（系统工程专业论文）基于BS模式的铁路司机管理信息系统的设计与实现.pdf

一耍堕銮望奎兰堡主堕塞皇兰垡堡奎 笙! 夏 第1 章绪论 1 1 国内外相关课题的研究现状与发展趋势 1 1 1 管理信息系统的发展 管理信息系统是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 ( m i s ) 的中文译名， 即借助于自动化数据处理技术进行管理的系统或为改善管理功能而设计的一 种信息系统，是计算机网络技术与数据库技术相互渗透和有机结合的产物。 当今社会已进入信息时代，世界上许多公司和企业，几乎都建有自己的管理 信息系统，可以说，如果没有管理信息系统的帮助，现代企业的正常运行几 乎是不可能的。最初的m i s 系统是单机环境的，不能实现各个信息部门的信 息共享和实时访问，其局限性不言而喻。随着高速c p u 、大容量内存和外存 等设备的出现，以及图像和语音处理技术的提高，使得管理信息系统有了飞 速的发展，广泛应用于各种档案、资料管理，办公室自动化，视频会议等。 如今随着网络技术，特别是局域网络技术的成熟和完善，网络环境下的m i s 系统己成为不可替代的主流，而其中以b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 体系 结构为基础的m i s 系统，凭借其诸多的优点和企业内部网络硬件基础的完善， 成为当今最广为流行的形式。 m i s 系统是随着计算机系统体系结构的发展而发展的。计算机硬件技术和 软件技术的飞速发展与创新以及用户要求的不断提高都促进了计算机系统体 系结构的发展。对于m i s 的设计和开发人员来说，应该认识到由系统结构的 变化所引起的计算机应用结构的演变是决定m i s 采用何种模式的关键。计算 机应用结构的演变主要经历了三个阶段： 集中式或终端式主机结构 c lie n t s e r v e r ( 客户机服务器) 结构 b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 结构 相应地，m i s 的发展也主要经历了这三个阶段。早期的集中式结构属于全封闭 式系统，不同系统之间无法进行交流，信息共享能力差，而且系统扩展很不 方便，己经不适应信息技术发展的需求。现存的许多早期开发的m i s 系统都 是基于c l i e n t s e r v e r 模式的，它是一种协同式分布处理体系结构，主要侧 重信息部门的业务信息处理，这种模式具有安全性好，响应时间短等特点。 虽然具有较强的信息共享能力，但它的缺点也是明显的，尤其是这种结构需要 在每一个c 1 i e n t 端安装特定的应用程序，从而限制了c 1 i e n t 端的灵活性， 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 而且存在客户端跨多平台时不灵活以及升级维护难的问题，因此这种结构具 有一定的局限性。而b r o w s e r s e r v e r 模式则综合了浏览器、信息、服务和w e b 等多项技术，它主要侧重基于t c p i p 网络协议的浏览器的信息的访问或处理， 这样客户端通过一个浏览器就可以访问多个应用服务器，形成点到多点、多 点到多点的结构模式，而且在使用b r o w s e r 与某一台主机或系统进行连接时， 不需要更换软件或再启动另一套程序。因此，b r o w s e r s e r v e r 的一点对多点、 多点对多点的应用软件结构使得开发人员在前台的浏览器部分减少了很多工 作量，而把注意力转移到后台的信息组织上，同时升级和维护工作仅限于服 务器端，因此具有广阔的发展前景n 1 。 1 1 2 分布式数据库系统的研究现状与发展趋势 l i s 作为一种信息处理系统离不开数据库的发展，在现实世界中，地域上 分散而管理上又相对集中的大型企业组织、公司集团、商业团体向数据库技 术提出了新的要求：数据库管理系统不但要能完成本部门的信息处理，而且 要求地域上分散的信息能够互连和共享，从而使得分布式数据库技术应运而 生，并迅速成为现代数据库的主流技术，在实际应用中起着积极的作用。分 布式数据库系统主要研究在计算机网络上如何进行数据的分布、处理和通信， 既要有各部门的局部控制和分散管理，也要有整个组织的全局集中控制和高 层次的协同管理。这样才能使各部门的信息既能够灵活交流和共享，又能够 统一管理和使用。可见，以分布式数据库系统叻b s ( d i s t r i b u t e dd a t a b a s e s y s t e m ) 为基础，结合计算机网络技术开发的m i s 系统将是今后大型管理系 统开发的主流设计思想。 d d b s 的研究始于2 0 世纪7 0 年代中期。由于数据库应用需求的拓展和计 算机硬件环境，特别是网络技术的发展，使分布式数据库系统快速成长，并 成为计算机技术中最活跃的研究领域之一。园际上每年都召开专门会议，研 究探讨分布式数据库系统的各类问题及其解决方案。英国国家计算中心 ( n a t i o n a lc o m p u t i n gc e n t e r ) 专门对分布式数据库作了分析和预测，断言： “分布式系统，特别是以分布式数据库作为该系统的核心，将成为今后计算 机科学发展的主要方向之一。”世界上第一个分布式数据库系统s 叻一l ( s y s t e mo fd i s t r i b u t e dd a t a b a s e ) 是由美国计算机公司( c c a ) 于1 9 7 6 年至1 9 7 8 年设计，并于1 9 7 9 年在d e c 一1 0 和d e c 一2 0 计算机上实现。8 0 年代， 各国在d d b s 上都投入了大量的人力、物力、财力，美国、西欧、日本等相继 提出规模宏大的d d b s 研制计划。1 ，如： l 、德国的斯图加特大学研制的p o r e l 系统，历时1 1 年，投资4 5 0 万马克 2 、美国i b m 公司的s a nj o s e 研究室研制的胁和s y s t e mr 3 、美国加州大学b e r k e l y 分校研制的i n g r e s 和荷兰阿姆斯特丹大学研制 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 的扩展i n g r e s ，在u n i x p d p 机上实现 4 、法国i n r i a 研制的s i r i u s d e l t a 系统和i 1 a g 研究中心研制的m i c r o b e 系统 9 0 年代起，d d b s 进入商品化应用阶段。我国对分布式数据库系统的研究 约在8 0 年代初，些科研单位和高等学校先后建立和实现了几个各具特色的 分布式数据库系统。如由中国科学院数学研究所设计，由该所与上海科学技 术大学、华东师范大学合作实现的c p o r e l ，武汉大学研制的w d d b s 和w o o 叻b s 东北大学研制的d m u f o 系统等等。 随着计算机网络技术的飞速发展和广泛应用，特别是i n t e r n e t 的普及， 使得对分布式数据库系统的研究和开发将变得更加活跃，分布式数据库系统 具有巨大的潜在市场，如银行、交通、金融、国防、教学等应用领域，都需 要分布式数据库系统的支持。 1 2 本课题来源及研究价值 随着i n t e r n e t i n t r a n e t 和w e b 技术的日益成熟，目前企业纷纷采用b s 技术来实现信息通讯、企业管理和电子商务。然而，作为关系国家经济命脉 的铁路系统，在这方面却十分欠缺，所以使用新兴的网络技术、数据库技术 和通信技术建设新一代管理信息系统就显得十分必要。我国铁路是一个由运 营、工业、工程三大部门和科技、教育及后勤保障等系统构成的综合体系， 运营管理在铁路运输系统中起着关键性的作用，其下属1 2 个铁路局，共同管 理6 0 0 0 多个站段，司机1 5 万余人，面对如此庞大的数据规模，如何实现对 铁路系统所有司机管理的现代化，加强司机技能、考核和监督的管理力度， 建设一支高素质的司机队伍，保证完成铁路运输任务和适应运输持续发展， 为铁道部管理者提供更完善的决策分析支持平台，将是一个非常重要的研究 方向。 目前，铁道部提出了实现我国铁路跨越式发展的目标，全面实现铁路系 统的信息化管理。铁路司机作为铁路运输的特殊技术工种，担负着机车安全、 正点、高效运行的重任，监督管理的科学性是至关重要的。于是2 0 0 4 年铁道 部制定并颁布了新的铁路机车司机管理办法，要求实现对铁路系统所有司 机采用信息化、网络化方式进行管理。 而铁路部门对司机管理方式的现状是：主要以人工方式为主。通过各个 机务段下属的运用车间对司机分车队进行管理，下设队长、副队长和指导司 机，车队干部每天对出勤司机进行考核记录，每月按时填写和上交考核报告， 这些大量的工作都是以纸为载体来存档，耗时、耗力、效率底下，而且在管 理和保存上非常不方便，因此，有必要开发司机管理信息系统，实现信息共 享，提高工作效率，做到无纸化作业，减少人力、物力、财力的投入”。另一 方面，随着近几年铁路运输的快速发展，计算机曰益普及，大部分机务段都 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 已经建立了比较完善的内部局域网，管理部门的服务器可以直接联到铁路局 计算中心的服务器上，在铁路信息化建设方面迈出了重要的一步。 硬件条件的具备，加上实际工作的需要，使得论文的研究具有非常重要 的现实意义。本课题正是根据铁路机车司机管理办法和有关部门的要求， 设计开发的一套管理信息系统。该系统主要分成两个部分，一是前端的i c 卡 和读卡设备，用于在现场随时对司机进行考察、记分，由终端设备( 读卡器) 读取i c 卡的数据并根据需要进行处理；另一部分是管理信息应用软件系统， 该系统包括与司机管理有关的所有事务的处理，比如i c 卡管理、培训考试管 理、信息查询、考核记录等，其中i c 卡管理模块负责读出读卡器中的数据， 并实时在数据库中进行更新。同时该系统还可以对整个铁路司机队伍管理的 原始数据进行统计、汇总、合理分类、归纳，生成各种报表，供决策人员查 询分析，以便对整个司机工作情况有全面的了解。今后随着信息化建设的不 断完善，数据量越来越大，数据越来越完整，可以充分的利用这些数据资源、 对基础数据进行再加工、归纳、整理以及综合分析，为领导及上级管理部门 的提供决策支持，为铁路事业的长远规划和发展提供科学的数字，切实提高 管理水平和管理质量。 1 3 论文的主要研究内容和结构安排 1 3 1 论文的主要研究内容 本论文主要工作是完成基于b s 模式的铁路司机管理信息系统的设计与 实现，其中数据共享和信息发布是本系统设计的主要目标。作者在研究和分 析了国内外管理信息系统和分布式数据库应用系统现状的基础上，又深入了 解了铁路机务部门运用车间的实际情况以及现有的硬件设旄和人员特点得出 以下一些结论：信息量大，信息处理复杂：由于人事信息属于多部门共同处 理和使用，因此对数据一致性的保证及数据完整性有很高的要求；同时人事 信息又有保密性高的特点，尤其对记分卡的管理关系到一个司机的切身利益， 因此对于数据安全要求也很高。 综上所述，本论文研究、设计所做的主要工作包括以下几个方面： 1 ) 研究了分布式数据库产生的原因以及它的原理、特点、结构、运行机 制等，并且采用这种结构建立了本系统的数据库体系，将数据按铁路 局进行划分，既减小了对每个数据库服务器性能的要求，又适应了铁 路部门管理工作基本上以各个铁路局自治的相对集中方式； 2 ) 深入学习研究了b s 模式应用系统的实现技术，包括：c s 和b s 体系结构的理论研究；a s p 技术在b s 模式中的应用；数据访问机制； 基于b s 模式的系统安全设计等： 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第2 章相关理论介绍 本童介绍了系统设计开发的理论基础，包括分布式数掘库系统的理论知 识，以及在此基础上通用的实现方法，同时介绍了b ，s 模式的结构和相对于 其他模式的优点。 2 1 分布式数据库系统概述 2 1 1 分布式数据库的定义及优点 分布式数据库系统( d i s i r i b u t e dd a t a b es v s t e m ，简称d d b s ) ，即是指 物理上分散而逻辑上集中的数据库系统。它通过计算机网络将地理位置分散 而管理和控制又需要不同程度集中的多个逻辑单位联接起来，共同组成一个 统一的数据库系统。每一个物理数据存储单位称为一个结点( n 0 t e ) 或站点 ( s i c e ) ，可以看作是一个集中式数据库。所谓地理位置上分散是指各站点分 散在不同的地方，大可为不同国家，小可为同一建筑物中的不同位置；所谓 逻辑上集中是指备站点之问不是互不相关的，它们是一个逻辑整体，为了管 理方便，各个站点上的数据库甚至可以具有相同的数据模型( 如关系型) ，而 且由同一种d b m s ( 同一个厂家的产品) 进行管理。一个用户如果只访问他 注册的那个站点上的数据称为本地( 或局部) 用户或本地应用；如果访问涉 及两个或两个以上的站点中的数据，称为全局用户或全局应用。由此可见， 一个分却式数据库系统具有如下的优点： 1 、良好的可靠性和可用性 虽然分布式数据库系统是由多站点构成，使其组成结构较集中式复杂， 产生故障的几率可能较集中式高，但多数故障的影响被限制在使用故障站点 中数据的那些应用。即个别站点或个别通信链路发牛故障时，系统仍然可以 继续工作。也由于分布式数据库系统通常采用数据的多副本存放，使可用性 得到改进。 2 、提高效率，降低通信费用 若数据分布合理，既把数据存放在常用该数据的站点中。这样使访问该数 据的大多数应用成为本地应用，既能加快响应速度，提高效率，而且也降低 了通信费用。 3 、较大的灵活性和可伸缩性 由于分布式数据库系统的模块性，可以在已有的系统中，增加或减少一个 站点，根据需要调整站点配置，以及动态改变数据的冗余度，以适麻应用的 站点，根据需要调整站点配置，以及动态改变数据的冗余度，咀适应应用的 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 _ _ 一 多变性，而且这种增减对系统的其他部分影响较小。 4 、经济性和保护投资 对于分布式数据库系统进行扩展要比集中式数据库系统进行扩展的成本 低。因为在某个或某些站点上增加或扩充设备，甚至增加一个新的站点，比 用一个更大的系统代替一个已有的集中式数据库系统要容易得多，也经济得 多，而且可以保护现有的投资。 5 、适应组织的分布式管理和控制 这是产生分布式数据库系统的重要原因之一。分布式数据库系统的思想和 目标就是为适应分布式管理和控制，符合实际用户地域分散的组织结构。 6 、系统站点具有较好的自治性 这是分布式数据库系统的特点之一。各个站点可以有自己的控制、管理和 使用信息的策略。 2 1 2 分布式数据库系统的体系结构 在集中式数据库系统中，除了计算机系统本身的硬件和软件( 包括操作系 统、语言及语言编译程序、其它实用程序) 外，主要组成成分有：数据库( d b ) 、 数据库管理系统( d b m s ) 和用户( 包括一般用户及数据管理员( d b a ) ) 。 分布式数据库系统在此基础上作了扩充：数据库分为局部d b 和全局d b ： 数据库管理系统分为局部d b m s 和全局d b m s ：用户也有局部用户和全局用户 ( 数据库管理员也有局部d b a 和全局d b a ) 之分。除此之外，分布式数据库系统 的另一个重要的组成部分是数据字典或数据目录。它是关于数据结构的定义， 以及全局数据的分片、分布的描述。 在分布式数据库中，数据及描述它的数据目录，也有局部和全局之分。 即局部数据和全局数据，局部数据目录和全局数据目录。所谓局部数据目录 是指本站点中的局部数据字典( l o c a ld a t ad i c t i o n a r y ，简称l d d ) ，而全局 数据目录就是全局数据字典( g l o b a ld a t ad i c t i o n a r y ，简称g d d ) ，又称网络 数据字典，是提供全局数据的描述和管理的相关信息。如数据的结构定义、 数据的分片、分布处理、授权、事务恢复等的必要信息，g 叻由各站点上的全 局数据库管理员( g d b a ) 建立和管理，而l d d 则由局部数据库管理员( l d b a ) 和 全局数据管理员协调建立和管理。结构图如2 1 所示。 亘堕銮望奎兰堡主婴壅竺兰垡适茎篁! 夏 2 1 3 数据分布 图2 1 分布式数据库体系结构 1 、数据分布的目的 分布式数据库的主要研究的方向之一是合理的进行数据分布( 数据划 分) ，这种数据分布的目的很多，其中最主要的是提高访问的局部性( 1 0 c a l i t y o fr e f e r e n c e ) ，即通过数据的合理分布，尽可能地使大部分数据能够就地存 取，以减少远距离的数据访问。但是不论采用任何分布方法，都很难保证所 有的数据操作局部化，因此，通常我们会根据实际情况在各个站点上增加一 些复本，但这种方法在数据同步更新时，仍需远距离访问。 2 、数据分布的原则 d d b 划分后，各逻辑关系之间应遵守以下原则： ( 1 ) 完整性原则：全局关系的所有数据项必须包括在某一个站点中。不 允许出现一个数据属于全局关系，但却不属于任何站点。 ( 2 ) 重构性原则：所有划分后的数据能够重构成全局关系。 ( 3 ) 不相交原则：这条原则虽然不是必须的，但是它可以降低数据划分 后处理的复杂性，降低数据冗余度。 3 、数据分布的实现方法 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 共有四种基本方法，它们是通过关系代数的基本操作实现的。 ( 1 ) 水平分片：是将关系按行横向以某些条件划分成元组的子集，每个 子集含有一定的逻辑意义，称为一个逻辑片段。水平分片实际上是关系的选 择运算。 ( 2 ) 垂直分片：把全局关系的属性划分为若干子集，并在这些子集上做 投影运算，每个投影称为垂直分片。全局关系的每一个属性至少映射到一个 垂直分片中，另外每个垂直分片都必须包含全局关系的主键，这样才能保证 垂直分片通过自然连接方法恢复为全局关系。 ( 3 ) 混合分片：以上两种方法的混合使用。 ( 4 ) 诱导分片：这是一种基于水平分片的诱导，是一种半连接操作。水 平分片的条件不是本关系属性的条件，而是其他关系属性的条件。 2 1 4 分布式数据库管理系统的功能及组成 分布式数据库管理系统( d d b m s ) 是分布式数据库系统的核心，由它完成对 分布式数据库系统所有站点的调度管理，负责实现分布式数据库的建立、查 询、更新、复制、维护等功能。包括提供分布透明性，查询优化、协调各局 部d b m s 共同完成全局应用，保持数据库的全局一致性，执行并发控制，实现 更新同步和全局恢复等。分布式数据库管理系统很复杂，特别是异构型d d b m s ， 至少包含了两个不同的d b m s ，就需要进行不同数据库模型之间的转换，因此 比同构型d d b m s 更加复杂。另外由于分布式数据库管理系统的复杂性，在实 现上存在较大的困难，各厂家和研究单位开发的叩b m s 原型的功能目标存在 较大差异。所以我们在开发过程中，应尽量在每个数据库服务器上使用同样 的d b m s 。 一个d d b m s 的功能主要有下面五点： ( 1 ) 接受用户请求，并判定把它送到哪里，或必须访问哪些计算机才能满 足该要求。 ( 2 ) 访问网络数据字典，了解如何请求和使用其中的信息。 ( 3 ) 如果目标数据存储子系统的多个计算机上，就必须进行分布式处理。 ( 4 ) 通信接口功能。在用户、局部d b m s 和其他计算机的d b m s 之间进行协 调。 ( 5 ) 在一个异构型分布式处理环境中，还需提供数据和进程移植的支持。 这里的异构型是指各个场地的硬件、软件之间存在着差别。 从功能上观察，一个d d b m s 应包括以下四个基本功能模块： ( 1 ) 查询处理模块：在d d b s 中，数据分布于整个网络的各个场地中，当用 户请求一个查询时，往往会引起数据的传输，这需要花费相当高的代价。因 此，需要尽可能采用最佳优化算法，以减少传输费用，提高传输效率。查询 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 0 页 处理模块由两部分组成：一是查询分析，对查询语句进行分析、检查，弄清查 询请求所使用的资源；二是优化处理，以尽可能小的代价完成一次查询； ( 2 ) 完整性处理模块：该模块主要负责维护数据库的完整性和一致性，检 查完整性规则，处理多副本数据的同步更新等。该模块有以下两个功能：一是 确定使用的数据副本，当查询处理模块分析出要使用的数据后，它根据网络 数据目录计算出使用不同副本的代价，进一步确定供查询使用的数据副本及 该副本所在的场地，并且尽可能使这一代价极小化：二是维护数据库的完整 性，提高并发控制机制； ( 3 ) 调度处理模块：一旦确定了查询处理的策略，就要进行一些局部处理 和数据传输，这时调度处理模块就负责向有关场地发布命令，使相应场地的 d b m s 执行这些局部处理：同时，发布命令在相应场地之间进行必要的数据传输 最后，完成查询并把结果传送回发出该查询的场地； ( 4 ) 可靠性处理模块：可靠性高是叻b s 的一个主要优点。由于数据具有多 个副本，当系统局部出现故障时，所需要的数据可从其他场地获得。可靠性 处理模块负责不断地监视系统的各个部分是否有故障出现。当故障修复后， 可靠性处理模块负责将该部分重新并入系统，使之继续有效地运行，并保持 数据库的一致性状态。 d d b m s 各个处理模块之间的关系如图2 2 所示。 _ _ _ _ _ 一_ _ _ _ _ _ _ l d 丑m s k 1一 目 罕一 网络 图2 2d d b m s 的一般功能结构 西南交通大学硕士研究生学位论文 第l1 页 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ h h - _ _ _ _ _ _ 一 2 2 浏览器服务器模式简介 m i s 应用系统平台模式是伴随着计算机体系结构的发展而变化的。大体上 经历了4 个阶段。：终端主机模式、文件服务器模式、客户机服务器模式 ( c li e n t s e r v e r ) 和w e b 浏览器服务器模式( b r o w s e r s e r v e r ) 。 2 2 1 终端主机模式 主机终端模式使得用户能够尽可能地使用共享资源这不仅包括了数据 的共享，也包括了应用的共享。终端所要做的事只是输入命令( 通常是以命 令行的形式显示结果) ，而有关的一切数据处理都交给了主机去完成。在这样 的结构中，由于终端不需要做什么处理工作所以它可以很简单，也不必随着 信息业的发展频繁更新，因此也称“哑”终端；但是主机就不一样了，它几 乎包揽了有关数据的一切处理工作这就要求它具有十分高的性能，并且能够 随着信息量( 包括数据的增加和终端的增加) 的增加不断更新。它的优点是 资源得到充分的共享，而它的缺点是用户界面不友好，主机负载过大以至于 硬件选择有限，硬件投资得不到保证，己被逐步淘汰。 2 2 2 文件服务器模式 文件服务器模式存在时间很短，因为它只适用小规模的局域网，对于用 户多、数据量大的情况就会产生网络瓶颈，特别是在互联网上不能满足用户 要求。随着网络技术，特别是局域网络技术的成熟和完善，网络环境下的m i s 系统己成为不可替代的主流，而这其中以c s 和b s 体系结构为基础的m i s 系统己经成为当今最广为流行的形式。 2 2 3 客户端服务器模式 c s ( c 1 i e n t s e r v e r ) 是一种协同式分布处理体系结构”1 。它克服了传统 主机处理结构和局域网共享处理结构的特点，具有高度的灵活性、开发性和 可伸缩性，能够有效地保护用户以往的系统投资。有强壮的数据操纵和事务 处理能力，并且有数据的安全性和完整性约束功能。这种模式将应用一分为 二，服务器负责数据管理，客户机完成与用户的交互任务以及业务逻辑的实 现。c s 结构要求将整个系统处理任务根据具体情况合理分布在c 1 i e n t 端和 s o r v e r 端，使c l i e n t 和s e r v e r 能够相互配合，密切协作，以便最大限度地 发挥c l i e n t 和s e r v e r 各自的工作潜力，更好的满足用户对应用系统的整体 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 _ 一 要求，减少了网络负担。它的优越性在于：分布处理与集中管理有机结合、安 全的存取模式以及高效的交互性。c s 的这种分布式处理思想顺应了9 0 年代 以来出现的系统规模适度化的潮流，因此得以迅速发展并被广泛采用。c s 模式适用于用户少，数据处理量大，交互性强，数据查询灵活，安全性高的 基于局域网的系统。 同样，c s 模式也存在着严重的不足之处。首先，c s 结构对客户端软硬 件要求较高，由于客户机要处理相当部分应用程序工作，因此需要更快的 处理器、更大的硬盘、更多的内存，尤其是软件的不断升级，对硬件要求不 断提高，增加了整个系统的成本，客户端也越来越臃肿。其次，维护复杂， 升级麻烦，如果应用程序要升级，必须为每台客户机一一升级，每个客户机 上的应用程序都需维护。此外，使用上受地域限制( 只有装有相应程序的工 作点才可使用) ，信息内容和形式单一，多个不同系统之间相互隔阂。传统m i s 一般为事务处理，界面基本遵循数据库的字段解释，开发之初就己确定，而 且不能随时截取办公信息和档案等外部信息，用户获得的只是单纯的字符和 数字，既枯燥又死板。 2 2 4 浏览器服务器模式 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式首先简化了客户端。采用b s 模式不再需要 在客户端安装用户界面程序，而是只要安装一个通用浏览器就行了( 成为“瘦 客户端”) ，同时，由于b s 的功能都在w e b 服务器上实现，所以大大地降 低了维护工作。其次，用户操作变得相当容易。对于c s 模式，客户应用程 序有自己特定的规格，使用者需要接受专门培训，而采用b s 模式时，客户 端只是一个简单易用的浏览器软件。无论是决策层还是操作层的人员都无需 培训就可以直接使用。此外，系统的开发者无需再为不同级别的用户设计开 发不同的客户应用程序了，只需把所有的功能都实现在w e b 服务器上，并就 不同的功能为各个级别的用户设置权限就可以了。各个用户通过超文本传输 协议( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o lh t t p ) 请求在权限范围内调用w e b 服 务器上不同处理程序，从而完成对数据的查询或修改。其中三种主要方式的 比较如下表所示。 西南交通大学硕士研究生学位论文第l 5 页 5 、突破了传统的管理信息系统面向事务处理的局限性，把办公事务和决 策事务有机的结合起来，从而促进了企业内部信息的广泛交流。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 第3 章系统分析与设计 开发管理信息系统的方法包括：结构化系统开发方法、原型法、面向对 象方法和c a s e 方法等，但不管采用什么方法，系统分析都是必要且十分重要 的环节。系统分析工作的好坏，在很大程度上决定了系统的成败。本章的任 务是在充分理解用户需求的基础上，通过问题识别、调查、系统化分析，最 后完成系统的方案设计。 3 1 需求分析 3 1 1 建立司机管理信息系统的必要性 人事管理是企业内部很重要的一个管理事项，但传统的手工操作为信息的 管理者带来诸多不便。特别是员工数量及记录的事项不断增多，手工操作很 难满足及时记录、随时查询等需要，而运用一般编程语言进行信息管理系统 的开发，由于开发工具本身的限制，对网络功能的支持程度不是很强，为以 后软件升级到互联网带来了麻烦。因此有必要开发一个基于网络的管理系统， 能在网络环境下实现数据的录入、插入、删除、查询、统计、更新、制表等 功能。 2 0 0 5 年底，通过到机务段的实地走访调查，发现目前这些部门仍然采用 传统的人工方式对司机进行管理，信息的收集、处理和传递都由专人负责， 这使得管理部门不仅要组织庞大的人力来记录数据，还要花费大量的时间和 精力同各种人工报表打交道。这些部门的工作繁杂，比如需要定期通过人工 报表的方式进行数据的手工汇总或计算机单机汇总，然后逐级人工上报，这 样做使采集到的信息很难保证准确、规范、及时传递，同时也不利于管理者 根据实际情况做出正确的决策分析。因此，2 0 0 4 年铁道部制定并颁布了新的 铁路机车司机管理办法，要求借助于管理信息系统的方法，利用先进的计 算机网络技术和数据库技术，开发出一套涉及铁路司机管理的各个方面的i c 卡式管理信息系统，这套系统包括i c 卡、读卡器。”和计算机信息管理软件系 统，论文所做的主要工作是计算机信息管理软件系统部分，包括：司机基本 信息管理，驾驶证管理，i c 卡记分管理，挂失、调动申请与批准，培训管理， 考试，信息查询，统计制表，打印等”。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第l7 页 3 1 2 系统特点及要求 该系统主要具有以下特点和要求： ( 1 ) 信息共享：铁路机车司机的管理系统要求以共享信息的形式，提供司 机个人以及与司机管理相关内容的准确和最新的详细资料；能给注册用户包 括司机、管理部门和监察部门人员、系统管理员等提供访问和更新信息的服 务；能辅助管理人员进行管理维护，帮助分析司机违规事故多发内容和年龄阶 段，提供司机选拔的更合理的方案； ( 2 ) 数据量大：目前铁道部拥有司机1 5 万余人，同时系统涉及的业务种类 繁多，所以数据量很大；另一方面，随着时间的推移，每年都会有大量新的 司机数据加入，老司机的数据也将逐年递增，因此在建立数据库时应考虑采 用分布式结构； ( 3 ) 联机事务处理( o l t p ) 多：由于系统前端采用读卡机先对i c 卡进行记 分处理，之后再将读卡机的信息录入应用系统中更新数据库，因此更新的数 据需及时地送入数据库，才能保证管理人员实时掌握i c 卡分值以便进行处理， 并为用户的随时查询提供准确信息； ( 4 ) 系统的可靠性需求高：为保证司机所有资料的安全、准确，尤其是记分 卡的信息，系统的可靠性要求很高，这种可靠性表现在正确性、安全性、使 用的方便性、可维护性以及功能的可扩充性等方面： ( 5 ) 用户( 司机) 能够通过内部i n t r a n e t 或外部i n t e r 兀e t 随时上网查询 自己各种信息；实时了解自己的i c 卡分值，以及扣分原因、时间、执行者， 如有异议，可通过网上邮件或其它形式向有关机构的提出，管理员根据审核 情况可进行数据恢复；并可直接在网上进行挂失、调动等各种申请； ( 6 ) 管理员可以在网上录入、删除、修改、查找司机资料，对司机提出的 要求进行审批并将处理结果发布在网上：管理员在司机申请注册为网上用户 时，为其分配适合的权限，如果发生变化，能够及时修改权限及相关信息； ( 7 ) i c 卡扣分累计计分周期为一年，每隔一年，在记分卡上输入初始分数 1 2 分，自初发证日期累加计算一个计分周期期满后，扣分未达1 2 分的，该周 期内的扣分记录被消除，分值恢复为1 2 ；若在此期间，司机i c 卡分值小于等 于o ，管理员应通知其所在单位，令其暂时离职培训，并将卡设置为无效； ( 8 ) 该系统直接面向大众服务，强调实用性，在功能方面，同时满足三类 用户的需求，即一般用户、各级管理部门的管理者和保障系统运行的系统管 理员，用户界面必须易学易用，应适合各岗位层次的用户的使用需求。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第18 页 3 1 3 系统设计目标 系统可为铁路机车司机管理部门提供方便、准确、及时的信息服务，同 时通过对各种信息的收集、存储和分析整理，使管理者可以了解使用i c 卡管 理办法的运行情况，并及时做出决策，提高管理水平，更好的为广大客户服 务，增加经济效益，在市场竞争中处于有利地位。 由于铁道部目前尚为正式使用网络i c 卡计分管理，铁路司机管理信息系 统的建立可能跟实际需要有一定的偏差，从而给软件设计带来一定的难度。因 此采用结构化系统开发方法和原型法相结合。按功能模块进行划分，这样可以 根据实际情况进行改动，而不影响整个系统的运行，直到满足实际设计需要。 设计目标具体包括以下三点： ( 1 ) 设计建立分布式数据库管理系统。按照系统所涉及的管理内容、约束 条件、性能属性、设计要求，将各种数据转换为数据库信息，并按照地域进行 合理地分布式划分。 ( 2 ) 建立b s 模式的信息访问平台。数据库中的信息通过该平台与用户交 互，同时实现对数据的各种处理要求，具体实现的功能将在下面章节介绍。 ( 3 ) 在上述两个目标实现后，应充分考虑系统的安全性问题，确保数据准 确无误。 3 2 系统网络结构设计 通过实际调查我们知道：目前司机队伍的整体素质不高：铁路局下属的 机务段及同等级别单位的地域分布广泛，数据量大n 3 1 。因此，基于实际情况 和b s 模式本身的先进性，系统选用三层结构的b s 模式很适合铁路司机m i s 系统的开发。即将应用划分为三层：用户界面层，业务逻辑层，数据库层。 用户界面层即客户端用户无须安装其他软件，只需要一个浏览器即可， 如i e 或n e t s c a p e ，这一层负责处理用户的输入和向用户的输出，但并不负责 解释其含义。 业务逻辑层采用的是m i c r o s o f t 公司的i i s ( i n t e r n e ti n f o r m a t i o n s e r v e r ) 作为w e b 服务器，将信息发布到w e b 中去；a p p l i c a t i o n 服务器的开 发采用a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 技术，在d r e a m w e a v e rm x2 0 0 4 环境下， 使用脚本语言( v b s c r i p t 或j a v a s c r i p t ) 结合h t m l 实现业务处理功能，业 务逻辑层是上f 两层的纽带，它建立实际的数据库连接，根据用户的请求生 成s q l 语句检索或更新数据库，并把结果返回给客户端，这一层以动态链接 的形式存在并注册到服务器的注册表( r e g i s t r y ) 中，它与客户端通讯的接口 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 符合某一特定的组件标准( 这里为c o m ) 。 数据库层负责实际的数据存储和检索，系统中使用的是0 r a c l e 9 ia s 数 据库管理系统。 整体结构如图3 1 所示。 回 建 霜而晶 图3 1 系统三层b s 结构 其工作原理为：用户通过t c p i p 协议向w e b 服务器发出请求，服务器接 受这一请求，并判断是否为a s p 文件，如果是，则将此文件发送到一个叫做 a s p d l l 的特定文件中，a s p 文件将被解释执行，如果需要则会通过a d 0 ( a c t i v e xd a t a0 b j e c t ) 与数据库进行连接，完成数据处理，最后根据要求 生成相应的页面，页面被传回浏览器，被浏览器解释执行后，显示在浏览器 上；如果不是，直接返回h t 札语言生成的静态页面。 系统整个网络结构示意图如图3 2 所示。 图3 2 系统网络结构 垦堕奎望盔兰堡主婴塞生堂垡笙塞笙! ! 里 3 3 系统功能设计 3 3 1 数据流程图 图3 3 数据流程图 数据流程图是一种全面地描述信息系统逻辑模型的主要工具，它可以用 少数几种符号综合地反映出信息在系统中的流动、处理和存储情况。数据流 程图具有抽象性和概括性。抽象性表现在它完全舍去了具体的物质，只剩下 数据的流动、加工处理和存储：概括性表现在它可以把信息中的各种不同业务 处理过程联系起来，形成一个整体。数据流程图的绘制是分层次的，采取自 顶向下逐层分解的方法。根据不同权限划分用户类型，然后按照用户类型访 问的数据范围，画出主要的数据流程图。如图3 3 所示。 3 3 2 系统功能模块设计 管理信息系统中的功能结构图设计也就是功能模块化设计。它是在系统 分析的基础上，经过层层分解，采用自顶向下扩展的方法，把一个复杂的系 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 统分解为多个功能较单一功能模块。一方面，各个模块既有相对独立性，可 以分别加以设计实现，另一方面，模块之间可以通过信息交换或调用关系等 互相关联，各模块在这些关系的约束下共同构成一个统一的整体，完成系统 的功能。 铁路机车司机管理信息系统所涉及的数据大致分为两种：基本数据和一 次性数据。基本数据指那些在较长时间内一般不会发生变化的数据，包括司 机个人信息、部门信息、规章制度、培训考试数据、系统注册信息等；一次 性数据包括i c 卡计分详单、制作打印报表、数据分析统计、文件管理等。为 了提高系统安全性，一方面要对用户权限进行严格管理，定期进行数据备份， 另一方面对数据尽量采用选择操作，减少操作员的直接输入有误造成的错误。 具体的功能模块如图3 4 所示。 b s 模式下机车司机管理信息系统 信 息 录 入 信 息 查 询 修 改 注 册 用 户 管 理 培 训 考 试 管 理 i c 卡 管 理 部 门 信 息 管 理 规 童 制 度 管 理 用 户 权 限 管 理 报 表 生 成 打 印 文 件 上 传 下 载 数 据 统 计 分 析 日 志 管 理 数 据 库 访 问 管 理 发 送 邮 件 图3 4 系统主要功能模块 1 、信息录入模块：该模块的访问必须要求管理员的身份，负责输入新司 机的基本信息、驾驶证信息、培训考试信息等；同时负责输入老司机新的培 训考试信息等。 2 、信息查询修改模块：对于信息管理系统来说，该功能必不可少。本系 统提供了可按多种不同的条件进行查询方法，以及这些方法的任意组合查询， 对查询结果可以再进行修改更新。 3 、用户注册管理模块：系统要求拥有铁道部统一制定的司机编号的司机， 通过使用该编号在网上注册之后，才能使用本系统中涉及数据库内容的操作， 这样做是为了加强系统安全性。注册后通过用户名和密码登录，而访问嬲番 奏 裤豁n “耩颧器瓶精鼎；甬鞭辗酲餮“静靶一习i | j l 拍铡鲻赡赫! 碍垣瀛罐瘟j 填萌：甫臻涤瑚喇，翁藩承港= 蒲懂 雉涮攀角溺惺渤：型牺审商盏矗。莪鞠艇篓：l 蜀嗤哩港嶝i 毒濠冶i i 羞 我当班封矍；8 ，笈l e 氆墟醋薯立醴必彭骘；e 掣昏蓦女僚净俑i 勰国萝融 豇掣；臻罄骓影匪娃鞋刿j 嘻是冀摆盯堪备强型， 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 2 页 5 、部门管理模块：主要目的是能够显示、更 魍静砸娜目月新郎拇截新蜊酣鄯i 晦顺攀娶季东。坠艘悻姬；剥引型j 鳘强 型型篓时间爨冀托强酗琵m ；浮哥睚追崧懑逝瞧璇摧， ；一萱簋赫桩遗捌浏溺；崖妯饔。话，计。规范举重滩菇掣芝叉性j 即是 说孽葆证数据的婪诺j 辑珏冠释世i 目嚣璎搿瀚埔滢灌蠖恐嗡捌： 目； ( 3 ) 数据库设计遵循第三范式( 3 n f ) o ：如果关系模式r 是l n f ( r 中 的每一个关系r 的属性值都是不可分的原子值) ，且每个非主属性都不传递依 赖于r 的候选键。也就是说，在定义数据库中的表的时候，每一个元组中不 能出现重复列； ( 4 ) 数据库设计应符合现场实际需要，比如铁路机车驾驶证必须按部颁 铁路机车驾驶证编号规则o ”的规定进行编号。驾驶证分三类：第一类， 铁路机车驾驶证编号共1 0 位，第一、二位为铁路局代码，第三、四位为机务 段代码，第五至十位为机车驾驶证序码。第一位编号8 为铁道部机务干部码， 第三位编号8 为铁路局、分局机务干部码；第二类，非运营系统机车驾驶证 编号共计十位，第一、二位为大型企业代码，第三、四位为该企业下属单位 代码，第五至十位为机车驾驶证序码；第三类，合资和地方铁路机车驾驶证 编号共计十位，第一、二位为合资和地方铁路统一码，第三、四位为各省、 自治区、直辖市代码，第五至十位为机车驾驶证序码。系统中暂时只考虑铁 路机车驾驶证编码，规则如图4 1 所示： 性。 iljl 123456789，o 图4 1 铁路机车驾驶证编号规则 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 2 页 m a n 执行人姓名或i dv a r c j a r 2 ( 2 0 ) r e 姒r k 备注v a r c h a r 2 ( 5 0 ) 8 、监察规则明细表 字段名字段中文描述类型及长度 r e a s o nn o 扣分原因编号n u m b e r ( 3 ) r e a s o n 扣分原因 v a r c h a r 2 ( 1 0 0 ) k f s 扣分数值n u 她e r ( 2 ) 9 、司机培训信息表 字段名字段中文描述类型及长度 s j - i d驾驶证编号 n u 船e r ( 1 0 ) ss t y l e培训类型v a r c h a r 2 ( 1 0 ) d e p t 培训时所在单位 v a r c a r 2 ( 1 0 ) sd e p t 培训单位 v a r c h a r 2 ( 5 0 ) s st i m e 培训开始时间 d a l 陋 s et 工m e 培训结束时间 d a t e p r o v em a n证明人v a r c h a r 2 ( 1 0 ) 1 0 、司机考核信息表 字段名 字段中文描述类型及长度 s j - i d驾驶证编号 n u m b e r ( 1 0 ) f l a g 成绩是否有效 n u m 8 e r( 1 ) l l c j 理论成绩 v a r c h a r 2( 3 ) s z c j 实作成绩v a r c h a r 2( 3 ) t n c j体能成绩 v a r c h a r