矿井人员定位监控系统——生产实时监控分析与统计子系统 (毕业论文).doc

智矿井人员定位监控系统生产实时监控分析与统计子系统论文作者姓名： 申请学位专业：软件工程申请学位类别：工学学士指导教师姓名（职称）： 论文提交日期：2012年05月10日矿井人员定位监控系统生产实时监控分析与统计子系统摘要矿井人员定位监控系统是采用当前典型.net三层架构，自底向上依次是数据访问层、业务逻辑层和表示层。这种经典架构经历了时间的考验和实践的多次检验，被认为是合理、有效的分层设计，在本系统实现过程中，沿袭这种经典架构，使用数据访问层、业务逻辑层和表示层的三层架构体系。系统乃基于b/s架构，采用rfid射频技术对矿井工作人员进行实时定位，利用gis可视化呈现各类实时监控数据，实现各煤矿生产企业的本地和远程监控。生产实时监控分析与统计子系统实现在浏览器应用下矿井人员定位监控系统的生产实时监控与报表统计模块设计与实现，在当前在井下人员列表中输入人员编号，查询基站信息表(base station)、识别卡信息表(card)、人员信息表(worker)，获取人员绑定识别卡当前所在基站(base station)为基站信息表对应记录查询实现人员当前所在基站定位功能。 实现当前所有基站实时人员信息（基站人员数量）。对这两个模块下的识别卡、基站等设备信息提供监控数据更新。该平台主要采用了在.net平台下基于web的b/s结构，代码采用三层架构分层放置方式，页面运用i frame框架，div+css的美化方式。以及html、jquery和javascript提示编写等技术。关键词： 定位系统；生产实时监控；统计；b/s；html；jquery；javascriptpersonnel locator and monitor in the bottom of mine-the analysis of real time monitor production and statistics subsystemabstractmine workers positioning monitoring system is uses the current three layer structure, from bottom up in turn is data access layer business logic layer and said this kind of classic architecture of experienced the test of time and practice of inspection many times, is considered to be reasonable and effective layering design, in this system to achieve process, follow this classic architecture, use the data access layer business logic layer and said the three layer structure of systemthe system is based on b/s structure, using rfid technology staff in the mine real time positioning, by using gis visualization present all kinds of real-time monitoring data, realize the coal mine production enterprise local and remote monitoringproduction real-time monitoring analysis and statistics subsystem in the browser application under realize positioning of the monitor and control system of the mine personnel production real-time monitoring and statements statistics module design and implementation, in the current in underground staff list entry staff numbers, inquires the base station information table (base station), identification card information table (card), personnel information table (worker), get the personnel in the base station identification card, binding (base station) for the base station information form corresponding to realize the personnel in the current record inquires base station positioning function. realize the real-time information personnel all the base station (base station staff number). of the two modules of identification card, base station equipment information monitoring data update.this platform mainly adopts the workbench web based on b/s structure, with three layers framework code layered placed way, page using i frame framework, div + css beautification way. as well as html and javascript hint, jquery write techniques.key words: cnss,floor information control system,statistics,b/s；html；jquery；javascript目 录论文总页数：30页矿井人员定位监控系统生产实时监控分析与统计子系统0摘要0abstract11 引言11.1 选题的背景与目的11.2 当今矿业发展状况11.3 开发方法12 系统总体设计方案22.1 需求规定22.1.1 对生产实时监控分析模块的功能规定22.1.2 对统计子系统功能的规定22.1.3 对性能的要求22.2 系统总体结构与分析32.2.1 系统结构设计32.2.2 生产实时监控分析与统计子系统结构分析32.3 开发运行平台选择及分析42.3.1 编译评测平台windows server 2008 r242.3.2 开发工具vs201052.3.3 系统架构设计分析52.4 系统功能设计62.4.1系统功能结构62.4.2生产实时监控分析模块62.4.3统计子系统92.5 系统数据库设计112.6 系统安全设计112.6.1精度112.6.2时间特性要求112.7 系统技术难点及关键技术113 系统实施方案123.1 井下态势监控123.1.1基站监控123.1.2传感器数据监控133.2 人员定位133.3 轨迹监控153.4人员统计173.5基站统计203.6区域统计223.7班组统计243.8轨迹查询264 系统运行及测试结果284.1 测试方案284.1.1 测试方法284.1.2 测试方案选择284.1.3 测试与运行平台284.2 测试结果28结论29参考文献30致谢31声明321 引言1.1 选题的背景与目的随着我国经济快速发展，能源需求进一步加大，煤矿在我国能源格局中占主导地位，大概占94%。煤矿对我国有着重要的战略意义，但是传统的煤矿生产方式不但生产效率低而且安全问题严重，据统计，2007年到2010年全国各地仅关于煤矿瓦斯事故就高达214起，人员伤亡，经济损失十分严重。为利用信息自动化监测、监控技术，改造传统产业，建设信息化、现代化矿井，国家出台相关政策推动煤矿企业的安全监管以及信息自动化升级。这对提升企业安全生产、经营管理水平，经济效益，企业核心竞争力都有深远的意义和积极的作用。矿井人员定位监控系统研究也就显得十分必要了。此课题要求设计的矿井人员定位监控系统是集系统管理配置、安检部门监控、矿厂远程监控、远程数据同步、数据采集、矿厂本地监管以及信息的gis地图呈现共七个功能模块为一体。1.2 当今矿业发展状况煤矿是我国的主要能源之一，但是传统的煤矿企业管理水平低，生产效率低，安全保障低，这对我国经济发展有着很大的影响。针对这一现状，提出了一个以信息自动化监测、监控技术来改造传统产业，建设信息化、现代化矿井系统的观点。这可以使煤炭企业资源合理配置，适应市场经济的竞争环境，提高经济效益，增强生产安全系数。而系统中的生产实时监控与报表统计模块设计与实现尤其重要，这两个模块的主要功能是实现人员当前所在基站定位功能，人员数量统计信息，基站人员定位信息实施监控与更新。1.3 开发方法在系统实现过程当中，将严格采用软件工程的方法进行操作。首先对相关教学环节的需求进行分析，明确系统功能，确立系统基本方针，制定开发计划；接下来和老师讨论确定系统方案，完成总体设计；之后进行详细设计；在相关文档基本完成后，最后开始编码、测试、试运行。2 系统总体设计方案1232.1 需求规定 对生产实时监控分析模块的功能规定生产实时监控分析列表显示矿厂内所有基站实时人员信息(基站人员数量)；点击查看详情链接可查看选定基站内人员详细信息。实现在浏览器应用下矿井人员定位监控系统的生产实时监控与报表统计模块设计与实现，在当前在井下人员列表中输入人员编号，查询基站信息表(basestation)、识别卡信息表(card)、人员信息表(worker)，获取人员绑定识别卡当前所在基站(basestation)为基站信息表对应记录查询实现人员当前所在基站定位功能。1) 列表监控矿厂基站内实时人员信息，查看基站实时人员详情列表。2) 在当前在井下人员列表中输入人员编号，查询实现人员当前所在基站定位功能。3) 在人员定位页面中，点击轨迹监控超链接，系统新建页面呈现人员当天井下移动轨迹监控信息，监控开始时间默认设置为当天00:00:00,系统定时更新监控数据。2.1.2 对统计子系统功能的规定在此模块中，在报表统计中要求能够统计出辖区内所有煤矿人员、指定统计煤矿内所有人员、指定统计煤矿及统计人员；1) 统计开始时间大于统计结束时间，完整性检测失败；2) 统计方式为：区划内人员统计、矿厂内人员统计以及特定人员统计；3) 统计结果可以按照年、季度、月、周、日分组。2.1.3 对性能的要求学生根据需求完成自己的模块，并最后整合到一起，完成一个功能完善的系统。要求模块功能相对独立，并且整合后能够正常运行。主要功能及任务如下1) 井下态势监控:列表显示矿厂内所有基站实时人员信息(基站人员数量)，同时可查看当前基站内特定人员的详细信息。2) 人员定位:根据人员编号可定位其当前所在基站。3) 轨迹监控:呈现指定人员当天在井下的移动轨迹。4) 报警&故障统计:统计时段内超时报警次数、超员报警次数、未授权进入报警次数、脱岗报警次数、人员求救次数、识别卡电量报警次数、基站故障次数。监控时应该保证全面覆盖，所有在井下态势都在监控中，同时保证视频、矿井人员轨迹监控的准确度。2.2 系统总体结构与分析2.2.1 系统结构设计矿井人员定位监控系统是采用当前典型.net三层架构，自底向上依次是数据访问层、业务逻辑层和表示层。这种经典架构经历了时间的考验和实践的多次检验，被认为是合理、有效的分层设计，在本系统实现过程中，沿袭这种经典架构，使用数据访问层、业务逻辑层和表示层的三层架构体系。系统乃基于b/s架构，采用rfid射频技术对矿井工作人员进行实时定位，利用gis可视化呈现各类实时监控数据，实现各煤矿生产企业的本地和远程监控。如图一：图1 系统总体架构图2.2.2 生产实时监控分析与统计子系统结构分析依据分层架构基本思想，结合系统实际情况，系统主要包括实体类模块、辅助类模块、数据访问接口层模块、数据访问层模块、业务逻辑层模块、表示层模块以及ioc容器模块。在.net平台下基于web的b/s结构，代码采用三层架构分层放置方式，页面运用iframe框架，div+css的美化方式。以及html、jquery和javascript提示编写等技术。运行是将编译完成得到的目标程序进行运行的过程，这个是整个子系统的重点与难点。关键要实现好两点：正确性的检验与安全的保障。各模块功能如表1所示。模块名称模块描述实体类模块一组实体类的集合，负责整个系统中数据的封装及传递辅助类模块完成全局辅助性功能数据访问层接口模块一组接口的集合，表示数据访问层的接口数据访问层模块一组类的集合，完成数据访问层的具体功能，实现数据访问层接口业务逻辑层模块一组类的集合，完成业务逻辑层的具体功能，实现业务逻辑层接口表示层模块程序及可视元素的集合，负责完成表示层的具体功能orm映射层负责数据库与实体对象映射功能ioc容器模块负责依赖注入的实现表一：功能模块2.3 开发运行平台选择及分析编译评测平台：windows server 2008 r2（数据库服务器系统）、iis7及以上web服务器（服务器支撑web服务）、ie7及以上浏览器开发工具：visual studio 2010、flashbuilder4.0、visual c+数据库及其设计、管理工具：oracle 10g、powerdesigner、pl/sql developer各煤矿服务器操作系统windows server 2008 r2web服务器iis数据库服务器sql server 2008 r2web服务器必备环境.net framework 4.0客户端建设联网 + 浏览器 + flashplayer10gis服务器arcgis server 102.3.1 编译评测平台windows server 2008 r2windows server 2008 r2 重要新功能包含hyper-v加入动态迁移功能，作为最初发布版中快速迁移功能的一个改进；hyper-v将以毫秒计算迁移时间。vmware公司的esx或者其它管理程序相比，这是hyper-v功能的一个强项windows server 2008 r2 重要新功能包含hyper-v加入动态迁移功能，作为最初发布版中快速迁移功能的一个改进；hyper-v将以毫秒计算迁移时间。vmware公司的esx或者其它管理程序相比，这是hyper-v功能的一个强项，windows server 2008 r2包括以下特点：1) hyper-v 2.0虚拟化的功能与可用性更完备；2) active directory administrative center、离线加入网域、ad资源回收筒ad强化管理接口与部署弹性；3) windows powershell 2.0与server coreserver core模式支持.net 而r2改善了server core因不支持.net framework，而无法使用powershell的缺点，现在在指令操作为主要诉求的server core中，能搭配powershell，使服务器管理的操作更有效率。2.3.2 开发工具vs2010visual studio是微软公司推出的开发环境。是目前最流行的windows平台应用程序开发环境。visual studio 2010版本于2010年4月12日上市，其集成开发环境（ide）的界面被重新设计和组织，变得更加简单明了。visual studio 2010同时带来了 net framework 4.0、microsoft visual studio 2010 ctp( community technology preview-ctp)，并且支持开发面向windows 7的应用程序。除了microsoft sql server，它还支持 ibm db2和oracle数据库。2.3.3 系统架构设计分析系统选用三层架构是因为这种经典架构经历了时间的考验和实践的多次检验，被认为是合理、有效的分层设计。而且三层架构有以下优点：1) 开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层； 2) 可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现； 3) 可以降低层与层之间的依赖； 4) 有利于标准化； 5) 利于各层逻辑的复用。在本系统实现过程中，沿袭这种经典架构，使用数据访问层、业务逻辑层和表示层的三层架构体系。系统软件结构b/s各煤矿服务器操作系统windows server 2008 r2安监局服务器操作系统windows server 2008 r2web服务器iis数据库服务器sql server 2008 r2web服务器必备环境.net framework 4.0客户端建设联网 + 浏览器 + flashplayer10gis服务器arcgis server 10系统采用b/s结构实现，更易于维护和管理，客户端在保证接入internet网络情况下通过浏览器即可实现对系统的访问，系统gis模块基于flex实现，要求客户端具备flash player 10及以上版本环境。visual c+平台用于各煤矿rfid识别卡数据、瓦斯等传感器数据采集服务程序的开发。采用webservice技术实现各煤矿数据与远程服务器数据的同步。2.4 系统功能设计2.4.1系统功能结构整个监控平台包括：系统管理配置、安检部门监控、矿厂远程监控、远程数据同步、数据采集、矿厂本地监管以及gis共七个功能模块。其中矿厂本地监管包含基本信息管理、设备管理、生产管理、实时监控、统计查询、报警管理六个子模块；gis模块包含辖区矿厂态势监控、特定矿厂井下监控及gis辅助功能。具体功能结构如下图所示：本人负责的是生产实时监控分析与统计子系统，可以分为以下模块：1) 生产实时监控分析模块2) 统计子系统2.4.2生产实时监控分析模块1) 井下态势监控列表监控矿厂基站内实时人员信息，查看基站实时人员详情列表。列表显示矿厂内所有基站实时人员信息(基站人员数量)；点击查看详情链接可查看选定基站内人员详细信息。用户点击井下态势监控菜单项，系统将进行以下顺序处理： 后台获取各基站监控信息(基站人员数量)，执行步骤； 异步回调成功则执行步骤，否则执行步骤； 显示各基站实时人员数量信息，执行步骤； 提示失败或错误信息，执行步骤； 获取基站监控信息操作结束，操作结束后指定时间间隔，执行步骤。用户点击基站监控列表“查看详情”超链接，系统将进行以下顺序处理： 后台获取各基站监控信息(基站人员详细)，执行步骤； 异步回调成功则执行步骤，否则执行步骤； 显示各基站实时人员详细信息，执行步骤； 提示失败或错误信息，执行步骤； 获取基站人员详细信息操作结束。a) 输入项名称类型获取方式数据库字段基站id字符串自动提取basestation (id)b) 输出项序号处理情况服务器端处理客户端处理1异步回调失败返回添加失败结果提示失败信息2异步回调成功返回基站监控信息或人员详细信息呈现基站实时人员数量信息或基站人员详细详细信息列表2) 人员定位在当前在井下人员列表中输入人员编号，查询实现人员当前所在基站定位功能。未输入人员编号或输入编号对应人员不存在，定位失败；输入编号对应人员当前不在井下，定位失败；定位人员绑定识别卡未启用或未激活，定位失败。用户在当前在井下人员列表中输入定位人员编号(jobnumber)，点击回车键，系统将进行以下顺序处理： 未输入人员编号，执行步骤，否则执行步骤； 检测编号对应人员是否存在，不存在则执行步骤，存在则执行步骤； 检测人员是否绑定识别卡信息，未绑定则执行步骤，已绑定则执行步骤； 检测识别卡是否启用，未启用则执行步骤，启用则执行步骤； 检测识别卡是否激活，未激活则执行步骤，已激活则执行步骤； 检测识别卡是否在井下，不在则执行步骤，在井下则执行步骤； 获取人员当前所在基站信息，执行步骤； 呈现人员当前所在基站信息，执行步骤； 提示定位错误或失败信息，执行步骤； 结束人员定位操作。a) 输入项名称类型获取方式数据库字段人员编号字符串手动输入worker (jobnumber)b) 输出项序号处理情况服务器端处理客户端处理1未输入人员编号不处理提示失败信息2编号对应人员不存在返回定位失败结果3人员未绑定识别卡信息4识别卡未启用5识别卡未激活6识别卡当前不在井下7定位成功 获取人员当前所在基站信息； 返回定位信息呈现人员当前所在基站信息2.4.3统计子系统1) 人员统计 安监局用户统计范围：辖区内所有煤矿人员、指定统计煤矿内所有人员、指定统计煤矿及统计人员； 煤矿用户统计范围：所属煤矿内所有人员、指定煤矿内特定人员。 用户指定输入统计起止时间（开始时间不得大于结束时间），系统根据起止时间跨度，基于下表进行分组（前台可指定分组方式）：时间跨度分组依据n 14（天）天【datepart（dd）】2（周） n 14（周)周【datepart（wk）】14（周） n 14（月）月【datepart（mm）】14（月） n 2（年）季度【datepart（qq）】2（年） 当天开始时间(00:00:00:) and a.cardid = b.id and b.id = c.cardid and c.basestationid = d.id3.4人员统计基本思路： 安监局用户统计范围：辖区内所有煤矿人员、指定统计煤矿内所有人员、指定统计煤矿及统计人员； 煤矿用户统计范围：所属煤矿内所有人员、指定煤矿内特定人员。 用户指定输入统计起止时间（开始时间不得大于结束时间），系统根据起止时间跨度，基于下表进行分组（前台可指定分组方式）：时间跨度分组依据n 14（天）天【datepart（dd）】2（周） n 14（周)周【datepart（wk）】14（周） n 14（月）月【datepart（mm）】14（月） n 2（年）季度【datepart（qq）】2（年） n年【datepart（yy）】datepart（datepart，date）方法说明。下表列出了表达式计算器可以识别的日期部分和缩写形式。日期部分名称不区分大小写。日期部分 缩写 yearyy、yyyyquarterqq、qmonthmm、mdayofyeardy、ydaydd、dweekwk、wwweekdaydw、whourhhminutemi、nsecondss, smillisecondms 统计对象为某一具体人员时，点击“查看详情”超链接可查看人员具体统计记录信息，参照界面如下：分组上下井求救记录领导带班未授权报警脱岗报警超时报警考勤统计分组1nnnnnnn分组2nnnnnnn分组3nnnnnnn分组4nnnnnnn。a) 模块描述1. 上下井统计统计时间段内人员上下井次数，人员轨迹跟踪表（lucostrack）中action字段为0表示人员经过普通基站，为1表示从井口基站下井，2表示从井口基站出井。2. 求救记录统计统计时间段内人员求救次数3. 领导带班统计统计时间段内人员级别为“干部”的生产排班任务。4. 未授权报警统计统计时间段内人员进入未授权进入区域次数。5. 脱岗报警统计统计时间段内人员脱岗次数。6. 超时报警统计统计时间段内人员超时报警次数。7. 考勤统计（待定）b) 功能1、统计开始时间大于统计结束时间，完整性检测失败；2、统计方式为：区划内人员统计、矿厂内人员统计以及特定人员统计；3、统计结果可以按照年、季度、月、周、日分组。c) 处理逻辑人员统计处理流程用户选择统计类型、统计分组方式、统计条件，点击确定按钮，系统将进行以下顺序处理： 针对三种统计类型，为选择统计区划、统计煤矿、统计人员以及未选择统计分组方式、统计开始或结束时间，完整性检测失败，执行步骤，否则执行步骤； 执行统计操作，成功则执行步骤，否则执行步骤； 呈现统计结果，执行步骤； 提示统计失败信息，执行步骤； 人员统计操作结束。d) 输入项名称类型获取方式数据库字段区划编号字符串列表选择view_personstatistic (region)区划级别字符串自动提取-矿厂id字符串列表选择view_personstatistic（mineid）人员id字符串列表选择view_personstatistic(id)分组方式字符串按钮选择-开始时间时间类型控件选择-结束时间时间类型控件选择-e) 输出项序号处理情况服务器端处理客户端处理1数据完整性检测失败不处理提示失败信息2统计执行失败返回失败结果3统计执行成功组织统计结果数据呈现统计结果f) 存储分配根据不同统计类型，调用对应存储过程执行统计操作。统计类型与存储过程对应如下表所示：统计类型执行存储过程参数列表区划人员统计personstatisticbyregionregcode、regrank、starttime 、endtime dateparttype矿厂人员统计personstatisticbymineidmineid、starttime、endtime、dateparttype 特定人员统计personstatisticbyidworkerid、starttime、endtime、dateparttype参数解释表参数名参数类型备注regcodechar(6)区划编号regranknvarchar(3)区划级别(省级、市级、县区级)mineidchar(32)矿厂idworkeridchar(32)人员idstarttimedatetime统计开始时间endtimedatetime统计结束时间dateparttypechar(2)分组方式(基于年：yy、基于季度：qq、基于月：mm、基于周：wk、基于天：dd)3.5基站统计a) 模块描述1. 基站故障次数统计统计时间段内基站发生故障次数。2. 基站故障时长统计统计时间段内基站发生故障时间，即故障解除时间（basestationlog表resolvetime）与发生时间（basestationlog表datetime字段）之差。3. 基站人员工作时长统计统计时间段内人员在基站中工作时间，即进入基站时间（lucostrack表starttime字段）与从当前基站切换到下一基站时间（lucostrack表switchtime字段）之差。4. 基站任务数量统计统计时间段内任务检测基站为当前基站任务数量，检测任务执行情况基站为基站id拼接的字符串。5. 基站人员统计统计时间段内经过基站人员数量。b) 功能1、统计开始时间大于统计结束时间，完整性检测失败；2、统计方式为：区划内基站统计、矿厂内基站统计以及特定基站统计；3、统计结果可以按照年、季度、月、周、日分组。c) 处理逻辑基站统计处理流程用户选择统计类型、统计分组方式、统计条件，点击确定按钮，系统将进行以下顺序处理： 针对三种统计类型，为选择统计区划、统计煤矿、统计基站以及未选择统计分组方式、统计开始或结束时间，完整性检测失败，执行步骤，否则执行步骤； 执行统计操作，成功则执行步骤，否则执行步骤； 呈现统计结果，执行步骤；