（信号与信息处理专业论文）基于mapx的电力开关触头温度实时监测系统设计.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文 基于m a p x 的电力开关触头温度实时监测系统设计 摘要 近年来，随着电力生产企业自动化、信息化建设步伐的加快，各种 新型温度监测系统应运而生，并在企业生产中发挥着越来越重要的作 用。这些新型测温系统，在继承传统测温系统优点的基础上，更注重与 新技术和实际的结合，因而功能更加全面，可靠性更高，也更实用。本 系统正是顺应这种趋势，结合电厂高压开关柜触头温度监测这一具体应 用进行总体设计，重点实现了实时可靠的报警处理和方便快捷的信息服 务，最终为管理人员和技术人员提供了一种良好的决策服务和技术支 持。系统总体由温度检测与无线数传模块、监测主控模块和网络服务模 块三大部分组成，分别实现数据采集、分析处理和网络发布等功能。本 人则主要完成监测主控模块的开发设计。 监测主控模块基于可视化开发语言v c + + 进行编程设计，综合应用 了g i s 技术、串口通信技术、g s m 短信技术、v c + + 图形界面编程技术 和s q l 数据库技术。主控模块通过对地理信息系统控件m a p x 的二次 开发，将g i s 功能内嵌于系统之中，从而打破了传统的温度监测主控 软件设计方法，建立了一种新的思路。 m a p x 集成了m a p l n f op r o f e s s i o n a l 软件的大部分功能，主控模块通 过对其大量属性和方法的控制和灵活运用，实现了从电子地图绘制、图 元信息编辑、地图显示操作、图元动态刷新到温度数据专题图制作及数 据双向查询的各种功能，从而为用户提供了一种更加真实直观的监测主 控视图界面和更为高效便捷的信息获取手段，也使系统更易于维护。主 控模块通过一个通用串口类c s e r i a l 来实现对串口的基本操作和管理， 太原理工大学硕士研究生学位论文 通过在主框架类中建立通信线程的方法，实现了对温度数据的不间断循 环采集，并遵循建立连接、超时重发等通信协议进行了编程实现，进一 步增强了串口通信的可靠性。主控模块按照超温报警、临界预警和温升 过快三级优先报警机制进行报警处理，并以声音、聚焦显示和发送短信 等多种形式输出，特别是短信报警方式，给管理人员带来了很大的方便。 主控模块采用了源码公开的界面库c j 6 0 1 i b 进行界面设计，该库功能强 大、使用方便，很容易在模块中实现各种停靠窗体，并可实现对菜单的 管理，是一种较好的界面库。主控模块充分利用了c j 6 0 1 i b 的这些特点， 并深入源码内部解决了个别存在的问题，使系统的稳定性大大提高。主 控模块采用s q l 2 0 0 0 数据库管理系统作为后台数据库服务器，通过该 管理器提供的各种工具完成模块所需数据库的建立和配置，并在程序中 通过s q l 语句实现了对数据库的各种操作。 关键词：温度监测，g i s ，m a p x ，短信报警，数据库 n t h er e a l t i m et e m p e r a t u r em o n i t o r i n g s y s t e md e s i g no fe l e c t r i cp o w e r s w i t c hc o n l = a c t sb a s e do nm a p x a b s t r a c t r e c e n t l 5a l o n g w i t he l e c t r i c p o w e rp r o d u c t i o n e n t e r p r i s e s a u t o m a t i o na n di n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o nd e v e l o p i n gf a s t e r , a l lk i n d so f n e wt e m p e r a t u r em o n i t o r i n gs y s t e m sa p p e a ra n dp l a yai m p o r t a n tr o l ei n p r o d u c t i o n t h e s en e wt e m p e r a t u r em o n i t o r i n gs y s t e m s ，w h i c h i n h e r i t t r a d i t i o n a l s y s t e m s sm e r i t s ，p a y a t t e n t i o nt oc o m b i n ew i t hn e w t e c h n o l o g ya n dp r a c t i c a l i t y , s ot h e i rf u n c t i o n sa r em u c hm o r ep e r f e c t ， h i g h e tr e l i a b l e a n dp r a c t i c a l t h i ss y s t e ma c c l i m a t et h e t r e n da n di s t o t a l l yd e s i g n e dc o m b i n i n gw i t h e l e c t r i cs t a t i o nh i g hv o l t a g es w i t c h c o n t a c t s st e m p e r a t u r em o n i t o r i n g t h ei m p o r t a n ta s p e c t i st oa c h i e v e r e a l t i m ed e p e n d a b l ea l a r mp r o c e s s i o n a n dc o n v e n i e n ti n f o r m a t i o n s e r v i c e i t sf i n a lt a r g e ti st oo f f e rw e l ld e c i s i o n m a k i n gs e r v i c ea n d t e c h n o l o g i c a ls u p p o r t t h es y s t e mi s m a d eu po ft e m p e r a t u r em e a s u r e a n dw i r e l e s st r a n s m i t t i n gm o d u l e ，m a i nc o n t r o l l i n gm o d u l ea n dn e ts e r v e r m o d u l e t h e i rf u n c t i o n sa r et oa c c o m p l i s hd a t ac o l l e c t i o n ，a n a l y s i s p r o c e s s i o n a n dn e ti s s u a n c ee t c t h i sp a p e ri s t oa c c o m p l i s hm a i n c o n t r o l l i n gm o d u l e sd e s i g n t h ec o n t r o l l i n gm o d u l eb a s e do nv i s u a lc + + l a n g u a g ei sd e s i g n e d al o to ft e c h n o l o g y ，s u c ha sg i s ，s e r i a lc o m m o t i o n ，g s ms m s ，v c + + g r a p h i c a li n t e r f a c e sp r o g r a m m i n g a n ds q ld a t a b a s e ，i su s e di nt h ep a p e r t h em a i nc o n t r o l l i n gm o d u l ee m b e d sg i sf u n c t i o ni nt h es y s t e mb yu s i n g m a p xc o n t r 0 1 t h i sm e t h o db r e a k st h et r a d i t i o n a ld e s i g n i n gm e t h o da n d e s t a b l i s h san e wt h o u g h t i i l m a p xi n t e g r a t e s am a j o r i t yo fm a p l n f op r o f e s s i o n a ls o f t w a r e s f u n c t i o n s t h em a i nc o n t r o l l i n gm o d u l ea c h i e v e sa l lk i n d so ff u n c t i o n s ， s u c ha sd r a w i n ge l e c t r i cm a p ，e d i t i n gf e a t u r ei n f o r m a t i o n ，h a n d l i n gm a p s h o w , r e f r e s h i n gf e a t u r e ，d o i n gt e m p e r a t u r ed a t as p e c i a lt o p i cf i g u r ea n d b i d i r e c t i o n a l s e a r c h i n gd a t a s o ，i tp r o v i d e sar e a li n t u i t i o n i s t i cm a i n v i e wi n t e r f a c ea n dah i g he f f e c t i v ep r o m p ta c q u i r i n gi n f o r m a t i o nm e a n s a n dm a k et h es y s t e mu s ee a s i l y t h em a i nc o n t r o l l i n gm o d u l ea c h i e v e st o m a n a g es e r i a lp o r tb yu s i n gac o m m o nc s e r i a lc l a s s ，c o l l e c tt e m p e r a t u r e d a t a b ye s t a b l i s h i n g c o m m u n i c a t i o nt h r e a da n de n h a n c e s e r i a l c o m m u n i c a t i o n r e l i a b i l i t yb yp r o g r a m m i n gu n d e rm a k i n gl i n ka n d r e d e l i v e r i n g o v e r t i m em e c h a n i s m t h em a i n c o n t r o l l i n g m o d u l e p r o c e s s e sa l a r ma c c o r d i n gt ot h i r dc l a s sp r i o r i t ya l a r mm e c h a n i s mo f e x c e e d e d t e m p e r a t u r ea l a r m ，c r i t i c a lp r e a l a r ma n df a s tt e m p e r a t u r e r i s i n ga l a r m i tp u to u ta l a r mu s i n ga l lk i n d so ff o r m s ，s u c ha s ，s o u n d ， f o c u s e ds h o wa n ds m s e t c ，w h i c hb r i n g sl a r g ec o n v e n i e n c ef o rm a n a g e r t h em a i nc o n t r o l l i n gm o d u l eu s e sc j 6 0 1 i b ，w h i c hi sao p e n s o u r c ec o d e i n t e r f a c el i b ，t od e s i g ni n t e r f a c e t h el i b sf u n c t i o ni ss t r o n ga n du s e d e a s i l y , t h r o u g hw h i c hi ti ss i m p l et oc r e a t ea l lk i n d so fd o c k i n gf o r ma n d m a n a g em e n u t h em a i nc o n t r o l l i n gm o d a lm a k e st h eb e s to ft h e s e f e a t u r e so fc j 6 0 1 i ba n ds o l v e ss o m ee x i s t e n tp r o b l e mt oi m p r o v i n gt h e s y s t e m ss t a b i l i t y t h em a i nc o n t r o l l i n gm o d u l eu s e ss q l 2 0 0 0a s b a c k g r o u n dd a t a b a s es e r v e r u s e sa l lk i n d so ft o o l sp r o v i d e db yi tt o e s t a b l i s ha n ds e ts y s t e md a t a b a s ea n du s e ss q ls e n t e n c et oa c c e s st o d a t a b a s e k e y w o r d s ：t e m p e r a t u r em o n i t o r , g i s ，m a p x ，s t o r tm e s s a g ea l a r m ， d a t a b a s e i v 声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文。是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体。均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名： 祀i 衫 日期：竺2 ：! ：! ! 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定。其 中包括：学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的， 复制赠送和交换学位论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容( 保密学位论文在解密后遵守此规定) o 签名：重皇! ! 塾日期：幽二业 导师签名：差窒! 丝 日期：鲨! ：! ：! ! 太原理工大学硕士研究生学位论文 i i 课题研究背景及意义 第一章绪论 随着社会需求的日益增长，现代电力业不断向着大机组、大容量和高电压迅速发展， 运行条件更加苛刻，故障率逐渐增加，排除故障时间越来越长，造成的经济损失也越来 越大。目前国内外电力行业对此均高度重视，并采取了种种措施来确保系统的安全可靠， 其中对系统运行状态的在线监测、故障诊断和及时维修就是重要措施之一。 当前影响电力系统安全运行的因素很多，其中一个重要方面是电气设备自身的安全 运行问题。由于绝大多数的电气设备长期处于高电压、大电流和满负荷运行状态，且多 数设备又采用封闭式结构，因而设备中往往产生并集聚大量热量，这些热量直接影响到 设备的电气绝缘性能，一般会影响系统工作的稳定，严重时就会导致设备的损坏。高压 开关柜作为发电厂的重要设备，起着开合及关断电力线的作用，用来实现输送及倒换电 力负荷、以及从电力系统退出故障设备和线段，从而保证电力系统安全的运行l 。在高 压开关柜的长期运行过程中，开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化和接触电阻 过大而发热，而这些发热部位的温度不及时监测，容易导致火灾事故。近年来，在电厂 已经发生多起开关过热事故，造成火灾和大面积的停电。因而能开发一种针对电厂高压 开关框特点的高效、可靠的开关触头温度实时监测系统，对提前发现和排除热故障隐患， 确保电力系统的安全可靠运行具有非常重要的意义。 1 2 国内外研究现状 目前国内外均有从事电力监控技术开发的公司，一般来说，他们研究的产品功能比 较完善，品种系列也很多，基本能够满足电力用户的需求。但也有一些缺点，如国外的 产品价格较高，中小用户难以接受；多数公司考虑市场，软件产品通用性较强，相对缺 少针对性。 就发电厂这类大型工业企业而言，除电力设备多外，还具有厂区分布广、车间多、 走线跨度大等特点。例如电厂的管道系统，就有很多种，其中许多又是地下管道，它们 太原理工大学硕士研究生学位论文 纵横交错地构成了十分复杂的电厂管网设施系统。因此若能将传统的监测系统与g i s ( 地理信息系统) 相结合，则可在提供传统功能的基础上，还可实现对电厂各种管线、 设备、厂房、科室等涉及地理位置的信息实现集中化可视化管理，从而可为生产经 营管理者提供更加完善的现代化管理手段和决策支持。本课题正是基于这一考虑，将传 统监测与g i s 相结合，并针对电厂这一特殊应用而进行设计的，主要任务就是完成具有 电子地图功能的电厂高压开关柜触头温度实时监测系统主控模块设计。 1 3 系统概述 电力开关触头温度实时监测系统是针对电厂高压开关柜这一具体应用而设计开发 的应用系统。从功能要求上来看，该系统在提供一般性功能的基础上，重点实现短信报 警、g i s 信息查询及网络信息浏览等特定功能；同时必须满足实时性、可靠性及通用性 的要求。从技术应用来看，该系统将是集传感器技术、嵌入式技术、计算机技术、g i s 技术和网络技术于一身的综合应用系统。 1 3 1 系统组成及工作原理 本系统主要由温度检测与无线数传模块、监测主控模块和网络服务模块三大部分组 成。其结构如图1 - 1 所示。 检测与无线数传模块l 监测主控模块 i l 网络服务模块 ； 1 i ： 图1 - 1系统总体结构框图 f i g1 - 11 b t a ls l r u c t u r eb l o c kd i a g r a mo fs y s t e m 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 各模块主要功能为：温度检测与无线数传模块负责对高压开关触头温度数据的采集 和传输，监测主控模块负责对温度数据的分析、处理，网络服务模块负责温度数据信息 的发布。 系统工作原理为：首先由置于开关触头上的温度传感器进行数据采集，而后经无线 传输到通信控制器，通信控制器对接收到的温度数据及其它一些信息进行打包并按规定 的通信协议发往监测中心，监测中心对接收到的数据进行分析、处理，并将处理结果记 录到数据库中，网络服务器通过访问数据库获取数据为客户端提供服务，客户以普通浏 览器方式进行阅读，了解各测点的温度信息。 1 3 2 温度采集传输简介 目前电厂高压开关柜温度监测主要有光纤传输、红外检测和示温记录卷标三种方 式。本系统采用无线传输方式，该方式可以实现非接触式数据传输，具有安全、可靠和 低成本的特点，并解决了光纤传输存在爬电的危险和红外检测、示温记录卷标操作不便、 性能差的问题。 无线传输方式结构原理如图1 2 所示。 图1 - 2 无线传输方式结构框图 f i 9 1 - 2 s i i l l c i u i b l o c k d i a g r a m o f w i r e l e s s t r a n s m i t t i n 9 1 m _ a 1 l n e r 其中温度传感器采用d s l 8 8 2 0 ，该传感器为智能型单总线传感器，可实现温度的直 接数字化输出，且具有体积小、功耗低、测量范围广及接口简单等特点。 检测电路的供电主要有电流感应、化学电池和太阳能电池三种方式。其中电流感应 方式从电力线路本身获取能量，具有廉价、简单等优点，本系统采用这种供电方式。 无线模块采用低功耗m s p 4 3 0 单片机和c c l 0 0 0 无线收发芯片实现无线数据传输， 该模块主要作用是将携带温度信息的无线电信号送往通信控制器，可起到高压隔离的作 用，比较适合于高压电力开关这种场合。 3 太原理j ：大学硕士研究生学位论文 1 3 , 3b s 结构简介 b s ( b r o w s e r s e r v e r ，浏览器1 1 务器) 结构是一种相对于c s ( c l i e n t s e r v e r ，客户 端服务器) 结构而言的网络服务结构模式。 b s 结构原理如图1 3 所示。 目卜3b s 结构框图 f i g1 - 3s t r u c t mb l o c kd i a g r a mo f b s 服务器端由w e b 服务器和数据库服务器两部分组成，客户端通过统一的网络地址以 普通浏览器方式访问服务器。客户端不进行应用程序的执行，所有任务均由服务器完成， 系统维护和升级也都在服务器端进行，客户端不做任何改变，从而使系统开发和维护成 本大大降低 本系统的网络服务功能就是采用这种结构，其中数据库服务器与监测主控采用同一 个s q l s e r v e r 服务器，w e b 服务器由i i s ( i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ) 提供服务，开发 时使用v b s c r i p t 脚本语言编写代码，由内嵌于s 中的a s p ( a c t i v e s e r v e r p a g e ) 提供运 行环境。所有对数据库温度数据的访问都通过服务器来完成，而客户端只以交互的方式 查看结果。 1 4 课题主要内容 本课题作为整个系统的核心部分，采用v c + + 与m a p x 相结合进行二次开发，内容 主要包括系统总体设计、电子地图、串口通信、短信报警处理、数据库操作等几大部分。 一，系统总体设计 主要对系统进行需求分析、功能分析和系统建模。 二、电子地图 主要创建电子地图主视图，将空间元素与温度属性数据相结合，实现可视化交互查 询，为管理者提供更为方便、快捷的信息服务。 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 三、串口通信 主要建立与通信控制器的联系，定时获取测点温度数据及设备状态信息。 四、s m s 报警处理 主要实现当发现温度值超过预定界限或设备处于故障状态时，通过发送短信来进行 报警处理。 五、数据库操作 主要实现对系统基本设置信息、用户信息、报警信息的各种操作；温度数据的实时 更新；历史数据的记录；g i s 应用中属性数据的存储；网络应用中的数据库服务 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 1 系统应用分析 第二章系统总体设计 随着社会的进步，电力资源已成为影响国民经济发展的重要制约因素，电力设备的 安全高效运行一直是政府部门、生产企业乃至普通家庭关注的一件大事。为此，国家、 企业在电力设备监测、管理方面投入了大量的人力、物力，并提出了更高的要求。其中 加快电力设备管理的自动化、信息化建设就是具体的要求。 就电厂而言，目前电力设备的监测已逐步从传统的人工操作转到运用现代测量技 术、通信技术、计算机技术进行科学管理的轨道上来。其中对高压开关柜的温度监测就 是一个重要的内容。针对这一课题，目前有各种不同的解决方案，并且多数已在实际中 得以应用。然而考虑电厂厂房结构复杂、电缆多、设备分布点多等特点，能否寻求一种 与地理特征相结合的高效可靠的监测解决方案，成为多数用户的一种实际需求。 地理信息系统( g i s ) 具有对空间数据、图形数据和属性数据进行收集、存储、分 析、计算等综合处理能力 5 1 ，而且可以直观、形象的方式反映监测全貌，是管理人员全 面、快速了解开关温度状况的一种有效手段，可使管理决策更具主动性和科学性。为此 开发一种既继承传统监测系统功能，又具有自身特点的地理监测信息系统是一种切实可 行的方案。 由于一般认为对电厂这种小范围监测并不具备传统意义上的跨距地理特征，因此目 前已有的一些电厂高压开关柜温度监测系统，多数只向用户提供实时数据显示、历史数 据记录、报警处理、图表显示及打印报表等一些功能，而一般不具备空间数据分析、处 理功能。 实际上，除电厂地下沟道、地上厂房分布及测点分布可作为明显地理要素进行考虑 外，对电厂接线图也可运用g i s 的相关知识进行分析处理。因此充分利用g i s 信息可视 化技术，开发除传统监测系统功能外，集数据管理、数据分析、图形管理、图形编辑、 图形输出等功能于一体，友好、方便、高效的温度监测系统，将对电厂的科学管理、信 息化建设起到积极的推动作用。 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 2 系统功能需求 电厂高压开关柜温度监测系统是一种专题性地理信息系统，是地理信息技术在电力 系统实时监测方面的具体应用，因此它将是集传统监测系统和地理信息系统功能于一身 的综合管理信息系统。根据安全可靠、实时高效、完备规范、界面友好及具有可扩展性 的总体设计原则，该系统须包括平面图绘制、测点设置与控制、数据采集、数据处理、 图表显示和系统维护等几个主要的功能模块。 系统总体功能需求框图如图2 1 所示。 2 2 1 平面图绘镧 图2 - 1 模块总体功能框图 f 螗2 - 1t 0 t a if u n c t i o nb l o c kd i a g r a mo f m o d u l e 平面图绘制模块包括的具体功能如图2 - 2 所示。 图2 - 2 平面图绘制功能框图 f i g2 - 2p l a nm a pd r a w i n gf u n c t i o nb l o c kd i a g r a m 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 ( 1 ) 基本信息设置主要包括对平面图的宽度、高度，所绘平面图名称和平面图图 层进行设置。其中平面图的宽度和高度设置，是对系统绘图主窗口进行设置，平面图名 称设置是为所绘电子地图起一个名字，而平面图图层设置则是对图层进行添加、删除和 调整，方便绘图。 ( 2 ) 平面图文件操作是为了管理方便，对编辑好的平面图进行保存，在需要编辑 的时候可以重新打开该文件。 ( 3 ) 厂区平面图绘制主要是在实地测量或现有厂区平面图的基础上，有选择地对 一些重要目标和区域进行点、线或面的绘制。该功能包括绘图工具、节点编辑两个方面， 其中绘图工具是核心，提供选线、选区域、框选、画线、画折线、画曲线及画区域等功 能，节点编辑是为方便对图形的操作，对节点坐标直接修改。 ( 4 ) 接线图绘制主要对与开关相连接的电力线路进行绘制，当然也可以对其它接 线进行绘制。 ( 5 ) 平面图编辑主要包括全选、删除、全视图、刷新和显示端点等功能。 2 2 2 测点设置与控制 测点设置与控制模块包括的具体功能如图2 - 3 所示。 图2 - 3 测点设置与控制功能框图 f i g2 - 3m e a s u r ep o i ms e ta n dc o n t r o lf u n c t i o nb l o c kd i a g r a m ( 1 ) 测点交互绘制是指可根据实际情况由用户来放置测点在电子地图上的显示位 置，并可自由调整，也可通过输入坐标点位置来精确定位。 ( 2 ) 测点可重复加载是测点绘制与平面图绘制的一个主要区别之一，可重复加载 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 就是在测点设置或编辑完成以后，若退出了系统，那么当再次进入系统后，所有测点会 恢复上次退出系统时的状态。 ( 3 ) 测点属性设置是整个系统的核心和基础，其功能主要是确定测点的属性项， 并对一些固定信息进行设置。属性项包括，测点编号、测点名称、测点位置、测点状态 及温度数据等，固定信息设置主要为串口通信提供基本配置和电子地图查询提供索引。 ( 4 ) 测点动态控制是当测点状态改变或对测点关注后，可根据具体情况分别以不 同的方式来显示。主要提供四种功能，一是数据采集动态扫描显示；二是通信故障不同 符号显示；三是报警状态不同符号动态闪烁显示；四是空间查询动态闪烁显示。 2 2 3 数据采集 数据采集模块包括的具体功能如图2 - 4 所示。 图2 - 4 数据采集功能框图 f i g 2 - 4d a l ac o l l e c t i o nf u n c t i o nb l o c ko h g r a m ( 1 ) 串口设置指为用户提供能方便更改串口基本参数的一个功能界面。这些参数 主要包括串口号、波特率、数据位，校验位和停止位。 ( 2 ) 串口基本操作指建立稳定可靠的串口数据通信，及为用户提供方便的控制接 口。其中稳定性主要指对通信异常的捕获和处理，用户接口主要包括串口的打开和关闭， 以及基于字节的串口读写事件驱动。 ( 3 ) 通信协议实现包括通信协议的制定和通信协议的实现两部分，其中实现部分 包括通信线程的建立和撤消、通信联络、数据读取等。 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 2 a 数据处理 数据处理模块包括的具体功能如图2 - 5 所示。 图2 - 5 数据处理功能框图 f i g2 - 5d a t ap i 咖f l l 妇b l o c kd i a g r a m ( 1 ) 数据分析是进行进一步处理的基础，是整个系统的关键。其功能主要是根据 划定的界限标准对原始温度数据做出判断，看是否处于报警状态，同时该功能模块也对 设备运行状态傲出判断。 ( 2 ) 数据库操作主要是将数据分析的结果进行记录，以便通过数据库操作系统为 其它子系统或功能模块提供服务，是整个系统的核心。具体分为数据库实时更新和定时 历史状态存储两部分。 ( 3 ) 报警处理是本系统最重要的功能之一，是将监测结果告知用户的主要渠道， 具体功能如图2 - 6 所示。 图2 - 6 报警处理功能框图 f i g2 - 6 a l a r mp r o c e s s i n gf u n c t i o nb l o c kd i a g r a m 1 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 报警记录主要是对发生的各种报警作实时的记录处理；短信报警是以发送短信的方 式将相关报警信息通知用户；声音报警是通过声音来提示用户报警的发生及种类；其它 报警主是根据用户需求做进一步功能扩展，如触发光字牌报警等。 2 2 5 图表显示 图表显示模块包括的具体功能如图2 - 7 所示。 围2 - 图表显示功能框图 f i 9 2 - 7 p o l ! s h o w f u n c t i o n b l o c k d i a g r a m ( 1 ) 测点实时柱状图是以拄状图的形式显示测点当前的温度数据，同时具有测点 温度对比的功能。 ( 2 ) 历史曲线是以曲线的形式回放单测点在一段时间内的温度历史记录，并提供 测点选择、时间选择及其它一些辅助功能。 ( 3 ) 测点实时蛆线采取与电子地图交互的方式，以曲线的形式显示测点当前和最 近的温度数据。 ( 4 ) 报表打印主要提供对图表的打印输出。内容包括报警记录、曲线图等。 2 2 6 系统维护 系统维护模块包括的具体功能如图2 - 8 所示。 ( 1 ) 用户管理包括用户基本信息设置和用户动态管理两部分。前者提供一个用户 管理界面，对使用者权限进行设置，后者则体现在用户与系统的交互过程之中。 ( 2 ) 安全管理是为了提高系统的安全性而设置的模块，主要是密码管理，包括登 录密码管理和系统退出密码管理。 ( 3 ) 用户日志记录登录到系统的用户，生成日志文件，并能够对日志文件进行打 太原理工大学硕士研究生学位论文 印输出，建立档案文件。 ( 4 ) 数据库备份实现将数据库表备份成数据库文件，再备份到优盘或其它存储设 备上，以便于特定情况下的数据恢复。 2 3 u m l 系统建模 图2 - 8 系统维护功能框图 f 远2 - 8s y s t e mm a i n t e n a n c ef u n c t i o nb l o c kd i a g r a m u m l ( u n i f i e , dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 是一种具有统一标准的面向对象的建模语言嘲。 它采用图表的方法来表示系统模型，具有直观、简明和通用的特点，便于系统的整体设 计和开发者间的交流。主要包括用例图、类图、时序图、状态图及活动图等图 6 1 。本系 统主要使用u m l 中的用例图、时序图和协作图来进行系统分析。 2 3 1 用例视图 ( 1 ) 确定角色 系统主要问题： 绘制厂区分布图；绘制接线图；新建和保存平面图；设置测点；设置串口；管理用 户；设置短信；接收短信；查看图表；打印报表；上交报表；备份数据库；查看用户日 志；查询测点属性；查询测点位置。 创建如下角色： 平面图及接线图绘制人员；系统测点及其它配置人员；系统使用维护人员；决策管 理人员。 1 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 ( 2 ) 创建用例 用例用以描绘系统从开始到结束的大部分功能。因此，根据系统的使用流程可分为 以下用例。 新建平面图；绘制厂区分布图：绘制接线图；设置测点；保存平面图；设置串口； 设置用户：设置短信；查看图表；查看用户日志；查询测点属性；查询测点位置；打印 报表；上交报表；备份数据库；接收短信；接收报表。 ( 3 ) 创建关系图 在角色和用例之间建立一种关系，这种关系通常涉及到角色和用例之间的通信关联 关系，从而体现角色与系统的对话。 平面图及接线图绘制人员的用例关系图如图2 - 9 所示。 设置用户 设置短信 图2 - 9 平面图及接线图绘制人员用例关系图 f i g2 - 9p l a nm a p a n dl i n ed r a w i n gm a nu s ec a s er e l a t i o nd i a g r a m 系统测点及其它配置人员的用例关系图如图2 - 1 0 所示。 绘制厂区分布图 绘制接线图 图2 - 1 0 系统测点及其它配置人员用倒关系图 f i g2 - 1 0s y s t e mm e a s u r ep o i n ta n do t h e rs e t t i n gm a n u s ec a s er e l a t i o nd i a g r a m 决策管理人员的用例关系图如图2 1 1 所示。 1 3 9 o 2 o 太原理工大学硕士研究生学位论文 。一吴一。 接收报表 决策管理人员 接收短信 图2 - 1 1 决策管理人员用例关系图 f i 9 2 - 1 1d e c i s i o n - m a k i n g m a n a g e r u s e c a s e r e l a t i o n d i a g r m n 系统使用维护人员的用例关系图如图2 1 2 所示。 查看用户日志 备份数据库 图2 - 1 2 系统使用维护人员用例关系图 f i g2 - 1 2s y s t e mu s i n ga n dm a i n t e n a u c em a nu s e c a s er e l a t i o nd i a g r a m 2 3 2 时序视图 时序图按时间顺序描述系统元素间的交互，重点说明消息传递的时间顺序。水平轴 表示不同对象，垂直轴表示时间，垂直虚线表示在某段时间内对象的存在。设置测点属 性过程时序图如图2 1 3 所示。 图2 - 1 3 设置测点属性对序图 f i g2 - 1 3s e t t i n gm e a s u r ep o i n t a t t n b u t e s t x m es e q u c ed i a g r a m 1 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 3 3 协作视图 协作图按时间和空间顺序描述系统元素间的交互和它们之间的关系，但着重体现交 互对象间的静态链接关系。通过在对象间的链接上标识带有消息串的消息来表示对象闻 的消息传递。设置测点属性过程协作图如图2 1 4 所示。 图2 一1 4 设置测点属性协作图 f i g2 - 1 4s e t t i n gm e a s u r ep o i n t a t t r i b u t e sc o o p e r a t i o nd h g r a m 2 4 数据库建模 系统采用p o w c r d c s i g n 建立数据库物理模型，共有9 张数据库表。 ( 1 ) 机组列表( j z l b ) 表2 - 1 机组列袁 t a b l e2 - 1m a c h i n eg r o u pl i s t t a b l e ( 2 ) 下位机列表( x w j l b ) 表2 - 2 下位机列表 t a b l e2 - 2d o w ne q u i p m e n tl i s tt a b l e 下位机列表 王位扭编呈c h a r ( 2 ) 玉然2 扭组缩墨h 笪f ! )吐。亟 下位机信息v a r c h a r ( 2 0 ) 下位机状态c h a r ( 1 ) 1 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 ( 3 ) 测点列表( c d l b ) 表2 - 3 测点列表 1 曲k 二3m e a s u r ep o i n tl i s t1 j b l c 测点列表 删直编呈吐篮i 丑血垃 工位丑绵墨c h a r ( 2 ) d k 。 测点信息v a r c h a r ( 2 0 ) 测点类型c h a r ( i ) 环境温度号c h a r ( 1 ) ( 4 ) 当前温度( d q w d ) 表2 - 4 当前温度 t 曲k2 4c u n e n t t e m p e r a t u r e 当前温度 邂直绽昱h 堑f 勤s 逃。丛1 2 当前温度d e c i m a l ( 1 8 ，2 ) 当前温升d e c i m a l ( 1 8 ，2 ) 环境温度d e c i m a l ( t 8 。2 ) 报警类型c h a r ( 1 ) ( f k 2 ( 5 ) 温度历史( w d l s ) ( 6 ) 报警记录( b j j l ) ( 7 ) 报警类型( b j l x ) 表2 - 5 温度历史 t a b l e2 - 5t e m p e r a t u r eh i s t o r y 1 匠菇r 一 捌直l 皇三r , b a r _ t 鞋d l 丛2 记墓吐间_ d a t e t i m es 地盘 整点温度d e c i m a l ( 1 8 。2 ) 最大温升d e c i m a l ( 1 8 。2 ) 最小温升d e c i m a l ( 1 8 。2 ) 表2 - 6 报警记录 t a b l e2 - 6 a l a r mr e c o r d 表2 7 报警类型 t a b l e2 7 a l a r mt y p e 奎堕里三查兰堡主堕茎生兰篁堡苎 ( 8 ) 对应报警级别( d y b j j b ) 表2 - 8 对应报警级别 t a b l e2 - 8c o r r e s p o n d i n g a l a r mg r a d e 对应报警级别 i 报警i 垦型h 笪( 照n k ：毡! l 厶虽抠阻虹! 工韭鱼k 丛盐 ( 8 ) 管理员列表( g i b ) 表2 - 9 管理员列表 t a b l e2 - 9m a n a g e rl i s t 管理员列表 厶虽绾量c h a r ( 2 ) 监 登录帐号v a r c h a r ( 2 0 ) 登录口令v a r c h a r ( 1 0 ) 人员权限c h a r ( 1 ) 手机号码c h a r ( 1 4 ) 数据库各表的主键、外键及引用关系如图2 1 5 。 图2 1 5 数据库表主键、外键及引用关系图 r i g2 - 1 5d a t a b a s et a b l ep r i m a r yk e y ，a u x i l i a r yk e ya n do u o t i n gr e l a t i o nd i a g r a m 1 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 3 1 地理信息系统 第三章主视图设计及实现 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 简称g i s ) 是整个地球或部分区域的 资源、环境在计算机中的缩影，是反映人们赖以生存的现实世界的现状与变迁的各类空 间数据及描述这些空间数据特征的属性。在计算机软件和硬件的支持下，以一定的格式 输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统。它是一种特定而又十分重要的空 间信息系统，它是以采集、存储、管理、处理分析和描述整个或部分地球表面与空间和 地理分布有关的数据的空间信息系统【埘。 g i s 的基本功能包括： ( 1 ) 空间数据输入。包括数据采集和编辑，目的是实现地图的数字化。目前主要 有手持跟踪数字化仪及扫描数字化两种方法。 ( 2 ) 数据处理。主要指数据格式转换，将具有不同数据结构的数据进行变换，包 括数据格式转化、数据比例尺变化等。 ( 3 ) 数据存储与组织。主要目的是建立地理信息系统数据库，内容包括空间数据 和属性数据两个方面。 ( 4 ) 空间查询与分