（矿物加工工程专业论文）基于java的选煤工艺流程智能计算.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 的选煤工艺流程智能计算。 课题主要实现两部分功能：一是可以实现评定原煤的可选性和设备工艺性能 评定；二是设备管理选型计算和选煤工艺流程计算。 用数据库存储设备参数与设备图片等信息，避免了数据的重复输入和资料的 查询，只要输入设备编号就可检索到设备信息，简化了操作：设备图片可有用户 加载至数据库，增加了系统的灵活性、实用性。总之，数据库是整个系统的基础。 通过分析选煤工艺流程的特点，流程系统的结构模型及其求解方法，对关联矩阵法模 拟选煤工艺流程做了初步探讨。对设备输入输出口进行分别编号计算，使计算按照 一定的顺序，有序的进行。整个算法设计由简单到复杂，从整体到个别，是整个 系统的核心。 本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 建模工具m i c r o s o f t s i o2 0 0 0 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。 图2 3 表6 参8 3 关键词：计算机辅助设计；选煤流程；数据库；算法 分类号：( t d 9 4 ) ； 摘要 a b s t r a c t c o a li sm 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 ne f f e c t i v et e c h n i c a lm e a n s t 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 ，ac o a l p r e p a r a t i o nf l o wi n t e l l i g e n c ec o m p u t i n gb a s e do nj a v aw a sp r e s e n t e di nt h i sp a p e r t h es u b j e c th a st w op a r t sf u n c t i o n s f i r s t l y , t h eo p t i o n a lc o a la n de q u i p m e n t p e r f o r m a n c ew e l ee v a l u a t e d s e c o n d l y , d e v i c em a n a g e rs e l e c t i o na n dc o a lp r e p a r a t i o n p r o c e s s 船c o m p u t e d e q u i p m e n tp a r a m e t e r sa n dp i c t u r e sw e r es t o r e d 谢t l ld a t a b a s e ，w h i c ha v o i d i n gt h e d a t a si n p u tr e p e a t l ya n di n q u i r y , t h ee q u i p m e n ti n f o r m a t i o nb yi n p u t i n gt h ee q u i p m e n t n u m b e rw a sg o t , t h eo p e r a t i o nw a ss i m p l i f i e d , p i c t u r e sw a sa d d e dt od a t a b a s et o i n c r e a s et h es y s t e m sf l e x i b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t y i naw o r d , t h ed a t a b a s ei st h es y s t e m s f o u n d a t i o n t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ec o a lp r e p a r a t i o np r o c e s s ，t h em o d e lo ft h es y s t e m p r o c e s s e ss t r u c t u r e a n di t ss o l u t i o nw e r ea n a l y s i s e d , t h e ns i m u l a t i n gt h ec o a l p r e p a r a t i o np r o c e s sc o m p u t a t i o n 、 r i t l li n c i d e n c em a t r i xw a sm a d et h ep r e l i m i n a r y d i s c u s s e d t h ei n p u ta n do u t p u to fe q u i p m e n tw e r ep o r t e da n dc o m p u t e ds e p a r a t e l y , s o t h a tc o m p u t i o ni na c c o r d a n c e 、析廿lt h eo r d e r , a n do r d e r l yc o n d u c t t h ea l g o r i t h mw a s d e s i g n e df r o ms i m p l et oc o m p l e x ，f r o mt h eo v e r a l lt oi n d i v i d u a l ，w h i c hi st h ec o r eo f t h ew h o l es y s t e m 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 dw a 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 d e l i n gl a n g u a g ea n dm o d e l i n gt o o lm i c r o s o f tv i s i o2 0 0 0w e 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 nt h es p e c i f i c c o d ei sc o m p l e t e db yj a v a f i g u r e 【2 3 】t a b l e 【6 】r e f e r e n c e 8 3 1 k e y w o r d s ：c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ，c o a lp r e a r a t i o nf l o w ，d a t a b a s e ，a l g o f i t i i ! 插图或附附表清单 插图或附表清单 图l 选煤厂设计的部分内容和过程一3 图2 面向对象的软件工程方法示意图9 图3j a v a 程序的编译和运行过程1 0 表l 三种常见数据库对比一1 2 图4 系统功能模块1 5 图5 系统用例图1 6 图6 煤炭可选性评定方法数据操作顺序图1 7 图7 系统状态图1 8 图8j d b c 驱动程序的数据连接体系2 0 图9 筛分设备参数表一2 1 图1 0y u a n m i z i l i a o 表结构2 3 图1 1p e s u i p i n g i i a 表结构2 4 图1 2 z h o n g x u e p i n g j i a 表结构2 5 表2 试验数据3 3 图1 3 数据添加界面3 4 图1 4 原煤筛分浮沉计算菜单3 5 图1 5 原煤数据输入表格3 5 图1 6 计算流程图3 9 图1 7 绘图4 0 图1 8 设备管理与选型计算菜单4 3 图1 9 设备参数设置窗体4 4 图2 0 设备的选型与计算窗体4 5 图2 1 筛分计算窗体5 2 图2 2 选煤厂工艺流程图一5 5 图2 3 流程图的结构图5 6 表3 关联矩阵分析表5 8 表4 物流计算顺序表6 0 表5 原煤综合表6 4 表6 筛上物组成表6 5 x i 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 塞邀理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：扭日期：咩年j 月乒日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞邀理王太堂有保留、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 塞徼垄王太堂。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：习珈超， 签字日期：口乡年乡月夕日 导师签名淞修 签字吼z o d 5 7 年臼7 日 引言 引言 计算机在选煤厂的设计中得到了广泛的应用，但由于选煤流程设计需要处理 的数据众多，众多的辅助设计程序都是针对固定产品或固定选煤工艺流程的。没 有发挥计算机在选煤流程设计中的作用。 本文就选煤工艺流程设计计算这个问题展开研究与探讨，在深入研究选煤工 艺流程理论与计算方法的基础上，把选煤计算中所需要处理的数据进行分类，使 数据格式一致。并对选煤工艺流程计算方法进行改进。利用先进的计算机技术， 通过系统的设计、算法的研究和程序的编写，解决了选煤工艺流程设计中的计算 问题。 该程序减少了选煤工艺流程设计中的计算量，提高了设计效率，很好的辅助 了设计人员。 第1 章绪论 1绪论 1 1 选煤工艺流程的研究与发展现状 1 1 1 课题的研究背景 选煤可以除去煤中的杂质，减少无效运输，减少s 0 2 、n 0 ，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；还是使煤 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和洁净 煤技术中的源头技术，是煤炭加工的基础和前提。 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，如图1 所示： l 盗源评价 l 加工过露傣拟 i 产亿钨陶 i 选煤方囊 i 蹬蔷选并 i f 虏和型 l 上建 i 隶电 i i i 一。i z 预算 l 经济分析 i ii l il i 培终献荣 _ 图1 选煤厂设计的部分内容和过程 f i g1t h ep a r t i a lc 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 其中工艺设计是选煤厂设计的核心， 的数质量也不同，因而厂房的配置不同， 程的确定至关重要。 不同的流程采用的选煤设备不同、产品 产生的经济效益也不同。因此，工艺流 工艺流程设计的主要依据是煤炭可选性，它主要包括筛分资料、浮沉资料的 处理及其综合处理。煤炭可选性需要处理的数据繁多，而且这些数据需要独立处 理和交叉处理相结合。 - 3 安徽理工人学硕士学位论文 通过以上分析可以得出工艺流程设计环节包括三部分，一是煤炭可选性的评 定；二是通过煤炭可选性进行构思、分析、评价、优化和决策，确定工艺流程及 所需要的选煤设备。这主要体现了设计者的智慧和经验；三是绘制工艺流程，工 艺流程计算数据处理。三者是紧密联系、相互贯通的。除了第二部分的确定工艺 流程外主要都是数据计算处理。这些工作比较单调乏味，耗用大量时间，因此正 确的计算和直观的图形可以使设计过程更加迅速，也是辅助设计人员进行合理分 析、评价、优化和决策的保证。当然要设计一个好的工艺流程还要考虑到控制、 土建、水电和运输等各个方面的经济效益。 计算机技术在飞速发展，各种成熟的新技术不断涌现，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 1 。 c a d 是计算机辅助设计( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 简称，是指利用计算机强 大快速的计算功能和灵活高效的图形处理能力，帮助设计人员完成繁重、复杂的 设计任务，提高工作效率和质量。 计算机辅助设计是以设计者为主体，设计者利用计算机辅助设计系统的资源， 对产品设计进行规划、分析、综合、模拟、评价、修改、决策并形成工程文档的 创造性活动。设计者的创新能力、想象力、经验与直觉和计算机的高速运算能力， 图形图像显示与处理能力相互有机结合，综合运用多学科的相关技术完成问题求 解，产品的设计及产品的描述，极大地提高设计工作的效率。 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，在众 多行业中得到了广泛的应用。c a d 技术在缩短设计周期、提高设计质量、降低成 本以及发挥设计人员的创造性方面起到了巨大作用。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阐。 1 1 2 国内外的研究现状与应用情况【1 4 】 计算机在选煤工艺设计方面上的应用，是随着计算机技术和c a d 技术的发展 而发展的，从最初的原煤资料分析到现在的设计专家系统；从最初的只处理工艺 设计中某一环节，到现在的综合处理工艺设计中各个环节。 1 ) c a d 在选煤厂设计用于数据处理和绘图 这一阶段是c a d 应用在选煤的最初阶段，最主要的特点是c a d 技术只应用整 个工艺设计的某一环节，即煤质分析计算和工艺流程的绘制环节，且两者是分离 的。 应用在煤质分析计算环节的主要作用是对原煤资料进行计算和综合计算并绘 4 第l 章绪论 制可选性曲线。代表程序有： 国外：澳大利亚i p a u n c z 等人开发了资料处理程序，绘制可选性曲线，预测 重力分选效果的程序。德拉弗( d r a v o ) 公司采用计算机对资料进行综合计算与多 层煤煤质资料综合，取得了产品的最大销售额，并根据钻孔资料和地质资料获得 有代表性的原煤可选性资料。 国内：山西晋城煤业集团成庄洗选厂的张新民研究实现了用e x c e l 软件绘制 可选性曲线。鸡西矿业职业技术培训中心的周祥平等和鸡西市自来水公司的李翌 锋借助a u t o c a d 进行绘制，由打印机直接输出的可选性曲线精度高，且简单易行。 在工艺流程图的绘制环节中，计算机只充当绘图工具，利用a u t o c a d 软件 包提供的图块创建功能建立设计专用图形库，并设计用户菜单命令，在设计过程 中，通过菜单，调用图形库中相应的图形，插入到相应的位置，再按设计要求人 工进行修改完善，最终完成布置图绘制。显然，此法图形库建立方法为静态机制， 建库工作量大，设计的灵活性较差。 2 ) c a d 在选煤厂设计用于工艺流程优化和绘图中的应用 这一阶段主要特点是不仅集成煤质分析计算环节的功能、增加了通过对煤质 资料的分析计算对工艺流程进行确定优化功能，而且大部分程序都集成了工艺流 程图的绘制功能。但这一阶段的计算功能与绘图功能仍然是分离的。代表程序有： 国外：a d w a i t e r 和r v r a m a n i 等提出了流程设计的模拟模型，即在一定 质量要求下求出最佳产率，确定其最佳中煤质量和最佳流程，并对不同流程结构 进行经济比较。b r a n t l e l yr e s e a r c c ha s s o c i a t e s 公司推出的商品化的 c o a l b l e n d ，可按产品质量要求，结合各种约束条件确定多种不同原煤的最佳混合 方案。澳大利亚d a v i dw i s e m a ne t y l t d 开发了可以绘制重力分选工艺流程图的软 件。2 0 01 年由r e k i n g 和m a f o r dm i n e r a lt e c h n o l o g i e n 研制成功的m o d s i m ( m o d u l a rs i m u l a t o rf o ro r ed r e s s i n gp l a n t sd e m i n s t r a t i o nv e r s i o n ) 软件可以完成选 煤厂流程设计中的大量计算工作。可完成选煤厂流程图的绘制。 国内：中国矿业大学1 9 8 5 年推出的“选煤工艺计算软件包 包括流程的绘 制等八个程序可以进行数据处理，也可以完成选煤厂设计工艺流程的确定与流程 优化。雨星软件工作室推出的“选煤工作平台 ，实现煤质资料的整理与分析计 算、各种煤质资料的综合与分析和自动产生累计资料等功能，而且具有对煤质可 选性进行分析并用a u t o c a d 进行绘制等功能。可对任意工艺流程的产品方案进行 优化分析。中国矿业大学的何京东等开发的配煤软件应用d e l p h i 4 0 在w in d o w s 9 5 下运行，可优化配煤的策略，在达到数质量要求的前提下，实现配煤成本最低化。 5 - 安徽理工大学硕十学位论文 1 9 8 7 年，中国矿业大学与兖州煤矿设计研究院推出了“选煤计算机辅助设计 ( c p c a d ) ，可以完成选煤厂工艺设计中全部图形的绘制。此后，由平项山选煤设 计研究院开发了p c 选煤软件包，p d s a d 选煤绘图软件。 在工艺流程图的绘制方面也从简单参数化绘图发展到专用图形库与参数化绘 图相结合的应用。对a u t o c a d 绘图软件包内部功能研究应用的同时，针对选煤 厂工程设计的具体特点，将各种定型的工艺设计，如旋流器、振动脱介筛、离心 机及磁选机等，建立专用图形库，在设计过程中，通过交互式方法，按位置参数 和设备参数绘制在布置图上。这种方法是静态和动态机制的有机结合，在一定程 度上减少了图形建库工作量，绘图速度和质量都有所提高。 3 ) 工艺流程设计专家系统 这一阶段是c a d 在选煤厂设计的应用在不断地向全面化方向发展的阶段，是 把整个工艺流程设计中的需要处理的数据和图形的绘制融合到一个程序中的阶 段。出现了设计专家系统。所谓设计专家系统是指：在工程设计中，把关于设计 分析、校核计算以及有关专业领域知识通过人工智能方法结合到c a d 中，同时 在c a d 的数据库中用专家系统技术来提高图像表达设计对象的能力，可大大提 高选煤厂设计的自动化水平。代表程序有： 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末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 1 3c a d 在选煤应用中的不足与发展趋势 通过以上分析可以看出，虽然国内外选煤软件众多，但它们的适应性和扩展 性不强，主要表现在以下几个方面： 1 软件进行模拟计算和图形绘制是分离的，没有充分发挥c a d 计算与绘图相 结合的特点。 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 6 第1 章绪论 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。 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。 因此，开发一种把原煤可选性评定、工艺流程计算、设备选型计算与c a d 技 术融合为一体的、更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 2 课题所做的研究工作 1 2 1 课题研究的目的 将计算与绘图两项工作进行有机的结合，一改常见模拟计算和图形绘制是分 离的程序设计方式，充分发挥c a d 计算与绘图相结合的特点。力求开发出一个易 学易用、性能优良、界面美观的应用系统。 1 对煤质资料分析处理部分进行图表化和菜单化设计，使其简单易用。只要 有一定计算机基础的选煤专业人员就能熟练使用本软件，提高工作效率。 2 加入设备的评价功能，以判断设备性能和技术水平。作为提高设备工艺效 果、进而改善选煤技术经济指标的依据。 3 探索在选煤流程设计过程中如何把计算以图形的方式呈现出来。通过拖放 图片，在图片问进行连线，就可以模拟物料在整个选煤流程中的各个环节。 4 使程序能满足不同工艺流程设计计算方案，不是针对某一个典型的流程。 1 2 2 课题的主要研究内容 本课题是针对选煤厂工艺流程设计的实际需求而产生的。项目主要内容是选 煤工艺环节的数据处理技术和工艺流程的绘制、计算。根据基于j a v a 平台的选煤 工艺流程智能计算系统的功能划分，课题的研究内容主要包括以下几个模块： 1 研究了选煤过程中的数学建模和数据处理，对于选煤中涉及到的大量复杂 计算，设计性能优良的算法，针对不同的选煤模型设计不同的计算模块，如原煤 筛分浮沉资料的计算。 2 如何把设备参数、设备图片写入数据库和从数据库中读取图片。利用数据 7 安徽理工大学硕士学位论文 库中的资料进行计算与设备联系图的绘制。 3 如何利用g d i + 技术进行设备问连线、设备联系图、流程图的绘制和图片 处理等。 4 由设备联系图自动转化为工艺流程图的计算机自动识别设计。 5 工艺流程计算和流程图转化的算法设计，以及流程图的保存。 6 探索在选煤过程中如何把选煤工艺流程计算以图形的方式呈现出来，如何 进行交互式绘图。让用户所见即所得，只要通过鼠标的拖放，就可进行整个过程 的搭建、绘制。 1 2 3 技术路线 这个程序是两人合作完成，我主要负责数据库和数据处理、流程计算部分， 图形界面和设备联系图的绘制转化流程图是由导师带得本届的另一个同学所作。 所以我的技术路线如下： 1 ) 了解选煤数据技术处理的基本内容与方法。其中关于实验数据的特点，图 形的坐标系统和图形的一般特性是重点了解的内容。 2 ) 了解选煤工艺流程的组成、特点和常用计算方法。分析各种计算方法，找 到一种有效的计算方法。 3 ) 对现有的一些选煤软件进行分析比较，取长补短，总结经验。 4 ) 根据系统的特点，选择适合的开发语言和数据库。 5 ) 研究并实现基于j a v a 的选煤工艺流程智能计算系统，这也就是系统的编 码阶段。 6 ) 用户使用检验并反馈信息，对反馈的信息进行分析并完善。 1 3 论文创新点 本系统是参考众多以前优秀的选煤软件，论文的创新点可以总结为以下四点： 1 加入设备的评价功能，改变以往软件只应用设计工艺流程，对选煤厂日常 的设备管理，参数调整有辅助意义。 2 把绘图与计算集成到一起，一改常见模拟计算和图形绘制是分离的程序 设计方式，充分发挥c a d 计算与绘图相结合的特点 3 系统不是针对某一个典型的流程，可满足不同工艺流程设计计算方案。 4 数据库技术的使用，简化了操作，增加了系统的适应性和扩展性。 8 第2 章系统开发的技术分析和设计 2 系统开发的技术分析和设计 选择好的软件设计方法可以控件软件开发的复杂性，从而决定软件开发质 量。本系统采用面向对象的软件开发方法。系统采用面向对象的软件工程方法描 述问题领域，对系统进行分析和设计。利用u m l 建模语言和建模工具r o s e 和 m i c r o s o f tv i s i o2 0 0 3 绘制系统的静态结构和动态行为。 开发应用系统需要考虑到安全性、可移植性、健壮性等诸多方面内容，因此 开发语言和开发工具的选择就显得十分重要，通过对比各种常用语言，选择了j a v a 语言并以j b u i l d e r 9 0 作为开发工具。通过第一章我们了解到系统需要处理众多数 据，而且这些数据需要独立处理和交叉处理相结合。本系统要处理各种数据和协 调好处理各数据的关系，就必需选择合适的数据库。我选择m y s q l 5 0 作为后台 数据库。本章将对程序开发中涉及的主要技术和开发工具作简单介绍。 2 1 面向对象技术 面向对象的软件工程方法包括面向对象的分析、面向对象的设计、面向对象 的编程、面向对象的测试和面向对象的软件维护( 0 0 s m ) 等主要内容。如图2 ： 回 自然语言 面向对象编程语言 图2 面向对象的软件工程方法示意图 f i g2s k e t c hm 印o f t h eo 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 g 面向对象的软件工程方法为改进软件维护提供了有效的途径。程序与问题域 是一致的，各个阶段的表示是一致的，从而大大减少了理解的难度。无论是发现 了程序中的错误而逆向追溯到问题域，还是需求发生了变化而从问题域正向的追 踪到程序，道路都是比较平坦的。面向对象的软件工程方法可提高软件维护效率 的另一个重要原因是，系统中最容易变化的因素功能被作为对象的服务封装 在对象内部，对象的封装性使一个对象的修改对其他对象影响很少，避免了所谓 的波动效应。 一9 安徽理1 = 人学硕士学位论文 2 2 系统开发语言介绍【蚓 j a v a 是s u n 公司推出的一种极富创造力的面向对象的程序设计语言，j a v a 非 常适合于企业网络和i n t e m e t 环境，并且已成为i n t e m e t 中最有影响力、最受欢迎 的编程语言之一，其发展速度要快于在它之前的任何一种计算机语言。 j a v a 是一种跨平台的程序设计语言，用j a v a 语言编写的程序，可以运行在任 何平台和设备上，例如跨越i b m 个人电脑、m a c 苹果电脑系统、各种微处理器 硬件平台，以及w m d o w s 、u n i x 、o s 2 、m a co s 等系统平台，真正实现“一 次编写、到处运行 。 j a v a 语言编写的程序既是编译型的，又是解释型的。程序代码经过编译之后 转换为一种称为j a v a 字节码的中间语言，j a v a 虚拟机m 将对字节码进行解释 和运行。编译只进行一次，而解释在每次运行程序时都会进行。编译后的字节码 采用一种针对j v m 优化过的机器码形式保存，虚拟机将字节码解释为机器码，然 后在计算机上运行。j a v a 语言程序代码的编译和运行过程如图3 所示： 程序源岔 编译器 i 机器码 0 1 0 0 l o 字节码 讨。算机 图3j a v a 程序的编译和运行过程 f i 9 3s k e t c hm a po f t h eo 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 g 2 2 1j a v a 语言的版本和应用领域 自从s u n 推出j a v a 以来，就力图使之无所不能。j a v a 发展至今，按应用范围 分为3 个版本，即j a v as e 、j a v ae e 和j a v am e ，也就是s u no n e ( o p e nn e t e n v i r o n m e n t ) 体系。 j a v a 除了应用于计算机外，j a v a 程序也可以在便携式计算机、电视、电话、 手机和其他大量设备上运行。j a v a 应用领域主要包括：桌面应用系统开发、嵌入 式系统开发、电子商务应用、企业应用开发、交互式系统开发、多媒体系统开发、 1 0 第2 章系统开发的技术分析和设计 分布式系统开发和w e b 应用系统开发。 2 2 1 j a v a 语言的特点 由于j a v a 应用广泛，有些特点只是针对某一专用领域。在这里只简单的介绍 与开发本系统相关的技术特点和优点。 1 ) 面向对象性：面向对象是j a v a 语言的基础，也是j a v a 语言的重要特性， 因为它本身就是一种纯面向对象的程序设计语言。 2 ) 简单性：j a v a 语言的语法简单明了，容易掌握。其简单性主要体现在以 下几点：1 、语法规则和c + + 类似。从某种意义上讲，j a v a 语言是由c 和c + + 语言转变而来。2 、j a v a 语言对c + + 进行了简化和提高。例如：j a v a 使用接 口取代了多重继承，并取消了指针，因为指针和多重继承通常使程序变得复杂。 j a v a 语言还通过实现垃圾自动收集，大大简化了程序设计人员的资源释放管理工 作。3 、j a v a 提供了丰富的类库和a p i 文档以及第三方开发包，另外还有大量的 基于j a v a 的开源项目，现在j d k 也开放源代码了，读者可以通过分析项目的源 代码，从而提高自己的编程水平。 3 ) 安全性：j a v a 语言删除了类似c 语言中的指针和内存释放等语法，从而 有效避免了非法操作内存。j a v a 程序代码要经过代码校验、指针校验等很多的测 试步骤才能够运行，所以未经允许的j a v a 程序不可能出现损害系统平台的行为， 而且使用j a v a 可以编写防病毒和防修改的系统。 2 3系统开发工具介绍 随着j a v a 用户增多，出现了众多针对j a v a 的开发工具，简称：j a v ai d e ，即 集成开发环境( i n t e g r a t e dd e v e l o pe n v i r o n m e n 0 。有s u n 公司的j a v aw o r k s h o p 、 n e t b e a n s ，i b m 公司的e c l i p s e ，b o r l a n d 公司的j b u i l d e r ，也有一些用于开发简单 j a v a 程序的小型开发工具如：j c r e a t o r 、j d k + 记事本、e d i t p l u s + j 2 s d k 。 j b u i l d e r ，是一种b o d a n d 软件公司出品的j a v a 集成编程环境，有不同功能程 度的多个版本。j b u i l d e r 是一个可视化j a v a 开发工具。它是在j a v a 2 平台上开发 商业应用程序、数据库、发布程序的优秀工具。开发本程序用的是j b u i l d e r 9 0 企 业版( j b u i l d e r 9 0e n t e r p r i s e ) ，其主要功能特点是： 1 j b u i l d e r 支持最新的j a v a 技术，包括a p p l e t s 、j s p s e r v l e t s 、j a v a b e a n 以及 e j b ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ) 的应用。 2 配置灵巧代码模板，使一些通用编码任务自动化，可以少写代码，编程更 安徽理工大学硕十学位论文 快。 3 配置错误检查器，可以更快、更精确地检查出代码错误并加以修改。只需 要在错误部分右击，选择“s u g g e s tc o r r e c t i o n 命令即可修正。j b u i l d e r 9 0 可以 对常见编码错误提供智能修正。 4 配置j a v a d o c 内置检查器，可以提高j a v a d o c 标记符的编写速度和减少语 法错误。这样，可以更容易地生成文档代码，便于维护和重用。 5 拥有专业化的图形调试介面，支持远程调试和多线程调试，调试器支持各 种j d k 版本。 2 4 m y s q l 5 0 数据库及管理工具介绍 2 4 1 m y s q l 5 0 数据库 1 m y s q l 的概述7 6 3 m y s q l 是瑞典m y s q la b 公司开发的一个小型关系型数据库管理系统，其 特点是体积小、速度快、总体拥有成本低，开放源码。许多中小型网站为了降低 网站总体拥有成本而选择了m y s q l 作为网站数据库。 与其他的大型数据库例如o r a c l e 、m ss q ls e r v e r 等相比，m y s q l 有它的不 足之处，如规模小、功能有限等，但是这丝毫也没有减少它受欢迎的程度。对于 一般的个人使用者和o e d , 型企业来说，m y s q l 提供的功能已经绰绰有余。表1 是三种常用数据库对比： 表1 三种常见数据库对比 t a b l e l c o m p a r i s o no ft h m ec o m m o nd a t a b a s e 2 m y s q l 5 0 的特性 1 支持l i n u x 、m a co s 、w m d o w s 等多种操作系统。 2 支持多线程，充分利用c p u 资源。 3 优化的s q l 查询算法，有效地提高查询速度。 4 既能够作为一个单独的应用程序应用在客户端服务器网络环境中，也能够 作为一个库而嵌入到其他的软件中。 5 提供t c p i p 、o d b c 和j d b c 等多种数据库连接途径。 6 可以处理拥有上千万条记录的人型数据库。 1 2 第2 章系统开发的技术分析和设计 2 4 2 m y s q l 数据库管理工具 n a v i c a t 是一个强大的m y s q l 数据库管理和开发工具n 4 1 。n a v i c a t 为专业开 发者提供了一套强大的足够尖端的工具。n a v i c a t 使用了极好的图形用户界面 ( g u i ) ，可以让你用一种安全和更为容易的方式快速和容易地创建、组织、存取 和共享信息。用户可通过图形界面浏览数据库、建立和删除数据库、编辑数据、 建立或执行s q lq u e r i e s 、管理用户权限( 安全设定) 、将数据库备份复原，方便 将数据从一个数据库移转到另一个数据库中( l o c a lt or e m o t e 、r e m o t et or e m o t e 、 r e m o t et ol o c a l ) ，进行档案备份。 2 5 系统需求分析 软件需求分析工作是软件生存期中重要的一步，也是决定性的一步。只有通 过软件需求分析，才能把软件功能和性能的总体概念描述为具体的软件需求规格 说明，从而奠定软件开发的基础。 需求分析所要做的工作是理解用户的各项要求，细致的进行调查分析，把用 户“做什么”的要求最终转换成一个完全的、精细的软件逻辑模型并以文档的形式 写出需求说明，准确地表达用户的要求。 2 5 1 任务概述 基于j a v a 平台的选煤工艺流程智能计算系统主要是通过选煤实验数据进行 工艺流程设计及得出结果，来辅助设计人员做出正确的选择。另外为了方便选煤 厂日常技术检查的需要，增加了选煤设备工艺性能评定能力。系统主要实现三大 功能：煤炭可选性评定、选煤设备工艺性能评定和工艺流程绘制计算。 通过对选煤专业知识的学习以及技术人员的有效交流，分别描述系统的主要 功能如下： 1 煤炭可选性评定 选煤实验数据按照特定标准进行处理，在煤炭可选性评定方法( g b 厂r 1 6 4 1 7 1 9 9 6 ) 中有对数据处理流程和处理方法，以及参数计算的详细说明。 其功能包括报表部分、图形部分。用户对原煤分级浮沉实验数据输入后计算 机自动生成一个原煤浮沉综合表，系统自动处理该表的剩余部分的填写，不再生 成其它的表格。并通过综合表白动生成原煤可选性曲线图。同时为了工艺流程设 计时需要应将表格数据存入数据库表。 1 3 安徽理工大学硕士学位论文 2 选煤设备工艺性能评定 在生产中往往要了解某种( 台) 设备工艺效果，以判断设备性能和技术水平， 所以要进行单台设备工艺效果检查。单台设备工艺效果检查是改进工作、提高工 艺效果、进而改善选煤技术经济指标的依据。因此设备工艺效果评定是技术检查 部门一项重要工作，这项工作是不定期的，要按生产情况和需要来决定。设备工 艺效果评定一般采用二类指标，数量指标( 即处理量) 和效率指标。包括重选设 备、筛分设备工艺效果评定等八大类。每类设备的评定方法不同，所处理的数据 也不同。有的只需要报表，有的还要图形。 1 ) 报表部分。系统自动给出表格( 即入料和产品的密度组成) ，用户输入 试验数据，点击“计算”按钮，系统按照相应设备工艺评定规定的方法自动计算处 理试验数据，生成表格中的其他数据。为了方便日后用户对数据的再次考察和分 析，可以将内容保存在本地计算机上。 2 )图形部分。某种( 台) 设备需要形成图形，如重选设备就需要绘制分配 曲线、可选性曲线和错配物曲线共3 个图。 3 工艺流程绘制计算 1 ) 设备选型计算 这一部分是工艺流程计算的准备部分，为了方便设计人员我们把设备选型计 算单独列出来，同时把设备的主要参数和图形保存到相应的数据库中以备流程计 算时用。可以减少工作量和数据重复定义。 2 ) 工艺流程绘制 这部分主要是图元的绘制与设备自动识别的实现，包括g d i + 技术的研究、 设备图片的设计与实现、连线的设计与实现和设备的自动识别。 3 ) 工艺流程计算 这一部分主要工作是工艺流程图的绘制和对工艺进行计算，这是本程序的核 心内容。要把可选性评定和设备选型计算信息相结合，并设计出合适的计算方法。 得出相应的产品信息，辅助设计人员做出正确的设计。 2 5 2 系统功能 任务概述是初期对用户需求的直接表述，为了达到目的，满足用户的最终需 求，现根据前面所得的分析，扩展一下功能模块。系统主要分五大模块：煤炭可 选性评定、选煤设备工艺性能评定、设备选型计算、工艺流程绘制和工艺流程计 算。煤炭可选性评定和选煤设备工艺性能评定主要处理内容差不多，主要区别在 1 4 第2 章系统开发的技术分析和设计 于后台数据处理的方法不同，但是它们都包括：数学计算、绘图、查询三大子功 能模块。设备选型计算模块是工艺流程计算模块的前提和基础，后者只要确定不 同设备的计算顺序即可。系统的功能模块图如图4 所示。 图4 系统功能模块 f i 9 4f u n c t i o no fs y s t e m 由于系统要实现功能很多每个功能模块需要的子模块也很不相同。下面以三 产品重选设备评定为例，扩展功能模块分析如下： 初始显示给用户的表格是不含数据的表格，用户可以根据需要自行添加数 据，为了保证数据的完整性，必须能对用户输入数据的合法性和有效性进行验证。 当数据不符合要求时( 如误把英文字母0 当作数字0 输入等) ，系统给出提示信 息，引导用户输入j 下确格式的信息。 所得功能模块如下： 1 数据计算模块 数据的合法性验证及报错、添加数据、删除数据、数据计算和数据保存。 2 绘图模块 根据每个评定方法的不同，提取数据，绘制相应的图形。 2 6 系统详细设计 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 1 5 安徽理丁大学硕士学位论文 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基于j a v a 平台的选煤工艺流程智能 计算系统的静态结构模型和动态结构模型。 2 6 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。由于系统的类太多，即于篇幅这里只给出 了用例图。 用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) 在u m l 中