（轮机工程专业论文）船舶柴油机数字化管理系统试车客户端软件开发.pdf

武汉理l ：大学硕十学位论文 摘要 船舶柴油机从设计、制造、运行管理到维护是一个复杂过程，且相互影响， 如柴油机的设计参数影响其运行参数，维修策略取决于柴油机的运行状况。掌 握的柴油机设计、生产和试验的信息越详细，获取信息的方式越简单，组织的 生产、技术支持和管理就越合理有效。船舶柴油机生产制造需要经过设计、加 工和装配等各道工序，以及出厂试车以完成柴油机的初期磨合、性能和排放的 测量和供油提前角、配气间隙和喷油压力的调整，使柴油机的各项技术指标达 到设计要求。试车的原始数据需要管理和保存，为以后的设计、生产以及计算 分析等提供依据。整理的试车数据和报告将提供给船东授权的船级社等检验机 构，验收合格后方可交付船东使用。 船舶柴油机数字化管理系统( d m s ) 系统将船舶柴油机的基本信息、设计 参数、安装与调试参数以及台架试验数据等以数据库方式进行存储，全过程跟 踪柴油机设计、生产、调试和试验等各种信息，不仅可为柴油机设计、生产、 调试和试验提供全方位的信息，还可为船东提供进行试航试验的技术支持。因 此开发d m s 对于提高船舶柴油机制造企业的信息化水平和提高生产效率具有十 分重要的意义。 完成了船舶柴油机试车数字化管理系统客户端软件的开发，并对其六大功 能模块的设计思路、代码实现以及实现细节等方面进行详细介绍，研究取得的 成果主要有： 1 ) 完成了试车客户端软件系统，并且基于a d o + m i d a s 技术和数据库技术， 设计开发了三层系统架构，克服了两层系统架构的缺陷，提高了系统的延展 性和维护性； 2 ) 试车客户端软件界面友好，按照试车小组人员熟悉的报表设计。手工输入原 始数据后，自动计算如i s o 条件下修f 数据等，实现了试验数据的无纸化存储； 3 ) 试车客户端软件实现了p m i ( 气缸压力测试) 系统试验数据导入到试车客户 端的数据库。通过原始试验数据汇总或者比较修正的试验数据或者绘制经过 i s o 条件下修正的主要性能参数曲线，可判断测试的柴油机性能是否符合要 求。可进行柴油机的排放计算，以判断柴油机n o x 排放量是否达标。离线 导入导出功能不但方便了操作，且加密功能使资料泄露的损失减小。 关键词：船舶柴油机；数字化；试车；客户端 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t i ti sac o m p l e xp r o c e d u r ef r o mt h ed e s i g n ，t h em a n u f a c t u r ea n dt h er u n n i n g m a n a g e m e n tt ot h em a i n t e n a n c eo fm a r i n ed i e s e le n g i n e ，w h i c ha f f e c tm u t u a l l y , f o r e x a m p l e ，t h ed i e s e le n g i n ed e s i g np a r a m e t e ra f f e c t si t sr u n n i n gp a r a m e t e ra n dt h e m a i n t e n a n c es t r a t e g yi sd e c i d e db yt h ed i e s e le n g i n er u n n i n gc o n d i t i o n t h ed e t a i l e r t h ei n f o r m a t i o no ft h ed i e s e le n g i n ed e s i g n ，t h ep r o d u c t i o na n de x p e r i m e n ta r ea n dt h e s i m p l e rt h eg a i n e di n f o r m a t i o nw a yi s ，t h er e a s o n a b l e ra n de f f e c t i v e rt h eo r g a n i z e d p r o d u c t i o n ，t e c h n i c a ls u p p o r ta n dm a n a g e m e n ta r e t h em a n u f a c t u r eo fm a r i n e d i e s e le n g i n ei sn e e d e dt og e ta c r o s sa l lw o r kp r o c e s sf o rt h ed e s i g n ，t h em a c h i n i n g a n dt h ea s s e m b l ye t c s oa st oc o m p l e t et h ed i e s e le n g i n ei n i t i a lr u n n i n g - i np e r i o d w i t ht h et r i a lt e s t ，s u r v e yt h ep e r f o r m a n c ea n dt h ee m i s s i o n sa n da d j u s tt h ef e e d a d v a n c ea n g l e ，t h eg a po f m a t c h e dg a sa n dt h ei n j e c tp r e s s u r e ，w h i c he n a b l et h ed i e s e l e n g i n ea l lt e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n s t om e e tt h ed e s i g nr e q u i r e m e n t s t h et r i a lt e s t h i s t o r yd a t ai sn e e d e dt om a n a g ea n dp r e s e r v et op r o v i d et h eb a s i sf o rt h ed e s i g n ，t h e p r o d u c t i o na sw e l la st h ec a l c u l a t i o na n a l y s i se t c 1 a t e r l y t h et r i m e dt r i a lt e s td a t aa n d r e p o r tw i l lb ep r o v i d e dt os u r v e i l l a n c eo r g a n i z a t i o n ，f o re x a m p l e ，t h ec l a s s i f i c a t i o n s o c i e t ye t c w h i c hw i l lb ea u t h o r i z e db yt h es h i p - o w n e r , i tw i l lb eh a n d e do u ta n d u s e dt ot h es h i p - o w n e ra f t e rt h ea p p r o v a lq u a l i f i e d m a r i n ed i e s e le n g i n ed i g i t a lm a n a g e m e n ts y s t e m ( d m s ) c a ns t o r em a r i n e d i e s e le n g i n eb a s i ci n f o r m a t i o n ，t h e d e s i g np a r a m e t e r s ，t h ei n s t a l l m e n ta n d d e b u g g i n gp a r a m e t e r sa sw e l la st h et e s t - b e dd a t ae r e w i t hd a t a b a s e ，f o l l o wk i n d s o f i n f o r m a t i o no ft h ed i e s e le n g i n ed e s i g n ，t h ep r o d u c t i o n ，t h ed e b u g g i n ga n dt h e e x p e r i m e n te t c a l lt i m e ，a sc a np r o v i d e n o to n l yt h eg e n e r a li n f o r m a t i o nf o rt h ed i e s e l e n g i n ed e s i g n ，t h ep r o d u c t i o n ，t h ed e b u g g i n ga n dt h ee x p e r i m e n t ，b u ta l s o t h e t e c h n i c a l s u p p o r to ft h en a v i g a t i o n a ld a t a f o rt h es h i p - o w n e r t h e r e f o r ei ti s e x t r e m e l ys i g n i f i c a n tt oe n h a n c et h ei n f o r m a t i v el e v e lo f t h em a r i n ed i e s e le n 百n e m a n u f a c t u r ee n t e r p r i s ea n dp r o d u c t i o ne f f i c i e n c yb yt h ed e v e l o p m e n to fd m s t h et r i a lt e s tc l i e n ta p p l i c a t i o ns o f t w a r ed e v e l o p m e n to fm a r i n ed i e s e le n g i n e d i g i t a lm a n a g e m e n ts y s t e mh a sb e e nc o m p l e t e d ，a n dt h ed e s i g ni d e a s ，c o d e 武汉理- 丁大学硕士学位论文 r e a l i z a t i o na n di t sd e t a i le t c o fi t ss i xb i gf u n c t i o nm o d u l e sh a sb e e ni n t r o d u c e di n d e t a i l ，t h ea c h i e v e m e n ta r ea sf o l l o w s ： 1 ) t h et r i a lt e s tc l i e n ta p p l i c a t i o ns o f t w a r ed e v e l o p m e n to fm a r i n ed i e s e le n g i n e d i 西t a lm a n a g e m e n ts y s t e mh a sb e e nc o m p l e t e d t h et h r e el a y e r sa p p l i c a t i o n s t r u c t u r eh a sb e e nd e s i g n e da n dd e v d o p e dw i t ht h ea d o + m i d a st e c h n o l o g y a n dt h ed a t a b a s et e c h n o l o g y , i to v e r c a m et h ed e f e c to ft h et w ol a y e r sa p p l i c a t i o n s t r u c t u r e ，a n de n h a n c e dt h e p e r f o r m a n c e o ft h es y s t e m se x t e n s i o na n d m a i n t e n a n c e ； 2 ) t h et r i a lt e s tc l i e n ta p p l i c a t i o ns o f t w a r ei n t e r f a c ei sf r i e n d l y , w h i c hw a sd e s i g n e d a c c o r d i n gt ot h ef a m i l i a rr e p o r tf o rt h e t r i a lt e s t g r o u pp e r s o n n e l ，i tc a n a u t o m a t i c l yc a l c u l a t ed a t as u c ha si s oc o n d i t i o nc o r r e c t e de t c a f t e rt h em a n u a l l y i n p u tp r i m a r yd a t a ，h a sr e a l i z e dt h et e s td a t ap a p e r l e s ss t o r a g e ； 3 ) p m i ( p r e s s u r em e a s u r e m e n ti n d i c a t e d ) s y s t e md a t ah a sb e e ni m p o r t e dt ot h e d a t a b a s eo ft h et r i a lt e s tc l i e n ta p p l i c a t i o nw i t ht h et r i a lt e s tc l i e n ta p p l i c a t i o n s o f t w a r e w ec a l lj u d g ew h e t h e rt h et e s t e dd i e s e le n g i n ep e r f o r m a n c ec o n f o r m st o t h er e q u i r e m e n tw i t hc o m p i l i n gt h eh i s t o r yt e s td a t ao rc o m p a r i n gt h ec o r r e c t e d t e s td a t ao rd r a w i n gt h em a i np e r f o r m a n c ep a r a m e t e rc u r v e su n d e rt h ei s o w e c a nc a r r yo nt h ed i e s e le n g i n ee m i s s i o n sc a l c u l a t i o nt oj u d g ew h e t h e rn o x e m i s s i o n sq u a n t i t ya t t a i n st ot h es t a n d a r d t h eo f f - l i n ei m p o r t i n ga n de x p o r t i n g f u n c t i o nh a sn o to n l yo p e r a t e df a c i l i t a t l y , b u ta l s oe n c r y p tf u n c t i o nr e d u c e dt h e l o s so fi n f o r m a t i o nl e a k n e s s k e yw o r d s ：m a r i n ed i e s e le n g i n e ；d i g i t a l ；t r i a lt e s t ；c l i e n ta p p l i c a t i o n i l l 独创性声明 本人声明，所呈交的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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 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 获得武汉理工大学和其它教育机构的学位和证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均己在论文中作了明确 的说明并表示了感谢。 签名：蔓盘日期：塑z ：z 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定， 即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校 可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手 段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签日期：三立兰：箩 武汉理上人学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究的背景及意义 船舶工业是我国国民经济的支柱产业，现代船舶制造模式是以信息技术为 主导的集成造船模式。面对我国造船业生产效率低下的现状以及信息技术对整 个制造产业的影响，通过研究分析不难发现，其主要因素之一是我国大多数船 舶企业信息化管理水平低。统计资料表明【1 】【2 】【3 1 ，船舶产品的价值平均构造比例 为：造船3 0 、原材料2 0 、配套设备5 0 。由此可见，船舶配套设备对我国 船舶工业的发展具有十分重要影响。船舶柴油机是船舶最主要的配套设备，它 应用于船舶推进动力装置和船舶电站，在船舶总成本中分别占5 一1 0 和 3 5 。我国船舶柴油机制造业的发展对船舶工业快速、持续、健康发展是不 可或缺的。 船舶柴油机从设计、制造、运行管理到维护是一个复杂过程，且相互影响， 如柴油机的设计参数影响或决定了运行参数，维修策略取决于测量、设计参数 和运行状况。掌握的柴油机设计、生产、试验和使用的信息越详细，获取信息 的方式越简单，组织的生产、技术支持和管理就越合理有效。船舶柴油机生产 制造需要经过设计、加工和装配等各道工序，出厂还将进行出厂试车，完成柴 油机的初期磨合、性能和排放测量、调整供油提前角、配气间隙和喷油压力等， 各项指标达到柴油机的技术标准要求【4 】【5 1 。试车试验原始数据需要管理和保存， 为以后的设计、生产以及计算分析等提供数据。整理试车试验数据、提交试车 报告给船东授权的船级社等检验机构，验收合格后交付船东使用。 目前，船舶柴油机制造企业虽然已经初步实现了信息化，但由于缺乏有效 的管理方法，尚存在很多问题【6 】【7 】【8 】： 1 ) 试验数据采用纸质介质进行记录，再手工输入计算机存储的方式。文件存储 格式多样导致数据管理不便以及试验数据大量重复等问题，大量数据未进行 有效和系统的管理； 2 ) 随着企业计算机技术的应用，不同软件间，尤其是不同部门间的数据信息不 能共享，设计、管理、生产的数据不能进行交流，数据出现脱节，即产生“信 息孤岛”，势必给企业的运作带来信息需要重复多次的输入、信息存在很大 武汉理工大学硕士学位论文 的冗余、大量的垃圾信息、信息交流的一致性无法保证等问题； 3 1 管理不科学，部门之间协作差及业务流程混乱。 开发船舶柴油机数字化管理系统( d m s ) ，对于提高企业的信息化水平和提 高生产效率具有十分重要的意义。d m s 系统将船舶柴油机的基本信息、设计参 数、安装与调试参数以及台架试验结果等以数据库方式进行存储，全过程跟踪 柴油机设计、生产、调试和试验等各种信息，不仅可为柴油机设计、生产、调 试和试验提供全方位的信息，还可为船东提供进行试航试验的技术支持。 1 2 数据库技术现状 数据库( d a t a b a s e ，d b ) 是一个长期存储在计算机内、有组织的和可共享 的数据集合。数据库本身可以看作是一个具有高度数据集成性质的电子文件柜， 它是基于计算机系统的持久性数据的“仓库”或者“容器”。数据库管理系统是指提 供各种数据管理服务的计算机软件系统，这种服务包括数据对象定义、数据存 储与备份、数据访问与更新、数据统计与分析、数据安全保护、数据库运行管 理以及数据库建立和维护等。由于企业信息化的目的就是要以现代信息技术为 手段，对伴随着企业生产和经营过程而产生的数据进行收集、加工、管理和利 用，以改善企业生产经营的整体效率，增强企业的竞争力。所以，数据库是企 业信息化不可缺少的工具，是绝大部分企业信息系统的核心【9 1 。 数据库技术从2 0 世纪6 0 年代中期产生，到今天有3 0 多年的历史，其发展 速度之快、应用范围之广是其它技术所远不及的。数据库技术的研究和发展已 成为现代信息化社会具有强大生命力的一个重要领域，并且以数据库技术为核 心进行数据管理取得了辉煌的成就。来自作为中国信息产业界的权威研究机构 赛迪顾问的权威专家指出，中国数据管理技术市场目前处于高速增长期，尤其 是b i 、内容管理、企业搜索等领域受到普遍关注。目前，在我国政府、金融、 电信、电子制造等重点领域和行业获得了较好的应用推广。中国数据管理技术 应用软件市场高速增长，2 0 0 6 年市场整体规模达到2 8 4 9 亿元人民币，比上一 年增长4 2 3 ，已经成为软件产业发展中的热点领域【1 0 】【l l 】【1 2 】【1 3 1 。 关系数据库是基于关系模型的数据库。关系模型把世界看作是由实体和联 系构成的。所谓实体就是指现实世界中具有区分与其它事物的特征或属性并与 其它实体有联系的对象。在关系模型中实体通常是以表的形式来表现的。表的 2 武汉理t 大学硕十学位论文 每一行描述实体的一个实例，表的每一列描述实体的一个特征或属性。所谓联 系就是指实体之间的关系，即实体之间的对应关系。通过联系就可以用一个实 体的信息来查找另一个实体的信息。关系数据库分为两类，一是桌面数据库， 例如a c c e s s ，f o x p r o 和d b a s e 等；另一类是客户服务器数据库，例如s q ls e r v e r 、 o r a c l e 和s y b a s e 等。一般而言，桌面数据库用于小型的、单机的应用程序，它 不需要网络和服务器，实现起来比较方便，但它只提供数据的存取功能。客户 服务器数据库主要适用于大型的、多用户的数据库管理系统，应用程序包括两 部分：一部分驻留在客户机上，用于向用户显示信息及实现与用户的交互；另 一部分驻留在服务器中，主要用来实现对数据库的操作和对数据的计算处理。 目前数据库的发展方向，是新近出现的将原有的关系数据库与许多其它的 功能，如电子邮件、个人通信等等相结合的趋势。而在企业自动化、电子政务 等应用领域、人们相互进行的协同工作，也在与数据库技术融合。比较热 门的研究领域还有x m l 数据库技术，它主要处理关系数据库过去处理不了 的半结构化数据，如文档数据，这跟传统的关系数据库是不一样的。目前， 数据库技术领域内最活跃的研究方向包括实时数据库、主动数据库和数据 仑库箜【1 4 】【1 5 1 1 6 1 1 7 l ! ，一i 丁o 1 3 本文的主要工作 1 3 1 主要研究内容 本课题主要进行船舶柴油机数字化管理系统试车客户端软件的开发，船舶 柴油机试车客户端软件以数据库为核心，实现试车试验数据的无纸化存储和合 理有序管理全部试车试验数据。 该系统包括服务器端和客户端： 1 ) 服务器端用x 3 软件开发平台，接入企业的局域网。主要是准备试车前主机 设计参数、辅机设备资料等文件准备资料以及生成试车报表等。服务器端远 离试车车间，是企业流程中的一个重要环节； 2 ) 试车现场环境恶劣，目前试车车间尚未接入企业的局域网，且管理整个企业 流程选用x 3 软件平台，不适合以后试验数据全自动化输入功能扩展的要求。 综合考虑，开发了试车客户端，其软件安装在笔记本电脑上，试验前试车技 术人员可携带笔记本用网线连结服务器端，下载包括主机设计参数、辅机设 武汉理t 大学硕士学位论文 备资料等文件准备资料，然后到试车现场把试验数据直接存储在笔记本电 脑。最后，试车人员把试验数据上传到服务器端。 船舶柴油机数字化管理系统( d m s ) 试车客户端软件包含六大功能模块， 主要内容如下： 1 ) 文件准备资料模块：主要作用是从试车服务器端下载文件准备资料后，试车 人员在试车试验前在该模块查看相关信息； 2 ) 试验数据录入模块：主要作用是根据不同的机型显示不同的输入界面，手工 录入试车试验数据，同时自动计算大量数据，最后保存所有数据到数据库中； 3 ) 性能分析模块：主要作用是通过分析原始试验数据汇总或者比较修正过的试 验数据或者画出经过i s o 条件下修正的几个主要性能参数曲线，判断测试的 机器性能是否符合要求； 4 ) 排放计算模块：主要作用是在排放计算模板中自动填入所需的试验数据，模 板会自动计算出n o x 排放量，判断测试的机器排放是否符合要求； 5 ) p m i 数据导入模块：主要作用是自动导入p m i ( 气缸压力测试) 系统试验数 据到试车客户端数据库； 6 ) 离线导入导出模块：主要作用是把试车服务器端导出的加密文件准备资料离 线包导入到试车客户端，把试车客户端试验数据加密离线包导出。 1 3 2 全文的组织和结构 全文共分六章。第l 章为绪论。第2 章是船舶柴油机数字化管理系统的需 求分析，主要介绍船舶柴油机数字化管理( d m s ) 系统整体构架和试车管理子 系统。从软件开发角度分析了软件开发过程模型以及开发平台的选择、数据库 和数据存储方式，通过比较分析论证了方案的合理性。介绍了在开发多层应用 系统中用到的a d o + m i d a s 技术，重点介绍了更新数据的运作原理。介绍了面 向对象开发应注意的事项，从模块间高内聚低耦合的原则阐述如何应用数据模 块和全局变量。第3 章是试车客户端软件丌发实例，对试车客户端软件六大功 能模块的设计思路、代码实现以及实现细节等方面进行详细介绍。第4 章是软 件开发中的几个技术问题，主要对软件开发过程中遇到的几个典型技术问题和 解决方法进行详细介绍。第5 章为软件测试和调试，本章主要介绍了软件的测 试方法和过程，白盒和黑盒测试是找出测试问题的常用方法，仅和测试是测试 的两个策略，结合流程图介绍了测试策略的使用。第6 章为结论与展望，对工 4 武汉理t 大学硕十学位论文 作进行总结，对深入探索给予展望。全文的总体结构框架如图1 1 所示。 绪论 第1 章 结论与展望 第6 章 图1 - 1 全文组织结构图 5 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章船舶柴油机数字化管理系统的需求分析 本章主要介绍船舶柴油机数字化管理( d m s ) 系统整体构架和试车管理子 系统。从软件开发角度分析了软件丌发过程模型以及开发平台的选择、数据库 和数据存储方式，通过比较分析论证了方案的合理性。介绍了在开发多层应用 系统中用到的a d o + m i d a s 技术，重点介绍了更新数据的运作原理。介绍了面 向对象开发应注意的事项，从模块问高内聚低耦合的原则阐述如何应用数据模 块和全局变量。 2 1 船舶柴油机数字化管理系统构架 船舶柴油机数字化管理系统( d m s ) 的用户主要是基础技术室、试车小组 和技术服务室。每个部门用户的职能和相应的需求如表2 1 所示。根据各部门的 业务需求，将船舶柴油机数字化管理系统( d m s ) 分为基础信息管理子系统、 试车管理子系统、技术服务子系统和试车故障诊断子系统等4 个子系统【1 8 】，各 子系统之间相互独立，其组合涵盖了全部的需求。 表2 1用户分类及相关工作特征表 用户分类相关工作特征 负责整理船舶柴油机的基本信息，以及船舶柴油机相关证书、文件资料的存档。 基础技术室 负责对船舶柴油机的试车试验，并在试验时采样所需要的各种相关技术指标， 试车小组 并生成试车报告。 技术服务室负责码头试车和试航时调速器限制曲线的测量，生成试航报告。 ( 1 ) 基础信息管理子系统 基础信息管理子系统主要是对机组信息进行管理和维护，机组信息包括柴 油机的基本参数，如机型、工程编号、船号、出厂日期和船东等参数；设计参 数，如缸径、冲程、额定转速和额定功率等参数。一台主机在主表就是一条记 录，而一台母型机和其子型机的记录组成一份机组信息。当输入一条数据库尚 不存在的母型机记录时，就同时创建了一条机组信息记录。当录入其子型机记 录时，只需先输入母型机工程编号，则母型机与之相应的信息就会自动带入到 6 武汉理工大学硕士学位论文 当前记录，用户可根据需要稍作修改，减少了输入工作量。 ( 2 ) 试车管理子系统 出厂试车完成柴油机初期磨合、性能和排放的测量与检查、供油提前角、 配气间隙和喷油压力的调整等，使柴油机各项指标达到技术标准要求。 船舶柴油机试车分为磨合调整和提交阶段。磨合试验阶段时间长，试验次 数多，常常一种负荷工况下需进行多次试验。水、电、气、柴油、机油、消耗 多，废气和废液排放量大。为了提高整机性能和生产效率、减少能耗和排放物， 采取的措施是优化磨合规范并尽量缩短磨合时间。分析磨合试验数据是制定提 高磨合质量、缩短磨合时间技术措施的科学依据。因此，磨合调整阶段的试验 数据要科学有序的存储1 4 】。提交阶段是指船东授权专门的船级社等检验机构到试 车现场对柴油机进行验收试验。由于磨合试验阶段己调整柴油机性能达到最佳 状态，各项指标达到了标准要求，且磨合试验阶段和提交试验阶段时间间隔非 常短，通常提交试验每种负荷工况下只做一次就可以达到要求。提交阶段的试 验数据整理后生成试车报表，船东授权的船级社等专门检验机构勘验试车报表 合格后，生产的柴油机就可以交付船东。厂家要把提交试验阶段的试验数据科 学有序的存储，为以后的设计、分析计算等工作提供试验数据。 试车小组需要将磨合数据和提交数据分别储存起来。两个阶段进行的试验 项目相同部分为：小项目试验和负荷试验。小项目试验项目包括：启动换向试 验、调速器试验、安全装置试验和最低稳定转速试验。负荷试验通常要做2 5 、 5 0 、7 5 、9 0 、1 0 0 和1 1 0 负荷工况下的试验。此外，提交阶段还需要做 甩档试验。 p d m 数据库一 一、 、 基本信息i 规格数据、 圈从、? 园麟胖黼 一一一一一 一、乞。m s 数据库 试车数据一一 试车报瓮，一 图2 1 试车管理子系统数据流图 7 武汉理工大学硕十学位论文 试车管理子系统是船舶柴油机数字化管理系统( d m s ) 的重要环节，试车 管理子系统完成的功能包括：协助试车过程按规定流程进行试车；从p m i ( 气 缸压力测试) 系统获取测量数据；性能分析计算；排放数据换算、分析；按要 求自动生成试车报告。图2 1 是试车管理子系统数据流的路线。试车管理子系统 包括服务器端和客户端： 1 ) 服务器端选用x 3 软件开发平台开发，接入企业的局域网。主要是准备试车 前主机设计参数、辅机设备资料等文件准备资料以及生成试车报表等。服务 器端远离试车车间，是企业流程中的一个重要环节； 2 ) 试车现场环境恶劣，目前试车车间尚未接入企业的局域网，且管理整个企业 流程选用x 3 软件平台，不适合以后试验数据全自动化输入功能扩展的要求。 综合考虑，开发了试车客户端，其软件安装在笔记本电脑上，试验前试车技 术人员可携带笔记本用网线连结服务器端，下载包括主机设计参数、辅机设 备资料等文件准备资料，然后到试车现场把试验数据直接存储在笔记本电 脑。最后，试车人员把试验数据上传到服务器端。 试车服务器端远离试车车间，接入整个企业的局域网，采用b s 模式开发， 参与企业的整个业务流程。试车服务器端要完成的工作主要包括：1 ) 试车试验 前填写文件准备资料；2 ) 试车客户端上传试验数据后，生成试车报表、查询打 印、排放数据验证和修饰数据等。图2 2 表示为简单的业务用例。 l ( f r o m 一， 警、占吵赢、 脚样绷鲫 x 、 ( f r o m z 、文 i )s 之。- 一) 8 武汉理_ t 大学硕士学位论文 ( 开始 ) 试车小组 记录提交小项目试 文件准备下载 验 磨合阶段 丫 m 记录磨合小项目试记录提交小项1 1 试 验验和甩档试验 v ， e 求船贝倒砜题i 一 ai 一 j ：鲁 垂e a 彳 绉 ：争m 鼻l 配爿( f 四西。，乏1 司1 a 葛匣。一 ， 现场性能分析现场性能分析 丫 邑 vl邑 r 摊放计算 排放计算 |1 否 ，| ：传磨合试车数据 | 上传提交试车数据i 图2 3 试车车间试车试验工作流程 图2 3 是试车车间试车试验的工作流程图。试车工作开始，首先要在试车服 务器端进行文件准备资料下载，分两种方式：1 ) 在线：安装试车客户端软件的 笔记本电脑接入企业局域网，通过网络下载文件准备资料到客户端的笔记本电 脑的数据库中；2 ) 离线：在试车服务器端导出文件准备资料离线包( 离线包已 经加密) ，用u 盘等存储介质把离线包存储在安装试车客户端软件的笔记本电脑， 通过客户端软件导入功能( 具有解密功能) 把离线包中的数据导入到客户端的 数据库中。进入客户端软件的磨合试验入口，记录小项目试验和负荷试验等数 据。试验数据记录完毕后，进行性能分析和排放分析，即对比分析绘制的性能 曲线与参考的性能曲线和进行排放计算。若柴油机的性能和排放都达到标准要 求，上传磨合试车试验数据，分两种方式：1 ) 在线：安装试车客户端软件的笔 记本电脑接入企业局域网，通过网络上传磨合试验数据n i l 务器端的数据库中； 2 ) 离线：在试车客户端导出磨合试验数据离线包( 离线包已经加密) ，用u 盘 等存储介质把离线包存储在服务器端，通过服务器端导入功能( 具有解密功能) 把离线包中的数据导入n i l 务器端的数据库中。若柴油机的性能或者排放不符 合标准要求，需调整柴油机，重新试验。最后，进入试车客户端软件提交试验 9 武汉理工大学硕+ 学位论文 入口，操作流程与磨合试验相同，需要提出的是，由于磨合试验阶段已经调整 柴油机性能到最佳状态，各项指标达到了标准要求，并且磨合试验阶段和提交 试验阶段时间间隔非常短，因此，提交试验阶段柴油机的性能一般良好，不需 要调整柴油机，小项目试验和负荷试验只需要做一次即可达到要求。但不排除 可能出现异常故障情况，如果出现这种情况，同样需调整柴油机，直到达到标 准要求为止。 ( 3 ) 技术服务子系统 技术服务子系统由试航人员在柴油机试航时使用，其主要数据的处理和功 能的实现与试车管理子系统相似。在进行输入试航参数时，对于某些重要性能 参数，如：p m a x 、各缸排温等，经修正后如果超过某个设定值，则会将当前数 据变为红色，提示用户当前数据可能发生了异常需核对试验数据。 试航时，由于试航人员数量有限，且试航地点不定，可能会出现试航人员 处理完一条船后还没来得及回到本厂，就需要赶赴下一个试航任务的情况。这 样，试航人员就没有时间把上条船的试航试验数据上传到本厂，同时也无法获 得下条船的试航试验数据。因此，本系统特别设计了离线下载、上传功能，将 试航准备资料或者试航试验数据打包并且加密，试航人员只要能连接到网络， 通过邮箱就能下载、上传所需的数据。 ( 4 ) 试车故障诊断子系统 由试车管理子系统中的磨合阶段提取的故障数据和解决方案为基础建立了 “故障诊断及指导知识库”。该知识库提供了一个用于故障诊断及指导的数据库结 构，其中主要内容需要知识库管理员根据己积累的诊断知识，手工向数据库中 输入，知识库负责归类储存这些诊断知识及对诊断知识的查询。系统的准确性 很大程度上取决于故障样本和分析人员的专业水平。 当数据仓库中的样本数据积累到一定数量以后，分析人员可使用d m s 系统 提供的接口对样本数据进行数据挖掘，分析故障现象和故障发生时状态参数间 的相关性。分析人员将其认为合理的分析结果和相应的解决方案输入到专家数 据库。试车小组可通过d m s 系统通过检索专家数据库，该系统能提示需要重点 关注的状态参数，并在确定故障后为用户提供解决方案。 2 2 开发过程模型 在开发过程中综合运用了几种开发过程模型，最主要运用的是喷泉模型。 l o 武汉理工大学硕士学位论文 喷泉模型是一种以用户需求为动力，以对象为驱动的模型，主要用于描述面向 对象的软件开发过程。该模型软件开发过程自下而上周期的各阶段是相互重叠 和多次反复的，就像水喷上去又可以落下来，类似一个喷泉。各开发阶段无特 定的次序要求，且可交互进行，可以在某个开发阶段中随时补充其他任何开发 阶段中的遗漏。采用喷泉模型的软件过程如图2 4 所示。 一、 二亚) 7 一、。、 7 一、 j 匹) 一 。一 矽一 。+ 一。、 j 蔓) 7 1 - 一( 蔓二) 7 喷泉模型主要用于面向对象的软件开发，软件的某些部分通常被重复多次， 相关对象在每次迭代中随之加入渐进的软件成分。迭代是软件开发过程中普遍 存在的一种内在属性。经验表明，软件过程各阶段间的迭代或一个阶段内各个 工作步骤间的迭代，在面向对象范型中比在结构化范型中更常见。各活动之问 无明显边界，如设计和实现之间没有明显的边界，这也称为“喷泉模型的无问 隙性 。喷泉模型的优点是可以提高软件项目开发效率，节省开发时| 、日j 1 27 。 2 3 开发平台选择 ( 1 ) 试车服务器端软件选用x 3 平台进行开发。j u s t e pb u s i n e s s 业务构架平 台( 简称b u s i n e s s 平台) 是一种以业务作为导向和驱动的、用柬快速构建复杂 应用系统的软件开发平台。它对复杂的应用软件系统进行分层，在软件丌发的 标准化与个性化间找到恰当的契合点，满足用户在开发速度、集成性和灵活性 等方面的要求。 为了解决重复开发应用程序系统的成本以及增加应用系统的重复使用性， 发挥面向对象设计的功能，试车服务器端开发的是分布式结构，导入了所谓的 应用程序服务器。采用这种包含应用程序服务器的结构有许多好处，除可增加 武汉理人学颐 ：学位论文 企q k 对象的重复使用性之外，整个系统的丌发州维护成奉较降低。幽2 5 足典犁 分布式应用系统的结构图【。 曼，。 。 禽碌 俐磁 + ：器 图2 - 5 分御武应用系统的结构图 x 3 、l p 务运行甲台的组成体系包括业务运行平台( b u s i n e s sp l a t f o r m ) 、应用 程序服务器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 、w e bs e r v e r 以及数据库系统和操作系统返历 人基础技术支持平台。各个组成部分及其层次结构关系如图2 - 6 所示。 图2 6x 3 业务运行平台 x 3 业务运行平台支持两种运行模式：多层模式( n t i e s ) 和浏览器模式 ( b s ) 。多层模式在w i n d o w s 9 5 、9 8 、m e 、2 0 0 0 、x p 、2 0 0 3 和n t 4 操作系统上 运行，由操作系统载入b u s i n e s se x e 而丌始系统的运行，直接和应用服务器联系， 通过应用服务器建立通向数据库的道路；浏览器模式运行在i n t e m e te x p l o r e 浏 梦 武汉理工大学硕士学位论文 览器( i e ) 中，由i e 载入b u s i n e s s x o c x 而开始系统的运行，i e 不直接和应用 服务器联系，而是通过两者间的w e bs e r v e r 提供的服务和应用程序服务器联系， 建立和数据库的通道。x 3 业务运行平台应用服务器包括系统服务器( s y s t e m s e r v e r ) 和业务服务器( b u s i n e s ss e r v e r ) 两个部分，可按照j a v a 平台上的e j b 方式和w i n d o w s 平台上的d c o m c o m + 方式进行部署。系统服务器为系统运行 提供必须的系统服务，如返回系统数据库连接配置信息给运行客户端、返回系 统服务器日期时间等；业务服务器是运行客户端和数据库间进行数据交换的中 介，为系统提供数据存取访问相关的服掣2 1 1 。 ( 2 ) 试车客户端软件选用d e l p h i7 0 平台进行开发。d e l p h i 具有以下的特性： 基于窗体和面向对象的方法、高速的编译器、强大的数据库支持、与w i n d o w s 编程紧密结合，强大而成熟的组件技术。在数据库方面的特长显得尤为突出【2 0 】： 适应于多种数据库结构，从客户机朋艮务机模式到多层数据结构模式高效率的数 据库管理系统和新一代数据库引擎最新数据分析手段和提供大量企业组件。 在d e l p h i7 0 平台下，应用a d o + m i d a s 技术可以开发多层应用系统。多 层模型是对两层c s 模型的扩展。在这种模型当中，为了弥补两层c s 结构的 缺陷，应用逻辑部分被分离出来成为单独的一层( 中问层) 。有时为了满足应用 的需要，甚至分离成多层。多层应用模型的优点相当的明显【2 6 】：1 ) 客户端的功 能单一，变得更“瘦”；2 ) 每一层可以被单独改变，而无须其他层的改变；3 ) 降低了部署与维护的开销，提高了灵活性，可伸缩性；4 ) 应用程序各部分之间 松散耦合，从而使应用程序各部分的更新相对独立；5 ) 业务逻辑集中放在服务 器上由所有用户共享，使得系统的维护和更新变得简单，也更安全。 2 4 数据库选择 试车服务器端软件选用的是s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库，它能提供超大型系统 所需的数据库服务。大型服务器可能有成千上万的用户同时连接，s q ls e r v e r 2 0 0 0 为这些环境提供了全面的保护，具有防止问题发生的安全措施，如可防止 多个用户试图同时更新相同的数据。s q ls e r v e r2 0 0 0 还在多个用户间有效地分 配可用资源，如内存、网络带宽和磁盘i o 。s