯(lián)系；用例圖可以對(duì)系統(tǒng)或類的行為了解更為深透，為開發(fā)人員提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)素材 [22]。電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的用戶主要有系統(tǒng)管理員、監(jiān)控人員、領(lǐng)導(dǎo)三種。系統(tǒng)管理員用例分析系統(tǒng)管理員用例圖如圖 32 所示，管理員通常由電廠工作人員擔(dān)任，具有系統(tǒng)管理、基本信息管理、權(quán)限信息管理、數(shù)據(jù)信息管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)備份、注銷用戶等權(quán)限。其中系統(tǒng)管理包括添加系統(tǒng)管理員及修改系統(tǒng)管理員基本信息、電廠基本信息設(shè)置、數(shù)據(jù)庫(kù)備份管理等。13 / 97