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东北大学硕士学位论文 摘要 输油泵站生产经营管理系统设计与实现 摘要 随着计算机技术、网络技术、数据通讯技术、自动化技术的发展，工业自动 化正朝着企业综合自动化的方向发展。而企业综合自动化的核心问题是需要通过 信息流的集成，实现企业决策、生产经营等过程整体优化，获取最大的经济和社 会效益。要达到这个目标就要建立企业级的信息网络系统，实现企业全局范围的 信息获取、传输、共享，并加以综合利用。综合自动化的主要特征是其分层递阶 的多层次结构，各个层次有自身的策略及相应的实现算法。综合自动化各层次间 的统筹协调，从而一致地实现总体目标是功能集成的关键。目前，由于管理信息 系统往往只注重于企业的销售、采购、库存、财务等部分，缺乏生产管理调度功 能，导致与过程监控系统成为各自独立的系统，在企业内部明显地存在一些“信 息孤岛”。过程信息集成的目标就是要消除上述分离而造成的资源浪费。 经过近五年的建设，辽河油田油气集输公司在网络布局、硬件安装调试、主 要生产装置上实施计算机控制系统、管理信息系统开发等方面己初具规模。本论 文主要解决了( 1 ) 开展数字化泵站建设，把公司分散的主要生产装置计算机监控 系统并入企业的局域网，实现数据共享；( 2 ) 完善和丰富了公司网页上现有的生 产信息管理系统功能；( 3 ) 大力开发适用多样化的生产信息服务软件子系统。通 过这些工作，让油气集输公司生产管理信息系统在公司的生产和经营工作中发挥 _ ：r 更重要的作用。 论文中阐述的方法可以将数据按岗位分类录入，油气局域网共享。最后，阐述 了借助w 曲进行远程网络通讯。 关键词：企业综合自动化，过程信息集成，o r a c l e ，v b ，a s p 珏 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t d e s i g n a n dr e a l i z a t i o no np r o d u c t i o na n d m a n a g e m e n ts y s t e m o ft h e p u m p s t a t i o no f t r a n s p o r t i n g o i l a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to f t h et e c h n o l o g yo f t h ec o m p u t e r , t h en e t w o r k ，t h ed a t a c o m m u n i c a t i o n ，t h ea u t o m a t i o n ，t h ei n d u s t r i a la u t o m a t i o ni sm o v i n ga l o n g t h er o a d t o w a r de n t e r p f i s es y n t h e s i sa u t o m a t i o n b u tt h ec o r ep r o b l e mo f e n t e r p r i s es y n t h e s i s a u t o m a t i o nn e e d st op a s st h ei n t e g r a t i o no f i n f o r m a t i o nf l o w ；r e a l i z et h ew h o l e o p t i m i z e o f e n t e r p r i s ed e c i s i o n ；p r o d u c t i o nm a n a g e m e n te t c p r o c e s s ；o b t a i nb i g g e s te c o n o m y a n ds o c i a lb e n e f i t w a n t i n gt oa t t a i nt h i st a r g e tw i l le s t a b l i s ht h ei n f o r m a t i o nn e t w o r k s y s t e m o f t h ee n t e r p r i s el e v e l ，r e a l i z et h eo b t a i n s ，t h et r a n s m i s s i o na n dt h es h a r eo f i n f o r m a t i o n o f e n t e r p r i s e t o t a lr a n g ea n dt a k ei nt os y n t h e s i z et h ee x p l o i t a t i o n i ti st h e k e y o f f u n c t i o ni n t e g r a t i o nt h a te a c hl e v e lo f s y n t h e s i st h ea u t o m a t i o nc a np l a na sa w h o l ea n da s s o r tw i t he a c ho t h e ri no r d e rt or e a l i z et h et o t a lt a r g e t n o w ，b e c a u s et h e m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mo f t e no n l yp a y sa t t e n t i o nt os o m e ，s u c ha ss a l eo f e n t e r p r i s e ，p u r c h a s e ，s t o c k ，f i n a n c ee r e 。，l a c k i n gt h e f u n c t i o no f p r o d u c t i o nm a n a g e m e n t d i s p a t c h e r ，r e s u l ti na n d b e c o m eo n e 。so w n i n d e p e n d e n ts y s t e m 、i t ht h ep r o c e s s m o n i t o r i n gs y s t e m ，t h e r ea r es o m e d e t a c h e di s l a n do f i n f o r m a t i o n ”o b v i o u s l yi n s i d e e n t e r p r i s e s t h et a r g e to f p r o c e s s i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o ni st od i s p e lt h ew a s t eo f r e s o u r c e st h a ti sb r o u g h to nt h es e p a r a t ew h i l eb e i n ga b o v e m e n t i o n e d a f t e r n e a r t i y f i v e y e a r so f c o n s t r u c t i o n ，l i a oh e o i lf i e l dp e t r o l e u ma n dn a t u r a lg a s g a t h e r e da n dt r a n s p o r t e dc o m p a n y h a s a l r e a d y t a k e n s h a p e i nt h eo v e r a l la r r a n g e m e n to f n e t w o r k ，h a r d w a r ei n s t a l ld e b u g ，c o m p u t e rc o n t r o ls y s t e mo f m a i n p r o d u c t i o n i n s t a l l a t i o n ，t h ed e v e l o p m e n to f m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e me t c t h r e e a s p e c t sw a sp r i m a r i l ys o l v e d i nt h i st h e s i s ( 1 ) h a dd e v e l o p e d t h ec o n s t r u t i o no f d i g i t a l p u m p s t a t i o n a l r e a d y ；m a k e n t h e c o m p a n y s c a t t e r e dc o m p u t e rc o n t r o ls y s t e mo fm a i n p r o d u c t i o ni n s t a l l a t i o ni n c o r p o r a t e w i t l ll a n o f e n t e r p r i s e ；r e a l i z e dt h a td a t as h a r e ( 2 ) h a dp e r f e c t e da n d e n r i c h e dt h ef u n c t i o no f e x i s t i n gp r o d u c t i o ni n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m o n c o m p a n y sw e b p a g e ( 3 ) d e v e l o p ee n e r g e t i c a l l y t h es u b s y s t e mt h a ti ss u i t a b l ef o rd i v e r s i f i e d p r o d u c t i o n i n f o m a a t i o ns e r v i c es o f t w a r e s t h r o u g h t h e s ew o r k s ，t h ep r o d u c t i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mo f p e t r o l e u m a n dn a t u r a lg a sg a t h e r e da n dt r a n s p o r t e dc o m p a n yc a n p l a y am o r e i m p o r t a n t r o l e o nt h e p r o d u c t i o n a n dm a n a g e m e n to f c o m p a n y i i i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t m e t h o d st h a ts e tf o n l li nt h et h e s i sc a r lc l a s s i f yt h ed a t ab y q u a r t e r sa n d s h a r ew i t h p e t r o l e u mm a dn a t u r a lg a s l a n f i n a l l y ，t h et h e s i ss e tf o r t h t h ec o m m u n i c a t i o no f t h e r e m o tn e t w o r kw i t ht h eh e l po fw e b k e y w o r d ：e n t e r p r i s es y n t h e s i sa u t o m a t i o n ，p r o c e s si n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o n ，o r a c l e ，v b ， a s p i v 声明 本文声明所呈交的学位论文是在导师指导下完成的。论文中取 得的研究成果除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，也不包括本人获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 本人签名： 林日乞穆 日 期：2 矽弓孑 东北大学硕士学位论文第一章引言 1 1 课题目的和意义 第一章引言 随着计算机技术、网络技术、数据通讯技术、自动化技术的发展，工业自动 化正朝着企业综合自动化的方向发展，而企业综合自动化的核心问题是需要通过 信息流的集成，实现企业决策、生产、经营等过程整体优化，获取最大的经济和 社会效益。要达到这个目标就要建立企业级的信息网络系统，实现企业全局范围 内的信息获取、传输、共享，并加以综合利用。 综合自动化的主要特征是其分层递阶的多层次结构，各个层次有自身的策略 及相应的实现算法。综合自动化各层次间的统筹协调，从而一致地实现总体目标 是功能集成的关键。目前，由于管理信息系统往往只注重于企业的销售、采购、 库存、财务等部分，缺乏生产管理调度功能，导致与过程监控系统成为各自独立 的系统，在企业内部明显地存在一些“信息孤岛”。过程信息集成的目标就是要消 除上述分离而造成的资源浪费。 本文结合输油泵站的实际情况，提出了企业生产信息网络建设的总体设计方 案，并对企业生产信息集成的各种形式实现进行详细介绍。 1 2 论文各部分的主要内容 论文的第二章介绍了企业介绍和需求分析，重点介绍了本次论文所做的 主要工作；第三章阐述了o r a c l e9 i 的应用；第四章阐述了v b 6 0 数据库编 程；第五章介绍了借助w e b 进行远程网络通讯。 东北大学硕士学位论文第二章需求分析 第二章需求分析 经过近五年的建设，辽河油田油气集输公司在网络布局、硬件安装调试、主 要生产装置上实施计算机控制系统、管理信息系统开发等方面已初具规模。存在 的主要问题是一方面管理依赖经验或不及时的报表，决策根本无法考虑当前的生 产实时情况。另一方面，计算机控制的输油输气装置每时每刻都有大量的数据生 成，其中可能包含了许多经营决策所需的流程和装备运行状态、平衡、质量等信 息。由于生产管理者往往看不到这些数据，造成了信息资源的浪费。为了解决这 个问题，迫切需要开展以下三个方面工作：( 1 ) 以各个生产单位为基点，开展诸 如数字化泵站、数字化车间、数字化等建设，把公司分散的主要生产装置计 算机监控系统并入企业的局域网，实现数据共享；( 2 ) 完善和丰富公司网页上现 有的生产信息管理系统功能；( 3 ) 大力开发适用多样化的生产信息服务软件予系 统。通过这些工作，让油气集输生产管理信息系统在公司的生产和经营工作中发 挥更大的重要作用。 2 1 生产企业自动化系统 1 生产企业计算机网络的基本结构 对于一个化工企业特别是大型化工企业，其网络结构按逻辑层次可以分为主 干、部门( 下属厂级) 网络、工作组网络、接入，接出部分。 主干：网络主干一般意义上可理解为个网络系统重要结点之间的联接。此 联接包含物理线路网络联接设备及选择的技术标准。网络主干的选择往往决定一 个网络基本技术层次和网络带宽。因此应选择相对成熟和先进的网络技术和设备， 从目前的应用上来看其主干技术主要为a t m 和快速交换以太网( 包括干兆以太 网) 。 部门( 下属厂级) 网络：支持本部门或相关几个部门信息化应用的网络平台。 其采用的技术应和主干技术相同或相近的技术，以保证和主干联接的平滑。同时 和主干进行联接时有足够的带宽并不会出现瓶颈现象。 工作组网络：该网络仅为一个相对较小的部门服务，往往和部门( 下属厂级) 网络相连，是部门( 下属厂级) 网络的一个有机组成。工作组网络不需要很高的 网络技术特性，以满足需要、略有盈余为原则。 接入接出部分：现代的企业网络往往不是孤立存在的，因此在网络建设时应 东北大学硕士学位论文第二章需求分析 考虑i n t e r n e t 的接入及远程零散用户的访问要求。 2 输油泵站生产信息管理系统的网络结构 根据以上生产企业计算机网络基本结构，输油泵站生产信息管理系统的网络 结构建设包括三部分内容： 。 ( 1 ) 生产现场监控位于网络接入，接出部分层 对各个岗位的主要生产运行数据进行集中监控，不仅使在岗人员了解生产情 况，而且通过对般控数据的实时传输，公司主管部门能够及时准确地掌握生产动 态，便于具体数据的采集分析，为公司制定近期及长远计划提供可靠的原始记录 保证。生产现场监控成果的优劣主要依靠微机管理功能实施的好坏，而微机管理 功能主要体现在以下方面： 直接显示各生产岗位运行参数，能动态掌握全站生产运行情况。 实现动态参数上限、下限报警功能 进站低压报警，出站高压报警； 四台加热炉膛温度高限、低限报警； 六台输油机组电流高限报警； 五座储油罐高低罐位极限报警。 ( 2 ) 泵站经营管理工作位于工作组网络层 经营管理工作主要是将我站本月生产状态进行统计，再将统计结果传送到公 司各职能部门。主要包括五项内容、三个功能： 五项内容 成本消耗； 能源消耗； 外输原油的统计工作； 各生产单元运行数据的统计； 质量管理。 三个功能 实现成本消耗、能源消耗与计划、往年同期对照； 实现原油外输、外销量累计叠加功能以及相关参数的统计和对照功能； 实现直接向公司职能科室传输我站相关统计数据功能。 ( 3 ) 油气局域网上数据共享和w e b 浏览功能位于部门( 下属厂级) 网 络层 客户端采用区别于p h p 的j a v a 技术，因为j a v a 可以在客户端实现了多用户 资料的传递，减少了服务器的负担。客户端信息提醒采用j a v a 的原因：h t m l 前端和j a v a 客户端都有自己的优缺点，将二者结合起来似乎能提供最好的解决方 东北大学硕士学位论文第二章需求分析 案，然而这二者之间的差异实在是太大，看起来似乎只能应用其中的一种。尽管 多数的用户可能更偏爱基于j a 、a 的客户端，但有时候由于安全和防火墙的限制， 通过网络进行远程方法调用是很困难的。这种情况下，我们所能依靠的客户端环 境只有浏览器，但我们仍然希望能让自己的互动客户端在任何系统上都跑得起来， 这时我们就需要一个第三方的工具来起到沟通j a v a 和h t m l 的桥梁的作用。这 时我们需要用j a 、，a 与h t m l 的结合来更好地实现客户端的安全和通讯数据的传 递。 3 数字化泵站的性能要求 ( 1 ) 采用先进、成熟的技术 在规划网络、选择网络技术和网络设备时。应重点考虑当今主流的网络技术 和网络设备。只有这样，才能保证建成的网络具有良好的性能，从而有效地保护 建网投资，保证网络设备之问、网络设备和计算机之间的互联，以及网络的尽快 使用、可靠运行。 ( 2 3 遵循国际标准、坚持开放性原则 企业网的建设应遵循国际标准，采用大多数厂家支持的标准协议及标准接口， 从而为异种机、异种操作系统的互连提供极大的便利和可能。 ( 3 ) 网络的可管理性 具有良好可管理性的网络，可借助先进的网络软件方便地完成设备配置、状 态监视、信息统计、流量分析、故障报警、诊断等任务。 ( 4 ) 系统的安全性 一般企业网络包括内部的业务网和外部网。对于内部用户，可授以不同的访 问权限，同时对不同的部门( 或工作组) 进行不同的访问及连通设置。通过一定 的技术手段同时制定出相应的规章制度，确保企业信息的安全，防止计算机病毒 侵害。对于外部的互联网络，要考虑网络“黑客”和其他不法分子的破坏，防止 网络病毒的传播。 ( 5 ) 灵活性和可扩充性 网络的灵活性体现在连接方便，设备和管理简单、灵活，使用和维护方便。 网络的可扩充性表现在数量的增加、质量的提高和新功能的扩充。网络的主干设 备应采用功能强、扩充性好的设备，如模块化结构、软件升级，背板总线速度高、 吞吐量大。 ( 6 ) 系统的稳定性和可靠性 选择网络产品和服务时，最重要的一点应考虑它们的的稳定性和可靠性，这 也是我们强调的选择技术先进、成熟的产品的重要原因之一。关键网络的设备和 重要服务器的选择应考虑是否具有良好的电源备份系统、链路备份系统，是否具 4 东北大学硕士学位论文 第二章需求分析 有中心处理模块的备分，系统是否具有快速良好的自愈能力等。不应该追求那些 功能大而全但不可靠、不稳定的产品，也不要选择那些不成熟和没有形成规范的 产品。企业的计算机网络建设不是搞科学研究，必须向用户移交一个实用的计算 机网络系统。按照综合自动化系统模式设计，符合i n t e r n e t 标准技术。将各种彳i 同 生产部门、各种不同职能用户需求中具有共性的应用抽象为共享与交流、协同工 作、公司事务、个人事务等方面，应用网络这一共享资源平台和共享途径，围绕 企业生产和经营信息源将管理体系自动化、流程化、数字化。完善的管理机制可 以充分保障用户的私有权利，通过限制资料查阅范围，防止信息扩散，充分做到 信息为生产和经营服务，为领导决策服务。 2 2 输油泵站生产经营管理系统模块功能说明 1 工艺生产信息链组成 2 软件流程 去六厂 ( 见下页) 图2 1 工艺流程图 f i g2 1 t h ee r a f t w o r kf l o wc h a r t 东北大学硕士学位论文 第二章需求分析 图2 2 软件流程图 f 蟾2 2 t h es o f t w a r ef l o wc h a r t ，6 东北走学硕士学位论文第二章需求分析 3 网络硬件设计 图2 3 网络硬件设计图 f i g2 3 t h ed e s i g nc h a r to f n e t w o r kh a r d w a r e s 7 东北大学硕士学位论文 第二章需求分析 4 经营管理信息链设计，由以下几个子系统组成： ( 1 ) 基于w e b 的w w w 信息网络管理系统； ( 2 ) 生产信息和经营信息集成化软件系统； ( 3 ) 工作组( 泵站现场) 网络服务软件系统。 5 主要功能模块介绍 ( 1 ) 身份认定功能 数据按岗分类录入，油气局域网共享。登录任何数据库，必须提供两级密码。 这部分主要将各岗位负责人的各类数据分类输入o r a c l e ，相关人员可根据所在 岗位性质，让具有权限的人员进行查阅。管理工作更加简单、直观化。职工也可 以在自己的权限范围内查阅各类检索和查询各类信息。 ( 2 ) 各类报表数据输入 把以前需要填写的所有按时1 3 旬月年等报表数据全部在计算机上输入，确 认后存入o r a c l e 数据库；在每台局部工作机上设置规模较小的文本型数据库， 用于存储备份，并设置定期管理功能。 ( 3 ) 各类报表数据输出 从信息中心的网络版o r a c l e 数据库中，调出各类报表数据，按照传统格式 输出各个职能部门所需的表格；应充分考虑到w e b 的应用，最大发挥服务器的功 能，因此采用三层结构模式的逻辑设计，其中客户端为浏览器( b r o w s e r ) ，中间层 可为w w w 服务器。为了使领导更加方便快捷地了解计划报表，减少中间环节， 我们将各类表格放在网上，只有相关领导才有权限查阅。这样不仅节约了时间， 而且减少了不必要的工作步骤，提高了工作效率。如表2 1 所示。 其它的主要报表有： 统计报表：需要每月向公司领导呈报，公司领导通过权限查看此报表。 盘库报表：需要每旬向胡经理和高经理呈报，经理通过权限查看。 经营快报：需要每季度向领导呈报，公司领导通过权限查看。 经营活动分析：需要每季度向公司领导呈报，公司领导通过权限查看。 以上报表格式均为标准表格，原始表格在松山泵站微机上，定时由相关岗位 人员将数据输入，软件自动转换成f r o n t p a g e 格式，将其连接到网上油气生产信 息管理系统上，相关人员可以通过权限查阅报表。 东北大学硕士学位论文 第二章需求分析 表2 1 二0 0 二年( ) 月份松山泵站生产经营统计表 瀑 六厂外销五厂外销耗能单耗 毛油扣水纯油 计划 毛油 耗电 ( k w h ) 生 最高最低平均 实际 密度密度密度 数 计划 据 最高最低平均纯油耗燃油 含水含水含水 ( t ) 实际 计划 计划 本月总输油量年累计输油量 实际实际 ( 4 ) 统计分析功能 按历史同期比较、当年前段时间走向趋势、低阶统计矩统计等要求，及时在 线给出有关经营管理重要参数的棒图等。 ( 5 ) 数据库维护功能 根据需求变化和当前数据库的情况，可以在后台维护o r a c l e 的所有文件、 表格和字段等，最大限度地发挥网络信息系统的作用。 ( 6 ) 定时发送功能 考虑到泵站现场和油气公司网络之间采用了无线通讯( w i r e l e s s n e t w o r k ) ， 在恶劣天气情况下为保证数据能及时安全打入信息中心的o r c a l e 数据库，设计了 具有纠错一重发功能模块。 ( 7 ) 网上浏览功能 按w e b 浏览的要求，开发能独立在t n t r a n e t 上浏览，并能集成到目前的油气 生产信息交流系统中一起的数字化泵站系统软件 东北大学硕士学位论文第二辛需求分析 ( 8 ) 服务器客户管理子程序 在松山泵站，按服务器客户模式建立站内局域网程序，便于站长等领导及时 了解输油生产及成本消耗等情况，也有利于油气信息中心远程接入和维护。 ( 9 ) 生产装置实时数据接入功能 开发具有主从结构的w i n s o c k 服务子程序，把目前加热炉和泵房监视工控微 机上的生产装置实时数据，打包传输到服务器的o r a c l e 数据库中，并由功能( 6 ) 发送到信息中心的o r a c l e 数据库实现共享。 2 3 系统软件体系开发 1 、系统软件体系结构 操作系统采用w i n d o w sn t ，开发数据库管理系统是o r a c l e9 i 技术，在以上基 础上采用j a v a 和p h p 语言开发软件系统油气集输生产动态数据库汇总分析计算系 统。强大的数据流基于j a v a 的流程绘制器、工作流生成器，简单易用，功能强大， 适用性强。设计思想独特，后台采用v c + + o r a c l e 领先于其它同类产品。进行数据 统计报表的生成便于领导宏观决策。 2 、数据库体系结构 系统数据库采用o r a c l e 数据库开发管理系统，开发数据库向系统提供生成设 计所需的各方面数据，如原油盘库报表、公报、生产用燃料消耗情况、生产用电 消耗情况、天然气报表、月度汇报、经营快报、经营活动分析等。 3 、应用软件体系结构 系统的应用软件包括前台录入软件、前台浏览软件、后台管理软件、后台维 护软件等。 4 、安全体系结构 采用安全性较好的w i n d o w sn t 作为系统平台，既不易感染病毒，也不易受到 黑客扫描工具的威胁，使数据库得到很好的保护。软件的分级别权限制度，使不 同的用户只能看到他权限内的文件等，保密制度在此得到良好体现。保护机密数 据体现在：机密数据集中保护，集中备份。多层的安全控制机制确保只有经过授 权的用户才能访问系统资源。详细的系统安全日志和程序日志详细地记录了所有 访问系统的用户。i p 地址屏蔽、非工作日拒绝访问、非工作时间拒绝访问、最大 登录失败次数等安全选项。密码加密传输、限制登录失败次数、设定密码最短长 度。如果用户在预定的时间内未做任何操作，自动注销用户；直接输入无权访问 的u r l ，自动注销该用户。 东北大学硕士学位论文第三章0 r a c l e 的应用 第三章o r a c ie9i 的应用 数据库在现代管理中扮演着举足轻重的角色，无论是企业、组织的管理还是 电子商务或电子政务等大型因特网应用系统的管理，都离不开数据库的支持。 o m c l e 9 i 是o r a c l e 公司推出的数据库最新版本，o r a c l e 9 i 将数据库技术和因特网 技术融合在一起，满足了现代信息管理的需求。近2 0 年来，o r a c l e 不断融会先进 的技术，逐渐形成一个极其强大的既灵活而又复杂的系统，可用来构造从小型的 信息系统到支持多个并发用户的大中型应用项目。可以说，o r a c l e 是目前世界上最 流行的大中规模的关系数据库。在中国乃至世界，o r a c l e 是建立大中规模数据库管 理系统的数据库选型中主要的选型对象之一。 o r a c l e 的强大的功能来自于其允许用户快速而准确地进行数据检索的的能力， 也来自于其强大的保证数据的完整性和一致性及维护数据的安全的能力。而更为 重要的是，o r a c l e 允许软件开发者通过所提供的工具可以快速地建立一个应用，这 是在它之前的关系数据库所从来没有做到的。 3 1o r a c l e9 i 数据库安装环境 o r a c l e9 is e r v e r 功能强大，对系统资源要求较高，如果没有较高的硬件 和软件配置的支持，将会影响它的运行效率。 硬件配置： p e n t i u m l l i 以上的c p u ： 2 5 6 m b 以上的内存； 4 g b 以上的空闲硬盘空间。 o r a c l e9 i 服务器软件和o r a c l e9 i 客户端软件不支持w i n d o w s 9 5 9 8 环境 但是可以在客户端安装o r a c l e 8 if o rw i n d o w s 9 5 9 8 软件与o r a c l e9 i 服务器连 接。为了保持o r a c l e9 i 服务器的可访问性，建议软件配置如下： w i n d o w s n t 4 0 配置s e r v i c ep a c k6 或w i n d o w s 2 0 0 0s e r v e r s u nj a v aa c c e s s b r i d g e l 0 0 ： j a w s s c r e e nr e a d e r 3 7 0 8 7 ； m i c r o s o f ti n t e r n e te x p l o r e r 5 5 或更高版本： j a v ad e v e l o p m e n t k i t ( j d k l 1 1 8 。 3 2o r a cie9i 结构简介 东北大学硕士学位论文第三章0 r a c i e 的应用 3 2 10 r a c l e9 1 数据库系统结构 图3 1o r a c l e 9 i 数据库系统的三层数据结构 局部逻辑级 全局逻辑级 f i g 3 1t h et h r e el a y e r sd a t as w d c t u r eo f o r a c l e9 id a t a b a s e s y s t e m 存储级 数据库是数据的集合，o r a c l e9 i 数据库系统采用关系模式存储和访问数据， 因此o r a c l e9 i 是一种关系型数据库管理系统( r d b m s ) 。o r a c l e9 i 数据库结 构的概念包括物理结构和逻辑结构两部分内容。o r a c l e9 i 数据库系统的体系 结构提供了三层数据结构：局部逻辑级、全局逻辑级和存储级，如图3 1 所 不。 由图3 1 可以清晰地看出： o r a c l e9 i 全局逻辑级结构是一组基本表。基本表是数据库存储的逻 辑单位。 o r a c l e9 i 局部逻辑级结构是由基本表和建立在基本表上的视图组成 的，用户可以通过s q l 语句直接查询基本表和视图。 o r a c l e9 i 存储级由数据库文件组成。在o r a c l e9 i 中，数据库中所有 数据都存放在数据文件中，每个数据库都对应一组数据文件。 上述数据库的三层结构也可以分为逻辑结构和物理结构两类。 o r a c l e9 i 逻辑结构是由表空间、表、段、区间和数据块组成的，逻辑结构的 基本存储单位是数据块：物理结构是由物理文件和物理块组成的，物理结构的基 本存储单位是物理块。数据块和物理块之间存在一定的换算关系，换算关系根据 操作系统的不同而不同。o r a c l e9 i 数据库系统逻辑结构与物理结构的对应关系如 1 2 东北大学硕士学位论文 第三章0 r a c l e 的应用 图3 2 所示。 图3 2o r a c l e 9 i 数据库系统的逻辑结构和物理结构 f i g3 2 t h es 廿1 l c t u r eo f l o g i ca n d p h y s i c sc h a r to f o r a c l e 9 id a t a b a s es y s t e m 3 2 2o r a c l e9 i 数据库系统的逻辑结构 下面对逻辑结构中的各逻辑元素进行简要说明。 表空间( t a b l e s p a c e ) ：一个数据库在逻辑上划分为一个或多个表空间， 表空间将表、段、区间和数据块等逻辑结构组合在一起。每一个表空间由一个或 多个数据文件组成，表空间中其他逻辑结构的数据物理地存储在这些数据文件中。 可以通过增加数据文件的数量或大小来扩大表空间，组成一个表空间的所有数据 文件大小之和就是该表空间的大小。每一个o r a c l e9 i 数据库在初始创建时都自动 建立一个名为s y s t e m 的表空间，在该表空间中包含有该数据库的数据字典。数 据库可以只有一个s y s t e m 表空间，此时表和存储的p l s q l 程序单元( 过程、 函数、包和触发器) 的全部数据都存储在s y s t e m 表空间中。为表空间建立数据 文件时，o r a c l e9 i 将分配指定的磁盘空间。数据文件建立之初，其所分配到 的磁盘空间不包含任何数据。o r a c l e9 i 系统的表空间根据存放数据类型的不 同分为以下几类。 1 系统表空间( s y s t e mt a b l e s p a c e ) ：用于存放数据库管理所需的信息。 2 临时表空间( t e m pt a b l e s p a c e ) ：用于存放临时数据信息，可以有多个。 3 工具表空间( t o o l st a b l e s p a c e ) ：用于存放o r a c l e9 i 数据库的工具软件所 建立的表空间。 4 用户表空间( u s e rt a b l e s p a c e ) ：用于存放数据库用户的私有信息，如用 户的私有表等。 5 数据( d a t a ) 及索引( i n d e x ) 表空间：数据表空间用于存放用户数据信息， 13 东北大学硕士学位论文第三章o r a c i e 的应用 索引表空间专门用于存放索引信息。 6 回滚表空问( r o l l b a c kt a b l e s p a c e ) 用于存放回滚段的信息。回滚段中的 信息是临时的、未提交的事物信息，当需要恢复数据库时，从回滚表空间 中提取回滚信息撤销事物。 表( t a b l e ) ：表是存放用户数据的数据库对象。数据库中的表分为系统 表( 数据字典) 和用户表。表与表空间不同，它和物理文件之间不存在绝对的对 应关系，一个表可以存放在多个物理文件中，多个表也可以同时存放在同一个物 理文件中。表和物理文件是两种不同的组织形式。 段( s e g m e n t ) ：段包含表空间中一种指定类型的逻辑存储结构，段由 一个或多个区间组成。当段中的所有区间全部用完时，o r a c l e9 i 为该段分配一个 新的区间。为了便于维护，数据库的每段都含有段标题块( s e g m e n th e a d e r b l o c k ) 说明该段的特征以及该段中的区间目录。在o r a c l e9 i 数据库中有4 种类型的段： 1 数据段：每一个表拥有一个数据段，存放表的所有数据。每一个聚簇也有 一个数据段，存放聚簇中所有表的数据。 2 索引段：每一个索引有一个索引段，存储索引数据。 3 回滚段：是由d b a 建立，用于临时存储可能撤销的信息，这些信息用于生 成读一致性的数据库信息，在数据库恢复时回滚未提交的事物。 4 临时段：当s q l 语句需要临时工作区时，将由o r a c l e9 i 建立临时段。当 语句执行完毕，临时段的区间退回给系统。 区间( e x 删) ：区间是在数据库存储空间中分配的一个逻辑单位，它 由连续的数据块组成。 数据块( d 舢ab l o c k ) ：数据块是o r a c l e9 i 数据文件存储空间的单 位，是数据库的最小i o 单位，其大小可不同于操作系统的标准i 0 块大小， o r a c l e9 i 常用的数据块大小是2 k b 或者4 k b 。数据块的格式如表3 1 所示。 公用的变长标题 表目录 行目录 未用空间 行数据 表3 1 数据块格式 1 h b l e3 1t h ef o r m a to f d a t ab l o c k 东北大学硕士学位论文 第三章0 r a c l e 的应用 3 3 设计规划和创建数据库 数据库是相互关联的数据集合，是数据容器，它包含了应用数据库系统的所 有对象( 表、索引、视图、簇、过程、函数和包等) ，并对其进行统一的管理。用 户只有和一个确定的数据库连接，才能使用和管理该数据库中的数据。 o r a c l e9 i 数据库可以存储、管理数据和用户，要使用数据库存储和管理 数据，必须首先创建数据库。在数据库创建之前，应该根据需要对数据库进 行合理的设计，使数据库性能达到最优。 3 3 1 数据库设计方法 任何数据库系统的设计都包括数据库的逻辑设计和物理设计两部分。逻辑设 计包括对应于概念级的概念模式，即数据库管理系统要处理的数据库全局逻辑结 构，还包括对应于用户级的外模式。数据库的物理设计是在逻辑结构已经确定的 前提下设计数据库的存储结构，即对应于物理级的内模式。这两部分的设计过程 可分为6 个阶段，如图3 3 所示。 图3 3 数据库设计步骤 f i g 3 3t h e s t e p so f d e s i g nc h a r t o f d a t a b a s e 3 3 2 数据库的逻辑设计 逻辑设计是根据数据库的功能要求，在需求分析的基础上，收集和分析数 据管理中信息的内容和用户的要求。首先要了解数据库所管理的数据将覆盖哪些 部门，每个部门的数据来自何处，它们是依据什么原则来处理和加工这些数据的， 在处理完毕后输出哪些信息。其次要确定系统的边界，在与用户充分讨论的基础 上，确定计算机数据设计处理范围和人机数据接口界面，最后得到业务信息流程 图。 业务流程图需要最后转化为数据模型，以确定表、索引以及它们之间的关系。 逻辑设计的最后一步是设计模型的优化，适当地调整、修改数据模型的结构， 以提高数据库应用系统的性能。 东北大学硕士学位论文 第2 - 章0 r a c l e 的应用 3 3 3 数据库的物理设计 数据库的物理设计是为给定的逻辑数据模型选取一个物理结构，使浚物理结 构能够最大程度地适应应用环境，这里主要涉及到数据库的存储结构和存取方法。 o r a c l e 公司对o r a e l e 9 i 的表空间设计提出了一种优化结构o f a ( o p t i m a l f l e x i b l ea r c h i t e c t u r e ) 。o f a 把数据库分为1 6 个表空间，以便为不同的系统和用户 数据以及系统工具提供单独的表空间，这样会使系统结构优化，避免数据和程序 调用时的i o 冲突。符合这些规则的系统，其变化的段类型不会干扰彼此之间的需 求。在数据库管理过程中，可以针对各自的问题分别解决，即使出现段碎片或自 由空间碎片，系统也会大大简化解决方法。物理数据库的设计可以参照o f a 结构 进行。但是，o f a 结构是一种理想的结构模型，在实际设计系统时，可以根据具 体情况对规则进行取舍。一般采用表3 2 所示的的1 2 个表空间分配方案。 表3 2 优化数据库逻辑设计表空间分配方案。 t a b l e3 2t h ea l l o c a t i n a ls c h e m eo f t a b l es p a c eo nl o g i c a ld e s i g no f o p t i o n i z e dd a b b l e 序号表空间名称使用范围权值所占百分比 1s y s t e m数据字典 3 51 5 2 2d a t a标准操作表1 0 04 3 4 3d a i a 2静态表 31 3 4i n d e x 标准操作索引表 3 51 5 2 5n 呵d e x 2静态表索引 20 ：9 6r b s 标准操作回滚段 3 51 5 2 7r b s 2 数据装载中的指定回滚段 20 9 8t e m p 标准操作临时段 52 2 9t e m p u e s r 指定用户创建的临时段 20 9 l ot o o l sr d b m s 工具表 52 2 1 1t o o l s 一1用户频繁使用r d b m s 工具表的索引 10 4 1 2u s e r数据库中的用户对象 52 2 根据运行时i o 及存储数据量的分析可知，9 0 以上的操作集中在d a t a 、 s y s t e m 、r b s 和i n d e x 4 个表空间中，为了分配这些数据库i o ，避免以上4 个 表空间的i o 冲突，应该把它们分别存放在不同的磁盘上。 3 3 4o r a c l e 9 i 系统用户 o r a c l e 9 i 提供了3 个常用的默认系统用户，表3 - 3 列出了默认的系统用户名称、 登录密码和权限。 东北走学硕士学位论文第三章o r a c l e 的应用 表3 3o r a c l e 9 i 默认系统用户 t a b l e3 3o r a c l e9