【毕业学位论文】（Word原稿）某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统的设计与应用-软件工程

摘 要 某 市城市排水公司以污水处理和环境保护为职能，担负着某 市新建污水项目的融资建设，现有和建成后污水管网、泵站、污水处理厂的运营管理及担负着污水处理费的收费管理。现拥有主干管网 448 公里，污水日处理能力达 29 万吨。下属某某市南区污水处理厂、江东北区污水处理厂、泵站运营分公司、排水监测分中心和镇海排水分公司等 5 个基层单位。 为方便对某 市城市排水有限公司的工作信息化和科学化，论文设计了一套地理信息系统帮助某某市城市排水有限公司解决工作中的不便。系统主要针对排水设施管理、排水运行管理、排水用户管理以及排水管网 养护管理进行了设计和实现。设计中采用了软件工程技术和数据库以及 术共同完成系统的实现。 最后，对全文进行总结，并提出展望。 近年来，随着我国互联网技术和软件技术的飞速发展同时我国上网人数的猛增，使得互联网技术深入我们日常生活。超声检测仪质量信息管理系统是工业生产中时候必不可少的一个部分，超声检测仪质量信息管理系统在设计和实现的时候往往需要考虑众多的因素，确保系统的安全可靠。 【关键字】 水管理，软件架构 of a 90000 a of to of is of of in IS to of In at s in is a in of of to of 一章 绪论 . 5 究背景及意义 . 5 内外研究现状 . 6 题的研究内容 . 7 文的组织结构 . 8 第二章 系统相关技术介绍 . 10 术架构 . 10 统流程机制 . 12 、设计流程 . 30 务流程 . 32 统数据库设计 . 34 口管理设计 . 43 第五章 详细设计 . 46 统整体框架 . 46 水设施管理模块设计 . 47 水运行管理模块 . 50 水户管理 . 54 水 管网的养护管理 . 56 统配置与管理 . 58 第六章系统测试与性能分析 . 60 试目的 . 60 试 的基本概念 . 60 试步骤 . 62 试环境 . 62 试结果分析 . 64 章小结 . 65 第七章总结展望 . 66 致谢 . 70 第一章 绪论 究背景及意义 随着 发展，社会的信息化强度增强，企业竞争之激烈，故对市场信息的掌握范围不仅仅是周边的一些信息，而应把范围扩展到全国，甚至全世界，恰是实现这目标的有利工具。对于新产品，新观点的调查范围应该更广泛。通过软件系统的设计和网络的有机结合能够更好充分满足客户的需求，信息反馈的范围扩大，人力资源的节省，从而使得企业在竞争激烈的市场中拥有更强大的资本。开发某某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统是为了更好的把市场的信息更准确更快速的反馈给客户，使信息的来源更广泛，从而提高信息的准确性。 某市城市排水公司以污水处理和环境保护为职能，担负着某某市新建污水项目的融资建设，现有和建成后污水管网、泵站、污水处理厂的运营管理及担负着污水处理费的 收费管理。 现拥有主干管网 448 公里，污水日处理能力达 29 万吨。下属某某市南区污水处理厂、江东北区污水处理厂、泵站运营分公司、排水监测分中心和镇海排水分公司等 5 个基层单位。 待建的“排水管理地理信息系统”是企业运行管理及服务的核心，它将围绕排水运行管理业务、覆盖管辖下的各基层单位的有关排水业务应用，主要包括两大类应用： 围绕提高决策与管理水平，开展面向企业内部的排水管理核心业务应用； 围绕增强监管与服务能力，开展面向企业的业务应用。 待建的“排水管理地理信息系统”提供排水管理的数据基础平台、应用基础平台、业 务资源管理平台等内容，其中，数据基础平台实现某某市城市排水公司排水数据总库的统一管理，集成后的排水业务相关的空间信息、属性信息、实时信息、视频信息等将更好的为宁波排水系统运行管理业务提供数据基础服务。应用基础平台实现企业内部用户的统一管理、网络应用资源统一管理和统一访问控制，并在此基础上实现个性化服务，具体操作体现在系统配置与管理子系统上，更好的为信息资源管理平台提供配置管理基础。业务资源管理主要是围绕排水相关业务而建设，具体包括排水设施管理、排水运行管理、排水户管理、排水管网养护管理及排水信息资源管理等子 系统。 通过将数据基础平台、应用基础平台和业务资源管理平台的有效集成，更好的为某某市城市排水公司的生产、运行、调度等业务服务。 在此基础上，论文所设计的系统可以达到使用目前的某某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统经过相应的设计改进后，避免传统的人工操作带来的诸多不便，比如耗费大量的人力物力以及相应的环境资源，而某某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统可以具有容易维护，易于升级，多接口管理，实施成本低的优势。并且能够客观地满足客户的需求，为用户提供更多的合理的支持。 内外研究现状 由于我国的经 济发展水平有限，排水管网 我国起步很晚， 90 年代初 才在个别城市建立了排水管理系统，例如：上海、天津、哈尔滨、广州、无锡 等地。但还不是十分完善，因此，如何建立有效的排水管网信息系统，正处于 探索开发阶段。 天津市排水管理处已经在 97 年 12 月，以天津市二号桥地区为试验小区，建成了天津市排水地理信息系统。该系统对全市范围内的排水工程设施进行调查、测量和数字化，并建立排水设施实时数据采集系统。 上海市排水防汛地理信息系统。这是上海城市排水有限公司建立的一个具有中央信息查询、分布式的实时数据 采集、分层数据传输、辅助决策支持的综合信息系统。系统以防汛数据采集系统和合流监控系统为基础，以 基本工具，实现排水设施和排水数据的管理，实现防汛辅助决策。为提高南宁市雨污水运营和管理工作水平，提高服务质量，广西绿城水务武汉市城市污水综合治理工程之一“武汉市主城区排水管网地理信息系统 (程 于 2004 年 正式开工， 件被选择成为本项目的基础技术平台。该系统包括管网管理、污水处理厂及泵站实时监控系统以及水动力学模型的建立，可实现全市污水处理收集系统的信息管理和污水厂及泵站实时监控 ，有效地提高现有污水处理系统运行效率。 从以上几个国内的实例可以看出，大规模建设城市排水设施必将带来越来越多的管理问题，如何提高管理水平已成为当务之急。利用先进的 术建立排水管网管理系统成为了首选的解决方案。大连排水处结合大连市的实际情况，将原有的排水管道资料和实际普查的资料综合起来，开发了大连市排水管网地理信息系统，为今后的城市建设和城市管理奠定了良好基础。 题的研究内容 利用成熟先进的信息技术手段，基于现实需求和现有条件，运用地理信息系统、数据库和 术，综合空间、属性、图纸、检测、 监测等信息，围绕排水运行管理业务，建立某某市排水有限公司排水管理地理信息系统，实现日常排水运行业务的数字化管理，及时、准确、全面地向管理者、领导提供排水系统的相关信息，为企业提供重要的管理依托平台，提高企业的决策、管理和服务水平。 通过系统建设将整合和采集排水生产管理相关数据，建立完整的企业生产排水综合数据库，实现数据维护与更新动态管理，并建立排水设施管理、排水运行管理、排水户管理、排水管网养护管理、排水信息资源管理等应用。 论文设计某某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统主要实现以下功能： （ 一）宁波城市排水综合数据库建设 为实现排水各应用系统的灵活使用和操作便利，实现整体系统的强大扩展性和伸缩性，排水综合数据库的建设显得极其重要，尤其是项目建设初期更要奠定好数据结构基础，充分考虑可扩展性和开放性，建立一个稳定、健壮的综合数据库平台。其对内提供数据共享、协同工作和应用整合机制；对外提供一个与企业、与政府的信息接口和服务代理。 （二）应用系统及服务平台的建设 宁波排水企业内部业务处理不可能脱离具体的业务应用系统的支持。重点建设好全局性的、自上而下的网上应用项目和服务平台，包括排水设施设备管理系 统、排水运行管理系统、排水户管理系统、排水管网养护管理系统、排水信息资源管理系统和系统配置管理系统。通过业务系统的建设，搭建企业应用体系框架，整合排水业务数据，理顺排水业务操作流程，逐步建立对内服务、对外交流的服务平台。 （三）支撑平台建设 建立可靠的服务器存储和管理支撑平台，能灵活调度网络资源，有切换到备份系统的能力，有安全防范和审计分析能力，并配置系统运行所需要的各类软硬件资源。网络将利用现有平台，非本工程实施内容。 （四）安全体系建设 按照“统一规划、分工负责；综合防范、整体安全；分级保护、务求实 效”的原则。建立综合安全服务体系，从物理、网络、系统、信息和应用等方面保证整体安全；建立标准统一、分级管理、适应应用需要、切实可行的网络安全保障体系。 文的组织结构 第一章绪论。介绍了项目的背景，并对某某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统这一概念进行了概述，最后对某某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统国内外发展的概况进行了描述。 第二章相关技术介绍。对 架及 术和 据库、开发语言 第三章对系统需求进行分析提出了系统设计的目标与原则 ，对系统功能模块进行科学合理的划分，并对各个功能子系统所具备的功能作了概述。结合某某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统的开发思想和开发技术，运用 B/S 模式的三层体系结构的思想，分析设计了适用于排水管理地理信息系统工作的信息化平台。 第四章对系统的总体设计，对整套系统进行合理的模块设计与数据库设计。按照软件设计开发原则进行相关 、数据流程图的设计。并且按照权限分配角色用户。 第五章是系统详细设计，描述了系统业务模块。详细设计了各个模块的流程图和实现功能代码。 第六章系统的实现与系统测试。着重介绍了系统 的数据库设计，对系统的实现方法做了介绍。 使用“黑盒测试”方法对本系统进行了测试，并对测试结果进行了分析。 第七章总结与展望。对论文工作进行总结，并提出了对下一步工作的展望。 第二章 系统相关技术介绍 术架构 系统技术选择的原则是最大限度满足客户提出的功能和性能的需求，为客户创造最大价值，主要包括： 随着软件技术的发展，在应用系统结构方面，有了很多新的方法和技术。针对 用需要和特点，系统需要有良好的可伸缩性、提供端到 端的自动化服务、逐步演化升级等， 出 基本结构应当是一个分布式的构件系统。该系统的总体技术结构主要由数据层、构件层和应用层组成，在构件层中，所有产品最终以构件的方式提供。这一结构充分考虑企业信息系统的发展方向。未来本系统的构件可以和企业其他应用系统的构件一道，形成企业整个信息系统的基础构件体系。各种构件和面向服务的关联技术将这些构件所提供的服务关联、无缝集成，为企业的管理、商务和运营提供完整一致的应用支持。 1、数据层 主要对数据的存储和使用提供技术手段。数据是系统信息的基础。数据 层完成的工作主要包括以下几个方面： 数据的存储 数据的分布 数据的备份和恢复 数据的中介和适配 2、信息服务层 信息服务层是对数据层的封装，封装后的构件按照信息服务的模式向业务逻辑层提供信息服务，并通过适配器接口对外部系统提供信息服务。信息服务层按照系统域进行组织，系统域的划分以数据层的主题域划分为依据，根据信息服务的要求进行了细化。 3、业务逻辑层 这个层次是所有应用的基础。构件完成基本的系统或商务处理功能，这些功能通过服务向应用或外部提供。随着技术的进步，构件已经不仅仅包含一些具有处理功能的运行单元，基 本界面单元也可以以构件的方式提供。构件的价值在于提供各种处理功能，这些处理功能是以服务的方式提供的。 4、控制层 控制层是面向系统的使用者的层次，这里的系统的使用者是一个泛化的概念，它包括： （ 1）使用各种功能的操作人员。 （ 2）需要调用本系统功能的企业内部的其它系统。 这些问题同样需要系统软件（例如，统一的企业门户）和应用软件（ 式的界面集成、 流程管理等）协调处理解决。 全局的流程管理可以通过 功能来实现，也可以通过简单的构件间通信机制解决。使用后者的前提是系统功能的合理 划分。本系统与外围系统间可以不需要 成流程。上述层次只是应用软件的结构。为了实现这一结构，还需要有运行环境和构件关联技术的支持。这些环境和技术包括： 数据库系统和文件系统，这是数据赖以建立的基础，系统的所有数据都是由数据库系统或文件系统支持的。构件和数据的接口也需要由数据库系统或文件系统提供。构件运行环境。构件需要相对复杂的运行环境，运行环境要完成构件的部署、激活、管理。对于应用软件来说，可能更重要的是构件间的通信（接口）和其他关联机制。系统公共服务。为了保证商务和运营支持的完整性和端到端的自动化处理 ，还需要有一些公共的服务来对构件和构件服务形成的应用进行高层次的关联和管理。这些服务包括：门户、流程管理、规则和策略管理等 12。 本系统的总体技术结构如图所示，由数据层、构件层和应用层组成，在构件层中，所有产品最终以构件的方式提供。这一结构充分考虑企业信息系统的发展方向。未来本系统的构件可以和企业其他应用系统的构件一道，形成企业整个信息系统的基础构件体系。 图 2统分层结构图 数据是系统信息的基础。数据层的完成工作主要包括以下几个方面： 通过中介功能，以 求的格式向其提供本系统管理的数 据。可以通过 其他系统（主要是非实时）提供数据一级的集成或接口。可以利用 为系统数据的备份。可以利用 企业的决策支持系统提供商务和运营现场数据。 统流程机制 程引擎构成要素 系统中，在多个子系统都有流程管理功能，这都是通过同样的流程引擎实现的。系统采用的流程引擎包括以下几个基本的构成要素：起始状态、激励事件、进行的处理、处理的结果、结果状态、保留事件。 例说明 以下通过对一个流程状态变化的描述，简单说明本系统流程引擎的工作原理。以订单流程中的资源环节 处理为例： 1、当一个业务订单完成了若干处理后，下一步将要进行资源的配置，称此时为等待配置资源状态； 2、当系统通过人工或自动方式要启动资源配置过程，此时称该订单接收到一个激励事件，叫做资源配置启动； 3、之后系统进行资源的配置，将进行资源配置称为一个处理（或操作）； 4、配置完成后，必然有成功或失败的结果，在系统中称为配置结果。假设配置成功，那么此时这张订单本文应该认为和之前的等待资源配置状态不是同一个状态，称为资源配置完成状态。 体应用 在数据库中，每个字段和一个要素相对应，一个业务处理 过程，就是类似前述过程的集合。系统可以通过关系模型描述业务处理的流程，从而实现业务流程调度。其中的处理，在实例中则对应着应用构件的一个服务接口。 在系统中，各子系统的流程管理均通过这样的流程引擎实现。由于任何状态下，系统的动作均取决于所接收到的激励事件，而不论系统的异常还是正常都属于一种激励事件，它的描述是一致的，因此，有限状态机的描述对于系统统一异常和正常处理有很大意义，使得系统有强大的异常处理能力。 将来，各子系统间的流程引擎也可以通过 现，而内部的流程引擎仍然可以使用现有的机制。由于充分考虑到将 来与 统的整合，目前系统间的信息传递均使用 层的流程结构 述 针对这些复杂的因素，系统采用流程分层的机制，将整个业务流程进行分解成为订单流程、施工流程、资源流程和帐务流程，整个业务流程的控制由订单流程通过与各子系统的接口交换控制信息。 由于视野的局限，在端到端的流程环节中，环节的责任人往往无法理解整体的需求，而端到端的流程又必须靠各个环节来保障。分层以后，各环节之间接口的复杂程度降低，对责任人的考核指标的复杂程度也随之降低。简化系统流程配置，增加流程的灵活性。分层管 理以后，整体流程可以简单定义个环节的入口点，选择已有的环节内流程，或根据需要，指定各环节生成新的流程即可。用各个击破的方式解决流程配置的问题，可以大大提高流程配置的成功率和质量。便于解决系统集成的问题。 过程分层以后，企业系统集成中，考虑过程时，可以针对一些大粒度的构件或子系统进行，而不必对一些底层的细节做过多的考虑。这一点，无论对降低集成风险、提高整体系统的性能还是对于集成原有系统的成功率，都是十分有利的。 在流程的控制机制上，去采用有限状态机的描述方式，一个流程是若干个状态转移的序列。每一个状态转移描述 了起始状态、触发条件、执行的操作、执行结果、结束状态。 统流程衔接 系统所提供的所有大粒度业务功能构件（子系统）中都含有上述结构的流程引擎。如果全部使用这些构件，可以不依赖于外部（ 程引擎，如图表 示。和 流程引擎相比，这样做有很好的运行效率。 图 2全内部引擎方式 （ 构）即浏览器和服务器结构。随着 术的兴起， B/S 结构是对 C/S 结构的一种变化或者改进的结 构。在这种结构下，用户工作界面通过浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（ 现，但是主要事务逻辑在服务器端（ 现。这样可以大大简化客户端电脑负荷，内部引擎 内部引擎 内部引擎 开通 施工 轻系统维护与升级的成本和工作量，降低用户的总体成本。以目前的技术看，局域网建立 B/S 结构的网络应用，并通过 式下数据库应用，相对易于把握、成本也是较低的。它是一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式（比如 ）访问和操作共同的数 据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全 在 B/户通过浏览器向分布在网络上的服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。 B/S 结构简化了客户机的工作，服务器会承担更多的工作。浏览器发出请求，而数据请求、加工、结果返回以及动态网页生成等工作全部由 成。实际上 B/S 体系结构是把二层 C/S 结构的事务处理逻辑模块从客户机的任务中分离出来，由 务器单独组成一层来负担其任务，对数据库的访问和应用程序的执行将在服 务器上完成。这样客户机的压力减轻了，把负荷分配给了 务器。 构的系统其超越传统 构系统的主要部分在于，其能够将实现的管理系统分成了几个层面，每一个层面完成其自己的应用，层面之间互相联系保证其对整个系统的支持和完善。 构具体按照系统的应用功能分成以下三个层面，功能层、表示层和数据层三个层面。这三个层面在 构下分工明确，并且符合独立的逻辑。在原来 构中的核心部分数据库层，被独立分割出来。功能层是提供个用户，只需要通过浏览器访问系统便可，不在需要像以往 构中带着数据库（ 极大的减少了系统符合，系统中数据库全部集中到数据层，这样系统能够大大减轻其压力，从而克服了以往 1、功能层：该层主要提供给系统使用用户，帮助客户通过 览器来对系统进行访问。该层主要包括两个方面，第一是通过浏览器和网络去访问表示层数据，将需求通过网络上传至表示层，表示层进行相应的逻辑处理。第二个是表示层将处理的数据返回到功能层，将系统中需要的数据合理的返回。来满足该层面用户的使用。 2、表示层：该层主要是起到桥梁作用，表示层一方面接受从功能层传来的系统数据请求，另一 方面将数据层的数据返回给用户。同时该层还记录系统使用用户的数据输入，包括从键盘、鼠标等输入设备中得到的数据。 3、数据层：该层是传统 构中的数据管理层，该层的本质是数据库在系统中的体现，负责接收表示层传来的数据请求用来在系统数据库中对数据进行接收和分析。负责数据的检索和一些列的操作。对于数据层主要是 言来实现对数据的完成。 据库应用 某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统 中数据库之所以采用 据库，是因为其能够胜任投票系统中的数据处理。本文在相关理论指导下，在分析其他一些系统 的基础上，开发出了一个简单的在线投票系统（包括功能模块设计、数据库结构设计等），基本解决了管理人员的烦琐事务。 其主要特点如下： (1)高性能设计，可充分利用 优势。 (2)系统管理先进，支持 形化管理工具，支持本地和远程的系统管理和配置。 (3)强壮的事务处理功能，采用各种方法保证数据的完整性。 (4)能够满足多种 理器的架构，从 到嵌入式的硬件结构均能满足。并且具有自己特有的三层模式结构，和对数据调用的数据库语言。内部可与简单快捷的对数据 进行复制、删除、增加等管理，同时在当下网络时代能够紧密联系。为系统的使用用户和系统的研发维护人员提供安全可靠地平台。 系统我们采用 为空间数据库引擎，采用 装于应用服务器和数据库服务器上，采用 为 发和客户端应用平台， 为桌面 用平台，安装于客户端计算机上。 功能强大的基于服务器的 品，用于构 建集中管理的、支持多用户的、具备高级 能的企业级 用与服务，如：空间数据管理、二维三维地图可视化、数据编辑、空间分析等即拿即用的应用和类型丰富的服务。 用户创建工作组、部门和企业级 用的平台，通过 建集中管理的、支持多用户的、提供丰富的 能、并且满足工业标准的 用。 供广泛的基于 务，以支持在分布式环境下实现地理数据管理、制图、地理处理、空间分析、编辑和其它的 能 。 提供通用的框架在企业内部建立和分发 用； 提供操作简单、易于配置的 用； 提供广泛的基于 空间数据获取功能； 提供通用的 据管理框架； 支持在线的空间数据编辑和专业分析； 支持二维三维地图可视化； 除标准浏览器外，还支持 桌面客户端； 可以集成多种 务； 支持标准的 提供配置、发布和优化 务器的管理工具； 提供 件开发工具包； 为移动客户提供应用开发框架 开发者可以在他们自己选择 的集成开发环境下，开发 用程序，例如：对 发者来说有 s 发者使用集成开发环境注册 发组件，然后建立一个基于窗体的应用，添加件并编写程序代码构建自己的应用。 例如，一个 发者，通过添加一个地图控件、一个内容表和一些选择工具条，建立一个面向 地图应用。开发者可以将 件与地图控件关联，并为特定任务编写按钮和其他功能。最终的应用程序可能会分发给许多用户。 发语言 基于 某某市 城市排水有限公司排水管理地理信息系统采用 为系统开发的语言。 目前一门使用广发的应用程序开发语言具有诸多的优势和特点，其最主要的特点也是区分和底层语言， 面向对象的程序开发语言这是起一个关键的特点。同时 言和目前其他程序开发语言，例如 C 语言的区别在于其 言可以在多平台上进行开发，除了平时常用的 P /7 系统外，在例如 统和 统下可以进行相应的程序设计开发。其具备程序一次写成，能够在各个平台上应用这也是 近在网络时代越来越火的原因。 同时 言的快速发展源于目前程序开发需要面对不同的应用平台，比如相应的 另外特点和优势主要集中在 网络程序的开发，利用 够进行相应的 操作系统的网络程序设计，更有利于程序的设计和维护。例如，网络在线考试系统的程序主要 利用了相应的 络在线编程的优势来完成。这也是该系统采用 言作为系统开发的需求 19。 结 本章是在某某市城市排水有限公司排水管理地理信息系统对使用到的相关技术分析。对系统架构以及相关使用到的开发语言和数据库相关内容进行了分析和概念的介绍，为本系统下一步的开发奠定了基础 。第三章 需求分析 本章内容是描述论文系统设计的需求分析，这一章内容是根据本系统所需要实现的目标进行分析，对系统的经济可行性、技术可行性进行分析，考察系统是否能够满足现有条件下的开发。通过对系统的合理分析后，需要考 虑系统中所需要的几类用户和这几类用户的相应权限设计。 这章内容是论文系统设计的第一个阶段，明确了系统设计的问题所在保证下一步系统总体设计的方针路线，所以本章的需求分析是否合理与准确直接关系到系统下一步的设计与发展。 统概述 宁波城市排水公司已建成一个 100局域网。通过该局域网络系统将联接公司内部的已有和即将采购的各类计算机设备。排水公司与污水处理厂、与泵站运营分公司已经建立 式的网络连接，与监测分中心通过局域网连接。排水公司泵站运营分公司与宁波城管局已建立网络连接，城管局有关积水点 视频信息可以通过此网络在安装客户端软件及相应授权后，直接察看。 目前宁波排水公司已配备了台式计算机，用于各类日常办公文件处理。 建成的污水处理厂和附属提升泵站已经应用 统来进行自动监测和监视；在 系统中存储了各类实时运行数据，这些数据可以为相关系统提供数据来源。 排水公司已经实施了排水资产管理系统，收集并提供了详实的设施设备信息。同时，排水公司已经建立了公司网站，用于企业信息发布。 在系统分析中存在很多困难，为了克服困难，做好分析工作，在进行系统分析时应遵循系统分析的原则，这样才能保证分 析工作能够顺利进行，系