（计算机应用技术专业论文）基于java的选煤工艺流程gui设计与实现.pdf

摘 要 摘要 煤炭是中国能源的主体，选煤是提高煤炭质量的有效技术手段。为了提高选 煤厂设计效率，本文提出了基于j a v a 的选煤工艺流程g u i ( g r a p h i cu s e ri n t e r f a c e ) 设计与实施。 系统采用面向对象的软件工程方法描述问题领域，利用u m l 建模语言和 m i c r o s o f tv i s i o2 0 0 0 建模工具绘制系统的静态结构和动态行为，最后用j a v a 语言 编写具体代码。 本论文主要实现对选煤工艺流程进行绘制，通过序贯模块法切割系统，最后 得到最终的计算顺序，旨在帮助用户为选煤工艺设计提供科学准确的参照，以提 高选煤厂设计效率。通过研究得到如下主要结论： 1 基于j a v a 的选煤工艺流程设计系统不仅能为选煤工艺的设计提供参照， 提高选煤厂设计效率，而且易于使用方便扩展。 2 课题主要涉及选煤厂工艺流程设计和流程切割，借鉴了化工过程流程模拟 思路，为后续开发别的流程模拟系统提供了借鉴经验。 3 自定义用户控件开发实现了代码的有效复用，提高了系统开发效率，简化 了系统维护，为以后系统升级、添加新设备提供方便。 本课题在充分学习各位前辈所做工作基础上，在导师的指导下主要做了以下 几点工作： 1 该软件可以对工艺流程的全部过程进行自由模拟计算。 2 软件中充分考虑了设备参数设置问题，可以按照任意的质量要求，求得最 佳产率( 如果有的话) ，并进一步求解流程中的水量流程计算等。 3 绘图过程比较形象，可以连接设备不同位置的输入输出口。 4 流程切割借鉴了比较成熟的化工流程模拟方法，保证了系统的健壮性。在 循环问题上采用多次迭代计算的方法，保证计算精度。 5 采用面向对象设计技术，建立设备类库，为后期完善升级提供便利。 图【3 8 】表【5 】参【6 3 】 关键词：选煤工艺流程；j a v a 绘图；流程切割；序贯模块法；u m l 分类号：t p 3 1 1 5 2 0 4 0 ； 安徽理。i ：人学硕士学位论文 a b s t r a c t c o a li sam a i ne n e r g yi nc h i n a , a n dc o a lp r e p a r a t i o ni sa l le f f e c t i v et e c h n i c a l m e a n st oi m p r o v et h eq u a l i t yo fc o a l i no r d e rt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fd e s i g n ，t h i s p a p e rp r e s e n t saj a v a - b a s e dc o a lp r e p a r a t i o ng u id e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o b j e c t - o r i e n t e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n gm e t h o di su s e dt od e s c r i b et h ep r o b l e m w h a t sm o r e ，u m lm o i l i n gl a n g u a g ea n dm i c r o s o f tv i s i o2 0 0 0m o d e l i n gt o o la r e a l s ou s e dt od e s c r i b es y s t e ms t a t i cs t r u c t u r ea n dd y n a m i cb e h a v i o r t h e n , t h es y s t e mi s c o m p l e t e db yj a v a t h ep a p e rm a i nc a r r i e so nd r w a i n gc o a lp r e p a r a t i o np r o c e s s t h e ，c u t t i n gs y s t e m t h r o u g ht h es e q u e n t i a lm o d u l el a w , a n do b t a i n i n gt h ef i n a lc o m p u t a t i o no r d e r t h e r e s u l ti st op r o v i d et h es c i e n c ea c c u r a t er e f e r e n c ef o ru s e r , e n h a n c et h ec o a ld r e s s i n g p l a n tr a t e dc a p a c i t y o b t a i nt h ef o l l o w i n gm a i nc o n c l u s i o n st h r o u g ht h er e s e a r c h ： 1 p r o v i d et h er e f e r e n c ef o r t h ec o a lp r e p a r a t i o nd e s i g n , e n h a n c et h ec o a ld r e s s i n g p l a n tr a t e dc a p a c i t y , m o r e o v e re a s yt oo p e r a t ee x p a n s i o n 2 t o p i cm a i n l yi n v o l v e s f l o wd r a w i n ga n dc u t t i n g ，h a s p r o f i t e df r o mt h e c h e m i c a lp r o c e s sf l o ws i m u l a t i o nm e n t a l i t y , a n dh a sp r o v i d e dt h em o d e le x p e r i e n c ef o r t h ef o l l o w i n gd e v e l o p m e n to t h e rf l o wa n a l o g o u ss y s t e m 3 t h ed e v e l o p m e n to fc u s t o mc o n t r o l sh a sr e a l i z e dt h ec o d ee f f e c t i v e l y m u l t i p l y i n g ，e n h a n c e dt h es y s t e md e v e l o p m e n te f f i c i e n c y , s i m p l i f i e d t h es y s t e m m a i n t e n a n c e ，a n dp r o v i d e sc o n v e n i e n c eo np r o m o t i n gt h es y s t e ma n di n c r e a s i n gn e w e q u i p m e n t s t h i st o p i ci sf u l l ys t u d y i n gf e l l o ws e n i o r s ，a n dh a sm a i n l yd o n ef o l l o w i n gs e v e r a l 、o r l 【su n d e rt e a c h e r si n s t r u c t i o n ： 1 t h i ss o f t w a r em a yc a l t yo nt h ef r e ea n a l o gc o m p u t a t i o nt ot h et e c h n i c a l p r o c e s sc o m p l e t ep r o c e s s 2 s o f t w a r eh a sc o n s i d e r e df u l l yt h ee q u i p m e mp a r a m e t e re s t a b l i s h m e n tq u e s t i o n , d e f e r st ot h er a n d o mq u a l i t yr e q u i r e m e n t , o b t a i n st h eb e s tp r o d u c t i o nr a t e ( i fs o m e ) ， a n ds o l v e st h ef l o ww a t e rc o m p u t a t i o ni nf u t u r ea n ds oo n 3 c a r t o g r a p h yp r o c e s s e sa l ev i v i d ，t h eu s e rw e c a nc o n n e c td i f f e r e n ti n p u t o u t l e t 4 f l o wc u t t i n gp r o f i t sf r o mt h eq u i t em a t u r ec h e m i c a lf l o ws i m u l a t i o nm e t h o & w h i c hg u a r a n t e e st h es y s t e mt o u g h n e s s u s e sm a n yt i m e si t e r a t i v ec o m p u t a t i o ni nt h e 摘要 c i r c u l a t i o nq u e s t i o nt og u a r a n t e ec o m p u t a t i o np r e c i s i o n 5 u s et h eo b j e c t o r i e n t e dd e s i g nt e c h n o l o g yt ob u i l d st h ee q u i p m e n tc l a s s s t o r e h o u s e ，w h i c hp r o v i d e st h ec o n v e n i e n c ef o rc o n s u m m a t i o na n dp r o m o t i o n f i g u r e 【3 8 】t a b l e 【5 】r e f e r e n c e 【6 3 】 k e y w o r d s ：c o a lp r e p a r a t i o np r o c e s s ；j a v ad r a w i n g ；f l o wc u t t i n g ；s e q u e n t i mm o d u l e l a w ；u m l c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：t p 311 5 2 0 4 0 安徽理一i ：大学硕十学位论文 插图清单 图1 选煤厂设计的主要内容过程1 图2 某选煤厂工艺流程图6 图3 直接关系。7 图4 分支关系7 图5 合并关系8 图6 和分关系8 图7 反馈关系8 图8 简化的直接关系。8 图9 简化的分支关系9 图10 简化的合并关系9 图1 1 简化的和分关系9 图1 2 简化的反馈关系9 图13 系统功能模块示意图。1 l 图1 4 选煤工艺流程模拟系统用例图。1 2 图1 5 系统用例图1 3 图l6 细化用例图。l3 图17 系统类图。l5 图l8 选煤工艺流程模拟顺序图1 6 图19 系统状态图l7 图2 0 绘图类设计2 1 图2 1 绘图类包。2 2 图2 2 序贯模块法求解过程3 0 图2 3 结构单元图。3l 图2 4 邻接矩阵一3 5 图2 5 邻接矩阵通路搜索法计算框图。3 7 图2 6 不可再分块3 7 图2 7 循环流3 9 图2 8 切断结果3 9 图2 9 化简结果。4 0 图3 0 顺序类包4 1 插图清单 图31 表测试5 8 图3 2 输入测试5 8 图3 3 输入结果5 9 图3 4 绘图测试6 0 图3 5 绘图结果6 l 图3 6 切割测试6 l 图3 7 参数设置l 6 2 图3 8 参数设置2 6 2 图3 9 测试结果6 3 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 塞邀堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名：三二越日期：丝与l 年j 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞邀堡里太堂有保留、使用学位论 文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位 属于塞邀理三太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽 理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：互- h - j 加签字日期：w 吵年月日 导师签名：朱侄渥 抖嘲：垆朋7 日 1 系统概论 1 1 课题背景与发展现状 1 1 1 课题的研究背景 1 系统概论 选煤是使用物理、物理化学方法，将原煤分成不同品质、规格产品的加工 过程。选煤可以除去煤中杂质，减少无效运输，减少s 0 2 、n o x 烟尘的排放量，提 高煤炭产品质量。选煤不仅能综合利用资源，提高煤炭企业经济效益，还能使煤炭 污染在总量上有所减少，改变生态环境恶化状况，实现经济与环境协调发展的重要 手段。因此，选煤已成为煤炭工业现代化生产中不可缺少的重要环节。 选煤厂设计决策过程 到斟剧恻倒斟剧篷 j 数据分析li 过程模拟il 选择llj 过程il 计算ii 选择ll 设备布置li 最终决策 一- 厂一一i 参数优化j 厂一匕= 二二二二二 入 选 坂 享斗 的 数 学 模 型 矿 磨 矿 系 统 模 拟 选 系 统 模 拟 选 系 统 模 拟 入 选 资 料 整 理 j j 校 正 质 h 里 流 程 计 算 量 流 程 计 算 质 流 程 计 算 分 选 设 备 选 型 j j 计 算 运 输 设 备 选 型 i j 计 算 l u 器 设 备 选 型 j j 计 算 动 挖 制 系 统 设 计 图1 - 1 选煤厂设计的主要内容过程 f i g l 一1t h em a i nc o n t e n t sa n dp r o c e s si nc o a lp l a n td e s i g n 如图1 1 所示，选煤厂设计是包括工艺、机械、控制、土建、水电、铁路、经 济、总图等多专业的综合协作的设计过程。其中，工艺流程设计是选煤厂设计的核 心。流程不同，采用的选煤设备不同、产品的数质量不同：厂房的配置不同，产生 的经济效益也不同。因此，工艺流程的确定至关重要。 工艺流程设计的主要依据是煤炭可选性，主要包括三部分： 第一：对原煤数据资料分析，得出煤炭可选性评定； 第二：通过对煤炭可选性的分析、评价，确定工艺流程及所需要的选煤设备； 第三：绘制工艺流程，完成工艺流程数据处理。 安徽理工人学硕士学位论文 三者是紧密联系、相互贯通的。如何以直观的图形加速设计过程，辅助设计 人员更快速的完成分析、评价、优化和决策也只益成为广大软件设计者考虑的问 题。 计算机技术在飞速发展，各种成熟的新技术不断涌现。把新技术与企业应用有 机结合，对于企业的发展是一个质的提升。要想提高矿物加工和选煤厂设计的质 量和可靠性，应采用计算机技术和人工智能技术i 。 计算机辅助设计( c o m p u t e r a i d e dd e s i g n ，c a d ) 出现于5 0 年代后期，现已成 为计算机应用领域中的重要组成部分。它利用计算机强大的计算功能和高效的图 形处理能力，对产品进行辅助分析、设计、修改和优化，帮助设计人员完成繁重复 杂的设计任务；是综合了计算机科学与工程设计方法学的最新成果而形成的一门新 兴学科1 2 j 。它在缩短设计周期、提高设计质量、降低成本以及发挥设计人员的创造 性方面都起到了巨大作用【3 】。 1 2c a d 在选煤厂设计中的应用 c a d 在选煤厂设计的应用在不断地向全面化方向发展，设计专家系统应运而 生。其中包括：中国矿业大学的刘文礼等研制开发的有关动力煤选煤厂准备作业及 块末分选作业流程设计的专家系统e s c p ，能根据原煤资料给出块未煤处理的最佳 分选方法、产品结构、分选条件及煤泥处理方法和分选上下限。中国矿业大学和南 京煤炭设计研究院合作研制了炼焦煤选煤方法及产品方案设计专家系统c c d e s ， 用户输入数据后不需要进行任何干涉，该系统便会自动进行，给出最满意的答复， 它集中了大量的专家经验，做出高水平的设计。中国矿业大学的匡亚莉等新开发的 “选煤厂分选方法及产品方案设计专家系统( c p d e s ) ”，汇集了选煤界专家的经验和 知识，可自动按用户要求和产品价格政策，推荐最佳选煤流程和产品方案，并给出 推荐流程中各作业的分选条件和产品数质量指标。 1 2 1c a d 在选煤应用中的不足 国内外的选煤软件不足主要表现在以下几个方面： 1 编制出来的软件，只针对某一类型的流程或流程的某几部分进行模拟，缺 乏通用性、灵活性。 2 计算机编程时，各个设备的大部分参数都设为固定值，如分级筛的筛分效 率均设定为1 0 0 等。因此不能较好地适应具体实际情况，而且在循环问题上只考 虑一次循环，没有充分发挥计算机的优势。 1 系统概论 3 如果出现新的设备，要适应新情况的出现，必须对程序进行较大改动，甚 至可能要重新开发，不符合软件的c a s e ( c o m p u t e ra i d e ds o f t w a r ee n g i n e e r i n g ， 计算机辅助软件工程) 设计方法。 4 选煤厂由于它的特殊性，需要经常进行流程的改造，而国内外的选煤厂软 件主要应用于最初的流程设计，不适合应用于工艺流程的改造过程。 5 软件只是进行模拟计算，或只是进行图形绘制，没有充分发挥c a d 计算与 绘图相结合的特点。 因此，开发一种新的、灵活的选煤工艺流程计算机辅助设计软件是十分必要的。 1 3 课题研究的主要内容 1 3 1 课题研究内容 本课题来源于选煤厂的实际生产需求。项目主要内容是以j a v a 语言为依托，利 用计算机完成选煤工艺流程设计。 本软件主要是有两人合作完成，本人主要负责j a v ag u i ( j a v a 图形用户界面) 的设计实现和流程切割。数据处理、流程计算部分，则是由导师带得本届的另一个 同学所作。本人的主要研究内容如下： 第一：数据录入 主要包含三个表入厂原煤力度组成综合表、5 0 - - - 0 m m 原煤粒度组成表、 5 0 0 5 m m 级入选原煤密度组成表以及相关参数，比如原煤小时处理量，筛分 效率等等参数。 第二：绘图模块 用户利用软件窗口，通过点击鼠标、拖动图标完成工艺流程图的绘图工作。 第三：利用序贯模块法实现流程图的切割 由于化工流程模拟和选煤流程模拟有很多相似性，本人借鉴化工流程中比较成 熟的流程处理技术序贯模块法完成流程图切割。 第四：调用数据库计算 流程图在完成切割，取得合理的计算顺序后，调用数据库中的各设备对应类进 行计算。 第五：计算结果回显 把计算结果显示到界面上，方便直观查阅，便于及时修订。 安徽理一l ：人学硕十学位论文 1 3 2 本人主要研究方向 第一：学习j a v a 语言。 j a v a 语言是- f o 相对年轻的语言，在国内的重视程度不及国外。要做好本软件 首要的就是查阅相关资料学好j a v a 语言，尤其其中的g u i 技术。 第二：熟悉相关内容一i m l ，e c l i p s e ，s q l s e r v e r2 0 0 0 在掌握j a v a 的基础上，拓展自己的知识面，熟悉相关软件的应用，为完成本软 件做好知识储备。 第三：了解选煤工艺流程计算 通过阅读相关书籍了解选煤工艺流程计算的方法和思路，掌握并将其转化为可 以用计算机语言表达处理的方法表示出来。 第四：尝试研究基于w e b 的选煤软件设计。 在充分了解选煤数据技术、信息构成的基础上，为下一步开发b s 构架基于 w e b 的选煤软件做一定得知识储备。 1 4 论文的创新点 本软件在充分学习各位前辈所做工作基础上，在导师的指导和同学的帮助下主 要做了以下几点工作： 1 该软件可以对工艺流程的全部过程进行自由模拟计算，边绘图边计算。 2 软件中充分考虑了设备参数设置问题，可以按照任意的质量要求，求得最佳 产率( 如果有的话) ，并进一步求解流程中的水量流程计算等。 3 绘图过程比较形象，可以连接设备不同位置的输入输出口。 4 流程切割借鉴了比较成熟的化工流程模拟方法，保证了系统的健壮性。在循 环问题上采用多次迭代计算的方法，保证计算精度。 5 采用面向对象设计技术，建立设备类库，为后期完善升级提供便利。 2 系统设计 2 系统设计 利用面向对象的软件工程方法和u m l 完成对基于j a v a 的选煤工艺流程g u l 分析与设计。 2 1需求分析 2 1 1设计要求 通过学习选煤专业知识，在老师和同学的指导下，确定了基于j a v a 的选煤工艺 流程g u i 主要完成：选煤工艺流程的绘图、流程切割以及在得到数据处理结果后把 结果回显到界面上。系统主要功能描述为： 第一：流程图绘制 合法用户登录系统后，通过鼠标点击、拖动绘制出自认为合法的流程图。 第二：流程切割 系统得到用户的流程图之后，自动完成切割，找出合理的计算顺序。 第三：流程计算 系统调用后台数据库完成计算。 第四：把计算结果回显到界面。 安徽理j j ：人学硕十学位论文 2 2 选煤工艺流程的特点 图2 - 1 杲选煤厂工艺流程图 f i 9 2 1c o a ls e p a r a t i o nf l o w s h e e t 以上图为例，通过大量类似流程图总结，可以看到：选煤工艺流程是由各个作 业模块组合而成，其中大体可分为准备作业、选煤作业、选后产品和煤泥水处理作 业。每个作业包括各种小作业，每个小作业又是由一种或几种设备联合完成的。可 以认为：物流通过某设备，经过某种处理，送往另一台设备，依次组合就形成了选 煤工艺流程；并且整个过程基本都是物理变化过程，从而矿物加工过程中遵守物质 2 系统设计 守恒定律： a + + b = c + + d 由以上分析，可以得到选煤工艺流程的特点包括以下几个方面： ( 1 ) 设备的入料不一定唯一，但设备单元的入口只有一个。 ( 2 ) 设备的出料口不唯一。有的设备只有一个出口，如破碎机；有的设备有三个 出口，如跳汰机；但以有两个出口的设备居多。 ( 3 ) 设备是有序的工作。物流在经过上级设备处理后，进入下级设备( 或输出) 。 ( 4 ) 有循环回路的出现。下级设备处理过的物料，有可能返回到上级设备再进行 处理。 2 2 1 关联关系 在工艺流程图中可能存在如下的连接关系：( 其中：a ，b 代表上级设备及输出； c ，d 代表下级设备及输入；线条代表物流传输方向) 直接关系：上级设备的处理结果( 或某种物质) 直接进入下级设备或输出。比 如预先筛分以原煤作为唯一入料：破碎以检查性手选的其中之一处理结果作为唯一 入料。 a c 图2 - 2 直接关系 f i 9 2 2d i r e c tr e l a t i o n 分支关系：上级设备的处理结果( 或某种物质) 分配给多个下级设备或输出。 比如过滤、浓缩均以浮选结果作为唯一入料；精煤、水力分级均以脱水分级性手选 的其中之一处理结果作为唯一入料。 a c - - d 图2 3 分支关系 f i 9 2 3b r a n c hr e l a t i o n 合并关系：多个上级设备的处理结果( 或某种物质) 合并之后作为下级设备的 输入( 或输出) 。比如破碎与预选筛分的部分结果合并作为主选跳汰的入料；主选 安徽理一i ：人学硕十学位论文 跳汰、再选跳汰均的部分处理结果，合并作为脱水分级的入料。 a - - - b c 图2 _ 4 合并关系 f i 9 2 - 4m e r g em i n i o n 和分关系：多个上级设备的处理结果( 或某种物质) 合并之后作为多个下级设 备的输入( 或输出) 。在本章节为例的流程图中没有出现。 a - b r - c l 1 ： l n u 图2 - 5 和分关系 f i 9 2 5w i t h - m i n u t e 陀l a t i o n 反馈关系：某个上级设备的处理结果( 或某种物质) 经过多个设备处理后反馈 给原设备。比如循环水；过滤之后的部分产物反馈给矿浆准备；离心脱水之后的部 分产物反馈给水力分级。 a c ti 图2 _ 6 反馈关系 f i 9 2 - 6f e e d b a c kr e l a t i o n 为了方便后边用序贯模块法实现系统切割，得到合理的计算顺序完成计算。需 要把以上得到的连接关系化简，从而得到： 直接关系： 图2 7 简化的直接关系 f i 9 2 - 7s i m p l i f i c a t i o nd i r e c tr e l a t i o n 2 系统设计 分支关系： 合并关系： 和分关系： 反馈关系： 2 2 2 输入输出处理 a c a d 图9 简化的分支关系 f i 9 9s i m p l i f i c a t i o nb r a n c hr e l a t i o n a 1 ：k a 一 图l o 简化的合并关系 f i g l0s i m p l i f i c a t i o nm e r g er e l a t i o n 乳三 ll ： 矗j l 三 a 1 ：l + 豇_ j ： a 1 i 卜 b 一l 图1 l 简化的和分关系 c d f i g l1s i m p l i f i c a t i o nw i t h - m i n u t er e l a t i o n 出 = 令a c c a 图1 2 简化的反馈关系 f i g l2s i m p l i f i c a t i o nf e e d b a c kr e l a t i o n 1 设备具有相似的工作模型 9 安徽理：i = 大学硕十学位论文 输入处理输出 任何一台选煤设备都有输入、处理以及输出三个过程组成。 2 关系只有1 ：1 、n ：i 两种 l ：l 直接传递； n ：i 把上级设备处理结果求和，然后向下传递；且l ：1 可以看作n ：i 的特例( n = 1 ) 。 3 消息( 数据) 有相同的传输模型 采用输入参数数组和输出去向数组 设备工作时从输入参数数组，获取相关数据；计算结束，按输出去向数组的指 示，把结果存入下级设备的输入参数数组中。 2 3 系统设计 2 3 1 系统功能 根据前面分析，基于j a v a 的选煤工艺流程g u i 主要包含用户管理、表、编辑、 帮助四大模块。 用户管理模块用于系统用户合法性认证；表模块完成工艺流程计算时所需数据 录入；编辑模块完成绘图、计算工作；帮助文档为系统用户提供技术支持。系统功 能模块图如图1 3 所示。 2 系统设计 图1 3 系统功能模块示意图 f i g l3s c h e m a t i cd i a g r a mo f t h es y s t e mf u n c t i o nm o d u l e s 从而所得系统功能模块如下： 1 用户管理模块 用户登录 用户注册 用户信息修改 找回密码 2 表模块 数据的合法性验证及报错 输入数据的处理( 格式化等) 添加数据 删除数据 数据计算 - 数据保存 安徽理：人学硕十学位论文 3 编辑模块 绘图 计算 4 帮助 系统帮助文档 系统信息 2 3 2 详细设计 从应用的角度看，当采用面向对象技术设计系统时，首先是描述需求；其次根 据需求发现类及其联系，确定它们的静态结构行为和动态行为，这也是面向对象分 析的最根本的任务。本节详细说明和绘制了基于j a v a 的选煤工艺流程g u i 的静态 结构模型和动态结构模型。 2 3 2 1 系统静态结构模型 系统静态结构模型包括用例图、类图( 包含包) 、对象图、组件图和配置图等五 个图形，主要由用例图和类图表达。 1 用例图 基于系统的需求分析，可以确定系统用户为获得合法使用权的注册用户，高层 用例图如图1 4 所示。 天一 图1 4 选煤工艺流程模拟系统用例图 f i g l4u s ec a s ed i a g r a mo f c o a lp r e p a r a t i o nd a t ap r o c e s s i n gs y s t e m 根据前面的分析我们知道，系统主要包括四大模块：用户管理、表、编辑和帮 助，因此对顶层用例图进行细化得到如图1 5 的用例图。 2 系统设计 图1 5 系统用例图 f i g l 5u s ec a s ed i a g r a m 系统用例图的每一个用例都是系统的一个组件模块，所以他们都有各自的细化 用例，在此将它分解为这些用例：其对应的用例图见图1 6 。 图1 6 细化用例图 f i g l 6u s ec a s ed i a g r a mo f g r a v i t yt r e a t m e n te q u i p m e n tw i t ht h r e ep r o d u c t s 安徽理t 人学硕十学位论文 2 类图 1 用户信息类。属性有用户名、用户密码、保密邮箱、证件类型等，它负责用 户的管理，包括用户登录时的密码验证、用户注册以及用户信息管理等。 2 表类。属性有数据、行数、列名等。它负责对用户输入数据的合法性和有效 性进行验证，计算处理用户数据。包括数据验证和数据计算。 3 绘图类。属性有x 轴起点坐标、y 轴起点坐标、宽度、长度等数据项。它负 责取相应的绘图工作，同时，完成对该设备其余参数有效性的检查判断等。 4 画线类。属性有x 轴起点坐标、y 轴起点坐标、连接自、连接到等试验数据 项。它负责完成设备直接的关联，并指明连接关系。 5 计算类。属性有输入数据数组、计算方法、输出数据数组等。它负责取得相 应的数据计算顺序，并完成计算。 6 帮助类。它负责帮助用户更方便、更快捷的使用该软件。 为了增加程序的易读性，也为了方便对程序的管理，需要增加几个类： 7 e q u i p 类。该类主要包括系统中将要用到的设备通用部分加以概括，如设备 编号、设备连接、设备计算等。 8 1 c o n p o p m e n u 类。类的主要功能是实现图标弹出对话框。 9 n o d e l i n k 类。属性有尾、头、尾面、头面、控制点l 、控制点2 等。主要完 成两个图标之间的连接，同时表明连接关系。 系统类图如图1 7 所示。 2 系统设计 2 3 2 2 系统动态结构模型 图1 7 系统类图 f i g l7c l a s sd i a g r a mo f s y s t e m 系统动态结构模型用来表示执行时的时序状态或交互关系。它包括顺序图、状 态图等图形。 1 j i 颐序图 选煤工艺流程模拟操作主要的事件和消息有：用户对象、登录页面、主页面、 数据录入页面、绘图页面、回显页面、控制对象1 、控制对象2 。顺序图如图1 8 所 示。 图18 选煤工艺流程模拟顺序图 ) 消息l i ：) 消息1 6 消息2 0 f i g l8t h ep r o c e s ss e q u e n c ed i a g r a m o f c o a lp r e p a r a t i o ns i m u l a t i o n 1 6 2 系统设计 2 状态图 系统状态图如图1 9 所示： 图1 9 系统状态图 f i g l9s t a t ed i a g r a mo fs y s t e m 1 7 安徽理【人学硕士学位论文 3 绘图功能实现 3 1 绘图避免死锁 基于j a v a 的选煤流程模拟系统首先要完成绘图功能，而绘图中如何避免死锁也 就是我们必需关注的问题。 3 1 1 j a v a 线程架构 线程是程序中一个单一的顺序控制流程。在单个程序中同时运行多个线程完成 不同的工作，称为多线程。 所有的j a v a 程序( 除了小部分非常简单的控制台程序) 都是基于多线程的。这是 因为几乎所有的a w t 程序都有至少2 个线程在运行： 一个是m a i n o i 垂i 数所在的线程；另一个是处理来自o s ( o p e r a t i o ns y s t e m ) 事件和 注册监听器事件( 也就是事件派遣线程) 的a w t 线程。必须注意的是所有注册监听 器事件，运行在a w t 线程上，而不是人们一般认为的m a c h o 函数上。 在这种架构带来优势一便于m v c 设计的同时，也随之产生了三个问题。 第一：虽然注册监听器事件是运行在a w t 线程上的，但是它们其实都是在 m a i n o 线程上声明的内部类( i n n e r - c l a s s ) 。 第二：虽然注册监听器事件是运行在a w t 线程上的，但是通常它一般会非常 频繁的访问它的外部类，也就是运行在m a i n 线程上的类的成员变量。当这两个线 程竞争( c o m p e t e ) 访问同一个对象实例( o b j e c t ) 时，会引起非常严重的线程同步问题。 第三：a w t 线程不但要处理注册监听器事件，还有响应来自o s 的事件。这就 意味着，如果监听器方法占用大量的c p u 时间来进行处理，则其他线程将无法响 应o s 的事件( 例如鼠标点击事件和键盘事件) 。以致这些事件将会被阻塞在事件队 列中，直到监听器事件返回。具体的表现就是系统反应迟钝，直至u i 的死锁。 j 下是这种既是优点又是缺点的架构方式，导致了一旦显示或已准备显示图形用 户界面，就不应该在主程序中修改或查询程序的图形用户界面，否则会出现死锁。 3 1 2 图形用户界面代码中避免死锁 准备应用程序窗口和它包含的任何组件，以及显示窗口的工作被称为实体化 ( r e a l i z i n g ) 窗口。调用应用程序窗口对象的s e t v i s i b l e o 方法即可实体化窗1 3 。正如上 文提到的，一旦实体化了应用程序的图形界面，在主线程中修改或查询图形用户界 3 绘图功能实现 面就会引发死锁，这是因为用户与图形界面的交互，诸如点击菜单项，实在事件派 遣进程中处理。有的情况下，一些类型的s w i n g 组件，即使在实体化后修改图形界 面时不可见，死锁也会发生。通过设法将所有创建图形用户界面的代码在事件派遣 进程中执行，就可以避免图形用户界面创建代码在应用程序中引发死锁1 1 4 1 。 j a v a x s w i n g 。s w i n g u t i l i t i e s 类提供了静态方法i n v o k e l a t e r 0 ，该方法可轻易地在 事件派遣进程上创建图形用户界面。i n v o k e r l a t e r 0 方法地参数是类型为r u n n a b l e 的 对象，该对象实现了r u n n a b l e 接口。定义用来创建应用程序图形用户界面的 r u r m a b l e 对象的一个简单方法是使用匿名类。下面看看这是如何工作的： i m p o r tj a v a a w t t o o l k i t ； i m p o r tj a v a a w t d i m e n s i o n ； i m p o r tj a v a x s w i n g s w i n g u t i l i t i e s ； p u b l i cc l a s sm a i n a p p p u b l i cs t a t i cv o i dm a i n ( s t r i n g 】a r g s ) s w i n g u t i l i t i e s i n v o k e l a t e r ( n e wr u n n a b l e 0 a n o y m o u sr u n n a b l ec l a s so b j e c t p u b l i cv o i dr u n o r u nm e t h o de x c u t e di nt h r e a d c r e a t g u l 0 ； ) ) ) ) s t a t i cv o i dc r e a t e g u l 0 w n d = n e w t h e a p p ( “m y a p p ”) ； c r e a t et h ea p pw i n d o w t o o l k i tt h e k i t , = w n d g e t t o o l k i t o ；g e tt h ew i n d o wt o o l k i t d i m e n s i o nw n d s i z e - - t h e k i t g e t s c r e e n s i z e o ；g e ts c r e e ns i z e s e tt h ep o s i t i o nt os c r e e nc e n t e ra n ds i z et oh a l fs c r e e ns i z e w n d s e t b o u n d s ( w n d s i z e w i d e 4 ，w n d s i z e h e i g h t 4 ， p o s i t i o n w n d s i z e w i d t h 2 ，w n d s i z e h e i g h t 2 ) ； s i z e w n d s e t v i s i b l e ( t r u e ) ； 安徽理一l j 大学硕士学位论文 p r i v a t es t a t i ct h e a p pw n d ； t h ea p p l i c a t i o nw i n d o w 程序工作原理： 所有m a i n ( ) 方法中的创建图形用户界面代码都在独立的静念方法c r e a t e g u l 0 中。m a i n 0 方法现在调用的是定义在s w i n g u t i l i t i e s 类提供了静态方法i n v o k e l a t e r 0 。 处理所有未决事件后，i n v o k e l a t e r 0 方法会在事件派遣线程中执行参数对象的r u n 0 方法。有的时候，从已在事件派遣线程中执行的事件处理代码中调用该方法也是非 常有用的，因为它提供了一种推迟执行r u n n a b l e 对象的r u n o 方法，直到外在事件 都以处理完毕。这正是我们所希望的效果。 在编写处理事件代码的一个非常重要的关键是：所有的代码都是在同一个线程 中，即独立于m a i n o 执行线程的事件派遣线程中执行。这意味着当已有事件处理代 码在执行时，其他任何事件都无法处理。处理下一个事件的代码只有在当前事件处