基于的在用汽车排气污染物检测信息管理系统研究.pdf

第3 0 卷第1 期 2 0 1 4 年1 月 森林工程 F O R E S TE N G I N E E R I N G V 0 1 3 0N o 1 J a n ，2 0 1 4 基于J 2 E E 的在用汽车排气污染物 检测信息管理系统研究 彭帅1 ，储江伟h ，金世洲2 ，马健3 ，王胜军3 ( 1 东北林业大学交通学院，哈尔滨1 5 0 0 4 0 ；2 哈尔滨市重点污染源环境监控中心，哈尔滨1 5 0 0 2 7 ； 3 黑龙江省环境保护厅污防处，哈尔滨1 5 0 0 9 0 ) 摘要：基于J 2 E E 平台技术，对在用汽车排气污染物检测信息管理系统进行研究开发，采用S p r i n gM V C 设计模式和 M y B a t i s 为基础的W e b 应用框架，以在用汽车排气污染物检测信息管理系统为应用实例，说明S p r i n gM V C 和M y B a t i s 框架 在W e b 系统中的应用，可以解决信息管理系统构建中的复杂度高、代码复用率低等问题。 关键词：J 2 E E ；排气污染物；信息管理系统 中图分类号：S7 7 8 ；U4 7 3 9文献标识码：A文章编号：1 0 0 1 0 0 5 X ( 2 0 1 4 ) 叭一0 1 1 2 0 5 S t u d yo nT e s t i n gI n f o r m a t i o nM a n a g e m e n tS y s t e mf o r V e h i c l eE x h a u s tP o l l u t a n t sB a s e do nJ 2 E E P e n gS h u a i l ，C h uJ i a n g w e i h ，J i nS h i z h o u 2 ，M aJ i a n 3 ，W a n gS h e n g j u n 3 ( 1 T r a f f i cC o l l e g e ，N o r t h e a s tF o r e s t r yU n i v e r s i t y ，H a r b i n15 0 0 4 0 ； 2 E n v i r o n m e n tS u p e r v i s i o nC e n t e ro fK e yP o l l u t i o nS o u r c e so fH a r b i n ，H a r b i n15 0 0 2 7 ； 3 P o l l u t i o nP r e v e n t i o nD i v i s i o no fE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o nD e p a r t m e n to fH e i l o n g j i a n gP r o v i n c e ，H a r b i n1 5 0 0 9 0 ) A b s t r a c t ：W i t ht h ed e v e l o p m e n to fa u t oi n d u s t r ya n dr a p i di n c r e a s eo fc a ro w n e r s h i p ，v e h i c l ee m i s s i o np o l l u t i o nh a sb e c o m et h e m a i ns o u r c eo fa i rp o l l u t i o n B a s e do nt h eJ 2 E Ep l a t f o r mt e c h n o l o g y ，a na u t o m o b i l ee x h a u s te m i s s i o nt e s ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e mw a sd e v e l o p e d S p r i n gM V Ca n dM y B a t i sw e r ea d o p t e dt oe s t a b l i s ht h ew e ba p p l i c a t i o nf r a m e w o r k T h ea p p l i c a t i o no fS p r i n g M V Ca n dM y B a t i si nt h ea u t o m o b i l ee x h a u s te m i s s i o nt e s ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e md e m o n s t r a t e dt h a tw e ba p p l i c a t i o nf r a m e w o r k b a s e do nS p r i n gM V Ca n dM y B a t i sc a ns o l v et h ep r o b l e m ss u c ha s p o o rp e r f o r m a n c e ，h i g hc o m p l e x i t y ，a n dl o wr e u s a b i l i t yo fc o d e e t c K e y w o r d s ：J 2 E E ；e x h a u s te m i s s i o n s ；m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m 进入到2 1 世纪，随着科技的不断发展，环境 与发展已成为当今世界普遍关注的一大课题。环境 是人类生存和发展的基本条件，但随着人类不断地 从环境中获取物质和能量，创造自己所需要的物质 和财富，留给生态环境的却是不可逆转的破坏。在 收稿日期：2 0 1 3 0 6 0 9 基金项目：黑龙江省环境保护厅生态建设与污染控制专项 第一作者简介：彭帅，硕士研究生。研究方向：汽车维修理 论与诊断技术。 s 通讯作者：储江伟，博士，教授。研究方向：汽车运行品质 控制理论与方法。E m a i l ：c j w 一6 2 1 6 3 + C o r l r l 引文格式：彭帅，储江伟，金世洲，等基于J 2 E E 的在用汽 车排气污染物检测信息管理系统研究 J 森林工程，2 0 1 4 ， 3 0 ( 1 ) ：1 1 2 1 1 6 诸多生态问题中，大气污染是对人类健康以及工农 业生产和气候危害最为严重的一个问题。汽车是现 代文明的产物，它为人们的出行带来了方便和快 捷，但同时也带来了两种灾难：交通事故和环境污 染问题。而汽车尾气、噪音等更是时刻威胁着人类 的生存环境。作为一种流动的污染源，汽车排放物 已成为造成大气污染的罪魁祸首。汽车排放检测作 为汽车检测维修( I M ) 制度的重要组成部分，为 汽车污染管理工作提供技术手段和决策依据。应用 先进的信息处理方法和计算机技术构建汽车排放检 测管理，对增强汽车排放检测能力，提高汽车环保 检测管理水平，促进汽车污染防治管理工作具有重 要意义。 万方数据 第1 期彭 帅等：基于J 2 E E 的在用汽车排气污染物检测信息管理系统研究 11 3 1 系统总体构架设计 1 1 B S 模式 B S 构架是W E B 技术兴起后的一种网络结构 模式，客户端最主要的应用软件是W E B 浏览 器。1 j 。这种模式统一了客户端，将系统功能实现 的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、 维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器，服务 器安装O r a c l e 、S y b a s e 、I n f o r m i x 或S Q LS e r v e r 等数 据库，浏览器通过W e bS e r v e r 同数据库进行数据 交互，具体构架结构如图1 所示。 浏览器 J 世用服务器 数据库服务器 图lB S 结构示意图 F i g 1B SS F t l tl I l l f 在B S 结构模式中，B S 软件所有的操作在 服务器端即可完成，对于客户端的客户，只需登录 系统即可使用，这样就使成本比C S 结构模式有 了很大降低。B S 结构通过服务器处理客户端的事 务和用户请求，虽然增加了程序端服务器的负荷， 但降低了客户端计算机的内存消耗。相比C S 模 式，B S 具有高安全性、“高内聚，低耦合”的优 势。 1 2 系统功能设计 系统的功能模块设计是根据软件T 程的思想， 对系统进行子模块划分和定义。在对系统的需求分 析基础的上，对在用汽车排气污染物检测信息管理 系统进行总体功能结构设计，如图2 所示。 本系统包括i 个主要子系统，分别为：系统管 理子系统、汽车综合信息子系统和检测数据分析子 系统。系统管理子系统包括：用户管理模块、角色 管理模块、权限管理模块和资源管理模块；汽车综 合信息管理子系统包括汽车综合信息查询和管理等 功能模块；检测数据管理子系统包括：尾气检测数 据分析模块和尾气检测数据报表模块。各应用子系 统以数据库为核心，通过指定的标准接口实现数据 的互通互联。 图2系统整体功能模块图 F i g 2 F h ee n t i r ef u M l i o nm o d u l e sn ft h es 、s t e m 1 3 数据库设计 数据库是储存数据的仓库，按照数据的结构来 组织、存储和管理的数据仓库，其数据具有结构 化、低冗余、高独立性、易扩编等特点。对数据库 设计时，简明清晰的表结构是很重要的：一般数据 库的设计要遵循一致性原则、完整性原则、安全l 生 原则、可伸缩性原则及规范化原则。 本系统的数据库应该包含一下几个部分的数据 表。 ( 1 ) 汽车综合信息。车牌号码、车牌颜色、 驱动形式、登记日期、车辆类型、排量、供油方 式、检测类型、发动机号、最大总质量、核定载 客、核定载质量、厂牌型号、燃油类别、里程表、 检测方法以及基准质量等相关信息。部分字段含义 见表1 ： 万方数据 1 1 4森林T 程 第3 0 卷 表1汽车综合信息部分字段说明表 T a b 1 D e s c r i p t i o no fp a r t i a li l e i t i so f a u t o m o b i l ec o m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i o n ( 2 ) 汽车检测信息。检测时间、各项检测数 值、各项检测值判定信息、检测站名称、检测环境 信息以及检测结论等相关信息。由于篇幅原因，现 列出部分检测信息字段说明，见表2 。 表2 部分检测信息字段说明表 T a b 2D e s c r i p t i o no fp a r t i a ld e t e c t i o ni n f o r m a t i o nf i e l d s 车辆类型、登记日期和燃油类别等数据通过代 码与汽车综合信息表相关联，通过主键与检测信息 表相关联。 2 系统的实现 本系统是一个充分利用检测站信息资源、I n t e m e t 、J 2 E E 平台，以B S 模式为总体结构的、功 能完善的在用汽车排气污染物排放检测信息管理系 统，具有友好的人机交互界面，布局合理，操作简 单，检测站工作人员及各环保部门管理人员可以轻 松的将汽车综合信息、在用汽车排气污染物检测信 息维护到管理信息系统中。 2 1 J 2 E E 多层结构框架 目前在J 2 E E 多层架构( 如图3 所示) 上，己经 开发出了很多成熟的框架，可以依次解决上面所提 出的种种问题。开发人员的负担相比之前大大减轻 了，开发者可以将不同层上的框架进行整合，从而 能够从繁重的底层编码中得以解脱。在应用系统四 层体系结构模型概念里，将应用系统分为四个开发 层次：表示层、业务逻辑层、持久层和数据层L 。 W e b 应用在构建时，处理用户的请求、业务逻辑 以及持久化数据等问题是必须严谨考虑的因素，而 且这也是应用本身必须具备且较为复杂的职责。本 系统的开发分为表示层、业务层和持久层这三个层 次。 h 训r 嚣。斛1 - m 钏川姗II _ 事 I S l I 事 。j 嬲掣1 I。1 1 般黔I 图3J 2 E E 多层构架图 F i g 3J 2E Em u l t i l a v e rs t r u c t u r e 2 K 卜 务器 2 2M V C 模式 M V C 全名是M o d e lV i e wC o n t r o l l e r ，是模型 ( m o d e l ) 一视图( v i e w ) 一控制器( c o n t r o l l e r ) 的缩写， 一种软件设计典范，用于组织代码用一种业务逻辑 和数据显示分离的方法3 。M ( M o d e l ) 是独立于具 体的页表达和I O 操作的内在抽象，封装了问题的 核心数据、逻辑和功能的计算关系。V ( V i e w ) 从模 型获得信息，将信息处理后以特定形式展示给用 户。C ( C o n t r o l l e r ) 处理用户与软件的交互操作。 M V C 框架如图4 所示。 席器据务数眼 - 万方数据 第1 期彭 帅7 掌：基于J 二1 - ：I C 的在用汽车排气污染物检测信息管理系统研究 1 1 5 口勺 图4 、I 、( ：模式框架 i g 4F r a m e w o r ko iM Cm o d e 在M V C 模式下，一个模型可以对应多个显示 视图。如果用户通过视图控制器改变模型的数据， 那么所有其他基于此模型的视图也将同时改变。这 种机制特性使得M V C 分离，在系统的开发过程中， 大幅提高了代码的复用率，降低藕合度。 S p r i n g + M y b a t i s 框架是一种M V C 的具体实 现：4 。S p r i n g 主要有两个贡献：第一是为J 2 E E 应 用提供了优雅的基础结构；第二，提供了可以帮助 开发人员更好的使用J 2 E E 相关技术的工具性支 持。S p r i n g 作为全局控制，存在整个流程之中。 M y B a t i s 是一种支持S Q L 查询、存储过程和高级映 射的经典持久层框架1 5 。6 。 2 3 系统应用开发概述 2 3 1 系统运行环境 操作系统：w i n d o w sX P v i s t a 7 J A V A 虚拟机：i 2 s d k l 5 2 w e b 服务器：T o m c a t7 0 数据库：S Q Ls e r v e r2 0 0 8 2 3 2 系统开发环境 操作系统：w i n d o w s7 开发工具：I n t e l l i JI D E A8 术以上 开发语言：J a v a w e b 服务器：T o m c a t7 0 数据库：S Q Ls e r v e r2 0 0 8 2 3 3 多层结构开发 ( 1 ) 视图层的开发就是J S P 页面的开发。在 本系统的开发过程中，视图的开发工作需要结合界 面设计，采集和处理页面上的数据，无需做业务流 程上的处理。本系统页面设计使用富客户端框架 E X T J S 4 1 。数据传输使用J S O N 格式。 ( 2 ) 在系统中数据持久层开发中使用了M y b a t i s 框架。首先，建立配制文件，在配制文件中与 数据库建立连接，定义数据源，加载s q l 配置文 件。然后，在D a o 层的类中，调用s q l 配置文件中 的s q l 语句，最终完成数据的查询、修改、删除和 添加等数据库操作。 ( 3 ) 在业务层中，实现具体业务逻辑，为应 用展现层提供服务支撑，本层采用S p r i n g 框架技术 实现。业务层主要是负责将前台页面的表单信息处 理后，传递到持久层，这部分的实现主要由F a c a d e 类来处理。 ( 4 ) 在用汽车排气污染物检测信息管理系统 的界面设计使用E x t j s 4 1 框架来布局，页面简洁、 美观、适应各种主流浏览器和各种分辨率。 3 系统运行应用 在用汽车排气污染物检测信息管理系统能够对 汽车排气污染物排放检测数据进一步分析，从海量 的数据中提取出有价值的信息，准确定位在用汽车 中高排放的“害群之马”，为政府环保部门制定排 气污染物排放相关法律法规提供有力的数据支持。 本系统的界面如图5 、图6 、图7 和图8 所示。 翌录委雨 用户名： 清藕天翅_ 岛名I 密码： 请辍天奎码l 登录注辨 图5 登录窗口 i g 5I 。o g i n 、v i l l d m 、 末站砉吏孝 i j 蕊 丈夏雩慧 K A j ：L 醢圭鎏童 图6系统欢迎界面和功能栏 F i g 6T h ew e l c o m ei n t e r f a ( Pa n dt h ef u n c t i o nm e n ub a r s 万方数据 1 1 6 森林工程第3 0 卷 - 5 # 毫 安 皋夸 弓 $ ： 啦，F 晏5 e o 蜀g # 0e 遵 岔蒿* 嚣营 丑t g e 警i 0 雌t ! 0 害毒喜蓦! 鼍 习t g 。、 f i 萤畦g 蠹女塞t j 耍8 $ 蘑 置 0t 辞宴矗孽葛女 蜀岛t 毽萎曩 互它g 薯鼍簧暑= 生誊 辟鼍酶j 薹攀囊蠡籍 盛告蚤幸毒鞭鲁骑聿田 图7 数据计算分析趋势图 F i g C o m p u t a t i o na n a l y s i st r e n d 图8 查询信息呈现页面 F i g 8I n q u i r yi n t e r f a c e 本系统针对汽车综合信息和排气污染物检测数 据信息，主要可做如下分析。 ( 1 ) 准确计算出车辆尾气检测的合格率。所 有检测车辆的整体合格率；检测车辆采用不同检测 方法的整体合格率；检测车辆按车型划分，具体某 种车型的整体合格率；检测车辆按年份划分，各年 份的合格率。 ( 2 ) 准确计算出车辆排气污染物检测中的各 项检测数据的整体平均值。双怠速法中高怠速排放 均值，低怠速排放均值；A S M 法中A S M 5 0 2 5 和 A S M 2 5 4 0 的H C 、C O 、N O X 的排放平均值；自由 加速法中三次不同加速的排放均值，以及三次加速 排放的算术平均值的整体平均值。 ( 3 ) 在同一检测工况下，车辆采用了不同的 燃油系统供给方式，统计其排气污染物的整体变化 趋势，从中找出燃油系统供给方式对排气污染物的 影响规律。 ( 4 ) A S M 检测工况下，不同基准质量区间的 车辆采用了不同的排放限值，统计不同基准质量区 问排放污染物的整体平均值情况以及计算出不合格 率，从中找出排气污染物污染的劣化趋势。 ( 5 ) 对于同一车型的车辆，计算其排气污染 物排放污染物随其行驶里程增大的变化规律。 ( 6 ) 对于不同排量的同一车型的汽车，统计 其排放污染物的劣化趋势。 ( 7 ) 根据不同使用年限的不同车型的在用车 排气污染物的变化情况，预测未来排气污染物数据 的变化趋势曲线。 4 结论 本文通过对采用S p r i n gM V C 和M y B a t i s 框架为 基础的W e b 应用框架进行分析和研究，可以发现 将S p i n gM V C 应用于在用汽车排气污染物检测信息 管理系统的架构中，可以有效的将系统的表示层、 业务层、逻辑层分开来，提升系统性能，提高了系 统的可维护性和可扩展性；将M y B a t i s 应用到于在 用汽车排气污染物检测信息管理系统中，不仅可以 大大提高代码的复用性，而且能有效隔离数据库设 计和应用中使用的对象模型，这就使得它们两者之 间的相关性能降至最低。将S p r i n g 作为全局控制存 在与整个流程之中，使得系统复杂度大大降低，提 高了代码复用率。W e b 应