【文章內(nèi)容簡介】 能模塊的功能進行了測試。5 / 972 相關理論和技術基礎本章主要介紹設計和實現(xiàn)電廠環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)所涉及到的關鍵理論與技術，包括面向對象的理論，分布式系統(tǒng)的介紹以及 J2EE 技術。 面向對象的系統(tǒng)思想、方法、和手段面向對象的思想方法 [9, 10]是 80 年代中期才發(fā)展起來的，至今己形成較為完整的方法學理論體系。是一種目前最先進的系統(tǒng)“問題求解力一法策略”（Problem solving strategy） 。相對于傳統(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）而是強調(diào)直接以問題域（即現(xiàn)實世界）中的客觀事物為中心來思考問題，認識問題，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)中的對象，作為系統(tǒng)的基本構成單位。該方法可以使系統(tǒng)直接映射問題域，保持問題域中事物及其相互關系的本來面目。IEC 61970 CIM（電網(wǎng)公共信息模型）國際標準，就是一種面向對象的電網(wǎng)系統(tǒng)模型，面向對象的模型非常適合于我們構建不依賴于特定功能的“信息平臺” ，從而為真正意義上的系統(tǒng)整合奠定基礎，主要因為以下幾個原因：面向對象的模型是問題域中客觀系統(tǒng)或事物的直接映射，它是客觀的，可以形成標準；面向對象的模型中的對象具有封裝和隱藏特性，局部的修改和優(yōu)化影響被限制在對象（類）的內(nèi)部，因此，具有很好的可擴充性和可維護性。面向對象的模型相對于其他任何原理的模型都更適合描述象圖形、資源對象分類、資源之間的父子組合關系等系統(tǒng)信息。面向對象程序設計的雛形，早在 1960 年的 Simula 語言中即可發(fā)現(xiàn)，當時的程序設計領域正面臨著一種危機:在軟硬件環(huán)境逐漸復雜的情況下，軟件如何得到良好的維護？面向對象程序設計在某種程度上通過強調(diào)可重復性解決了這一問題。20 世紀 70 年代的 Smalltalk 語言在面向對象方面堪稱經(jīng)典—以至于 30年后的今天依然將這一語言視為面向對象語言的基礎。面向對象程序設計可以被視作一種在程序中包含各種獨立而又互相調(diào)用的單位和對象的思想，這與傳統(tǒng)的思想剛好相反:傳統(tǒng)的程序設計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電腦下達的指令。面向對象程序設計中的每一個對象都應該能夠接受數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳達給其它對象，因此它們都可以被看作一個小型的“機器” ，或者說是負有責任的角色。目前己經(jīng)被證實的是，面向對象程序設計推廣了程序的靈活性和可維護性，并且在大型項目設計中廣為應用。此外，支持者聲稱面向對象程序設計要比以往的做法更加便于學習，因為它能夠讓人們更簡單地設計并維護程序，使得程6 / 97序更加便于分析、設計、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)絡互聯(lián)的多處理機體系結構上執(zhí)行任務的系統(tǒng)。它包括分布式操作系統(tǒng)、分布式程序設計語言及其編譯(解釋)系統(tǒng)、分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。分布式操作系統(tǒng) [13, 14]負責管理分布式處理系統(tǒng)資源和控制分布式程序運行。它和集中式操作系統(tǒng)的區(qū)別在于資源管理、進程通信和系統(tǒng)結構等方面。分布式程序設計語言 [15]用于編寫運行于分布式計算機系統(tǒng)上的分布式程序。一個分布式程序由若干個可以獨立執(zhí)行的程序模塊組成，它們分布于一個分布式處理系統(tǒng)的多臺計算機上被同時執(zhí)行。它與集中式的程序設計語言相比有三個特點:分布性、通信性和穩(wěn)健性。分布式文件系統(tǒng)具有執(zhí)行遠程文件存取的能力，并以透明方式對分布在網(wǎng)絡上的文件進行管理和存取。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) [16]由分布于多個計算機結點上的若干個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成，它提供有效的存取手段來操縱這些結點上的子數(shù)據(jù)庫。分布式數(shù)據(jù)庫在使用上可視為一個完整的數(shù)據(jù)庫，而實際上它是分布在地理分散的各個結點上。當然，分布在各個結點上的子數(shù)據(jù)庫在邏輯上是相關的。 J2EE 技術J2EE[17, 18]是 Java2 平臺的企業(yè)版（ Java 2 Platform Enterprise Edition） ，其是可以開發(fā)、部署和管理多層結構、面向網(wǎng)絡并且以服務為中心的企業(yè)級應用。J2EE 平臺采用一個多層次分布式的應用模式。一般來說 J2EE 應用由三或四個層次組成，如圖 21 所示。J2EE 應用一般來說分布在三個不同的地方：客戶端、服務器端、和數(shù)據(jù)庫端，因此 J2EE 層次一般被認為是三層，但有時服務器端可以分為服務器表現(xiàn)端、服務器邏輯端，因此 J2EE 有時也可以被認為是四個層次。三層架構應用是對標準的客戶端/服務器應用架構的一種擴展，即在客戶端應用和后臺存儲之間增加一個多線程應用服務器 [19, 20]。7 / 97圖 21 J2EE 多層應用由于 J2EE 多層之間，各層職責明確，層次之間通過接口通信，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、可擴展和安全等性能。同時此框架在業(yè)界應用非常成熟，可以減少工作量和開發(fā)周期，大大提高項目進度和開發(fā)效率。因此本課題將此 J2EE 企業(yè)級 Web 應用的輕量級解決方案應用到項目中。 C/S 模式與 B/S 模式C/S（Client/Server，客戶機/服務器）模式又稱 C/S 結構 [21, 22]，是軟件結構體系中的一種，興起于 20 世紀 80 年代，C/S 模式關鍵在于功能的分布，其中一部分功能安裝在系統(tǒng)前端（客戶機）上，另一部分功能則是安裝在系統(tǒng)后端（即服務器上） 。這樣的分布模式可以減少軟件系統(tǒng)的各種瓶頸問題。簡單的說C/S 模式的系統(tǒng)軟件一般是基于企業(yè)局域網(wǎng)的應用系統(tǒng)，與 B/S 的模式相比，C/S 模式的應用系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于其不依賴于企業(yè)外部的網(wǎng)絡，也就是說，不管企業(yè)是否能夠上網(wǎng)，該企業(yè)的此應用系統(tǒng)都可以正常使用 [23, 24]。C/S 模式的系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構如圖 22 所示。8 / 97圖 22 C/S 模式網(wǎng)絡結構圖B/S[25, 26]（Browser/Server，瀏覽器/服務器）模式，又稱 B/S 結構，是相對C/S 模式而言的。其隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展而興起，是 C/S 結構的應用拓展。在這種應用模式下，用戶工作界面是通過瀏覽器來實現(xiàn)的。相對于 C/S 模式的應用系統(tǒng)，B/S 模式最大優(yōu)點在于其運行維護比較簡單，能實現(xiàn)不同人員、不同點點、以不同的網(wǎng)絡接入方式訪問共同操作數(shù)據(jù)，但是其最大的缺點在于其依賴于企業(yè)的外部網(wǎng)絡，一旦外部的網(wǎng)絡中斷就將導致整個系統(tǒng)的癱瘓?；?B/S 的應用系統(tǒng)，用戶可以通過 WWW 瀏覽器去訪問 Inter 上的文本、數(shù)據(jù)、圖像、動畫、視頻點播和聲音信息，這些信息都是由許許多多的Web 服務器產(chǎn)生的，而每一個 Web 服務器又可以通過各種方式與 數(shù)據(jù)庫服務器連接，大量的數(shù)據(jù)實際存放在數(shù)據(jù)庫服務器中?？蛻舳顺?WWW 瀏覽器，一般無須任何用戶程序，只需從 Web 服務器上下載程序到本地來執(zhí)行，在下載過程中若遇到與數(shù)據(jù)庫有關的指令，由 Web 服務器交給數(shù)據(jù)庫服務器來解釋執(zhí)行，并返回給 Web 服務器，Web 服務器又返回給用戶。在這種結構中，將許許多多的網(wǎng)連接到一塊，形成一個巨大的網(wǎng)，即全球網(wǎng)。而各個企業(yè)可以在此結構的基礎上建立自己的 Inter。作為最終用戶，只要通過 Web 瀏覽器，各種處理任務都可以調(diào)用系統(tǒng)資源來完成，這樣大大簡化了客戶端，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體擁有成本。B/S 網(wǎng)絡結構如圖 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 器數(shù) 據(jù) 庫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 求數(shù) 據(jù)查 詢 / 數(shù) 據(jù) 請 求用 戶 界 面 層 應 用 服 務 層 數(shù) 據(jù) 庫 訪 問 層圖 23 B/S 體系架構圖 本章小結本章主要講述了系統(tǒng)設計的相關技術具體論述了 J2EE 框架以及 B/S 和 C/S模式的比較以及優(yōu)劣點。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所建設系統(tǒng)的各種條件進行分析，得出系統(tǒng)建設的可行程度 [14]。系統(tǒng)可行的條件包括諸多方面，有經(jīng)濟層面上的、法律層面上的、技術層面上的等等。進行可行性分析能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)建設的某方面不足，或某種條件的不完善等情況，可以及時終止系統(tǒng)的建設，避免造成的損失。若不經(jīng)過可行性分析，在系統(tǒng)建設過程中因某條件不成熟而受阻，最終完成不了整個軟件項目，將會對人力物力造成嚴重浪費 [15]。系統(tǒng)的可行性性分析主要是指對所建設系統(tǒng)的各種條件進行分析，得出系統(tǒng)建設的可行程度。經(jīng)濟可行性是通過對系統(tǒng)開發(fā)的費用和系統(tǒng)使用預計給企業(yè)帶來的經(jīng)濟效益進行綜合分析，來判斷是否可行 [16]。由于該系統(tǒng)是是通過 Microsoft 提供的Windows Azure 云計算服務而實現(xiàn)的，無須單獨去購買存儲設備和服務器，也無須專人維護，只需要能上網(wǎng)的電腦就能訪問系統(tǒng)。主要的任務是程序編寫，所需的費用相對來說不是很高，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)約費用，綜合比較開發(fā)成本，本系統(tǒng)在經(jīng)濟上可行。技術可行性分析主要是判斷在系統(tǒng)開發(fā)中使用的技術是否存在障礙，能否順利進行，使用的技術是否科學、穩(wěn)定等，開發(fā)人員是否具備技術要求。本管理系統(tǒng)將采用當前的主流軟件開發(fā)技術 ，該技術具有很好的穩(wěn)定性，且有很多類似的應用系統(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)的人員主要是長期從事軟件工作的工程師，編程經(jīng)驗豐富，因此，本系統(tǒng)的開發(fā)技術可行。電力企業(yè)現(xiàn)有數(shù)據(jù)監(jiān)控管理系統(tǒng)存在以下問題：電力企業(yè)網(wǎng)絡中心現(xiàn)有多臺服務器，服務器有早期購買的，也有最近購買的，早期購買的服務器運行極不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)死機現(xiàn)象，隨著企業(yè)規(guī)模的擴大，人數(shù)的增加，需要投入資金購買更多的服務器。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 語言，數(shù)據(jù)庫采用Access，隨著數(shù)據(jù)的增多，該系統(tǒng)已經(jīng)無法處理，在高峰使用期間經(jīng)常無法訪問，已經(jīng)不能滿足教學管理的需求；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 的設計，因這二個系統(tǒng)采用的是不同的數(shù)據(jù)庫開發(fā)，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，給使用和管理帶來諸多不便。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的系統(tǒng)，并且新開發(fā)的系統(tǒng)能導入之前舊系統(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，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。注重與教務人員的溝通從事教務系統(tǒng)開發(fā)的人員在進行需求分析時，需要與教務工作人員調(diào)研了解，了解用戶的真實需求 [17]。畢竟開發(fā)人員不一定了解教學管理業(yè)務，單憑自己調(diào)查分析是遠遠不夠的，必須加強與監(jiān)控管理的人員進行溝通和交流。系統(tǒng)開發(fā)者只有在與客戶的交流過程中才能真正了解該行業(yè)的規(guī)則、業(yè)務流程等，在后續(xù)的軟件設計中，才能設計出真正貼近需求的功能模塊。尊重使用者的意見進行需求分析時，難免會與教務人員咨詢，對某個功能展開討論，有時會遇到意見不一致，開發(fā)人員應當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，也應該找到充足的依據(jù)來耐心說服教務人員 [18]。必須按系統(tǒng)分析方法有序進行進行系統(tǒng)需求分析時，通常要依照自頂向下、依次分解的分析方法來對待具體問題 [19]。把一個整體的系統(tǒng)拆分成小的、具有獨立功能的小系統(tǒng)或模塊，這樣可以將一個復雜的問題進行分解，再逐個進行解決，可以降低難度。在系統(tǒng)設計的時候同樣要采取模塊化設計，對各個分模塊依次進行設計，再進行整合形成統(tǒng)一的系統(tǒng) [20]?？梢允褂幂o助工具進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)務流程圖等，可以使用這些工具對具體問題進行分析，可以更加直觀地了解系統(tǒng)的結構和各部分之間的關系 [21]。 業(yè)務流程分析（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網(wǎng)站的首頁，瀏覽資源信息。（2）網(wǎng)站將為用戶提供賬號管理，以便用戶對賬號進行管理，具體為注冊、登錄、注銷密碼：如圖 31 資源信息查詢功能；12 / 97登陸校驗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模式，就是指用戶可以通過注冊賬號，密碼獲得上傳資源信息的權利，只要他上傳了有關資源信息，經(jīng)過網(wǎng)站的工作人員的審核通過后就可以發(fā)布在網(wǎng)站上。（4）網(wǎng)站實行巡視共享模式，所有用戶都瀏覽巡視信息，但是注冊用戶科可以受到更多的瀏覽巡視信息的權利，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)了相關的參與者和一些實例，根據(jù)彼此關系，對相關系統(tǒng)或類進行建模。通過使用可視化的例圖，以這種形式來體現(xiàn)了用例之間的有機聯(lián)系；用例圖可以對系統(tǒng)或類的行為了解更為深透，為開發(fā)人員提供詳細的設計素材 [22]。電廠環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的用戶主要有系統(tǒng)管理員、監(jiān)控人員、領導三種。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任，具有系統(tǒng)管理、基本信息管理、權限信息管理、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、電廠基本信息設置、數(shù)據(jù)庫備份管理等。13 / 97