（计算机应用技术专业论文）基于caché数据库的能源管理信息系统设计及实现.pdf

des i g na n di m p l e m e n t a t i o no fe n e r g y m a n a g e m e n ti n f o r l 姐i o ns y s t e m b a s e do nc a c h 6d a t a b a s e a t h e s i s ( o rd i s s e r t a t i o n ) s u b m i t t e dt o s h a a n x iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y i np a r t i a lf u l f i l l m e mo ft h er e q u i r e m e mf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f 星望g i 塾壁垒i 塾g t h e s i s ( o rd i s s e r t a t i o n ) s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r l iq 丛堑g 班i 跫g m a y , 2 0 1 0 基于c a c h 6 数据库的能源管理信息系统设计及实现 摘要 能源是经济社会可持续发展的物质基础和保障。随着我国经济的快速 增长和人民生活水平的不断提高，能源供需矛盾日益突出。企业是能源消 耗的主要方面，在保证最大的生产效率的前提下，又都力求最小的能源消 耗。如何优化企业能源管理模式，协调能源与成本的关系，确保企业在激 烈市场中的核心竞争力，是企业面临的重要问题，也是课题研究的意义所 在。因此，开发企业能源管理信息系统，全面掌握企业的能源利用状况， 监督并促进能源的合理使用和节约，对推进节能减排工作的深入有效开展 无疑具有十分重要的意义。 本文分析了企业能源消耗现状及能源管理信息系统的发展现状及趋 势，论述了c a c h 6 数据库提供的快速开发技术z e n 及其运行机制。在此基 础上提出分层模块化设计思想，基于c a c h 6 数据库技术，采用b s 和c s 相结合，以b s 为主的体系结构。根据某企业的能耗现状和对能源管理信 息系统的需求，开发了“企业能源管理信息系统e m i s ( e n e r g ym a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ) p p o 系统的三层架构模式( 数据访问层、业务逻辑层和 用户表示层) 都是基于c a c h 6 数据库进行开发，表示层开发采用z e n 技术， 包括z e n 组件的开发。整个系统自顶向下设计，分层的模块化实现，保证 了系统的可伸缩性和可裁剪性，实现了系统性能的综合平衡。 数据库是信息系统的基础和核心。本文在数据模型、性能、扩展伸缩 性等方面对关系型数据库和后关系型数据库加以对比，对c a c h 6 独特的多 维数据结构和多种数据访问方式进行分析，并将后关系型数据库的关键技 术应用于系统。通过c a c h 6 在系统中的实现表明，系统采用后关系型c a c h 6 数据库减少了数据占用的存储空间，显著提高了海量监控数据处理和检索 的速率。 通过对能耗情况进行监视分析，该系统优化了企业用能结构，明显提 高了能源综合使用效率，为企业能耗定额考核管理工作提供依据的同时， 对能耗设备事故原因的快速分析和及时判断处理也起到重要作用。其具有 运行稳定、数据准确，可靠性高等特点。 关键词：面向对象，c a c h 6 ，分层的模块化，b s 模式，模块路由，z e n d es i g na n dn 压p l e m e n t a t i o no fe n e r g y m a n a g e m e n ti n f o r m 幽汀i o ns y s t e m b a s e do nc a c h 6d a t a b a s e a b s t r a c t t h ee n e r g yi st h em a t e r i a lf o u n d a t i o na n dg u a r a n t e et h a tt h ee c o n o m i c s o c i e t yc a ns u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t w i t ht h er a p i dg r o w t ho fo u re c o n o m ya n d t h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to fp e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d s ，t h ec o n t r a d i c t i o n s b e t w e e ne n e r g ys u p p l ya n dd e m a n dh a v eb e c o m ei n c r e a s i n g l y p r o m i n e n t e n t e r p r i s e sa r et h em a i na s p e c t so fe n e r g yc o n s u m p t i o na n dh a v es o u g h tt o m i n i m i z e e n e r g yc o n s u m p t i o nu n d e rt h ep r e m i s eo fe n s u r i n gm a x i m u m p r o d u c t i o ne f f i c i e n c y h o wt oo p t i m i z ee n e r g ym a n a g e m e n tm o d e ，c o n s o r tt h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e n e r g yc o n s u m p t i o n a n d c o s t ，e n s u r e t h ec o r e c o m p e t i t i v e n e s so fe n t e r p r i s e si nt h ef i e r c em a r k e t ，i sn o to n l ya ni m p o r t a n ti s s u e o fe n t e r p r i s e s ，b u ta l s ot h e s i g n i f i c a n c e o ft h er e s e a r c h t h e r e f o r e ，t h e d e v e l o p m e n t o fe n e r g y m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m ，f u l l yg r a s p o f e n t e r p r i s ee n e r g ys i t u a t i o n ，m o n i t o r a n dp r o m o t et h er a t i o n a lu s ea n d c o n s e r v a t i o n ，p r o m o t ee n e r g y s a v i n g e m i s s i o nr e d u c t i o nw o r kc a r r i e do u t i n d e p t ha n de f f e c t i v ei su n d o u b t e d l yo fg r e a ts t r a t e g i cs i g n i f i c a n c e t h ea r t i c l ea n a l y z e dt h ep r e s e n tc o n d i t i o no fe n t e r p r i s ee n e r g yc o n s u m p t i o n a n dd e v e l o p m e n ts t a t u sa n dt r e n d so fe n e r g ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ， d i s c u s s e dr a p i dd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g yo fz e n p r o v i d e db yc a c h 6d a t a b a s e a n di t so p e r a t i o nm e c h a n i s m o nt h i sb a s i s ，t h e s i sp r o p o s e dh i e r a r c h i c a lm o d u l a r d e s i g nm e t h o d ，u s eb sa n dc sc o m b i n e dw i t hb s b a s e ds y s t e ms t r u c t u r e b a s e do nc a c h 6d a t a b a s e “b u s i n e s se n t e r p r i s ee n e r g ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ( e m i s ) ”w a sd e v e l o p e da c c o r d i n gt ot h es t a t u so fe n t e r p r i s ee n e r g y c o n s u m p t i o na n dn e e d s o fe n e r g y 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 t h i s s y s t e m sd a t aa c c e s s i n gl a y e r , t h es e r v i c el o g i cl a y e ra n dt h ep r e s e n t a t i o nl a y e r i ! i a r ea l ld e v e l o p e db a s e do nc a c h 6d a t a b a s e t 1 1 ep r e s e n t a t i o nl a y e ru s e sm e z e n t e c h n o l o g y , i n c l u d i n gz e 】叮m o d u l e sd e v e l o p m e n t t h e e n t i r es y s t e mw a s d e s i g n e dt o p d o w na n dh i e r a r c h i c a lm o d u l a ri m p l e m e n t a t i o n ，e n s u r et h es y s t e m s c a l a b i l i t ya n dc a nb ec u ta n de n s u r eo v e r a l lb a l a n c eo fs y s t e mp e r f o r m a n c e d a t a b a s ei st h ef o u n d a t i o na n dc o r ef o ri n f o r m a t i o ns y s t e m s t h ep a p e r c o m p a r e dr e l a t i o n a ld a t a b a s e sw i t hp o s t - r e l a t i o n a ld a t a b a s ei nt h ed a t am o d e l ， p e r f o r m a n c e ，e x p a n s i o nf l e x i b i l i t y , a n a l y z e dc a c h e su n i q u em u l t i d i m e n s i o n a l d a t as t r u c t u r e sa n dm u l t i p l e d a t aa c c e s sm e t h o d sa n da p p l i e dt h ek e y t e c h n o l o g i e so fp o s t - r e l a t i o n a ld a t a b a s e t ot h es y s t e m i ts h o w st h a tt h a tn o to n l y d o e si tr e d u c e st h ed a t as t o r a g es p a c e ，b u ta l s oi m p r o v e st h er a t e so fl a r g e v o l u m e sd a t ap r o c e s s i n ga n dr e t r i e v a lb e c a u s et h i ss y s t e mu s e sp o s t - r e l a t i o n a l c a c h 6d a t a b a s et h r o u g hc a c h 6i m p l e m e n t a t i o ni nt h es y s t e m t h es y s t e mo p t i m i z e se n e r g ys t r u c t u r ea n di m p r o v e s o v e r a l le n e r g y e f f i c i e n c yb ym o n i t o r i n ga n da n a l y z i n ge n e r g yc o n s u m p t i o n i t n o to n l yp r o v i d e s ab a s i sf o re n t e r p r i s ee n e r g yq u o t am a n a g e m e n t ，b u ta l s op l a y sa ni m p o r t a n tr o l e i nt h ec a u s eo ft h ee n e r g ye q u i p m e n ta c c i d e n ta n a l y s i s ，i n c l u d i n gt h ej u d g ea n d d e a lw i t ht h ea c c i d e n ti nat i m e l ym a n n e r t h es y s t e mh a ss t a b l eo p e r a t i o n ，d a t a a c c u r a c y , a n dh i g hr e l i a b i l i t y k e yw o r d s ：o b je c t - o r i e n t e d ，c a c h 6 ，l a y e r i n gm o d e ，t h eb sm o d e ，m o d u l e r o u t e ，z e n i v 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 1 绪论l 1 1 课题来源1 1 2 研究背景1 1 3 国内外能源管理信息系统发展状况2 1 3 1 我国能源管理信息系统发展与现状2 1 3 2 国外能源管理信息系统发展与现状2 1 4 研究目标与主要内容3 1 4 1 研究目标3 1 4 2 主要研究内容3 1 5 系统总体方案描述4 1 6 论文的组织与安排5 2 相关的理论和技术6 2 1 统一建模语言6 2 1 1u m l 的目标6 2 1 2u m l 的主要内容6 2 1 3 使用u m l 建模8 2 2 应用系统实现技术1 0 2 2 1c a c h 6 应用服务器1 0 2 2 2c s p ( c a c h 6s e r v e rp a g e s ) 1 0 2 2 3z e n 技术1 2 2 2 3 1z e n 的运行机制1 2 2 2 3 2z e n 应用程序结构1 3 2 3 后关系数据库的关键技术：1 4 2 3 1 数据库发展史介绍1 4 2 3 2 后关系数据库c a c h 6 介绍1 4 2 3 3 关系数据库和后关系数据库比较1 5 2 3 4c a c h 6 的优势1 5 2 3 5c a c h 6 数据库的存储方式1 6 2 4 本章小结1 7 3e m i s 系统主要功能分析 3 1 业务主要流程 3 2 功能设计和划分 3 3 系统用例模型分析 3 3 1 用户管理 3 3 2 能耗统计处理 3 3 3 节能分析 3 4 系统性能需求 3 5 本章小结 4e m i s 系统设计与实现 4 1 系统开发平台 4 2 系统运行环境 4 3 系统体系结构 4 3 1 传统的c s 与b s ! 4 3 1 1c s 与b s 的比较： 4 3 1 2c s 与b s 区别 4 3 2 分层模块化设计思想 4 3 3 模块化概念新的发展 4 3 4 采用分层的模块化设计的必要性 4 3 5 分层的模块化设计在系统中的应用 4 4 系统数据库设计 4 4 1c a c h 6 安装及配置 4 4 2c a c h 6 在系统中的实现 4 5 安全性设计 4 5 1 数据安全性控制 4 5 2 容错性设计 4 6e m i s 系统的具体实现 4 6 1 用户管理模块 4 6 2 能耗计划模块 4 6 3 能耗统计与考核模块 4 6 4 信息设置模块 4 6 4 1 信息设置涉及数据集 4 6 4 2 类的建模 i i 8 8 8 9 0 l 2 3 3 4 4 4 4 4 4 5 6 7 7 7 8 8 1 3 4 4 4 4 6 9 0 1 l l 1 l 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 6 4 3 接口设计与实现4 5 4 6 4 4 自定义组件的设计与实现4 6 4 6 4 5 表示层设计与实现4 9 4 7 本章小结4 9 5 总结与展望5 0 5 1 总结5 0 5 2 展望5 0 致谢5 2 参考文献5 3 攻读硕士学位期间发表的论文5 6 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明5 7 i i i 基于c a c h 6 数据库的能源管理信息系统设计及实现 1 绪论 1 1 课题来源 本课题来源于陕西科技大学承担开发的横向科研项目“卷烟厂能源管理信息系统 ( e m i s ) 。 1 2 研究背景 国务院召开全国节能减排工作电视电话会议，国务院总理温家宝强调指出：“要切 实把节能减排作为加强宏观调控、调整经济结构、转变发展方式的重要任务，本着对国 家、对人民、对历史高度负责的精神，下更大的决心，花更大的气力，做更大的努力， 确保实现“十一五”节能减排目标。”我国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲 要明确提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗要降低2 0 左右，主要污染物排 放总量要减少1 0 。根据这两个指标，如果中国g d p 年均增长一成，五年内就需要节 能六亿吨标准煤，减排二氧化硫六百二十多万吨、化学需氧量五百七十多万吨1 1 1 。 可见，推进可再生能源发展、充分重视能源节约已经引起国家高度重视，也成为现 今世界各国的共同任务。为了推动全社会提高能源利用率，节约能源，保护和改善环境， 促进社会全面协调和谐发展，第十届全国人民代表大会常务委员会第三十次会议通过并 于2 0 0 8 年4 月1 日起施行中华人民共和国节约能源法，节约资源已经成为基本国策。 而作为能源消耗量占全国能源消耗总量7 0 的工业企业，合理调整产品结构和能源消费 结构，出台企业能源考核办法，把能源消耗纳入到业绩考核之中，强化对重点用能部门 和主要用能设备的能源利用控制，推动企业降低单位产值能耗和单位产品能耗，改进能 源的转换、输送、储存和供应，提高能源利用效率，科学地管理、合理地使用、有效地 节约能源已经成为企业技术改造的重要方面。企业能源管理信息系统可以对能源供应与 使用情况进行监测，对能源信息进行合理的分析，方便企业对能耗进行计量和成本核算 工作，进而加强利用水平，给企业带来客观的效益。 烟草行业在能源供给方面一般都有给排水系统、锅炉控制系统、空调n 冷系统、 真空空压负压系统、供配电管理等系统，只有这些系统稳定正常运行，才能保证生产 的有序进行。但目前这些系统之间相对处于独立运行状态，缺乏集中而有效地综合管理。 烟草生产企业在烟草生产过程中对生产环境的温湿度要求很高，其消耗的都是优质能 源，i ：l , p f l 水能、蒸汽、电能、空压气等。而资源的过度消耗导致能源供应越来越紧张， 相应地导致能源价格的上涨，进而导致单箱消耗费用上升，直接影响企业单箱费用和利 润的完成，甚至影响生产计划的完成。因此在有效利用现有资源的基础上，有必要利用 陕西科技大学硕士学位论文 现代计算机技术和网络技术以及先进的控制技术，建立企业级的能源监控管理系统，全 面掌握企业能源消耗和能源设备状况，实现管控一体化，通过实时反映作业现场用能设 备的运行情况和提供企业级的综合能源信息系统平台，细化能源消耗控制，提高总体能 源的监督水平和提供辅助决策手段，为企业信息化管理及决策提供全面有力的能源数据 支撑。 1 3 国内外能源管理信息系统发展状况 1 3 1 我国能源管理信息系统发展与现状 在国内，当前的能源管理信息系统主要应用的领域是钢铁、电力、化工等具有高能 耗的企业，其中宝钢股份走在能源管理信息系统建设前列。在一期工程时宝钢就从日本 引进了第一代集中式能源管理系统，也就是宝钢能源中心，三期工程能源中心采用了更 为先进的分布式计算机信息系统。宝钢集团浦钢搬迁罗泾工程能源管理系统，项端数据 采集站采用澳大利亚m o x 集团的高端产品m o xo p e nc o n t r o l l e r 控制系统。通过m o x a u t o m a t i o n 公司提供的先进系统解决方案和m o x 产品优异的控制性能，浦钢e m s 系 统对浦钢能源的统一调度、提高劳动生产率、降低吨钢能耗都发挥了重要作用。随后， 相继有多家钢铁企业，例如梅钢、鞍钢、武钢等企业，都开发和研制了具有中国特色的 e m s 。1 9 9 3 年至今，北京三维力控科技有限公司的系列工业自动化软件也在石油、石 化、煤矿、配电、热网、电信、能源管理，特别是节能等行业对强化能源的综合管理， 提高能源宏观调控能力方面做了很大贡献。 随着计算机技术、网络技术的普及和企业对信息化能源管理的重视，e m s 逐渐向 造纸、电力、纺织等其他行业扩展，使能源管理的概念日益深入人心。但从国外的研究 现状来看，国内对能源管理信息系统的研究还显得非常的少，随着我国经济的快速发展 和企业规模的越来越大，传统的能源管理方式的不完善必将导致能耗问题的日益突出。 对于将能源消耗的数据反映到产品生产过程上去，对能源使用信息进行全面管理，能源 管理模式由经验管理向现代化管理转变已经提上企业的议事日程。 1 3 2 国外能源管理信息系统发展与现状 能源管理系统在国外发展比较早。企业能源管理这一概念，最早是由美国加州伯克 利分校乔普拉教授与美国电气控制有限公司研究人员联合提出，经过几十年的发展已经 达到了较高的水平。美国实行国家高级别集中型能源管理模式，即由国家的相关主管部 门对全国的能源实行集中统一管理，为了加强和规范能源监管工作，制定了天然气法 ( 早在2 0 世纪3 0 年代制定) 、菲利普斯决议、天然气政策法等法律法规。此外还 有与能源监管相关的谢尔曼反托拉斯法、克雷顿法、联邦贸易委员会法等反垄 断法律法规。今年i d c 报告指出美国的经济刺激方案中投资于智能电网技术高达8 6 亿 2 基于c a c h 6 数据库的能源管理信息系统设计及实现 美元，主要是通过让用户调整用电习惯以节省电费的计量技术，让公用事业更有效地共 享电能技术等，并约有3 0 亿美元的能源支出将用于能源管理技术，包括用于商业建筑 的能源管理系统以及可编程自动调温装置等。日本政府主要由政府内设机构来承担能源 管理工作，实行低级别集中型的能源管理模式。加拿大政府先后制定了国家能源委员 会法、能源管理法、石油和天然气操作法等多项法律法规，对能源的开发和企业 能源合理利用实行监管。 美国福特公司在欧洲的各个分厂都建立了比较完善的能源管理体系，采用目标管理 和能源审计等办法，促进能源的合理利用，能耗成本的大幅降低，很大地促进了其产品 在市场上的竞争力。美国r t i 钢铁公司利用新的电力需求管理系统，通过优化电力能源 的使用，降低能源与需求成本，快速的获取投资回报，新系统的安装成本在不到半年的 时间内就被收回。在很多发达国家，涉足能源管理服务的企业比较多，而且都有明确的 定位。例如美国i n f o p o w e r 电气控制有限公司是企业整体能源管理电气自动化控制 系统提供商和设备制造商，德国纽伦堡能源公司下设财务独立核算的纽伦堡能源服务公 司已经1 3 年 2 1 ，负责搞好节能相关的服务。通过采用e m i s 来提高企业的精细化管理水 平，向管理要效益，已经成为企业降低生产成本，提高发展水平的重要手段。 1 4 研究目标与主要内容 母 1 4 1 研究目标 企业能源管理信息系统是涉及整个企业生产经营和管理活动的一个复杂系统，其充 分考虑企业的实际情况和企业的不同特点，引进先进的管理方法和模式，采用计算机软 件技术、系统网络技术等对企业的能源资源进行有效整合和集中管理，领导可以随时掌 握企业生产经营中能耗成本情况，从而提高企业的信息化程度，为企业创造良好的经济 效益和社会效益。 该系统旨在应用最新的信息技术及后关系型数据库技术成果，结合企业能源管理过 程的实际需要，将能源利用信息作为一项重要资源进行集中管理，形成能源计量管理网 络。同时实时科学地对信息加工处理，为各部门和领导决策层提供正确有力的依据，体 现“以生产为主线，以企业为中心”的服务理念，提高管理水平、辅助决策，使企业经 济朝着低成本、高效益、高质量的方向稳定发展。 1 4 2 主要研究内容 本课题研究开发企业能源管理信息系统，主要实现包括能源监控系统实时能源消耗 数据的采集，计量表参数等信息的设置，能源数据的处理和分析、系统安全设计等方面。 系统导入现代管理理念，以计算机的强大信息数据加工处理功能为企业决策者的科学决 策提供最及时详尽的决策管理依据1 3 j 。 3 江譬 陕西科技大学硕士学位论文 实现包括以下内容： 1 ) 对于庞大实时监控数据的采集和分析处理。 2 ) 对企业内部水、电、煤、汽、气等能源进行管理。 3 ) 统计单位内部各部门、主要是生产车间能源消耗情况和节能效果。 4 ) 监视主要用能设备的运行、能耗状况。 5 ) 实现生产和能源的协调管理，合理利用资源。 6 ) 提供包括企业能耗同比、企业能耗定比的管理，为企业进行计量考核提供依据。 7 ) 提供完备的信息平台，实现企业能源管理系统的数据传递和共享1 4 1 。 针对灾难、系统安全问题、系统错误与质量问题等构成企业信息系统安全威胁的众 多因素，通过构建基于应用层、系统层及数据层相结合的安全机制，利用身份认证、授 权控制、监视跟踪、备份与恢复等技术来实现企业信息系统安全管理，提高系统的可靠 性和可用性。 1 5 系统总体方案描述 企业管理信息系统根据其结构划分为三个层次： 第一层：为数据采集级( d a t a ) 。 数据采集是企业信息管理的源头。烟草企业制丝、储丝、卷、包等主要生产流程中， 水、电、气、汽、煤等都是企业正常运转的重要能源，这些能源的采集是通过能源监控 系统( 能源监控系统的目的是将分布于全厂各个车间的监控参数和数据采集到历史数据 服务器中，其中包括配电监控子系统、锅炉及蒸汽监控子系统、压缩空气及真空监控子 系统、供水监控子系统、冷冻水及换热站监控子系统、科技楼综合监控子系统、三产综 合监控子系统的监测点数据) 得到的。利用采集到的全厂各部门、各能耗设备的配电、 水、煤、蒸汽、空压气等能源数据构建本系统的历史数据库。数据库采用c a c h 6 数据库， 利用其多维数据模型，在丰富的数据结构支持下，高效而简洁的存储数据。构建过程主 要涉及到信息设置模块的部门设置、设备设置、能源设置、计量表参数设置、实体设置、 实体能源关系、实体参数关系设置等环节，这些是整个信息网络的基础佟, 6 1 。通过将各个 环节连接起来奠定数据采集基础，实现信息管理级所需数据的准备工作。 第二级：为信息管理级( i n f o t i n a t i o n ) 。 本次研究的能源管理信息系统包括系统操作管理、用户及角色管理、能耗计划、能 耗统计、报表系统等模块，主要通过基于c a c h 6 的z e n 技术来实现。系统操作管理包 括系统数据的备份及故障处理，详细的用户访问日志管理，跟踪和监督用户使用过程； 用户角色管理包括系统用户信息管理，各角色设置及用户所属角色分配，实现对信息的 查询修改权限控制，在应用层级保证系统安全川；能耗计划模块主要实现能源类型、定 4 基于c a c h 6 数据库的能源管理信息系统设计及实现 额消耗量等能耗计划信息的管理；能耗统计利用数据采集级提供的大量实时监控数据， 按照考核单位、主要能耗设备划分，以时间为单位( 月、季、年) 分别进行消耗统计， 提供多种形式的能耗情况的查询并通过报表系统生成报表，它是本次研究的关键，因为 准确而及时的数据是合理地分析评价企业的能源利用状况和水平的重要依据。 第三级：为分析决策级( a n a l y s i s ) 。 系统的成本分析、节能分析等功能部分主要是利用系统经过统计得到的数据，在进 行详细分析处理的基础上，利用系统的观点来分析能源消耗的实际状况，为企业领导层 决策提供依据，从而实现对企业能源消耗情况的监督管理，优化能源供应与合理配置， 对加强企业能源量化管理发挥作用，为企业创造更高的经济效益，促进企业发展。 1 6 论文的组织与安排 课题任务是企业能源管理信息系统的研究与应用。为确保能源管理系统的优势和作 用得到充分地发挥，考虑企业的管理模式和管理理念，根据相关企业使用能源管理系统 的经验，规划设计能源管理系统。系统功能覆盖了与能源监控系统对接、能源消耗统计 分析和提供辅助决策等各个环节。在此基础上论文结构如下： 第一章绪论部分：主要介绍课题来源，研究的背景、目的与意义，国内外研究现状 以及研究的内容和实现的目标。 第二章相关的理论和技术部分：主要介绍面向对象的软件架构设计的基本概念和原掣 理，介绍系统的实现技术，包括数据库平台的选择，系统模型构建等。 第三章e m i s 系统主要功能分析部分：分析系统需求，建立系统业务模型，：对系统 功能进行设计和划分，并通过详细的需求分析，确定目标系统的用例模型。 第四章e m i s 系统设计与实现部分：主要提出了系统总体方案的设计思想。 1 ) 考虑系统性能的综合平衡i s - 9 1 ，确定了b s 和c s 相结合，以b s 为主的体系结 构，提出了实现系统的技术方案，完成系统集成所需的内部、外部接口设计。 2 ) 结合利用用例图、分层的模块化设计思想，从具体的实现细节入手，详细分析 各个功能模块并提出实现方法。 第五章总结与展望部分：主要是对课题研究进行系统性的总结，并指出今后需要做 的进一步的工作。 5 陕西科技大学硕士学位论文 2 相关的理论和技术 2 1 统一建模语言 u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 是一种面向对象的语言，帮助我们对软件密集 系统进行分析和可视化建模。u m l 为面向对象开发系统的产品进行说明、可视化和编 制文档，使开发人员将精力放在建立产品的模型和结构上，而不是关心选用什么程序语 言和算法实现o o l 。模型被建立之后，就可以被u m l 工具转化成指定的程序语言代码。 2 1 1u m l 的目标 u m l 语言的开发具有多个目标。 最重要的是提供标准通用的建模语言来供所有建模者开发和构建计算机应用。它是 建立在计算机界普遍认同的基础上，可以采用源自o m t 、b o o t h 及其他主要方法的表 示法，尽可能很好地支持像封装、分块、记录模型构造思路等设计工作，适用于以面向 对象技术来描述任何类型的系统，可以支持所有的，至少是目前现有的大部分软件开发 过程。 此外，u m l 适用于从需求规格描述直至系统完成后的测试和维护等系统开发的各 个阶段。需求分析阶段可以通过用例来捕获用户需求。设计阶段则可以为构造阶段提供 更详细的规格说明，比如软件系统中的技术细节( 如处理用户接口、数据库、通讯和并 行性等) 。 u m l 还应该能够对实际中需要建立的系统的各个方面建模，同时应该尽可能地简 单。u m l 需要有足够的表达能力，以便可以准确表达当前软件开发中大规模、并发和 团体开发等热点问题，以及软件工程中的使用技巧，如封装和组件。 2 1 2u m l 的主要内容 u m l 采用的是一种图形表示法，对b o o c h 、o m t 、o o s e 方法中的基本概念进行 了融合。需要注意的是，融合不仅仅是上述方法的简单汇合，而是在这些方法的基础上， 集众多方法之长，反复修改而成，同时也扩展了现有方法的应用范围，成为这些方法以 及其他方法的使用者都乐于采用的一种简单一致的建模语言。u m l 的定义分为u m l 语义和u m l 表示法两个部分。 1 ) u m l 语义。用来描述基于u m l 的精确的元模型定义。元模型定义了完整的使 用u m l 表示对象模型的语义，在语法和语义上为u m l 的所有元素提供了简单、一致 的定义性说明，这样消除了个人不同表达方法所造成的影响，使开发者能在语义上保持 一致性。由于元模型本身是用元递归的方式定义的，即用u m l 记号表示法和语义的一 个子集来说明白己，因此u m l 还支持对元模型进行扩展。 6 基于c a c h 6 数据库的能源管理信息系统设计及实现 2 ) u m l 表示法。用来定义u m l 符号的表示方法。它为开发者或者开发工具提供 了一个标准，用于指导如何使用这些图形符号和文本语法为系统建模。在语义上，这些 图形符号和文字是u m l 元模型的实例，表达应用级的模型。例如类的基本u m l 表示 法是分为三个水平部分，顶端部分用来填写类的名字，中间部分用来填写属性，底端部 分用来填写类的操作( 方法) ，三个部分组成一个矩形表示。 标准建模语言u m l 内容由下列五类图( 共1 0 种图形) 来定义，用来表示系统的 不同方面： 1 ) 用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) 。用例图被称为参与者的外部用户所能观察到的系 统功能的模型图，是从用户的角度描述系统功能的，指出了各功能的操作者、角色、用 例以及它们之间的联系。好处是将系统中的每个用户分出工作状态和工作内容，方便建 模，防止功能重复和多余的类。 2 ) 类图( c l a s sd i a g r a m ) 。它是最常用的u m l 图。显示了模型的静态结构，特别 是模型中存在的类、类的内部结构( 类的属性和操作) 以及类与类之间的关系等，最基 本的元素是类或者接口，在系统的整个生命周期都是有效的。 3 ) 状态图( b e h a v i o rd i a g r a m ) 。描述类的对象所有可z | 匕r - 的状态以及该类的状态转 换信息。在实际建模时并非要为所有的类画状态图，仅需要为那些在系统活动期间具有 三个或更多潜在状态的类画状态图。状态图的符号集包括5 个基本元素：初始起点，它 使用实心圆来绘制；状态之间的转换，它使用具有开箭头的线段来绘制；状态，它使用 圆角矩形来绘制；判断点，它使用空心圆来绘制；一个或者多个终止点，它们使用内部 包含实心圆的圆来绘制。 4 ) 活动图( a c t i v i t yd i a g r a m ) 。活动图有利于识别并行活动，用于表示在处理某个 活动时，两个或者更多的类对象之间的过程控制流。 状态图和活动图组成行为图( b e h a v i o rd i a g r a m ) ，来描述系统的动态模型和组成对 象间的交互关系。 5 ) 对象图( o b j e c td i a g r a m ) 。显示了一组对象和他们之间的关系。对象图几乎使 用与类图完全相同的标识，其实是类图的实例，区别在于对象图显示类的多个对象实例， 而不是实际的类。对象生命周期的存在，也决定了对象图只能在系统某一时间段存在。 6 ) 包图( p a c k a g ed i a g r a m ) 。包图表示包与包间的关系，由包或类组成，用于描述 系统分层结构。 类图、对象图和包图合起来称为静态图( s t a t i cd i a g r a m ) 。 7 ) 组件图：描述了实现系统的元素的组织，主要目的是显示这些系统组织间的结 构关系。组件图给开发者提供了将要建立的系统的高层次的架构视图，能帮助开发者决 定任务分配及增进需求。 7 陕西科技大学硕士学位论文 8 ) 部署图( d e p l o y m e n td i a g r a m ) 。它也叫配置图，是用来显示系统中软件和硬件 的物理架构。一个u m l 部署图显示了系统的硬件，安装在硬件上的软件，以及用于连 接异构的机器之间的中间件，这样可以很明确地显示运行时系统的结构。 组件图、部署图构成实现图。 9 ) 序列图( s e q u e n c ed i a g r a m ) 。它是一种交互图( i n t e r a c t i v ed i a g r a m ) ，由活动者 ( a c t o r ) 、对象( o b j e c t ) 、消息( m e s s a g e ) 、生命线( l i f e l i n e ) 和控制焦点( f o c u so f c o n t r 0 1 ) 组成，显示了按时间顺序安排的对象的交互过程。 1o ) 协作图( c o l l a b o r a t i o nd i a g r a m ) 。它包括对象扮演的角色，还有这些角色在特 定环境中的关系，强调的主要是发送和接收消息的对象之间的组织结构。协作图也是一 种交互图。 当采用面向对象技术进行系统设计时，从实际应用的角度看，设计遵循需求描述， 依据需求构建系统的静态模型，描述系统的行为等过程。这五类图就渗透在这些步骤中， 而且当在某种给定的方法中灵活使用这些图时，它就会使得开发中的应用程序变得更容 易理解。 2 1 3 使用u m l 建模 用u m l 语言建造一个系统模型的时候，并不是仅仅造一个模型。它能够非常清晰 的表现出整个系统中各个领域之间的关系，并且贯