（计算机系统结构专业论文）宝钢热轧质量分析系统的设计与实现.pdf

，11，j1 at h e s i sf o rt h ed e g r e eo fm a s t e r i n c o m p u t e ra r c h i t e c t u r e 。 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t h eq u a l i t ya n a l y s i ss y s t e m o fh o t r o l l i n gm i l li nb a o s t e e l b yl ic h a n g h a i s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rb a oy u b i n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j a n u a r y 2 0 0 8 - 一一一一 _ _ _ - _ 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完成的。论文中取得 的研究成果，除了加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含本人为获得其他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 明并表示诚挚的谢意。 学位论文作者签名：套籼勿 日 期：盯够年月7 矿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导老师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即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。本人同意东北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、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意) 学位论文作者签名：痞长i 商 签字e t 期： ) 帕j 口 导师签名： 签字日期：弘弼卜、汐 ，-111 东北大学硕士学位论文摘要 宝钢热轧质量分析系统的设计与实现 摘要 宝钢公司不锈钢分公司从投产至今二十余年所积累的在线质量监控数据是一个不 可多得的“宝库 ，但一直没有从中挖掘，造成在产品的质量管理中对产品缺乏定量的、 权威性的、有科学依据的分析和评价。问题主要在于没有好的方法来处理和分析数据， 从而对波动原因无法作出肯定的分析并为改进提供支持依据。在计算机存储容量及运算 高速速度发展的今天，如果能通过计算机对热轧带钢生产过程中，各类设定及实际数据 进行实时采集分析，将会大大提高热轧的质量控制水平。因此开发这样一个系统将会是 非常有意义的。 本文基于对宝钢公司不锈钢分公司热轧厂的质量数据进行分析，设计实现了热轧质 量分析系统( q u a l i t ya n a l y s i ss y s t e m ，q a s ) ，实现对主要技术指标的离线分析，以及产生 异常的原因诊断等。 本文首先介绍了所选用的相关技术，并给出了需求分析。根据这些需求，本文给出 了q a s 系统的总体设计和具体实现方法。本系统在n e t 平台下开发，o r a c l e 做为数据 库管理系统，主要设计实现了q a s 系统的基于企业内部网的门户和后台的质量数据库 ( q u a l i t yd a t a b a s e s ，q d b ) 设计、异常诊断算法的设计与实现等功能。其中，使用快速傅 立叶变换( f f t ) 对生产数据进行变换，以便于对热轧产品的出口宽度和厚度进行分析检 测，设计实现了异常诊断的分析方法。实验发现使用频谱分析的方法进行异常诊断，使 结果更具参考意义与指导价值。本系统解决了热轧产品的四个重要技术指标的异常诊断 中的关键性问题，提高了质量分析和管理水平。 本系统的实现对提高热轧产品质量的诊断水平，降低产品报废率，具有很高的实际 意义。 关键词：热轧；异常诊断；n e t ；傅立叶变换；质量分析 l 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t h eq u a l i t ya n a l y s i ss y s t e m o fh o t r o l l i n g m i l li nb a o s t e e l a b s t r a c t n l ep r o d u c t i o nq u a l i t yc o n t r o ld a t at h a tw e r ec o l l e c t e df r o mt h ep r o d u c to fb a o s t e e l s t a i n l e s ss t e e lb r a n c hi nt h el a s tm o r et h a nt w e n t yy e a r sa r ear a r eq u a l i t y ”t r e a s u r e ”，b u th a v e n o tb e e nm i n e da l lt h et i m e ，r e s u l t i n gi nt h es h o r to ft h em e n s u r a b l e ，a u t h o r i t ya n ds c i e n t i f i c a n a l y s i sa n de v a l u a t i o ni nt h eq u a l i t ym a n a g e m e n to ft h ep r o d u c t n em a i np r o b l e mi st h e r e i sn og o o dw a yt op r o c e s sa n da n a l y s ed a t a , t h u su n a b l et om a k es u r et h er e a s o n sf o r f l u c t u a t i o n si nt h ea n a l y s i sa n dt h e b a s i sf o ri m p r o v e ds u p p o r t t o d a y ，晰t l lt h es t o r a g e c a p a c i t ya n dt h ed e v e l o p m e n to fh i g h - s p e e dc o m p u t a t i o na b i l i t yo ft h ec o m p u t e r ，i ft h e c o m p u t e rc a nd ot h er e a l - t i m ea n a l y s i st oa l lt h ev a r i o u ss e t t i n gd a t aa n dt h ea c t u a lr e a l - t i m e d a t ai nt h eh o ts t r i pp r o d u c t i o np r o c e s s ，t h eq u a l i t yc o n t r o lo fh o tr o l l i n gw i l lb eg r e a t l y e n h a n c e d t h e r e f o r et h ed e v e l o p m e n to fs u c ha s y s t e mw i l lb ev e r ys i g n i f i c a n t n l eq a s ( q u a l i t ya n a l y s i ss y s t e m ) i sd e s i g n e da n di m p l e m e n t e db a s e do na n a l y z i n g t h eq u a l i t yd a t ao fh o tr o l l i n gm i l lf a c t o r yo f b a o s t e e ls t a i n l e s ss t e e lb r a n c h m s t h e s i s ，f i r s t l y , i n t r o d u c e st h er e l e v a n tt e c h n i q u e su s e di n t h i sp a p e r , a n dd e s c r i p e s t h er e q u i r e m e n t so ft h eq a s a c c o r d i n gt ot h e s er e q u i r e m e n t s ，t h i st h e s i s p r e s e n t st h e s t r u c t u r ea n dt h es p e c i f i cd e s i g nm e t h o d so ft h eq a ss y s t e m 1 1 1 es y s t e mi sd e v e l o p e di nt h e m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o n e tp l a t f o r m , a n d 、析t ht h eo r a c l ea st h ed a t a b a s em a n a g e m e n t s y s t e m a n dt h et h e s i sd e s i g n sa n di m p l e m e n t sm a i n l yt h eq a s sp o r t a lb a s e do ni n t r a n e t ，t h e b a c k g r o u n dq u a l i t yd a t a b a s e ( q d b ) ，a n dt h ea l g o r i t h m sf o ra b n o r m a ld i a g n o s i s t h e r e i n t o ，i t u s e sf a s tf o u r i e rt r a n s f o r m ( f f t ) f o rt h ep r o d u c t i o nd a t at r a n s f o r m a t i o n , i no r d e rt oa n a l y s e t h ef md e l i v e r yt h i c k n e s sa n dw i d t h a n di tp u t sf o r w a r da n a l y t i c a lm e t h o d s ，w h i c hm a k et h e r e s u l t sm o r ea c c u r a t e b ye x p e r i m e n t ，t h em e t h o d sb a s e do nt h es p e c t r u ma n a l y s i sf o rt h e d i a g n o s i so fa b n o r m a lm a k et h er e s u l t sm o r ec o n s u l t i n ga n dg u i d a n c ev a l u e 1 1 1 es y s t e m s o l v e st h ec r u c i a lp r o b l e m s ，s u c ha st h ea b n o r m a ld i a g n o s i so ft h ef o u rt e c h n i c a lm e a s m e n t s i nt h e p r o c e s so f h o tr o l l i n g ，a n de n h a n c e st h el e v e lo ft h eq u a l i t ym a n a g e m e n t 皿ei m p l e m e n t a t i o no ft h es y s t e mg r e a t l yi m p r o v e st h el e v e lo fa b n o r m a ld i a g n o s i st o p r o d u c tq u a l i t y , a n dr e d u c e st h ed i s c a r dr a t i oa su s e l e s so fp r o d u c t i o n s s o ，t h eq a sh a sa h i g h l yp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e i i i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t k e y w o r d s ：h o tr o l l i n gm i l l ；a b n o r m a ld i a g n o s i s ；n e t ；f a s tf o u r i e rt r a n s f o r m ( f f t ) ； 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t il i 第一章绪论1 1 1 课题来源1 1 2 选题依据1 1 3 国内外研究现状1 1 4 研究目的2 1 5 项目意义2 1 6 研究的实用价值3 1 7 论文组织结构3 第二章相关技术5 2 1b s 与c s 模式5 2 2 n e t 技术7 2 2 1 n e t 定义7 2 2 2 n e t 的特点8 2 3v b n e t 技术9 2 3 1v b n e t 定义9 2 3 2v b n e t 的特点9 2 4o r a c l e 技术10 2 4 1o r a c l e 数据库的主要特点1 1 2 4 2o r a c l e 数据库的存储结构1 2 2 5 热轧工艺介绍l3 2 5 1 热轧过程设备介绍1 3 2 5 2 带钢热连轧计算机控制过程1 4 2 5 3 专有名词解释15 2 6 异常诊断方法概述16 2 6 1 层次分析法1 6 2 6 2 统计过程控制理论( s p c ) 16 2 6 3 快速傅立叶变换( f f t ) 17 第三章系统分析与总体设计19 3 1 需求分析1 9 3 2 系统的运行环境2 0 3 3 系统总体设计2 0 3 3 1q a s 前端分析功能模块设计2 0 3 3 2 后台处理程序的设计2 1 3 4 数据库设计2 2 3 4 1q a s 数据来源及管理2 2 v 东北大学硕士学位论文目录 3 4 2 数据库的系统结构2 4 3 4 3 数据库的创建2 5 3 4 4 数据库的操作2 6 3 4 5 历史数据的处理机制2 6 第四章异常诊断模块的设计2 7 4 1 总体设计2 7 4 2 诊断原理2 7 4 3 因果关系图2 9 4 4 数据预处理3 0 4 4 1 将脉冲型数据( 定周期抽样) 转换为定长数据3 0 4 4 2 傅立叶变换31 4 4 3 相关度计算。31 4 5 四个指标的异常诊断设计。3l 4 5 1 精轧出口厚度诊断3 1 4 5 2 精轧出口宽度诊断3 2 4 5 3 精轧出口温度诊断。3 4 4 5 4 卷取温度诊断3 4 第五章系统的实现3 7 5 1q a s 前台界面。3 7 5 1 1 质量数据的图形输出3 7 5 1 2 诊断结果部分。3 8 5 1 3 精确度报告。3 9 5 1 4 回归分析结果部分3 9 5 1 5 相关e x c e l 工具的集成模块4 0 5 2 四个指标的异常诊断的具体实现4 1 5 2 1 选取的异常判定方法4 1 5 2 2 数据处理方法的具体实现4 1 5 2 3 精轧出口厚度异常诊断的具体实现。4 3 5 2 4 精轧出口宽度异常诊断的具体实现4 7 5 2 5 精轧出口温度异常诊断的具体实现4 8 5 2 6 卷取温度异常诊断的具体实现5 0 5 3 诊断结果评价5 0 5 3 1 诊断结果的评价指标5 0 5 3 2 通过q a s 得到的异常结果5 0 5 3 3 实际情况5 1 第六章结束语5 3 6 1 本文研究工作总结5 3 6 2 进一步工作5 3 参考文献5 5 致谢5 8 攻硕期间参加的项目及发表的论文5 9 v i 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题来源 第一章绪论 本课题来自于东北大学与宝钢不锈钢分厂合作项目宝钢热轧质量分析系统( q a s ) 的应用与探讨。主要实现对热轧过程中产生的数据进行分析及数据挖掘，检测出轧制 过程中产生的异常数据，判定数据异常的原因，进而提高对产品质量的检测水平。 1 2 选题依据 本质量分析系统的实现对提高钢铁质量有着重要的意义。宝钢从投产至今十余年所 积累的在线质量数据是一个不可多得的“宝库，但一直没有从中挖掘，造成在产品的一 贯质量管理中对产品缺乏定量的、权威性的、有科学依据的分析和评价，很多产品质量 一直不稳定【1 1 。问题主要在于没有好的方法来挖掘数据，从而对波动原因作出肯定的分 析并为改进提供支持依据。在计算机存储容量及运算高速速度发展的今天，如果能通过 计算机对热轧带钢生产过程中，各类设定及实际数据进行实时采集分析，将会大大提高 热轧的质量控制水平。因此开发这样一个系统将会是非常有意义的。本系统是对宝钢 1 7 8 0 m m 热轧生产中产生的数据进行数据处理，并对其进行分析，判断其产生质量缺陷 的原因，从而提高系统性能和异常检测的精度。 1 3 国内外研究现状 目前在热轧质量分析系统的研究和使用方面，宝钢一直走在最前沿，曾经开发和使 用了几个不同的q a s ( q u a l i t ya n a l y s i ss y s t e m ) 系统，其中包括1 5 8 0 热轧质量分析系统 和1 7 8 0 热轧质量分析系统。 ( 1 ) 1 5 8 0 热轧质量分析系统 随着宝钢引进了1 5 8 0 热轧生产线，技术部大胆地提出了将统计分析功能从原来生 产管理计算机系统中独立出来，并和s a s 公司合作尝试采用国际上通用的s a s 软件开 发1 5 8 0 热轧质量统计分析系统【2 】，从而首次在宝钢质量管理中引进了数据仓库【3 1 的新概 念，开始在宝钢推广s a s 统计分析技术。1 5 8 0 热轧质量分析功能和一贯的技术质量数 据仓库1 4 雏形的建立都为以后完整建立在宝钢产销咨讯系统( 简称i b m 9 6 7 2 ) 计算机基础 上的s a s 数据综合仓库提供了示范模板。 1 5 8 0 的质量分析软件可利用建成的t h 和t p ，对热轧产品质量情况进行全方位统 东北大学硕士学位论文第一章绪论 计分析。数据仓库在1 5 8 0 热轧的应用尝试为数据挖掘技术在宝钢的应用奠定了坚实的 基础。随着s a s 软件在宝钢的广泛应用，利用数据积累进行信息挖掘的技术将在宝钢 生产工艺定量研究和新产品开发的诸多方面发挥不可替代的作用。 ( 2 ) 1 7 8 0 热轧质量分析系统 1 7 8 0 热轧质量分析系统【5 吲是在宝钢引进1 7 8 0 热轧生产线各个控制模型的同时引进 的。它为能更好的对热轧过程中产生的数据进行分析提供了一个良好的平台。q a s 通过 对l 2 过程机中每卷带钢的设定及实际数据进行专门的逻辑分析，从而判定厚度、宽度 等质量缺陷的逻辑分析，从而判定厚度、宽度等质量缺陷的发生及其成因，该功能能够 辅助技术人员对缺陷进行判定，从而保证了产品质量。 q d b 及q a s 自2 0 0 4 年1 2 月投入使用以来提供了一个良好的数据管理功能及质量 分析方法，搭建了一个全自动的质量分析平台，在生产中提供了具有一定参考意义的分 析结果。但是系统中很多判定参数有待于进一步调整。而且算法设计本身的缺陷和数据 处理方法的运用不是很恰当，使得分析结果的参考价值不高，而且在诊断原理上存在着 较大问题。 ( 3 ) 本文所介绍的热轧质量分析系统，是不同于以上两个系统的新系统，它对于国 内生产线来说是一个全新的技术。完备的诊断算法和较好的数据处理方法的运用使得本 系统的诊断结果具有很高的参考价值和指导意义。 1 4 研究目的 本项目的研究目的就在于能够运用我们目前最先进的数据处理的算法，来对宝钢多 年来积累的庞大的数据库资源进行分析，得出异常数据产生的原因，进而起到指导生产， 弥补凭借工作经验来进行异常判断并进行手工干预而带来的不方便。 1 5 项目意义 作为一个功能完备的质量分析系统，绝不能仅仅实现s c c 2 模型数据保存的功能， 若没有有效的对数学模型的控制精度进行规范、合理的分析，就不能对模型的控制和参 数调整起到指导作用。 热轧的生产过程存在众多的工序控制要点，钢卷的质量仅靠一些重要指标( 如六大 指标) 的命中率来反映是有限的，而技术人员不可能对每一钢卷的各类数据进行全程跟 踪。因此，需要开发一个完善的质量分析系统来很好地解决这个问题。 q a s 系统的主要目的是通过q d b 服务器收集l 2 过程机中每卷带钢的所有模型参 数( 包括计算、学习和设定等数据) 和轧制实绩数据，并进行专门的逻辑分析，从而判定 - 2 - - - 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 厚度、宽度、温度等缺陷的发生及其原因，该功能能够辅助技术人员对缺陷进行判定， 从而优化模型参数，由此提高产品的质量。该系统可以对变形抗力进行回归分析，在轧 制新钢种时用以提高变形抗力参数的准确性。 鉴于上述原因，需要开发一个功能完备且分析结果精确度比较高的质量分析系统， 以满足产品质量分析的需要。通过对现有分析参数优化的同时，在分析功能上进行详细 的分析与设计，结合现场实际需要，对重要工序控制情况进行跟踪评价，热轧质量分系 统开发完成以后，将大大减少技术人员数据统计的工作量，提高了技术人员的工作效率。 1 6 研究的实用价值 本系统的成功完成将会给企业带来非常大的好处和巨大的长期的经济利益。 具体体现在以下几个方面： ( 1 ) 最大限度地减少由于信息控制上的原因造成的钢卷轧废及质量缺陷的钢卷数 量。 ( 2 ) 大大提高q a s 的诊断信息的准确率，模型操作人员能够进行有效的参数修改。 ( 3 ) 可实现对任何时刻任一钢卷的轧制过程数据进行分析，并在画面进行显示，使 得诊断结果更加直观的展示给工作人员，提高了工作效率。 ( 4 ) 轧制新钢种，先使用和复制相近钢种的物理特性数据，在轧制了一些钢卷之后， 新钢种变形抗力参数通过回归计算被自动分析，在质量管理人员的审核后用于在线模型 以提高模型的预测精度。 ( 5 ) 制定一定的缺陷信息，编入q a s 后台软件，q a s 系统能够自动将出现这些缺 陷的钢卷进行分析处理，并根据一定的时间形成报表。 1 7 论文组织结构 全文共分六章，具体结构为： 第一章，绪论。主要介绍本课题的来源，选题依据，以及国内外的发展现状，研究 的目的意义与实用价值。 第二章，系统开发的相关技术。首先介绍了软件计算模式的发展历程，对比分析了 b s 和c s 模式的特点，并且根据本项目的实际情况采用了b s 和c s 结合的模式。其 次，介绍了本系统所需的开发工具和相关技术以及异常诊断的相关方法。 第三章，系统分析与总体设计。本章首先给出了需求分析，并在此分析的基础上给 出了系统的总体设计，并详细介绍了数据库的设计原理与方法。 第四章，异常诊断模块的设计。本章主要介绍了异常诊断模块的总体设计，并根据 - 3 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 异常诊断的基本原理，绘制出异常因果关系图，并根据此原理基本原理对四个指标的异 常诊断的过程进行比较系统的设计。这是本人在此项目中主要负责的部分，也是本文重 点讲述的部分。 第五章，系统的实现。主要讲述系统的各个功能的具体实现，包括前台界面的实现 情况以及四个指标的异常诊断的具体实现过程以及重点的算法介绍。在本章最后给出了 异常诊断的结果评估。 第六章，结束语。总结本文的主要工作，并做出展望。 4 东北大学硕士学位论文第二章相关技术 第二章相关技术 2 1b s 与c s 模式 c s ( c l i e n t s e r v e r ) 结 ，即客户机和服务器结构7 1 。它是一种两层的软件体系结构， 通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到c l i e n t 端和s e r v e r 端来实 现，降低了系统的通讯开销。如图2 1 所示。 图2 1c s 结构 f i g 2 1c ss t r u c t u r e b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 结构即浏览器和服务器结构【8 1 。如图2 2 所示。它是随着i n t e m e t 技术的兴起，对c s 结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是 通过w e b 浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端( b r o w s e r ) 实现，但是主要事务逻辑 在服务器端( s e r v e r ) 实现，形成所谓三层结构。这样就大大简化了客户端电脑负荷，减轻 了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。在j a v a 这样的跨平台语言 出现之后，b s 架构管理软件更是方便、快捷、高效【9 】o 图2 2b s 结构 f i g 2 2b ss t r u c t u r e c s 和b s 是当今世界开发模式技术架构的两大主流技术。c s 是美国b o r l a n d 公司 最早研发，b s 是美国微软公司研发。两大结构均有自己的优劣： c s 架构软件的优势与劣势1 0 l ： ( 1 ) 应用服务器运行数据负荷较轻 c s 体系结构的数据库应用由两部分组成，即客户应用程序和数据库服务器程序【l l 】。 二者可分别称为前台程序与后台程序。运行数据库服务器程序的机器，也称为应用服务 - 5 - 东北大学硕士学位论文第二章相关技术 器。一旦服务器程序被启动，就随时等待响应客户程序发来的请求；客户应用程序运行在 用户自己的电脑上，对应于数据库服务器，可称为客户电脑，当需要对数据库中的数据 进行任何操作时，客户程序就自动地寻找服务器程序，并向其发出请求，服务器程序根 据预定的规则作出应答，送回结果，应用服务器运行数据负荷较轻。 ( 2 ) 数据的储存管理功能较为透明 在数据库应用中，数据的储存管理功能，是由服务器程序和客户应用程序分别独立 进行的，前台应用可以违反的规则，并且通常把那些不同的( 不管是己知还是未知的) 运 行数据，在服务器程序中不集中实现，例如访问者的权限，编号可以重复、必须有客户 才能建立定单这样的规则。所有这些，对于工作在前台程序上的最终用户，是“透明 的，他们无须过问( 通常也无法干涉) 背后的过程，就可以完成自己的一切工作。在客户 服务器架构的应用中，前台程序不是非常“瘦小，麻烦的事情都交给了服务器和网络。 在c s 体系的下，数据库不能真正成为公共、专业化的仓库，它受到独立的专门管理。 ( 3 ) c s 架构的劣势是高昂的维护成本且投资大 采用c s 架构，首先要选择适当的数据库平台来实现数据库数据的真正“统一 ， 使分布于两地的数据同步完全交由数据库系统去管理，但逻辑上两地的操作者要直接访 问同一个数据库才能有效实现，有这样一些问题，如果需要建立“实时的数据同步， 就必须在两地间建立实时的通讯连接，保持两地的数据库服务器在线运行，网络管理工 作人员既要对服务器维护管理，又要对客户端维护和管理，这需要高昂的投资和复杂的 技术支持，维护成本很高，维护任务量大。 一 其次，c s 结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件，由于产 品的更新换代十分快，代价高和低效率己经不适应工作需要。 b s 架构软件的优势与劣势： ( 1 ) 维护和升级方式简单 目前，软件系统的改进和升级越来越频繁，b s 架构的产品明显体现着更为方便的 特性。b s 架构的软件只需要管理服务器就行了，所有的客户端只是浏览器，根木不需 要做任何的维护。无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的 工作量，所有的操作只需要针对服务器进行；如果是异地，只需要把服务器连接内网即可， 实现远程维护、升级和共享。所以客户机越来越“瘦 ，而服务器越来越“胖是将来 信息化发展的主流方向。因此，维护和升级革命的方式是“瘦 客户机，“胖 服务器。 ( 2 ) 成本降低，选择更多 大家都知道w i n d o w s 在桌面电脑上几乎一统天下，浏览器成为了标准配置，建立在 6 东北大学硕士学位论文第二章相关技术 浏览器上，有更加丰富和生动的表现方式与用户交流，并且大部分难度减低，减低开发 成本。 ( 3 ) 应用服务器运行数据负荷较重 由于b s 架构管理软件只安装在服务器端( s e r v e r ) 上，网络管理人员只需要管理服务 器就行了，用户界面主要事务逻辑在服务器( s e r v e r ) 端完全通过w w w 浏览器实现，极少 部分事务逻辑在前端( b r o w s e r ) 实现，所有的客户端只有浏览器，网络管理人员只需要做 硬件维护。但是，应用服务器运行数据负荷较重，一旦发生服务器“崩溃 等问题，后 果不堪设想。因此，我们设有备用数据库存储服务器，以防万一。 根据c s 和b s 模式的优劣及各自的特点，在数据库传输层采用c s 模式运行，对 外w e b 服务平台则采用b s 模式运行，b s 模式有利于w e b 服务平台的推广，异构环 境的互访，确保数据和信息的安全性，即c s 、b s 混合模式结构【1 2 】。如图2 3 所示。 s q l 调用 数据请求 数据库 “，1 客户端 应用 数据库麓 服务器服务器 一 应答 数据返回 黛 l：妙 、。缁 数l 数 据| 据 返l 请 回求 客户端 图2 3b s 、c s 混合结构 f i g 2 3b s 、c sm i x t u r es t r u c t u r e 2 2 n e t 技术 2 2 1 n e t 定义 用m i c r o s o i 鼍公司总裁兼c e o 史蒂夫巴尔默的话来说，n e t 是“代表了一个集合、 一个环境、一个编程的基本结构，作为一个平台支持下一代的i n t e r a c t 。n e t 也是一个 用户环境，是一组基本的用户服务，可以作用于客户端、服务器或者任何地方，与该编 程模式具有很好的一致性，并有新的创意。因此，它不仅是一个用户体验，而且是开发 人员体验的集合，这就是对n e t 的概念性描述。【1 3 】 从史蒂夫巴尔默的描述中可以看 出，n e t 既是一个复杂的体系，又是对过去编程理念的总结。 v i s u a ls t u d i o 是一套完整的工具，用于生成桌面和基于团队的企业级w e b 应用程序。 7 - 东北大学硕士学位论文第二章相关技术 除了生成高性能的桌面应用程序外，还可以使用v i s u a ls t u d i o 基于组件的强大开发工具 和其他技术，简化基于团队的企业级解决方案的设计、开发和部署。 n e t 是微软的大刑分布式软件系统的开发战略。n e t 的核心组成部分是n e t 框 架，这是一个用于i n t e r a c t 的组件模型。组件模型可以使软件的各个组成部分用不同的 编程语言编写，然后组合成可以运行的软件系统。 2 2 2 n e t 的特点 它有如下的特点【1 4 】： ( 1 ) 支持多种语言编程环境 v i s u a ls t u d i o n e t 是一个集成开发环境，继承v b 、c + + 、c ；6 f 、j 撑，因而程序员仍 然可以使用自己熟悉的程序设计语言进行编程。而且使用不同语言所编写的模块之间也 能很容易地整合起来。 ( 2 ) 开发多种应用程序 在v i s u a ls t u d i o n e t 中，使用任何一种语言编程环境都可以创建使用多种应用程 序，如w i n d o w s 应用程序、a s e n e t 程序等。这些程序统称为n e t 程序。 ( 3 ) 使用同一个基础类库 在传统的语言编程环境中，不同的语言有不同的函数库，而且调用方式也不同，不 同语言的函数库是不能通用的。在v i s u a ls t u d i o n e t 中，不管是v b ，还是c + + ，都是 用同一个基础类库。 ( 4 ) 编译生成相同的中间语言程序 n e t 程序需要经过两次编译才能在c p u 中运行。不管是何种类型的n e t 程序， 第一次编译后生成的是与c p u 无关的中间语言( i l ) 程序。w i n d o w s 应用程序经编译后生 成的可执行程序与一般的可执行程序一样，这个中间语言程序的扩展名也是e x e ，但是 其内容与一般的e x e 文件不一样，不是由本地c p u 指令组成的程序，而是由m s i l 指 令组成的程序，不能直接在c p u 中运行，还需要第二次编译。 ( 5 ) 在不同的c p u 上运行 n e t 程序的第二次编译室在中间语言程序开始运行时进行的。当开始运行中间语 言程序时。在一个称为公共语言运行时库( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ，c l r ) 的支持下， 中间语言程序被编译成由本地c p u 指令组成的程序。中间语言程序的运行需要c l r 的 支持，也就是说。任何一个中间语言程序在c l r 的支持下可以在不同的c p u 中运行。 - 8 东北大学硕士学位论文第二章相关技术 2 3v b n e t 技术 2 3 1v b n e t 定义 v b n e t i l 5 1 是v i s u a ls t u d i o n e t 支持的多种编程语言之一，是v i s u a ls t u d i o n e t 中 第一个推出的基于n e t 框架的应用程序开发工具。它继承了传统的v i s u a lb a s i c 的特点 和风格，使目前最流行的n e t 开发工具之一。 v i s u a lb a s i c n e t 提供了大量的面向对象功能，包括应用程序继承、重载和参数化 构造函数，它允许编程者从其他类导出创建新类。编程者可以像在其他面向对象的语言 里那样，重写基类的方法和属性，并且能实现多态以创建健壮的、扩展性好的组件。 v i s u a lb a s i c n e t 提供了完善的面向对象编程支持，包括封装、继承和多态性等， 是一种真正的面向对象语言，可以提高用户的代码复用能力等。 2 3 2v b n e t 的特点 它有如下的特点【1 6 - 1 7 】： ( 1 ) 新的i d e 特性 i d e ( i n t e g r a t e dd e c e l o p m e n te n v i r o n m e n t ) 是集成外发环境，新的i d e 开发环境功能 强大、全面，为开发者提供了极大的方便。v i s u a ls t u d i o n e t 将v i s u a lb a s i c n e t 、v i s u a l c + + n e t 、v i s u a lc 群n e t 等完全集成在一起。新的i d e 的改进可以分成两个方面：第 一是节省了开发时间，第二是节省了屏幕显示空间。新的i d e 开发环境改进了菜单编辑 器，增强了解决方案浏览器，允许用户直接获取远程主机的资源和动态地配置i d e 主页。 ( 2 ) 面向对象的可视化设计工具 在v b n e t 中，应用面向对象的程序设计方法( o b j e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) ，把程 序和数据冯庄起来视为一个对象，每个对象都是可视的。程序员的编程工作只编写针对 对象要完成事件过程的代码，因此可以提高程序设计的效率。 ( 3 ) 事件驱动的编程机制 事件驱动是非常适合图形用户界面的编程方式。传统的编程方式是一种面向过程， 按程序事先设计的六成与奴性。但在图形用于界面的应用程序中，用户的动作即事件掌 握着程序的运行流向。每个事件都能驱动一段程序的运行，程序员只要编写响应用户动 作的代码，各个动作之间不一定有联系。这样的应用程序代码较短，使得程序既易于编 写又易于维护。 ( 4 ) 支持结构化程序设计，具有面向对象程序设计语言的所有特征 v b n e t 提供的控制结构完全支持传统的结构化程序设计，可以编制结构清晰简明 9 东北大学硕士学位论文第二章相关技术 的程序；用户不仅可以使用于定义的对象进行程序设计，而且还可以自己定义类。定义 的类具有封装型、继承性、多态性等面向程序设计语言所有的关键特征。 ( 5 ) 具有丰富的数据类型、功能强大的类库 v b n e t 不仅拥有与c + + 同样丰富的数据类型，而且由于将数据类型定义成类，因 而数据类型本身也提供了数据处理的能力：依靠n e t 框架的支持，v b n e t 程序几乎可 以获取w i n d o w s 提供的所有功能。 ( 6 ) 强大的数据库功能 v b n e t 采用a d o n e t 数据访问技术【1 8 】，它是n e t 框架的新一代数据库技术，它 基于a d o ( a c t i v ed a t ao b j e c t ) 技术。a d o n e t 针对在i n t e m e t 和i n t e r a c t