环境监测信息系统总体设计方案.doc

环境监测信息系统总体设计方案环境监测信息系统总体设计方案 某软件开发公司某软件开发公司 2010 5 152010 5 15 制作制作 设计小组 设计小组 第二小组第二小组 刘刘 韬韬 刘蜀鄂刘蜀鄂 冉冉 建建 环境保护信息系统总体设计方案 I 环境监测信息系统总体设计方案环境监测信息系统总体设计方案 目录目录 环境监测信息系统总体设计方案环境监测信息系统总体设计方案 1 1 1 引言引言 1 1 1 设计思想 1 1 2 设计背景 1 1 3 参考文献 1 2 2 系统概述系统概述 1 2 1 系统设计原则 1 2 2 系统目标与运行环境 2 2 3 需求分析 3 3 系统总体设计系统总体设计 4 3 1 系统物理结构系统物理结构 4 3 1 1 系统流程图系统流程图 4 3 1 2 技术要求 5 3 1 3 系统体系结构 5 3 2 子系统功能描述及实现 5 3 2 1 系统总体结构 5 3 2 2 子系统结构 6 3 3 各子系统功能模块的实现 9 3 3 1 信息输入模块 9 3 3 2 信息修改模块 9 3 3 3 信息查询功能 9 3 3 4 信息分析功能 9 3 3 5 信息输出功能 9 3 3 6 其它功能 10 3 4 软件结构图软件结构图 11 3 4 1 应用软件的设计思想 11 3 4 2 软件系统总体架构 11 4 4 开发过程开发过程 11 4 1 系统开发环境 12 4 2 总体进度计划 12 4 3 经费预算 12 5 软件设计标准软件设计标准 13 5 1 用户界面用户界面 13 环境保护信息系统总体设计方案 II 5 2 硬件接口硬件接口 13 5 3 系统架构 14 5 3 1 B S D 架构的优势 14 5 3 2 B S D 架构的 Web 应用解决方案的优势 14 5 3 3 B S D 结构中各部分的分工 15 6 6 关键技术介绍关键技术介绍 18 6 1基于 B S D 三层体系结构的运行环境 18 6 2数据后台 MYSQL 的技术特点 18 6 2 1MySQL 的定义 18 6 2 2主要特征 19 6 2 3稳定性要求 19 6 3JAVA技术的应用 20 6 3 1Servlet 技术 灵活的服务器端应用程序 20 6 3 2Java Beans 技术 组件开发概念 22 6 4 采用基于构件的面向对象的设计方法 22 6 5 开发工具 22 6 6 局域网总体设计方案 23 6 6 1 网络设计原则 23 6 6 3 网络拓扑结构 23 6 6 4 网络设备的选型 23 6 6 5 路由器配置 24 6 6 6 交换机配置 25 6 6 7 Internet 防火墙和系统安全设计 27 6 6 8 防火墙 28 6 6 9 病毒防护系统 29 6 6 10 服务器系统概述 29 6 6 11 整体方案设计说明 31 6 6 12 主要设备一览表 32 7 7 项目管理和质量保证体系项目管理和质量保证体系 32 7 1 项目管理 32 7 2 系统开发与实施控制 35 8 数据结构与设计数据结构与设计 38 8 1 数据结构数据结构 38 8 2 数据设计 39 8 2 1 数据结构设计 39 8 2 2 数据库设计 39 8 3 数据字典 39 8 3 1 数据流词条描述 39 8 3 2 逻辑结构逻辑结构 39 8 3 3 数据库组成数据库组成 40 环境保护信息系统总体设计方案 III 8 4 系统安全系统安全 41 8 4 1 系统安全系统安全 41 8 4 2 数据安全数据安全 42 8 4 3 后备与恢复后备与恢复 42 8 4 4 出错处理出错处理 42 9 9 应用系统安装 测试和验收应用系统安装 测试和验收 43 9 1安装 43 9 1 1安装调试计划 43 9 1 2注意事项 43 9 1 3安装调试报告 43 9 2测试 43 9 2 1测试目的 43 9 2 2测试组织 43 9 2 3测试方法 43 9 2 4测试内容 43 9 2 5测试报告 44 9 3 验收 44 9 3 1文档验收 44 9 3 2应用系统软件的验收 45 9 3 3验收报告 45 9 3 4 需提交用户的文档需提交用户的文档 45 9 3 5 项目验收方式与依据项目验收方式与依据 45 1010 培训计划培训计划 45 10 1培训目标 45 10 2培训内容 45 10 3培训方式 45 10 4培训地点 46 10 5培训计划 46 1111 售后服务和技术支持体系售后服务和技术支持体系 46 11 1终身维护 46 11 2快速响应的能力 46 环境保护信息系统总体设计方案 1 环境监测信息系统总体设计方案 地图学与地理信息系统 1 1 引言引言 1 11 1 设计思想设计思想 首先将其定位为 GIS 应用系统 本系统不是一个简单的 GIS 系统 系统不但包括环 境监测的各个业务系统 还包括电子化文档流 任务流程管理控制等不同的管理功能 其次 业务的可控性目标将贯穿整个系统 这是区别于一般 GIS 应用系统的特点之一 许多 GIS 应用系统简而言之仅仅是一个空间分析并提出决策的系统 需大量的现成数据支 撑 而该环境监测信息系统具备了实时监测并把记录存储在数据库中的功能 可以实时进 行数据的分析并提出决策 第三 系统具有完善的质量体系程序文件作为依据 因而具有业务的规范性 1 21 2 设计背景设计背景 目前 国内许多环保机构在进行环境质量分析时主要依赖图纸 即便使用管理信息系 统也只是面对空间对象的属性数据 这导致了空间信息与属性数据的分离 造成了分析和 管理上的不便 增加了工作的冗余量 因此 建立一个支持环境监测信息管理和分析的地 理信息系统是环境监测部门信息化管理的必然发展趋势 一些国家已经在这方面取得了一 定的成果 利用地理信息系统强大的空间分析 空间查询以及空间数据管理功能提高环境 监测工作的工作质量和工作效率 国内的环保部门和相关研究人员也已经意识到并开始着 手建立有效的环境监测信息系统 1 31 3 参考文献参考文献 1 GBT 18578 2001 城市地理信息系统设计规范国家标准 2 国家空间数据基础设施的标准与规范 3 国家基础地理信息系统元数据标准 草案 4 工程建设地理信息系统软件通用标准 中华人民共和国国家标准 5 地理信息国家标准手册 2 2 系统概述系统概述 2 12 1 系统设计原则系统设计原则 本项目的设计以需求为导向 尽量收集用户的要求 采用构件的设计思想 便于系统 环境保护信息系统总体设计方案 2 功能的重组和扩充 系统采用 总体规划 分步实施 的策略 第一步完成通用控制页面 的设计 接下来完成常用的后台服务程序的开发 最终达到实现质量体系的目标 为保障 项目的各项性能 本项目在设计和实施过程中应遵循如下的原则 实用性 充分考虑到环境监测管理与决策的实际需要 设计方案留有一定的余地 即 在设计中构造明晰的体系结构 便于更改 完全根据实践进行软件设计 达到实用的目的 可扩充性 采用面向对象的设计思想和开发技术以及组件设计思想 保证在用户的需 求发生变化和增加时 使系统的修改量减到最小 开放性 由于本系统涉及许多硬件设备和外部应用软件 为了更好地和各种硬件设备 和应用软件接口 在设计时 应提供主要的接口标准 标准化 在系统总体规划设计中 所有软 硬件产品的选择必须选择符合开放性和国 际标准化的产品和技术 在应用软件开发中 必须遵循总体组制定的各项规范和要求 还 要接受公司的质量保证部的监控 安全与保密 系统设计时应充分考虑系统的安全 提供备份的功能 保证当系统出现 硬件或软件的故障时 能进行恢复 另外 应对用户进行权限管理 保证信息的安全 以数据为中心 本项目采用以主题数据库为中心的设计思想 首先把本项目的主题数 据库设计出来 再在此基础上开发各种应用 由于主题数据库是项目的基本信息资源 它 具有很好的不变性和稳定性 相对独立与具体的应用 当用户的需求发生变化时 使修改 量减到最小 2 22 2 系统目标与运行环境系统目标与运行环境 2 2 12 2 1 系统目标系统目标 环境监测信息系统的目标是用计算机对影响环境状况的各种要素进行分析 而且能通 过污染源 监测点的详细资料 对整体环境的状况进行分析 监测 使环境管理部门从日 常繁重的图数查询和手工分析 制图的工作中解脱出来 使管理者有充裕的时间去进行环 境污染源的监督 查处 环境监测计划的实施意见环境规划的制度等工作 2 2 22 2 2 运行环境运行环境 服务器 服务器 CPU 4 核 3 0G 以上 内存 4G 硬盘 500G 以上 网络 100M 1000M Ethenet 客户机 客户机 CPU 2 核 2 0G 以上 内存 1000M 以上 硬盘 300G 以上 操作系统 Windows 系列之一 浏览器 IE7 0 以上版本 网络 100M 1000M Ethenet 操作系统 Windows vista 7 环境保护信息系统总体设计方案 3 WEB 服务 IIS5 0 数据库 My SQL 2 32 3 需求分析需求分析 2 3 12 3 1 功能需求功能需求 在环境监测信息系统中 主要有地图操作 地图编辑 专题制图 数据输出 空间查 询 空间分析等功能 功能分析如下 1 地图操作 可对地图进行任意放大 缩小 漫游 复位等操作 并可通过鹰眼定位 显示区域 并且可以进行图上测量 用户根据需要可在电子地图上量算任意两点间的距离 或任意区域的面积 2 地图编辑 可在电子地图上对新点位信息进行增加 删除 修改 存储操作 属性 数据保存在后台数据库内 3 专题制图 图件可以以任何地点为中心 比例尺任意 使用突出效果的特殊字符有 效地显示所选择的信息 例如 可以制作质量功能区划 酸沉降临界负荷分布 环境背景 污染源分布等环境专题地图 4 数据输出 可生成布局窗口 包括各专题图层的输出 查询和统计结果的图层和表 格输出 并可将已生成图转换其他文件格式 表格可以另存为文本格式 5 空间查询 可以进行空间图形与属性的相互查询 点击地图图层上的点 线 面各 要素可弹出其属性信息表 并可以选取希望列出的属性信息库字段 输入数据库字段 精 确及模糊 可在地图上显示查询结果 对点 线 面要素周边地区进行查询 对于点 以 点为中心的圆形或矩形区域 对于线 以线性要素为中轴的矩形区域或包括以两端结点为 圆心的半圆在内的胶囊型区域 对于面 与其边界等距离的外环区域 以上各项根据情况 可手画或选择数值定义实际距离 2 3 22 3 2 性能需求性能需求 1 系统易操作性 所开发的系统应做到操作简单 尽量使系统操作不受用户对电脑知识水平的限制 2 系统具有可维护性 由于系统涉及的信息比较广 数据库中的数据需定期修改 系统可利用的空间及性能 也随之下降 为了使系统更好地运转 使用者可以对系统数据及一些简单的功能进行独立 的维护及调整 3 系统具有开放性 该系统能够在开放的硬件体系结构中运行 并且能与其他系统顺利连接 不会因外部 系统的不同面要做在量的修改工作 2 3 32 3 3 数据要求数据要求 本系统的数据类型多样 根据设计要求需要数据类型主要如下 1 污染源数据以及污染源汇总数据 环境保护信息系统总体设计方案 4 2 各种环境要素的监测数据 3 污染物代码 环境标准数据及系统所需的其他数据 4 基础地图和环境专题图数据 3 3 系统总体设计系统总体设计 环境监测系统将采用通用的开放操作系统和开发平台 确保该软件的通用性和可扩充 性 考虑到该系统的主要功能是实现对环境质量的管理和对周围环境的保护 即将环境部 门主要日常工作的质量管理活动及实时提出保护决策实现程序化 并最终设计出完全符合 环境部门功能需求的软件 因此 在兼顾系统的稳定性 实用性 可扩充性的情况下 考 虑采用成熟的系统体系结构和开发方式保证系统的稳定性 完全依托软件工程的质量体系 手册进行各功能模块的设计来保证系统的真正实用性 同时考虑采用新颖的服务器端编程 方法具体实现该系统对主要业务的控制要求以保证软件的可扩充性 环境监测系统将为环保部门对环境的管理的实现提供完整的功能 不仅实现污染源管 理 监测数据分析 还将实现总量预测和监督管理的体系化和电子化 实现任务流的生成 和控制以及网上信息发布等 本系统实现了 实现业务管理与监督管理的结合 实现了从监测 分析 预测的统一平台的管理 实现网络信息发布与实时分析决策的同一性 提供系统的可扩展性 即保证各种新增业务方便的电子化管理新需求的接口 保证该系统的稳定性要求 即所有数据集中统一管理在后台数据库中 防止数据 的丢失 通过统一的开发平台和通用的开发软件 保证系统的通用性 采用 B S D 架构的成熟技术 可做到兼顾灵活性和稳定性的要求 3 13 1 系统物理结构系统物理结构 3 1 13 1 1 系统流程图系统流程图 图表 1 环境监测信息管理一层数据流图 监测点环境信息库 污染源报告书与决策 信息分析 与处理 环境保护信息系统总体设计方案 5 图表 2 环境监测信息管理二层数据流图 3 1 23 1 2 技术要求技术要求 根据系统定义 要达到系统目标和功能需求 本系统必须达到以下技术要求 首先 各部门用户通过计算机网络实现数据的互通和共享 业务流程规范 合理 其 次 多用户数据并发编辑 通过空间数据图层级上锁 属性数据记录级上锁的方式 获得 授权的各部门用户可同时对空间地图数据和属性数据进行建设 编辑和维护 其他用户可 通过刷新来获取更新的数据 极大提高了数据更新和维护效率 再次 对海量图库的高效 管理和模糊查询定位 系统继承地理信息系统平台的特点 具有强大的空间数据管理能力 同时能在大面积的底图中迅速的对符合条件的图件进行定位查询 可浏览该图件的属性和 参数 最后 强大的统计功能和完善的分析能力 系统能够根据污染源的历年资料进行污 染源排序 并可以对污染源资料和监测资料进行分类和统计 以多种统计图的形式进行输 出 同时系统能够提供对包括工业三废和噪音 空气污染在内的各种污染物的分析 提供 完整的分析图表 并且实现表格中的监测点和底图位置联动浏览 3 1 33 1 3 系统体系结构系统体系结构 根据系统定义中建立的数据流图 采用自顶向下的设计方法 逐步建立系统结构 3 23 2 子系统功能描述及实现子系统功能描述及实现 3 2 13 2 1 系统总体结构系统总体结构 环保信息系统由四个子系统组成 污染源管理系统污染源管理系统 监测资料分析系统监测资料分析系统 总量控制系总量控制系 分析 监测点 环境信息库 监测点 环境信息库 总量 控制 监督 管理 排污状况报告 分析 决策 环境质量报告书 环境保护信息系统总体设计方案 6 统统以及监督管理系统监督管理系统 3 2 23 2 2 子系统结构子系统结构 1 1 污染源管理系统污染源管理系统 污染源信息是环境信息的核心部分 污染源管理子系统包括污染源信息输入 污染源 信息查询 污染源历年统计分析 污染源缓冲分析和等标负荷分析等模块 本系统利用 GIS 技术将污染源数据库管理系统和图形库管理系统结合 提供具备空间信息管理 信息 处理和直观表达能力的应用软件 并且实现污染源信息的编辑和综合查询 以及环境情况 综合分析 为有关的评价 预测 规划等决策提供信息支持 该子系统提供污染源数据导 入接口 支持各种标准的数据格式 并且同时与总量控制模块和监督管理模块之间有数据 接口 分别向它们提供分析结果 2 2 监测资料分析系统监测资料分析系统 监测资料分析系统不断采集和更新监测资料 并根据监测点资料 对当前区域内造成 的环境质量变化进行分析 可以输出各种专题地图和表格 该子系统包括监测点信息输入 监测点信息查询 等值线分析 噪声分析 空气质量周报和水质分析等模块 该子系统也 提供各种标准数据接口 接受外部监测点数据 同时也提供与总量控制模块之间的接口 向该模块提供分析结果 图 3 图 4 为监测系统的定义 图表 3 监测系统的定义 生态环境 大气环境 水环境 水资源 RS 监测 多时相对比 统计分析 GIS 基础信息 地形 人口 植被 土地利用 GPS 定位 地面监测 多源信息融合 叠加分析 量测分析 几何纠正 辐射纠正 GIS 环境信息 本底数据库 污染数据库 时间序列 历史数据 现状评价 质量评价 数据评价 位置变化 类型变化 格局变化 过程模拟 水文响应过程 污染质扩散 生态响应过程 水循环过程 破坏修复过程 环境保护信息系统总体设计方案 7 图表 4 监测系统的数据传输 3 3 总量控制系统总量控制系统 通过各种总量控制计算模型 总量控制系统根据监测点资料和污染源资料分析出当前 的环境容量 工作人员结合企业的实际情况 提出具体总量控制方案 该子系统包括水环 境容量分析 大气污染物排放控制和固体废物总量控制及评价系统等模块 见图 5 6 7 该子系统与其他三个模块之间均有数据接口 分别用于接收污染源管理模块和 监测点分析模块的分析结果 以及向监督管理模块提供总量控制分析及评价结果 4 4 监督管理系统监督管理系统 根据以上三个模块的分析结果 结合实际情况 相关工作人员可以利用监督管理系统 的帮助向社会提供计划与决策信息 该子系统包括建设项目 排污申报 行政处罚和行政 复议模块 该子系统提供文字编辑 报告模板和工作流等功能 该子系统与污染源管理模 块和总量控制模块之间有数据接口 数据 质量实时监测以往监测数据数据规范 按专题整理代码整理 数据仓库模型数据编码 数据质量控制整理 转换历史统计数据 中心数据仓库 在线分析共享查询地图表达数据挖掘发布 环境保护信息系统总体设计方案 8 自然经济社会 污染源 水利工程设施 监测数据 数据库 模型库 知识库 方法库 工程信息 位置 基础工艺 性质 规划 污染种类 排放方式 治理措施 大气模型 地下水模型 过程模拟 地表水模型 生态响应模型 噪音模型 土壤模型 单项指标法 影响评价 评价方法 综合指标法 评价指标体系 供求平衡法 经济因素分析 评价结果 图表 5 评价系统的业务流程 环境容量 环境保护管理 行政管理业务 基本业务模型管理 规划审批 局长管理 监测站 监督监理 通知通告 排污收费 现场数据 报表生成 资料整编 统计分析 检索查询 整编计算 报表制图 信息维护 数据输入 GIS 空间分析 经济发展 环境影响评价 规划 环境预测 预测预警 决策咨询 环境质量评价 污染物扩散分析模拟 环境保护信息系统总体设计方案 9 图表 6 环境监测信息系统管理模块 3 33 3 各子系统功能模块的实现各子系统功能模块的实现 3 3 13 3 1 信息输入模块信息输入模块 选择主窗体中各子系统信息模块下的信息输入 就可进入添加各子系统的模块信息 在该窗体中我们可以对污染源的属性信息 监测资料监测数据 大气污染物排放信息 排 污申报等信息进行添加 设计时尽可能设想各种边界条件 如记录为空 输入为空 输入 出错等 当输入的信息满足这些边界条件时 将会弹出一个提示框提醒用户 以便用户能 及时地做出修改 添加的信息将全部存储到数据库中 在窗体上放置多个文本框和下拉式文本框 用来输入信息 两个按钮用来确定是否输 入信息 一个按钮用来退出窗体 多个标签用来提示文本框中需要输入的内容 3 3 23 3 2 信息修改模块信息修改模块 点击各子系统相应信息管理模块下的修改信息 就进入修改信息的窗体 在该窗体中 我们可以对前面添加的各种信息进行修改 由于用户的需求不同 有的是要对污染物的信 息做个别的改动 有的是需要删除该条记录 所以该窗体同时包括了修改记录的功能和删 除记录的功能 3 3 33 3 3 信息查询功能信息查询功能 进入各子系统相应信息管理模块下的查询信息窗体 在该窗体中可以对需要的信息进 行查询 在设计时 一方面考虑到简洁的因素 用户可以只设置一种查询方式进行查询 另一方面又为了避免数据的重复 用户可以输入详细的信息 也就是同时设置多种查询方 式进行查询 进入查询窗体时 窗体中会显示出所有信息 如果不设置查询方式就进行查 询 是无效查询 系统会给出提示 在设置好查询方式后 便开始查询 将在查询窗体中 显示出用户所需的信息 3 3 43 3 4 信息分析功能信息分析功能 点击各子系统相应信息管理模块下的信息分析 进入分析信息窗体 在该窗体中可以 对污染源进行缓冲分析和等标负荷分析 对历年统计资料进行统计分析 对监测资料进行 等值线分析 噪声分析等操作 由于用户和分析对象不同 可以设置不同的分析属性 来 得到不同德分析结果 3 3 53 3 5 信息输出功能信息输出功能 进入各子系统相应信息管理模块下的信息输出窗体 可以输出各种用户所需要的数据 环境保护信息系统总体设计方案 10 在这个窗体中我们可以输出污染源影响图 监测资料等值线图以及监测资料文本数据等数 据 考虑到用户所需数据的格式多样性问题 点击数据输出设置下拉文本框 设置好数据 格式后就可输出数据 3 3 63 3 6 其它功能其它功能 用户或操作人员在遇到困难时即可进入帮助菜单寻求帮助 帮助菜单下的 使用说明 将解答你的疑问 帮助菜单下的 关于 详细地列出了关于作者的一些情况 关于版权的 一些情况和关于系统的一些情况 图表 7 评价模型库 图表 8 环境监测信息系统中的建模模块 评价模型库 水质 湖泊污染模型 地下水模型 河流污染模型 面源污染模型 大气 高斯扩散模型 线源模型 箱式模型 酸沉降模型 噪音 点源模型 交通源模型 机场源模型 铁路源模型 水资源 地表径流模型 地下水径流模型 流域水模型 水资源管理模型 环境保护信息系统总体设计方案 11 3 43 4 软件结构图软件结构图 3 4 1 应用软件的设计思想应用软件的设计思想 环境监测系统的主要组成从软件实现上可分为四部分 即环境监测前端 环境管理前 端 环境预测前端 环境监督前端 从系统架构上可分为三部分 即应用程序客户端 网 络应用程序和数据后台 软件设计采用三层结构的设计方法 即通过服务器层实现应用前端与后台数据库的数 据共享 通过 JSP 语言和相关的小服务程序以及 XML 电子数据交换格式实现网络形式的新 形态企业综合管理系统 3 4 23 4 2 软件系统总体架构软件系统总体架构 图表 9 软件系统构架 图表 10 软件建模模块 软件子系统如上图所示 其主要特点是 统一的数据存储 后台小服务程序为本系统的主要功能部件 而 Applet 技术与 HTML 语言的结合确保了整个应用程序的可视性和美观性 多种网络技术的结合使用 既综合了不同方法的优点加以使用 又避免了各种方式的自身 缺陷 保证了系统的实用性和可扩展性 请求 响应 请求 响应 请求 响应 客户浏览器Web 服务器 应用 服务器 数据库 服务器 环境保护信息系统总体设计方案 12 4 4 开发过程开发过程 4 14 1 系统开发环境系统开发环境 模块开发环境负责编写人员备注 污染源管理 Vb6 0 小组一有很强的数据收集功能 监测资料分析 Vb6 0 小组二强大的数据分析及查询功能 总量预测 Vb6 0 小组三提供多种数学模型 监督管理 Vb6 0 小组四丰富的专家知识 图表 11 系统开发配置表 4 24 2 总体进度计划总体进度计划 2010 年2011 年 里程碑事件 5678910111212 1总体计划 2需求分析 3软件初次评审 4编码测试 5模块的接口优化 6整个项目的整合 7试运行预验收 8软件系统交付 9正式验收 10系统正式运行 图表 12 总体进度计划表 环境保护信息系统总体设计方案 13 4 34 3 经费预算经费预算 日常生活交通补助资料工资奖金合计 501010030001000 人员成本 周期为 10 个月 600001200060018000060000 31260 0 笔记本电脑服务器路由器和交换机其它 50001000020003000 设备成本 6 台1 台2 部 47000 图表 13 经费预算表 5 5 软件设计标准软件设计标准 5 15 1 用户界面用户界面 图表 14 用户主界面 5 25 2 硬件接口硬件接口 说明本系统同外界的所有接口的安排包括软件与硬件之间的接口 本系统与各支持软 件之间的接口关系 说明本系统之内的各个系统元素之间的接口的安排 环境保护信息系统总体设计方案 14 5 35 3 系统架构系统架构 环境监测信息系统的主要对象是污染源及监测管理到评价建模体系的实现 通过对环 境监测日常业务的质量管理的实现 建立完整的后台数据中心 为环境监测信息系统的质 量管理标准化 规范化提供帮助 5 3 15 3 1 B S DB S D 架构的优势架构的优势 环境监测信息系统系统包括的主要内容为 污染源管理系统 监测信息分析系统 总 量预测系统 监督管理系统 作为行政 Intranet 的主要应用系统 该系统的主要架构设计 为 B S D 架构 以下将比较其与其他架构的优劣 C S 结构的限制 网络应用绝大部分都可分为以下四个层次 表现层 事务层 数据逻辑层和数据存储 层 在 C S 结构中 表现层和事务层都放在客户端 而数据逻辑层和数据存储层则置于服 务器端 这种组织安排带来诸多的限制 1 客户端很庞大 以致于应用程序升级和维护时十分困难且耗资很大 如对应用程序一个小小的改动 就必须通知或亲临每一个客户端去更新 新增或升级一 台机器 都要把应用及其相关的文件安装在客户端上 在环境监测信息系统综合科研管 理系统中有大量的客户端 可以想象维护的工作量有多大 2 事务层不能与跨平台的客户端共享 3 孤立了不同的逻辑组件 4 没有统一的数据逻辑层来提供不同种类的数据存储层 5 C S 组织结构不支持 Internet C S 与 B S 混合结构的不足 不可否认的是 C S 与 B S 混合结构确实适于一些企业组织其应用管理系统 但总的来 说 其适用范围是有限的 1 大多数的 C S 与 B S 混合结构的选择实际是在原有 C S 架构上的 Web 应用升级 而在 B S 结构已可替代大多 C S 结构功能的今天 创建单一的架构显然更有利于系 统的维护和升级 2 C S 结构与 B S 结构毕竟是不同的两种架构 要将其有机的结合起来需要 Application Server 的支持 导致软件开发费用的增加和系统复杂度的增加 3 考虑到环境监测信息系统的具体特点 B S 架构的功能已能实现全部管理功能 5 3 25 3 2 B S DB S D 架构的架构的 WebWeb 应用解决方案的优势应用解决方案的优势 Web 平台是一个调度任务集中的 以客户为中心的应用程序平台 它是一个分布式 开放 适用性强 高性能 端到端的平台 它可使企业利用技术获取竞争优势 1 分布式分布式 C S 技术的出现 给系统集成方案带来了集中的信息和本地的 PC 环境 但其数据的共 享程度是很不够的 当今的信息技术需要新的解决方案 它提供以客户为中心的用户界面 和 Web 的分布结构 它带有 IT 环境的个人特征 如数据存取 安全性能等 这就是我们 通常所说的三层结构 环境保护信息系统总体设计方案 15 2 Web 结构的优势结构的优势 在 Web 结构中 事务层和数据逻辑层放在中间组件层 这是关键 是与 C S 结构的最 大区别 它能解决以下几个问题 1 客户端很瘦小 并且很容易在运行时自动升级 2 事务层可在跨平台的客户端上共享 3 不同逻辑组件的分离意味着图形设计人员 事务逻辑开发人员和数据库分析人员可以 独立地设计他们各自的部分 4 统一的 抽象的用户界面可使用户更有效地从同一数据源中存取数据 5 这种结构可更有效地在企业内部网 国际互联网和外联网上运行 中间组件层充当一个服务器 这就是通常所说的应用服务器 3 开放性开放性 Web 是一个开放的环境 应用由复用组件集成 通过标准语言汇编 跨平台的统一协 议发布 用标准用户界面显示 它与硬件平台和操作系统无关 现在有三种组件模型 ActiveX JavaBeans 和 CORBA 但并不是每一种浏览器都支持动态的 HTML Java 脚本的扩 充至少支持三种模型 Active Server LiveWire 和 PowerDynamo 4 适应性适应性 一个可适应的开发环境是非常重要的 采用应用服务器的目的在于它支持多种组件模 型 但在客户端和数据库服务器端需要有更强的适应性 随着 Web 技术的介入 用户界面设计已发生了巨大的变化 因为在站点上 并没有类似迷 惑用户的东西或用户手册 一个成功的站点应首先吸引用户 而后留住用户 而引入新的 面向图形化的和直觉的用户界面标准 就允许最终用户可以直接与它们交流 5 3 35 3 3 B S DB S D 结构中各部分的分工结构中各部分的分工 Web 发布部分发布部分 Web 服务器仅仅是把要显示的内容从站点上以文件的形式读取 然后以静态的 HTML 格式送到客户端的浏览器 也可以 Applet 增强表现能力 但它仅仅是利用 ActiveX 或 JavaBeans 通过页面或组件 并没有通过任何事务数据服务器 数据处理部分数据处理部分 Web 数据处理增强了标准 Web 站点存取数据的能力 包括许多数据类型 我们可根 据数据的存取容量把数据分成两大组类 标准的在线事务处理 OLTP 程序将花费大量时间 去检索和操作核心在线数据 这种数据需要连续读取和回写 而另一种辅助数据是只读的 如帮助文件 用户信息和文档等 Web 数据处理主要集中在辅助数据 而 Web OLTP 主要 集中在核心在线数据 客户端客户端 客户端是表现逻辑层 执行含有各种扩展的 HTML 包括动态 HTML 页面 这些扩展既 来自浏览器 也来自可视化 JavaBeans 和 ActiveX 组件 在任何情况下 我们至少需要一个 HTML 页面 由此 HTTP 可从服务器端传至客户端 应用程序的其它部分可以是一个整体 因为大部分的 Web 应用都是为 Internet 编写的 对专业的 IT 应用而言 Web 是一个成功 的平台 用户可以在断开连接后继续工作 这就意味着远程象本地一样可存取事务和逻辑 数据 这样不仅要分发应用程序 而且还要分发数据 应用和数据服务器端应用和数据服务器端 Web 结构中的剩余部分就是完成应用程序如何与数据协同工作 数据可分成两大类 事务逻辑和数据逻辑 数据逻辑驻在数据服务器中 而事务逻辑则置于应用服务器中 事 环境保护信息系统总体设计方案 16 务逻辑又可分为两类 事务组件和应用服务 事务组件定义了事务及其操作 而应用服务 则是提供一般应用性能的组件 如菜单管理 主从数据格式等 在一个完整的应用中 以 上方式往往同时存在 例如 对不存取任何数据的 Web 页面 传统的 Web 方法是很好的 由 Web 服务器从文件系统中读取页面 然后送给客户端 可定制的任务流控制管理可定制的任务流控制管理 网络应用系统在针对具体的企业实体实现其日常管理需求时 企业生产中业务流程的 概念需要得到体现 而在管理过程中 对任意的流程的可控是实现质量管理的关键 我们 考虑通过岗位和角色的概念和网络应用实现 B S 结构上流程可控功能 岗位与角色的划分岗位与角色的划分 企业的业务大多复杂和繁多 不利于实现计算机管理 因此 通过提取性质相似的岗 位 可以简化流程管理中面对的对象的数量 这也是面向对象的编程方法的体现 例如生 产流程与采购流程都有合同制订的相似过程 面向的对象 合同 虽然不同 但过程运作 却是相似的 可以归结在一起 对软件设计来说 这是相同的方法 而不同合同内容即是 这同一方法的不同属性 数据库的岗位字段的设计数据库的岗位字段的设计 如前所述 方法与属性恰恰构成关系型数据库的对应关系 通过任务流数据字段的建 立可以实现如下功能 1 灵活的任务流控制 企业任何工作流程的改动或变化均可方便的在数据库中更改 2 便于统计数据的收集和汇总 任务定制的设想任务定制的设想 通过网络应用系统的管理页面 任务流程的制订者可以通过调用后台数据库重新组织 相关岗位或角色实现任务流的定制 同时任务流程的管理者可以通过查询页面及时掌控流 程的执行过程 而相关流程的执行者将通过过程的开始和结束标记体现流程的执行全过程 以岗位为依据进行严格的权限管理以岗位为依据进行严格的权限管理 从岗位的概念中不难看出不同的岗位具有不同的业务对象或执行活动 而质量管理的 目的就是保证业务流程在有序的 可控的情况下执行 因此 对每一个流程的具体执行者 的权限进行控制是保证数据安全的重要方法 以岗位为依据组织全院的人员数据库 可以 明确每个员工的责任 做到分工明确 责任到人 设置不同的数据访问优先级别 可以确 保后台数据的安全性和完整性 实现文档电子化管理实现文档电子化管理 电子化文档的管理 可以确保各项文档材料的准确收集和发放 公文流转的实现 可 以增强各业务流程的可控性 Internet 增值服务增值服务 对于服务和培训的工作 考虑采用外部网络 internetInternet 和内部网络 intranetIntranet 的方式实现 统一的后台数据平台统一的后台数据平台 共用一个数据后台 保证数据的可靠性和唯一性 通过通过 XML 语言实现语言实现 Internet 上的数据交换上的数据交换 XML 的一个主要应用是改变数据交换的根本模式 传统 EDI 电子数据交换 机制依靠不 同商业之间的强大计算机系统来实现压缩的信息传输 每一条信息在传输使用和提供给用 户之前都必须编码 网络应用系统在网上运作时用户端每填完一个 HTML 的表格之后 都 环境保护信息系统总体设计方案 17 要把表格还给初始的服务器处理 所有数据处理都集中在了一端 而 XML 可以在客户端处 理数据 并在必要时传输给相关用户而不必要改换数据格式 XML 的应用弥补了许多 HTML 的缺陷 我们把它在网上的应用总结为四点 1 当网络客户必须在不同的数据库之间传递信息时的应用 2 当需要把大部分从网络服务器载下的数据在用户端处理时的应用 3 当相同的数据对于不同的用户需要有不同的界面时的应用 4 当网络情报供货商要把发现的信息精心裁减 并发送给不同的个人用户时的应用 因此 在本系统中 通过定义一部分 XML 页 可以达到分担后台数据库的工作 将一部分 数据工作转移到客户端来进行 环境保护信息系统总体设计方案 18 6 6 关键技术介绍关键技术介绍 6 16 1基于基于 B S DB S D 三层体系结构的运行环境三层体系结构的运行环境 浏览器 Browser WEB 服务器 Server 数据库服务器 Database 是解决公共信息服务以及 交互相应动态服务最适用的一种应用模型 实现了真正意义上的瘦客户 大大简化了应用 系统的分发 配置管理和版本管理工作 图表 15 基于 B S D 三层体系结构的运行环境示意图 其中 WEB 客户端是 WEB 浏览器 例如 Netscape Navigator 或者 Microsoft Internet Explorer WEB 服务器是任何基于 HTML 的服务器 例如 Netscape Enterprise Server 或者 Sybase Application Server 等 应用服务器是对 WEB 服务器功能的一种扩展 负责权限 组 件 事务 数据库连接等管理 最终用户可以通过 WEB 浏览器发出请求 通过 HTTP 协议 与 WEB 服务器进行通信 如果是数据请求 WEB 服务器 应用服务器 与数据库服务器 通信 将返回数据构造成浏览器页面返回给用户 三层体系结构特别适用于电子商务 1 在前台 客户并不需要安装特别复杂和庞大的应用系统 只需要使用操作系统集成 的网络浏览器即可 这使得前台系统非常方便的推广 适用于存在非常庞大的客户群的情 况 2 商务处理完全放在中间的应用服务层 客户通过浏览器发出命令 比如说 查询 下订单等 应用服务层获得命令 进行相应的处理 并以 HTTP 的形式返回用户结果 这 同样适合于分散用户 集中处理的特性 3 数据一般存放于一个强大的数据服务器中 所有用户可以通过应用服务器访问数据 服务器 这样可以使用数据集中存放 便于维护和管理 这也是当前数据管理形式的发展 方向 由以上叙述可知 如果用户系统是一个多用户但又需要集中处理 数据需要集中存放 的情况的话 三层结构将是一个不错的软件模型 6 26 2数据后台数据后台 MySQLMySQL 的技术特点的技术特点 6 2 16 2 1MySQLMySQL 的定义的定义 MySQL 是一个真正的多用户 多线程 SQL 数据库服务器 SQL 结构化查询语言 是 世界上最流行的和标准化的数据库语言 MySQL 是以一个客户机 服务器结构的实现 它由 一个服务器守护程序 mysqld 和很多不同的客户程序和库组成 SQL 是一种标准化的语言 它使得存储 更新和存取信息更容易 例如 你能用 SQL 语言为一个网站检索产品信息及存储顾客信息 同时 MySQL 也足够快和灵活以允许你存储 记录文件和图像 MySQL 主要目标是快速 健壮和易用 最初是因为我们需要这样一个 SQL 服务器 它 能处理与任何可不昂贵硬件平台上提供数据库的厂家在一个数量级上的大型数据库 但速 请求 响应 请求 响应 请求 响应 客户浏览器Web 服务器 应用 服务器 数据库 服务器 环境保护信息系统总体设计方案 19 度更快 MySQL 就开发出来 自 1996 年以来 我们一直都在使用 MySQL 其环境有超过 40 个数据库 包含 10 000 个表 其中 500 多个表超过 7 百万行 这大约有 100 个吉字节 GB 的关键应用数据 6 2 26 2 2主要特征主要特征 下表描述 MySQL 一些重要的特征 1 使用核心线程的完全多线程 这意味着它能很容易地利用多 CPU 资源 以及对大 量开发语言的支持 如 C C Eiffel Java Perl PHP Python 和 TCL API 等等 2 可运行在不同的平台上 适合作为以 Linux 为后台服务器和 Windows 环境为通用 客户端的本系统数据后台 3 支持多种列类型 1 2 3 4 和 8 字节长度的有符号 无符号整数 4 完全支持 SQL 结构化查询语言的方法 在查询的 SELECT 和 WHERE 部分支持全部 运算符和函数 通过一个高度优化的类库实现 SQL 函数库并且像他们能达到的一 样快速 通常在查询初始化后不应该有任何内存分配 全面支持 SQL 的 GROUP BY 和 ORDER BY 子句 支持聚合函数 5 支持 ODBC 语法和 JDBC 语法 6 灵活且安全的权限和口令系统 并且它允许基于主机的认证 口令是安全的 因 为当与一个服务器连接时 所有的口令传送被加密 7 客户端可使用 TCP IP 连接或 Unix 套接字 socket 或 NT 下的命名管道连接 MySQL MySQL 特有的 SHOW 命令可用来检索数据库 表和索引的信息 6 2 36 2 3稳定性要求稳定性要求 MySQL 以多层结构和不同的独立模块编写 在本系统中 对涉及其中有限的模块所作 的测试表明其稳定性可以信赖 1 ISAM 表处理器 稳定 它管理所有在 MySQL 3 22 和早期版本中的数据的存储和检索 在所有 MySQL 版本中 代码中已经没有一个单独 报告的 错误 得到一个损坏的数据库表的唯一已知方法是在 一个更新中途杀死服务器 即使这样也不大可能破坏任何数据而不能挽救 因为所有数据 在每个查询之间被倒入 flush 到磁盘 而且从来没有一个有关由于 MySQL 中的错误而丢失 数据的错误报告 2 语法处理器和词法分析器 稳定 3 标准客户程序 稳定 这些包括 mysql mysqladmin 和 mysqlshow mysqldump 及 mysqlimport 4 基本结构式查询语言 稳定 基本 SQL 函数系统 字符串类和动态内存处理 实际测试中未发现错误 5 Linux 线程 Gamma 唯一发现的问题是 fcntl 调用 它通过使用 mysqld 的 skip locking 选项解决 但不影 响相关操作的执行 6 考虑 JDBC 与 ODBC 互连的操作 MyODBC 使用 ODBC SDK 2 5 使用良好 在通过 JSP 页面的 JDBC 语法通过 ODBC 调 用后台 MySQL 的试验中表现良好 环境保护信息系统总体设计方案 20 6 36 3 JavaJava 技术的应用技术的应用 6 3 16 3 1ServletServlet 技术 灵活的服务器端应用程序技术 灵活的服务器端应用程序 6 3 1 1何为何为 Servlet 技术技术 Servlet 是是 JAVA 2 0 中新增的一个全新功能 他是与 Applet 相对应的 Applet 是运 行在客户端的浏览器 而 Servlet 是运行在服务器端的 JAVA Servlets 是运行在请求 面向 请求服务器上的模块 一个 servlet 可以从一个 HTML 订单表中获取数据然后用一些商业上 的算法来更新公司相应的订单数据库 也就是说 servlet 能够象 CGI 脚本一样扩展 WEB 服务器功能 但是 servlet 占用很少 密集资源 当一个服务器装载 servlet 时 它运行 servlet 的 init 方法 这个方法不能反复 调用 一旦调用就是再装载 servlet 直到服务器调用 destroy 方法卸载 servlet 后才能再调 用 每个新的 CGI 要求在服务器上新增一个进程 如果多个用户并发地访问该程序 这些进 程将消耗该 Web 服务器所有的可用资源 并且系统性能降低到极其低下的地步 有很多用 CGI 脚本编制的一些站点由于访问量剧增 性能迅速下降 这是 CGI 脚本一个缺点 同时 由于 servlet 是用 java 编写的 因此是跨平台的 实际 servlet 是电子商务真正的开始 6 3 1 2Servlet 工作原理工作原理 与小应用程序在浏览器上运行并扩展了浏览器的功能相似 HTTP 小服务程序在启用 Java 的 Web 服务器上运行并扩展了 Web 服务器的功能 小服务程序是使用 Java 小服 务程序应用程序设计界面 API 以及关联的类 和方法的 Java 程序 除了 Java Servlet API 外 小服务程序还可以使用扩展 API 的 Java 类软件包 HTTP 小服务程序通过创建在 Web 上提供请求和响应服务的框架 扩展了 Web 服务器的 功能 当客户机发送请求至服务器时 服务器可以将此请求信息发送给小服务程序 并让 小服务程序构造客户机响应 小服务程序可在装入应用程序时自动装入 也可以在客户机第一次请求它提供服务时 装入 装入完成后 小服务程序仍继续运行 以等待其它客户机请求 通过使用小服务程 序别名 小服务程序 URL 您可以装入小服务程序的多个实例 每个别名都有不同的实 例 小服务程序可执行的功能范围很广 例如 它能够 根据客户机请求的性质 创建并返回一个包含相应动态内容的