（机械设计及理论专业论文）机车出入段质量管理信息系统的研究及实现.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 信息技术的飞速发展和广泛应用，己成为当今世界的主要特征。运用信 息技术建立信息互连网络，实现计算机自动化管理，已成为社会各行各业改 进管理、提高效率的一个主要手段。随着我国铁路体制的改革，机务段也需 要不断提高自身的管理水平和竞争能力，运用信息系统改进机车出入段质量 管理正所谓势在必然。 近年来，铁道部下属的各机务段围绕着机车检修及安全问题进行了大量 的研究工作，开发了众多的软硬件系统。这些研究为铁路机务段数字化管理 打下了良好的基础，同时众多的软硬件系统自成体系，无法实现整个机务段 的数据共享，造成许多人力物力的浪费以及人为的错误，对机车的安全留下 了事故的隐患，研究开发统一的数据库结构、软硬件系统信息共享的数字化 机务段系统事在必行。 本文在克服了以上存在的问题，同时参考它们某些成熟的技术的基础 上，探讨了- - e 基于客户机服务器模式的实现方法。 第一章综述了目前铁路机车质量信息系统研究的背景和意义以及国内 外发展的现状。 第二章从总体上介绍了本系统的基本框架和功能以及它的特色。 第三章从如何构建应用体系结构的角度，介绍了它的三层构架的内容及 它们之问的联系，最后选用基于c s 模式的应用体系结构。 第四章着重介绍了本系统所用的开发工具和平台以及它们的关键技术。 第五章咀机车出入库周期检测子系统为例，详细介绍了开发信息管理系 统的系统分析方法和建立数据流程图的途径，从而达到在软件中实现过程管 理的目的。 第六章对整个系统所做的工作进行了总结，并提出了在二期丌发中有待 解决的问题。 关键词：机车出入段信息管理系统c s 模式u c 矩阵 垫堡型兰查堂堡主堂垡丝塞 a b s t r a c t i o n t h er a p i dd e v e l o p m e n ta n de x t e n s i v ea p p l i c a t i o no fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y h a v eb e c o m eap r i m a r yc h a r a c t e r i s t i co ft h en o ww o r l d a p p l y i n gi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y t os e t u p i n f o r m a t i o ni n t e r n e ta n dr e a l i z e c o m p u t e r a u t o m a t i o n m a n a g e m e n th a sb e e nam a j o rm e t h o dt oi m p r o v em a n a g e m e n ta n di n c r e a s e e f f i c i e n c yf o r a l lw a l kal i f e w i t ho u rc o u n t r y sr e f o r mi nr a i l w a ys y s t e m ， l o c o m o t i v ed e p o ta l s oc o n s t a n t l yn e e d st oi m p r o v es e l f - m a n a g e m e n tl e v e la n d c o m p e t i t i v ec a p a c i t y i th a sb e e nn e c e s s a r y t ou s ei n f o r m a t i o ns y s t e mt oi m p r o v e q u a l i t yc o n t r o lo f l o c o m o t i v es t a t i o nf o rl e a v i n ga n d a r r i v i n g i nr e c e n ty e a r s ，e v e r yl o c o m o t i v ed e p o ts u b o r d i n a t et or a i l w a yd e p a r t m e n t h a sc a r r i e do u ta m o u n to fr e s e a r c hw o r ka r o u n do v e r h a u la n ds e c u r i t yi s s u ea n d d e v e l o p e dm a n ys o f t w a r ea n dh a r d w a r es y s t e m s t h e s er e s e a r c hw o r kh a sb u i l t u pf o u n d a t i o no fd i g i t a lm a n a g e m e n to fr a i l w a yl o c o m o t i v ed e p o t a tt h es a m e t i m e ，an u m b e r o fs o f t w a r ea n dh a r d w a r ep r o j e c t sh a v ef o r m e dt h e i ro w n s y s t e m ， s oi tc a n n o tr e a l i z ed a t a - s h a r i n go ft h ew h o l el o c o m o t i v ed e p o ta n dh a sb r o u g h t a b o u tm u c hw a s t eo fm a n p o w e ra n dm a t e r i a lr e s o u r c e sa n dm a n m a d ef a u l t ， w h a t sm o r e ，i tw i l ll e a v eh i d d e nd a n g e r so fa c c i d e n t st os e c u r i t yo fl o c o m o t i v e a c c o r d i n g l y ，i t i su r g e n tt or e s e a r c ha n d d e v e l o pd i g i t a ll o c o m o t i v ed e p o ts y s t e m w i t hu n i f i e dd a t a b a s es t r u c t u r ea n ds o f t w a r ea n dh a r d w a r ei n f o r m a t i o n s h a r i n g t h ep a p e rs t u d i e sak i n do fr e s e a r c hm e t h o db a s e do l lc sm o d e l ，w h i c h o v e r c o m e sa b o v ep r o b l e m sa n dr e f e r st h e i rm a t u r a t i o n a l t e c h n o l o g i e s i t a l s o m a i n l yi n t r o d u c e st h es y s t e ma n a l y s i sm e t h o d so fi n f o r m a t i o ns y s t e mo fq u a l i t y c o n t r o lo fl o c o m o t i v e b yt h em e t h o d s ，w ec a l ls e tu pt h ed a t af l o ws h e e ta n d r e a l i z et h ep r o c e s sm a n a g e m e n ti nt h es o f t w a r e i no n ew o r d ，t h i ss y s t e mo f f e r s i n f o r m a t i o n s y s t e md e v e l o p e r a v e r yu s e f u ll e s s o n i n c h a p t e r1 ，t h ep a p e rs u m m a r i z e sc u r r e n tb a c k g r o u n da n dm e a n i n go f r e s e a r c ho ni n f o r m a t i o n s y s t e m o f q u a l i t y c o n t r o lo fl o c o m o t i v ea l s oa n d d e v e l o p i n gl e v e lo f d o m e s t i ca n do v e r s e a i i 1 nc h a p t e r2 ，i ti n t r o d u c e st h ee l e m e n t a r yf l a m ea n d f u n c t i o no ft h es y s t e m o nt h ew h o l e 1 nc h a p t e r3 ，i ti n t r o d u c e si t sc o n t e n to ft h r e el a y e r sf r a m ea n da l s o t h e i r r e l a t i o n si nt h ea s p e c to fs t r u c t u r eo fa p p l i c a t i o ns y s t e m i nt h ee n d ，i ta d o p t s c s m o d e la si t ss y s t e ms t r u c t u r e i nc h a p t e r4 ，i tm a i n l yi n t r o d u c e si t sd e v e l o p i n g t o o la n dp l a t f o r ma n da l s o i t sk e y t e c h n o l o g i e s i n c h a p t e r5 ，t a k i n gp e r i o d i c e x a m i n a t i o ns u b s y s t e mo fl o c o m o t i v e a s e x a m p l e s ，i te x p l a i n ss y s t e ma n a l y s i sm e t h o d s o fd e v e l o p i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m a n dw a yo fs e t t i n gu pt h ed a t af l o ws h e e tt or e a l i z et h ep r o c e s sm a n a g e m e n ti n t h es o f t w a r e i nt h ec h a p t e r6 , i ts u m m a r i z e sa l lt h ew o r ko ft h ew h o l es y s t e ma n dg i v e s t h ep r o b l e m st h a ts h o u l db er e s o l v e di nt h es e c o n dd e v e l o p i n g k e y w o r d s ：l o c o m o t i v es e c t i o nf o rl e a v i n g a n da r r i v i n g ，i 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 ，c sm o d e l ，u c m a t r i x 1 1 1 武汉璎工大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题的研究背景 涟麓鼗会主义赘场经济静不薮完善，众攀犍罄袋教革敬深入，终麓瑷 代幸乜圈宥众业的机务部门葡祥黼瓶着巨大鹩竞争及挑战，对瓿势段自身的 棼理及发震瞧提出了瑟糍熬要浓。 为了掇高铁路的逡输、生产和管理效率，翻造更高髂冬兰产效益，铁道 部提出了谯全国范围内开展大规模的铁路邋输管蠼信息化系统建设。铁路 镲惑讫发袋建设豹总体琶耩( 滋景强标) 怒；澎成典霄嚣舔承带熟铁路毯惑 纯鏊磷通信平台，实现各部门、系统间的镶惑数援资源共享、互连互邋； 建贼牵、瓿、工、电、辆各部门调度控制、安全生产、运输攒撵的现代让 保障体系。为铁路运输各部门绳供各释掰霈的管璎倍感资源藕强霄力的决 隳支持。通过现代客熊营销手段和电子商务等运用，带动铁路运输经济发 鼹，大耀艘提薅运输效魑。建立健全与绩患纯楣逶波的管理枫捌川。 蘑对这大酶嚣标，我们掇出了在铰鼹鄢f 1 建立数字亿缀努蔽的褥 想，将现代先进的计算机技术、网络技术、梭测控制技术运嗣到机车的全 缀禽爝蘩鞫税务鬏静众褥傣健逡佟之孛，安璇穰攀管理戆焦慧像鞠蠛代 化。目前，在郑州铁路局的大力支持下，数字化机务段已提上了研究议 程，它的一些子系统融经走向实用化并同靛完善，如机车出入段质量信息 管璞系绕。 1 ，2 课题的研究意义 杌事磁入段质量髂崽管理系统是翻丽计算梳技术帮两层的系统构絮并 结台i s 0 9 0 0 0 质量认 i 雁体系，实现机车检修质量锗理的过程黢控，实现机 车逡翔管瑗秘规务段1 7 港事务镑毽豹自动纯帮飙蕊他，全面掇辩管理水 平，尽哥麓减少企韭资深浪费，实现企数效益最大偬。 该系统通过网络把大量豹髂息实时、潍确和快速地反映剐番层业务与 羧术搽俸入燕，偿霞穰攥这黧倍感分拆翔赣并徽搿逡透反应，突臻j i 季梳牟 运行和修蠛中状念的精确控制，加强了对机车的管理，从而加速了信息流 转，提离了铁路运输缀织与生产的效率；烬一方瓤，它促镬传统靛经验塑 武汉理工大学硕士学位论文 管理向科学的现代化管理转变，变以领导为主的主观控制为以数据为评价 基础的客观控制，从而真正体现管理上公平、公正、公开的三原则。通过 系统的实施，逐步建立对人、对物的评价体系，根据相关的评价要素，实 现对人、对机车检修和机车运用的实时跟踪和综合评价。 机车出入段质量信息管理系统的实施提高了机车检修质量，以保证机 车的安全运用。机车的安全运用必然会促进企业的经济效益和社会效益， 从而使安全、质量、效益三者之间相互依托、相互促进，为最终实现企业 闭环管理奠定坚实基础。 1 3 机车信息管理系统的国内外研究现状 铁路计算机应用起步于2 0 世纪6 0 年代，四十年来，取得了较大成绩， 也积累了宝贵的经验和教训。 四十年来，从事信息技术研究、开发、建设和维护的人员已由几十 人发展到近万人，基本具备了开发、建设和管理现代铁路大型信息 系统的能力。 已初步建成了铁路信息系统的支撑环境，全路广域网和局域网已初 具规模。 部分信息系统已开始发挥重要作用，取得了好的经济和社会效益。 但是，目前铁路信息系统的整体水平还远不能满足铁路现代化的要 求。 与国际先进水平和国内一些信息化水平较高的行业相比还存在以下差 距： 缺乏一个先进、可行的总体规划，系统建设还带有一定盲目性和重 复性。 信息系统建设和管理缺乏必要的法规、条例和监督，某些大型信息 系统的实施进程与预期目标相差甚远。 信息系统的网络支撑环境尚不完备。 建设信息系统的各项前期准备和基础研究工作( 如基础信息编码、 系统安全性、信息共享方案等) 还有待于加强。 武汉理工大学硕士学位论文 对信息的组织、提供和共享还存在不少问题，对如何用好信息的意识还需 加强。铁路信息系统建设和应用中存在的问题，一方面是由于铁路运输是 一个庞大和复杂的体系，建好和用好信息系统有较大难度，另一方面，在 组织、管理、规划和研究开发等方面确还存在诸多不适应的地方。 武汉理工大学硕士学位论文 第二章机车出入段质量信息管理系统概述 2 1 出入段管理的工作流程 在信息系统的开发中，起决定性作用的是系统分析和设计阶段所做的 工作。它的正确性和完善性基本上决定了信息系统的正确性和完善性。为 此，在设计之前，我们必须对机务部门的工作情况有一个系统的了解。 机车出入段管理是机务段的主要职能。主要负责安排机车的工作日程 ( 机车计划) 人员的工作日程( 人员计划) ，机车入段登记，包括入段 时间、整备股道等信息，机车的检修安排，机车的合格证签发。它的整个 图2 1 工作流程图 机车入段首先要经过整备室，在整备室要进行入段登记，记录内容主要 包括：机车型号、入段时间、整备股道等信息。然后由整备室将信息分别 反馈到运转室和检测中心，由运转室填写整备日志，安排后续车次及开车 武汉理工人学硕士学位论文 时间，检测中心开展机车的各项周期性检测。各项检测若均合格，由检测 中心发放检测合格证，否则，通知检修部门进行施修。与此同时，乘务员 向地勤报修机车故障，然后由机调员通知检修部门进行维修。修理完工 后，进行复检合格发放检测合格证和j t 6 合格证，两证齐全，整备室才可 以根据整备日志发放机车出段并做相应记录。据此我们作出了程序的流程 控制图，如图2 2 所示： 图2 - 2 程序流程图 2 2 出入段质量信息管理系统的基本框架 上一节我们对出入段的工作流程和职能进行了详细的分析，下面我们 将以此为依据，介绍出入段质量信息管理系统的基本结构。 武汉理工大学硕士学位论文 瓿肇密入瑷蔟垂售惠管遴系统整菇较隈管疆蓉统、税莩数据瘴系统( 基 础设躐) 、机车整备目志、机车出入段检测信怠管理系统、机车检修生产 过程臀理系统( 机统6 管理) 、机车检修台帐殿统计分析系统五大部分， 每个系统照面又包含了许多小的系统，它们之间相互紧密联系不可分割几 乎涵盏了如入段的大部分蹙产实践活动。其系统的结构如下图2 3 所示： 2 2 1 权限管理系统 对于开发一个信息系统软件来说，安全性能姥我们必须要考虑的一个 重要蒙壤。较聚管理系统熏整翅子整令系统豹安全管理帮霹系统逡 予较蔽 控制。投限的设置，主要是锫模块的分配及模块功能的设置。在该系统 中，我们主要将系统角色分为三类：一类是浏媳旋询信息者，他们只有查 询信息，不能修改任何资料：一类是数据操作人员，他们不仅具有数掘查 询的权限，而且可以进行数据豹录入、修改、删除；还有一类是系统管理 员，熟锻哭裴迸孬系统投辍戆分配、角色兹设窥，戮及数撵备嫠。鞠嚣还 要补充的建，这三类角色巾，除了系统管理员，裟他两类角色都楚糯对于 具体的模块而言的。 8 该系绞主要交操季筝较袋设置、口令更改嚣大模块掩藏，其中撩稼蔽袋设 置是核心部分。在操作权限设置模块中，我们将其划分成三个屡次； 1 )基于部门设置基本权限，即给出各个雄位有权操作的模娩譬以及 对具体数据的浏慌权、录入权和修改权等。 2 )基于黉位设置其体权限，帮按照各个潮位的职责和任务绘定投 疆。 3 )基于各层受责入、管理者辩加菜些特殊权限，例如审核投、决策 权和签字权等。 幽此针对到某一个人的艇体权限就等于1 ) + 2 ) + 3 ) ，而不用再逐个 的一一设鼍了。做好了这热工 乍就为整个过稷锗埋抒下了坚实的基础，真 垂教到了多争王骥确，权囊硝濒。 2 。2 2 毒a 车数据库系统 机牮数据库系统即机车的基础设置部分实际上是一个围绕机车而展汗的 系统的初始设置及数据的静理系统，它包含机车配属台帐管理、机车的车 种车型及分线线路设置、与备类车型相关的检测项目及周期设羲、务检测 顼嚣的稔测毽门袋设萋翻赦骧字獒维护等基磁数旗豹警理。 系统敬裙始设藿鼯裙贻纯方法，其蔽零嚣麓猩手使数据帮稳序穗分 离。稔序独立于具体的数据，这使得我们的程序艇有稳定性和通用性，不 会因为髯户使用环境的变化i i 百改变。用户只需进行一次性的初始设鬣，就 可以使熬个系统适应于自融的具体业务环境。洳池务环境发生某热变化 对，嚣嚣修改程痔，只器修毁穗应浆翅始设爨，裁爵骧使系统重凝逐成精 豹照务醛凌。 本系统的初始设置有以下两个作用： 1 ) 设置机车及相关的獭本信息。 它烧指机车配属台帐管理、机车及线路设鬣、与各类车型相关的检测 项强及髑期设置、各检测瑷强的捡溺谴门限设鬣郝分。 爨攀懿藩台暇管瑾圭簧受豢建立零穰务莰掰鬻瘸静辊车螽张势鼹其送 行跟踪麓理，在整令管理j 耍程中，可以从中得融桃车所处的状态秘前关信 息，因此设计好该部分是煞个软件的关键：与备豢车型相关的检测项目及 7 武汉理工大学硕士学位论文 周期设置、各检测项目的检测值门限设置部分是执行机车出入段检测信息 管理系统的数据基础。 2 ) 确定代码字典。 使基本信息代码化、规律化，便于系统进行信息处理，这是计算机处 理的基本要求。在本系统中，我们所使用的故障字典就起到这个作用。 故障字典收录了机车所有可能出现的故障内容，并将其编码存入数据 库中。这样，不仅可做到各操作引用时标准统一，并且在整个出入段系统 中，所有其它用到故障数据的数据表都可以通过编码与故障字典建立关 联，取得该故障的详细内容，极大地减轻数据存储的冗余。 从中，可以看出机车数据库系统的重要作用，应当说，如果没有这部 分基础设霹，接下来的工作是无法开展的。 2 2 3 机车整备日志 机车整备i l q 志主要负责记录机车出入段日志，它是专门提供给整备室 人员控制机车的出入的。机车入段时要在整备室进行第一次数据录入( 机 车型号、入段车次、入段时间、整备股道等信息) ，与之相对应的在软件 中要建立一个界面”机车入段登记”，让整备的工作人员将机车入段信息 录入本系统；晟后，机车要具备两证齐全才能出段，并在整备室进行出段 登记( 机车型号、出段时间、出段车次等信息) ，与之相对应的在软件中 要建立一个界面一”发车管理”，让工作人员将机车出段信息录入本系统。 由此我们可以看出该部分实际上是一个数据存储管理系统。 2 2 4 机车出入段检测信息管理系统 机车出入段检测信息管理系统是为检测部门设计的管理软件，它包括 出入段检测计划管理模块、出入段检测计划执行管理模块、出入段检修管 理模块三大部分。 检测中心作为机务段的质量监管部门，对机车安全肩负重要的责任。 它的日常工作主要是负责对周期性的检测项目进行检查并制定检测计划， 同时对机车各类故障进行统计分析和预警。通过该系统的使用，我们可以 在网络管理和机车检测之间架起一座桥梁，它不仅减轻了职工的劳动量， 而且为机车的质量提供了有力的保障。 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 5 机统六管理系统 机统六管理系统是机车检修生产过程管理的一个子系统，它的处理对 象主要是机车乘务员所填报的机车故障。机统六管理系统实质上是一个过 程管理系统，它的执行环路为：乘务员退勤t 乘务员填报故障，行修接 活+ 检修人员填写施修情况，检修工长签字，j t 6 修后复查，机车调度 员签发j t 6 合格证。 在软件的实现中，我们将其分为j t 6 报活模块、j t 6 施修模块、j t 6 修 后复查模块、签发j t 6 合格证等四大部分，它们之间通过网络互联，达到 了对每个活件环环相扣、件件处理的目的。 2 2 6 查询及统计分析报表 长期以来，铁路部门一直采用传统的手工方式填报和报送报文，这种方 式已经越来越不适应新形势下现代化信息管理的要求。一方面，数据统计 范围、数据统计量越来越大，统计格式经常变化，统计的及时性和准确率 要求越来越高；另一方面，统计的最终目的汇总和分析逐渐成为统计 工作的最大瓶颈。随着计算机网络技术的不断发展，使得基于b s ( 浏览器 朋艮务器) 结构的网络数据报表成为可能。在该系统中，由于我们采用的是 c s ( 客户端朋务器) 模式的网络结构，因此机车检修台帐及统计分析系 统是属于c s 结构的网络报表统计系统。 我们根据收集的各个部门的统计报表资料。利用c + + b u i l d e r 集成开 发环境中提供的快速报表组件制订出能够满足用户需求的报表( 台帐) 。 它可以直接与数据库服务器进行连接，方便的对报表数据进行抽取、剪 裁、合并：同时还可以根掘各类统计指标进行查询分析，并且自动生成图 形分析结果。这种方式大大的减少了人力、财力的浪费，提高了工作效 率，同时也解决了统计工作时效差的问题。 2 3 小结 信息管理系统的开发是一个庞大而复杂的系统工程，这一工程的成功 与否在很大程度上是管理问题和方法问题而不只是技术问题。本章首先介 绍了出入段的工作流程，紧接着概述了系统的整体结构，先给读者一个总 体上的认识。 武汉理：l = 大学硕士学位论文 第三章系统体系结构的创建 根据以上对机车出入段的工作流程和功能的分析以及目前数据库软件的 发展现状，在该系统中，我们决定采用一种基于c s ( 客户机服务器) 模 式的数据库应用系统，选用s q ls e r v e r2 0 0 0 作数据库管理系统。 3 1 体系结构 数据库应用程序的体系结构取决于是使用本地数据库还是远程数据库， 取决于同时访问数据库的用户数以及数据库中需要存储哪些类型的信息”。 在本系统中，我们使用的是远程数据库，同时有十几个用户和它连接。 自应用程序设计的开始，我们就要考虑所选用的体系结构的合理性、灵 活性、健壮性，从而既能满足企业应用的复杂要求也能为今后系统的调整 和升级留有余地。现在，大多数中型或大型的信息系统管理软件采用分布 式实现的体系结构。这种体系结构分散了处理负荷，并提供了许多其他好 处：”。 通常，我们把应用程序的体系结构划分为三层，即：表现层、业务层和 数据层，如下图3 - 1 所示。表面层用于和用户交互，它提供用户界面及操 作服务；业务层用于业务处理，提供商业逻辑等各种约束；数据层用于数 掘的集成存储“1 。在这里是指s q ls e r v e r 管理的数据。 图3 - 1 应用程序体系结构图 武汉理：l = 大学硕士学位论文 3 1 1 表现层 在这一层，目前较常用的有基于网页的解决方案和基于网络的e x e 解决 方案，我们采用了后者。一般情况下，基于网页的解决方案非常适用于基 于w e b 浏览器的企业内部网和互联网的应用程序。它易于维护、使用方 便，跨系统、跨平台等诸多优势，是一种很有竞争力的解决方案。1 。基于网 络的e x e 解决方案即依赖于网络的应用程序，它混合了底层的操作系统和 网络，是可执行的，可以安装在客户机上。它在局域网中比较常用，是一 种可靠性非常好的解决方案m ，。 由于该系统中要处理的任务比较复杂，有时候需要操作系统的提供的 功能。这种情况下，w e b 浏览器提供的功能有限，难以应付复杂的要求。例 如，在我们的程序中，有些要求通过检索数据仓库，生成复杂的数据视图 并生成报表以供决策，这时w e b 浏览器不易实现这些功能，而利用操作系 统的图形和打印支持功能可以顺利实现。同时基于网络的e x e 解决方案也 可以连接在i n t e r n e t 上，通过网络，从数据服务器返回已经处理好的结果 集，这样不需要客户机的处理能力非常强大”1 。唯一的限制是客户端应用程 序必须运行在同一个操作系统平台上。 3 1 2 业务层 业务层也口q 事务逻辑层或中间层，是应用程序的脉搏。它主要用于大 批量事务处理、事务支持、大型配置、信息传送和网络通信。通常开发者 把业务层分为三个子层，从而创建了五层体系结构“1 。其中三个子层为： 外观服务层，或应用程序服务层、工作流程。负责与表现层进行通 信，实现应用程序用户界面外观的服务。 主业务服务层，包含各种业务对象、服务对象，完成业务逻辑。 数据库服务层，这一层专门负责与数据库通信，负责建立s q l 语句 和调用存储过程，实现对数据库的访问。 这样划分的好处是：外观层更接近用户应用程序而不是业务逻辑，而 主业务层包含了实际的业务逻辑。3 。因此，当用户的要求发生变化时，我们 可以按照需求灵活的改变外观层的类，以便实现新的界面。主业务层实现 的是抽象的业务逻辑，而不是任何特定的应用程序功能，所以它不像外观 层那样容易自由修改，所以保持了健壮性。数据库服务层专门负责与数据 武汉理工大学硕士学位论文 库通信，负责建立s q l 语句和调用存储过程，实现对数据库的访问“。c + + b u il d e r 中的数据模块就起到了这方面的功能。 3 1 3 数据层 数据层实际上就是数据资源管理层。与业务层相比，没有或较少有数据 处理，而是定义了大量数据的管理任务“。随着系统的运行，数据库和资 源会越来越多，因此这项任务变得越来越困难。 目前，数据层大多数都使用r e l a t i o n a l d a t a b a s e m a n a g e m e n t s y s t e m ( 关系型数据库管理系统) 来管理，如o r a c l e 、s q ls e r v e r2 0 0 0 。 使用r d b m s 来管理数据的好处是可以协助数据的处理，提高数据的使用效 率。在本系统中，我们选用s q ls e r v e r 作为数据管理层。 当然以上讲的三层构架并不是指任何实际的物理结构，是一种模型框 架，是考虑应用程序服务的一种方式。这种分布式、规模可变的应用程序 体系结构是随着计算机技术不断发展，特别是网络应用的发展而不断成熟 的1 “。 3 2 应用体系的构建 2 0 世纪9 0 年代初期，主机终端型的集中式计算是国内计算方式的主 流，当然也是数据库技术应用的主流。它依赖于单一的大型机，这意味这 对系统资源的利用不充分。执行不相关任务的用户被迫享用相同的系统资 源，一旦出现故障可能导致所有的任务终止；在达到大型机处理能力极限 的时候，通常不得不升级到成本更高和更大型的机器，所以规模变化能力 也是一个问题”。 最近十多年来，计算方式开始从集中式向c l i e n t s e r v e r 方式迁移并相对 稳定在c l i e n t s e r v e r 方式上。c l i e n t s e w e r 模式的结构如下图3 2 所示： 网络 图3 - 2 两层c 1l e n t s e r v e r 模式 然避里兰查兰堡主堂焦遮塞 羁裁，蘧蓍i n t c m e t i n t r a n c t 援本靛不凝笈袋，基于爨菱器斛如黻务器 ( b i s ) 体系结构模型作为一种新的开发思想将客户机服务器概念带到了 一个新朦次“”。它使用w e b 浏览器作为客户端，使用w e b 服务器作为后 端。其结构如图3 - 3 所示： 匏鞭p 网终 图3 - 3 测览器w e b 服务器( 8 s ) 模式 熬予浏览器w e b 服务器( b s ) 的体系结构与传统的c s 模式相比有许 多优点，例如，结构容易配鬣、信息可以集中镣理，同时它可以在一个公 = 莛豹稳纛瓣舍戆霹络侵塌器秘不握疑熬系绞。毽是宅瞧毒许多豹不足： 斑子浏览器只是为了w e b 浏览瑟设计鹣，当其应嗣于w 两液用系 统对。许多功能实现起来比较困难。例如，通过浏览器避行大量数 据的录入，或进行撤袭的应答都是非常不易实现的。 复杂应用构造困难，例如本系统。虽然w 以用a c t i v e x 、c + + b u i l d e r 、d e l p h i 镣开发较为复杂的稳j 擎，惶是提对于发展愁经姻 警成熟瓣c l i e n t s e r v e r 豹一系捌工买来说，这些技术翡嚣发复杂， 没有完全成熟的技术可供参考。 h t t p 可靠性低，谢w 能造成应用故障，特别是对于管理脊米说， 采用浏览器方式进行系统的维护是非常不方便和不安全的。 正熙基于跌上对b s 休累结擒这些缺点的分辑秘系统熬实际情况以教 客户懿畿袋，笔者采焉了c s 模式夔诲系绥掏，麓络毒届总蒋上采舔褥鳌 拓拎结构，其布局如图3 一引并示： 13 武汉理工大学硕士学位论文 数据库服务器检测p c统计p c 鹳l 璺渤l 喾囝 触摸屏1调度p c触摸屏2检修p c 图3 4 网络布局图 在这种结构中各个部门处于对等的地位，但又不相互发生干涉，它们通 过网络把信息传到数据库中，然后各部门用程序可以调用各自所需要的信 息，从而实现数据和信息的统一管理及应用。 3 3 小结 本章主要介绍了应用体系结构的三层构架，并从各个层次上详细论述 了本系统在各层次所采用的解决方案以及它们的优缺点。当然，这三层框 架并不是指实际的物理结构，另一方面，随着计算机技术和网络应用的发 展以及用户需求的增加，在三层的基础上还可以细化，以体现分布式结构 的优越性。 l4 武汉理工大学硕士学位论文 第四章系统的开发环境及主要技术 4 1 应用程序的开发工具 在选择数据库应用程序的开发工具的时候，通常会有许多需要考虑的问 题。它们涉及的主要方面“7 1 是： 开发工其本身的性能 可视化开发 开放性 团队开发 访问数据库的能力 支持o d b c 和其他数据库接口 支持数据库产品的扩展功能 数据存取速度 支持基于c s 或者b s 结构的分布式系统 从实际应用上来看。b o r l a n dc + + b u i l d e r 作为一个优秀的应用程序开发 工具，它从以上各个方面都考虑到了用户的需求，并不断完善和提供了更 新更强的功能。 4 1 1c + + b u il d o r5 的特点 b o r l a n dc + + b u i l d e r 是一种快速应用程序开发( r a d ，r a p i d a p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t ) 工具，它是基于面向对象的c + + 语言的。c + + b u i l d e r 不仅继承了传统c + + 应用开发工具高效和低层硬件控制能力强的特 点，更重要的是它利用了v c l ( v i s u a lc o m p o n e n tl i b r a r y ，可视化组件库) 提供的组件，使得该工具真正具有应用方便和可视化的特点“”。 和其它的开发工具相比，c + + b u i l d e r 具有以下几个方面的优点： 1 c + + b u i l d e r 代码执行效率高。c + + b u i l d e r 是基于c + + 语言的，它 具有高效的编译、连接和运行速度。同时，c + + b u i l d e r 具有双编译 器引擎，使得它可以编译许多语言程序【1 9 】，例如，c c + + 、o b j e c t p a s c a l 语言。它是目前众多c c + + 编译器中对c + + 支持最齐全的编 译器之一。 武汉理： 大学硕士学位论文 2 c + + b u i l d e r 是优秀的可视化应用开发工具。在c + + b u i l d e r 的集成 开发环境中提供了2 0 0 多个各种功能的组件，这些组件覆盖了应用 程序丌发的各个方面【2 0 】。通过组件进行应用程序的丌发，可以缩短 开发的时间，提高程序开发人员的效率。 3 c + + b u i l d e r 具有强大的数据库应用开发功能。这也是我们选用它作 为开发工具的最为重要的一点。 4 c + + b u i l d e r 具有强大的网络编程能力。它提供了众多的i n t e r n e t 应 用开发组件，利用它们，编程人员可以方便地建立i n t e m e t 应用程 序。 总之，采用组件的思想进行w i n d o w s 应用程序的开发彻底改变了传统 w i n d o w s 应用程序的编程方式。c + + b u i l d e r 为应用程序的开发在幕后作了 大量的工作，应用程序开发人员无需深入了解操作系统的运行机制就可咀 编程。 4 1 2c + 十b u ii d e r 在数据库开发中的应用 b o r l a n d 数据库引擎b d e ( b o r l a n dd a t a b a s ee n g i n e ) 是b o r l a n dc + + b u i l d e r 数据库应用程序开发环境的核心和纽带【2 1 1 。b d e 是基于w i n d o w s 操 作系统的3 2 位数据库引擎，为客户朋匣务器应用程序提供了可统一的数据库 接1 2 1 【2 “。由于它提供数据库别名机制，从而隐藏了应用程序与数据库连接 的底层机制，使数据库应用程序不需要因为数据库结构的变化而修改代码 【2 3 】。 在c + + b u i l d e r 的集成开发环境中包含了两大类与数据库开发相关的组 件：数据库访问组件和数据库控制组件【2 4 】。数据库访问组件的主要功能是 作为数据交换的通道，实现应用程序与数据库之间的数据交换；数据库控 制组件的主要功能是作为直接与最终用户发生联系的组件，用于完成数据 库中的查看、编辑、插入、删除等操作。它们在应用程序中访问数据库 时，存在着这样的一个层次【2 5 1 ，如图4 - 5 所示，客户应用程序必须通过数 据集组件才能对数据库进行访问。 垫墨望三查堂堡主堂垡迨茎一 图4 - 5c + + b u i l d e r 数据库应用程序结构 数据控制组件用于显示数据库的数据，构成了数据库应用程序的用户 界面f u n 。数据控制组件通过数据源组件与数据库连接，数据源组件就好像 用户界面与数据库之间的导管。数据集组件是访问数据库的基本实 体，一个数据集组件代表了属于数据库中的一个特定的表，或者代表了访 问数据库的一次查询结果或一个存储过程【2 6 1 。至于怎样取出我们所需要的 数据，这取决于具体所使用的数据集组件。在本系统中，我们多使用查询 组件( t q u e r y 组件) ，它可以通过s q l 语言对本地或远程数据库进行查询 操作，并返回符合条件的记录。 数据控制组件、数据源组件和数据集组件构成了数据库应用程序的基 本构架，当它通过特定的连接机制实现与数据库服务器的连接后，我们就 可以说它已经是一个完整的数据库应用程序了。由此我们可以看出，用 c + + b u i l d e r 来开发数据库应用程序非常的简洁易用，即使将来采用多层的 体系结构，也易于伸展，只要把用户界面和数据访问链路分开，当应用程 序以后过渡到多层体系结构时，只修改数据模块上的数据集组件，而用户 界面不用变动。 4 2 s o l 语言 s o l 语言作为关系型数据库管理系统中的一种通用的结构化查询语言已 被大多数的数据库所采用，如o r a c l e 、s q ls e r v e r 、s y b a s e 、l n f o r m i x 等 。”。在开发客户机服务器结构体系的应用程序中，将大量使用到s q l 语 言，本系统也不例外，特别是在企业级应用中，可以说s q l , 语言编程是数 武汉理工大学硕士学位论文 据库开发的核心。充分利用r d b m s 支持的s q l 语言及其扩展函数，将极大 地减少前台的开发工作量。 s q l 语言由4 部分组成：数据控制语言( d c l ) 、数据定义语言 ( d d l ) 、数据操纵语言( d m l ) 和一些附加的语言元素。第一部分是数 据控制语言( d c l ) 语句，用来进行安全性管理，可以确定哪些用户可以查 看或者修改数据，这些语句包括g r a n t ，d e n y ，r e v o k e 等。第二部分 是数据定义语言( d d l ) 语句，用来执行数据库的任务，创建数据库及数据 库中的各种对象，这些语句包括c r e a t e ，a l t e r ，d r o p 等。第三部分 是数据操纵语言( d m l ) 语句，用来在数据库中操纵各种对象，检索和修改 数据，这些语句包括s e l e c t ，i n s e r t 。u p d a t e ，d e l e t e 等。第四部 分不是a n s is q l 一9 2 ( 标准的s o l 语言) 的内容，而是s q l 语言的附加语言 元素，这些语言元素包括变量、运算符、函数、流程控制语言和注释1 。 在这里我们主要用到了第二、三两部分。下面我们详细介绍它们在该系统 中的应用。 4 2 1 数据定义语言( d d l ) 在整个软件编程过程中，数据库是基础，所有的应用程序都是围绕着 它丽开展的，因此我们除了一开始定义一个好的数据结构外，还应该用语 句把它描述出来，然后通过在s q ls e r v e r 中执行语句创建数据库。这种方 法简洁明了，更改方便，使用灵活，还可以清楚的反映出各种约束，这些 约束主要有： 缺省值约束( d e f a u l l ) 检查约束( c h e c k ) 惟一约束( u n i q u e ) 主键约束( p r i m a r yk e y ) 外键约束( f o r e i g nk e y ) 例如下面的语句在t r a i n d a t a 数据库中创建了一个名为t b l m a i n m a c h i n e 的表对象： u s et r a i n _ d a t a g o c r e a t et a b l et b l m a i n m a c h i n e 武汉理工大学硕士学位论文 f _ r n a i n m a c h i n e i d f _ t r a i n i d fc h e c k d a t e e n t e r e d + f x c 辅修) ) ， f _ t e m p e r a t u r e i n t i d e n t i t y ( 1 ，1 ) p r i m a r yk e y ， i n t f o r e i g nk e y r e f e r e n c e st b l t r a i n l i s t ( f _ t r a i n i d ) ， d a t e t i m ed e f a u l t ( g e t d a t eo ) ， + b yd e f a u l t ，t h ec u r r e n ts y s t e m d a t ei s c h a r