智能路灯管理系统设计（设计成果+说明书+任务书+开通报告）

摘要根据对用户需求的分析，将GIS信息系统、GPRS通信技术、网络技术、数据库技术综合运用到路灯管理系统，采用B/S架构，设计实现了智能路灯管理系统。采用GPRS网络通信，实现了照明终端设备的开关控制、数据统计、实时监控等功能，可以进行上位机与下位机之间的无线通讯，完成了对照明终端设备的可视化管理，使城市照明系统的管理更加人性化、智能化。提高了城市照明管理系统的管理水平，减少管理人员管理和维护的劳动强度，提高管理效率，减少安全隐患的存在、为社会带来一定的社会效益和经济效益。关键词路灯管理，网络，远程控制AbstractAccordingtotheanalysisofuserneeds,GISinformationsystem,SPRScommunicationtechnologysystem,networktechnologydatabasetechnologyareappliedtothestreetlightmanagementsystem.ThemanagementsystemofintelligentstreetlightingwasdesignedandrealizedbasedonB/Sarchitecture.Thefunctionoflightingswitchcontrolofterminalequipment,datastatisticsandreal-timemonitoringfeaturesbasedonGPRSnetworkcommunications.Wirelesscommunicationbetweenthehostcomputerandthenextcrewcanbecarriedon.Thevisualmanagementofintelligentlightingterminalequipmentwasrealizedsothatthesystemofurbanlightingmanagementbecamemorehumanandintelligent.Thelevelofurbanlightingmanagementwasimproved.Thelaborintensityofmanagementandmaintenanceofmanagerswasreducedandthemanagementefficiencywasimprovedandtheexistenceofsecurityriskswasreduced.Furthermore,thesocialandeconomicbenefitswasbroughttothecommunity.KeywordsStreetlightManagement,Network,RemoteControl目录1引言.11.1课题研究背景与意义.11.2国内智能路灯系统研究与发展现状.22相关技术介绍.32.1ASP.NET.32.2C#.52.3SQL数据库.62.4GPRS技术.72.5GIS信息系统.93系统开发模式.123.1C/S开发模式.123.2B/S开发模式.133.3基于B/S模式的路灯管理系统架构.144需求分析.154.1系统的组成.154.2数据库设计.174.3系统的工作原理.185系统设计.185.1登录模块.185.2监控模块.20结论.28致谢.29参考文献.301引言1.1课题研究背景与意义路灯照明系统是城市建设不可或缺的公用设施，是城市建设的一个重要组成部分，它对于营造良好的社会治安、环境美化、以及非常情况下的应急事件处理起着重要作用。随着国家建立资源节约型社会理念的提出，以及对于可持续发展方针的重视，城市路灯系统的技术水平提升已经迫在眉睫。改变城市路灯监控方式不仅可以达到减少人力物力资源浪费的目的，同时还可以提升城市路灯的管理和维护水平，从而更好地利用现代技术水平达到提升公共基础设施管理水平的目的1,2。现代化城市照明的大规模发展，为城市照明的维护和管理带来了巨大的挑战。而传统的路灯照明控制方式由于没有远程数据采集和通讯功能，无法实现集中监控，所以运行、操作结果不能集中监视、记录和统计，达不到量化管理的要求。传统的控制方式中，设备是否正确动作、工作是否正常等无法及时知道，只有靠大量工作人员巡视、市民报修等手段了解3。随着近年来城市路灯、景观灯数量的快速扩展，设备巡视的工作量也越来越大，路灯管理人员的巡视无法及时掌握设备的故障情况，从而导致故障得不到迅速处理，亮灯率故障率等数据也无法实时统计6。随之城市现代化的飞速发展，传统的路灯控制方式已经不适合需求，需要新的控制系统对整个城市的路灯进行统一的控制、管理4。智能路灯控制系统是根据每天不同的时间、室外光亮度或该区域的用途把多种调整照明的手段整合在一起，并使它们之间互相协凋来自动控制照明。其中最重要的一点就是可进行预设，即可以通过一系列设置来调节照明亮度，这些设置也称为场景，可由调光器系统或中央控制系统自动调用5。智能路灯控制系统是城市智能化进程中的一个重要标志。从社会意义上说，它的实现将广泛影响城市公共设施的使用效率和管理方式；从技术意义上说，它的实现标志着人们具备了对大范围分布式对象的监控能力6。采用先进的路灯管理系统，可以实现集中的路灯控制，提高工作效率，方便管理；能够实现远程监控，实时掌握系统的运行状态，并对状态数据进行记录，以便查询和统计，对突发故障提高应急反应速度，从而提高工作效率，使管理工作规范化；能够节约能源，根据实际情况准确调整开关灯时间，在照明效果满足需要的情况下尽量缩短和减少开灯时间，达到节约能源的目的，城市路灯控制系统由于在节省能源、灵活管理等方面具有重要意义，必将在中国城市建设中得到广泛应用7。1.2国内智能路灯系统研究与发展现状1.2.1我国目前路灯系统的现状我国大部分城市目前的路灯管理现状还处于落后的“人力”管理方式，浪费大量的人力物力资源8。管理和控制方式没有智能化，不能根据季节、天气、当日的光亮情况去动态的控制路灯的开关，如在光线较亮的路段或者凌晨时段，如能采取间隔开灯的工作方式，这样就可以实现节约能源的目的。路灯的监控方式主要还是由人工监控，这样受到天气、时间、地域等条件的限制和约束，给监控工作带来很大的不便，管理效率低下，由于不能实现数据的实时远程采集交换功能，遇到故障就很难及时发现和排除。所以实时、稳定、智能的路灯管理系统的实现可以在很大程度上改观和解决现在城市照明系统中出现的一些弊端，从而改善城市照明系统的服务质量，降低城市照明成本，有利于社会稳定、交通安全，使人们生活更加便捷，同时城市照明管理系统的智能控制化也是城市文明发展的重要体现9。1.2.2我国智路灯系统的发展在我国“路灯智能监控系统”已经屡见不鲜，从80年代末期就开始有人研究。1993年开始研制的上海市区路灯监控系统，是一个覆盖全市的计算机远动系统，具有遥测、遥信、遥控功能，用于上海市区重要道路路灯及配电设施的监控。主站系统采用WINDOWSNT操作系统、专用工控平台、SQL数据库、WEB浏览方式。操作界面友好，对路灯管理实用高效，在亮灯率处理、事故分析等方面具有独到之处10。广州市针对国内城市照明管理的现状及需要，推出了功能强大的RDD-3000城市照明集中监控系统。可实现遥测、遥信和遥控功能，运行方式灵活可靠，可按本地的经纬度自动控制灯具开、关，远方遥测运行参数，自动报告运行故障，并准确指出故障路段，提供运行分析报告11。兰州市路灯管理所路灯智能化监控系统，路灯管理人员只需将鼠标轻轻一点，路灯的运行情况便一目了然。哪里出现故障，智能化监控系统会马上报警，抢修人员可马上赶往现场进行抢修12。大连市现代高技术发展公司，为适应城市经济建设的发展，成功研制出城市路灯监控管理系统。该系统集计算机网络技术、无线通信技术和路灯路段检测技术于一体，可实现对全市路灯的集中控制监测、管理在中央监控室的电脑上可实时地掌握全市路灯的实际情况与在电子地图上能够指明损坏路灯的位置及原因13。2相关技术介绍2.1ASP.NET2.1.1ASP.NET的起源ASP.NET的前身是ASP技术，是在IIS2.0上首次推出，当时与ADO1.0一起推出，在IIS3.0发扬光大，成为服务器端应用程序的热门开发工具，微软还特别为它量身打造了VisualinterDev开发工具，在1994年到2000年之间，ASP技术已经成为微软推展WindowsNT4.0平台的关键技术之一，数以万计的ASP网站也是这个时候开始如雨后春笋般的出现在网络上。由于它的简单以及高度客制化的能力，也是它能迅速窜起的原因之一14。不过ASP的缺点也逐渐的浮现出来：意大利面型的程序开发方法，让维护的难度提高很多，尤其是大型的ASP应用程序。直译式的VBScript或JScript语言，让效能有些许的受限。延展性因为其基础架构扩充性不足而受限，虽然有COM组件可用，但开发一些特殊功能，如文件上传，没有来自内置的支持，需要寻求第三方软件商开发的组件。1997年时，微软开始针对ASP的缺点，准备开始一个新项目来开发，当时ASP.NET的主要领导人ScottGuthrie刚从杜克大学毕业，他和IIS团队的MarkAnders经理一起合作两个月，开发出了下一代ASP技术的原型，这个原型在1997年的圣诞节时被发展出来，并给予一个名称：XSP，这个原型产品使用的是Java语言。不过它马上就被纳入当时还在开发中的CLR平台，确实有很大的风险，但当时的XPS团队却是以CLR开发应用的第一个团队15。为了将XSP移植到CLR中，XSP团队将XSP的内核程序全部以C#语言重新撰写。在内部的项目代号是“ProjectCool”，但是当时对公开场合是保密的，并且改名为ASP+，作为ASP技术的后继者，并且也会提供一个简单的移转方法给ASP开发人员。ASP+首次的Beta版本以及应用在PDC2000中亮相，由BillGates主讲关键技术的概览，由富士通公司展示使用COBOL语一言撰写ASP+应用程序，并且宣布它可以使用VisualBasic.NET、C、Perl与Python语言，其中后两者由ActiveState公司开发的互通工具来开发16。在2000年第二季时，微软正式推动.NET策略，ASP+也顺理成章的改名为ASP.NET，经过四年的开发，第一个版本的ASP.NET在2002年1月5日亮相，ScottGuthrie已经在微软开发了数个产品，像ASP.NETAJAX和MicrosoftSilverlight。目前最新版本的ASP.NET4.0以及.NETFramework4.0已经发布17。2.1.2ASP.NET的特性因为ASP.NET是基于通用语言编译运行的程序，所以它的强大性和适应性可以使它运行在Web应用软件开发者的Windows全部的平台上。通用语言的基本库、消息、机制、数据接口的处理都能无缝的整合到ASP.NET的Web应用中。ASP.NET同时也是language-independent语言独立化的，因此，用户可以选择一种他最熟悉的语言来编写他的程序，或者把他的程序用很多种语言一共同编写，目前，已经支持的有C#、C+、Jscript、VB等多种语言。将来，这样的多种程序语言协同工作的能力保护您现在的基于COM+开发的程序，能够完整的移植l句ASP.NET18。在ASP.NET一般支持两种开发语言，C#和VB。C#相对比较常用，因为是.NET特有的开发语言，VB.NET则为以前VB专门程序设计，适合于以前VB程序员。如果新接触.NET，没有其他开发语言经验者，建议直接学习C#。ASP.NET使用一种基础字符来分级的配置系统，使用户的服务器环境和应用程序的设置变得更加简单。因为配置信息都保存在简单文本中，新的设置有可能都不需要重新启动本地服务就可以实现。这种设置使ASP.NET的基于应用的开发更加简单和方便19。一个ASP.NET的应用程序在一台服务器系统的安装只需要简单的拷贝一些必须的文件，不需要系统的重新启动，一切就是这么简单。多处理器环境的可靠性ASP.NET已经被刻意设计成为一种可以用于多处理器的开发工具，它在多处理器的环境下用特殊的无缝连接技术，将很大的提高运行速度。即使你现在的ASP.NET应用软件是为一个处理器开发的，将来多处理器运行时不需要任何改变都能提高他们的效能，但现在的ASP却做不到这一点。自定义性和可扩展性ASP.NET设计时考虑了让网站开发人员可以在自己的代码中自己定义“plug-in”的模块。这与原来的包含关系不同，ASP.NET可以加入自己定义的任何组件。网站程序的开发从来没有这么简单过。安全性基于windows认证技术和应用程序配置，你可以确保你的源程序是绝对安全的。ASP.NET的语法在很大程度上与ASP兼容，同时它提供一种新的编程模型和结构，可生成伸缩性和稳定性更好的应用程序，并提供更好的安全保护。可以通过在现有ASP应用程序中逐渐添加ASP.NET功能，随时增强ASP应用程序的功能。ASP.NET是一个已编译的、基于.NET的环境，把基于通用语一言的程序在服务器上运行。将程序在服务器首次运行时进行编译，比ASP即时解释程序速度上要快很多。而且是可以用任何与.NET兼容的语言创作应用程序20。另外，任何ASP.NET应用程序都可以使用整个.NETFramework。开发人员可以方便地获得这些技术的优点，其中包括托管的公共语言运行库环境、类型安全、继承等等。ASP.NET可以无缝地与WYSIWYGHTML编辑器和其他编程工具(包括MicrosoftVisualStudio.NET)一起工作。这不仅使得Web开发更加方便，而且还能提供这些工具必须提供的所有优点，包括开发人员可以用来将服务器控件拖放到Web页的GUI和完全集成的调试支持21。当创建ASP.NET应用程序时，开发人员可以使用Web窗体或XMLWebservices，或以他们认为合适的任何方式进行组合。每个功能都能得到相同结构的支持，使用户能够使用身份验证方案，缓存经常使用的数据，或者对应用程序的配置进行自定义。如果用户从来没有制作过网站，或者不了解HTML语言和简单的Web开发技术。那么ASP.NET会有些难度22。2.2C#C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NETFramework之上的高级程序设计语言。并定于在微软职业开发者论坛(PDC)上登台亮相。C#是微软公司研究员AndersHejlsberg的最新成果。C#看起来与Java有着惊人的相似；它包括了诸如单一继承、接口、与Java几乎同样的语法和编译成中间代码再运行的过程。但是C#与Java有着明显的不同，它借鉴了Delphi的一个特点，与COM(组件对象模型)是直接集成的，而且它是微软公司.NETwindows网络框架的主角。C#是一种安全的、稳定的、简单的、优雅的，由C和C+衍生出来的面向对象的编程语言。它在继承C和C+强大功能的同时去掉了一些它们的复杂特性（例如没有宏和模版，不允许多重继承）。C#综合了VB简单的可视化操作和C+的高运行效率，以其强大的操作能力、优雅的语法风格、创新的语言特性和便捷的面向组件编程的支持成为.NET开发的首选语言，并且成为ECMA与ISO标准规范。C#看似基于C+写成，但又融入其它语言如Pascal、Java、VB等。微软C#语言定义主要是从C和C+继承而来的，而且语言中的许多元素也反映了这一点。C#在设计者从C+继承的可选选项方面比Java要广泛一些（比如说struts），它还增加了自己新的特点（比方说源代码版本定义）。但它还太不成熟，不可能挤垮Java。C#还需要进化成一种开发者能够接受和采用的语言。而微软当前为它的这种新语言大造声势也是值得注意的，目前大家的反应是：“这是对Java的反击”。C#更像Java一些，虽然微软在这个问题上保持沉默，这也是意料中的事情，因为Java近来很成功而使用Java的公司都报告说它们在生产效率上比C+获得了提高。Java所带来的巨大影响和大家对它的广泛接受已经由工作于这种语言和平台之上的程序员数量明显的说明了（估计世界范围内共有两百五十万程序员使用Java）。由这种语言写成的应用程序的数量是令人惊讶的并已经渗透了每一个级别的计算，包括无线计算和移动电话（比如日本发明的Java电话）。C#能够在用户领域获得这样的礼遇吗？我们必须等待并观望，就像已经由SSI公司的CEO和主席Kalpathis.Suresh指出来的那样，“我发现所有这些都是渐进的。如果C#不存在，我们总能回到Java或C和C+这些都不完全是新技术，它们在更大的意义上来说只是大公司制造的市场噱头，我们必须给他们时间安顿下来看看这些是不是真的对IT工业有什么影响23。”2.3SQL数据库随着网络的飞速发展和网络服务的日益完善，网络上的信息量呈几何级数增加。为了有效地组织、存储、管理和使用网上的信息，数据库技术被普遍地应用于网络领域。现在internet上的网站，很多都有自己的数据库系统支持。数据库系统可以把网站的各种数据很好地组织起来，并自动生成动态Web页面，能够根据浏览者需求来显示不同的页面内容，同时还能够实现一定的逻辑操作，如果没有数据库的支持，大型网站将是无法运行的。Web和数据库相结合的工作模式是数据库系统运行在后台，对数据进行安全的存储和快速的检索；Web在前台运行，当客户提出一个查询请求的时候，Web服务器运行一个应用程序对数据库操作，并把结果传送给客户端，客户端的浏览器得到数据后将最终结果显示给用户。网络数据库平台主要有Oracle、SQLserver等，其中比较流行的Web数据库是：作为自由软件的MySQL数据库、Microsoft公司的SQLserver数据库和Oracle公司的Oracle数据库，这三种主流的数据库，在体系上、操作系统上都有着不同的特点。下面从易用性、稳定性和兼容性进行比较24：1.易用性易用性是指人机交互的状况。MySQL数据库，用户主要通过终端的文字界面数据库进行各种操作，这种操作学习起来花费时间较长，操作不够直观。但这种操数据库最基本的操作方式，其通用性最好，并且对终端机型限制不大。SQLserver，除了上面所说的那种文字终端的操作方式，还有图形化操作界面，图形化的界面不需要使用者记下所命令和命令的参数，使用者只需要作一些选择，向表单中添加项目，就可以完成数中的大部分操作。Oracle的最新版本提供了文字终端的方式，也提供了图形化的方式。此外，还有很多第三方的控制软件，它们都可以用终端或图形进行操作。2.稳定性MySQL是免费软件，技术支持不是很完善。SQLserver和Oracle技术支持都很完善，同时提供的文档和学习资料也比较全面。另外，数据库的稳定性还要依赖于数据库所在系统的稳定性，MySQL与Linux、SQLServer与windows系统、Oracle与Unix系统都是完美组合。3.兼容性兼容性是指数据库对操作系统的兼容性，也就是说数据库可以在在哪些操作系统上运行。对于SQLServer来讲，它只能运行在Windows操作系统上；MySQL可以运行在Linux、WindowsNT和部分UNIX系统上；Oracle则更有广泛性，它可以安装在Linux、WindowsNT等操作系统上。根据以上几种数据库的各自特点及综合考虑，本系统采用MicrosoftSQLServer数据库。它是一个基于TransactSQL语言和浏览器/服务器模式的关系型数据库系统，选择MicrosoftSQLserver主要基于如下特点：提供了一个安全的、可扩展的、易管理、高性能的、完全的浏览器/服务器体构，可以更有效地使用网络。在B/S运行模式下，数据库的查询操作都集中在服务器上进行，在网络上传输的是用户的请求命令和服务器的检索结果，而不是整个数据库从而减少了网络上的信息流量，提高了网络的使用效率。提供了一套典型的、图形化的、方便易用的用户界面式管理工具、MicrosoftSQLServer的企业管理器是一个集成化管理工具，用户能够直观地实现MicrosoftSQLServer服务器的配置、数据库及数据对象的管理、数据备份/恢复、人物调度、数据复制等功能。支持ODBC、OELDB规范，允许使用ODBC的接口函数访问数据库。另外，MicrosoftSQLServer还支持多线程操作，对多用户应用提供了充足的保护措施能够阻止冲突和防止错误产生，高效地给多用户分配可用的资源。这不但减少了内存占用空间，有利于保持系统的运行速度。它还具有隐含的并发控制能力以及良好的兼容性25。2.4GPRS技术2.4.1GPRS的网络结构GPRS是通用分组无线服务技术（GeneralPacketRadioService）的简称，可以说是GSM网络的延伸，是在现有GSM（全球移动通讯系统，GlobalSystemofMobileCommunication）网络的基础上发展出来的一种新业务。与以往GSM不同，GPRS技术是将数据分组封包进行少量数据的快速传输，因此很适合引入到城市照明管理系统当中26。GPRS是位于第二代和第三代移动通讯技术之间的“2.5代”通讯技术。GPRS采用分组通信的方式，在数据交换中将数据分成一定长度的包，在每个组包前面加入一个分组头，在分组头的信息中注明将要发往的地址。数据在传输之前不需要提前预约信道去建立连接，而是在数据包到达之后，根据分组头中的信息，将数据临时通过一个可用的信道资源将该信息发送出去。因此，信道资源在这种传输方式中可以看作是所有用户共享，而不存在固定的占用关系。图2-1GPRS网络结构体系GPRS采用的是分组交换和分组传输的方式，使得GSM网络对数据业务的服务得到加强。GPRS是现在GSM网络的一种新的突破，在原有GSM网络的基础上增加了SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)等功能实体。GPRS支持与IP互联网的直接互联，同时也支持通过GGSN实现的和PSPDN(分组交换公用数据网，PacketSwitchedPublicDataNetwork)的互联26,29。SGSN是服务GPRS支持节点，为MS服务完成主叫或者被叫提供管理功能，完成数据分组转发、加密、压缩和翻译地址的功能，和MSC（移动交换中心）/VLR（拜访位置寄存器）/EIR（设备标识寄存器）配合完成移动性管理（登记、漫游、鉴权等）功能，对逻辑链路进行建立、维护和释放，对无线资源进行管理。SGSN也能够完成不同接口间协议的转换，如Gb接口SNDCP、LLC和Gn接口的IP协议。GGSN是网关GPRS支持节点，其实也就是路由器或者网关，它提供GPRS和公共数据分组网络通过协议X.75或者X.25互联，因为SGSN和GGSN都具有IP地址，所以GPRS的路由功能也由他们来完成31。2.4.2GPRS的特点GPRS也是数据承载业务，用户在任何地点、任何时间方便快捷的连入网络，与原有的GSM网络相比较具有很多优点32：（1）连接速度快。GPRS建立新的连接所需时一间非常短，基本上可以无缝连接网络，实现“永远在线”。为需要进行数据实时交换的需求提供了很大保障，保证数据的准确性，及时性。（2）计费方式灵活。GPRS在数据传输时是按照流量的多少来进行收费，而不是按照所在线时间进行计费。如果没有新的流量产生，则就不会有费用产生。（3）数据传输速度快GPRS数据传输时附带冗余信息少，使得数据传输速率显著提高，可提供9.05-171.2Kbps的数据传输速率。但随之对应的是冗余信息的减少大大降低了纠错能力，只能靠重传机制来保障数据的可靠性。（4）覆盖范围广。GPRS技术是基于GSM网络的一种技术，现在GSM网络覆盖率非常普及，使得GPRS随时随地几乎都能使用，连接基本上不受限制和影响。（5）投资成本低。GPRS可以同过覆盖全国的虚拟数据通信专用网络直接连入Internet，组网简单、方便、灵活，不需要再专门投资购买网络设备，降低了资金成本的投入。（6）数据保密性强。GPRS技术可以在连入互联网的计算机后台直接操作，由于GPRS技术现在较为成熟，采用对数据分组封包进行传输的方式，数据传输稳定可靠，同时监控中心程序也能提供自动动态密码保护和多级操作口令，使得数据保密性更强33。2.5GIS信息系统2.5.1GIS的基本概念GIS即地理信息系统（GeographicInformationSystem），是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。地理信息系统作为获取、存储、分析和管理地理空间数据的重要工具、技术和学科，近年来得到了广泛关注和迅猛发展。2.5.2GIS的功能(1）数据采集与编辑功能GIS的核心是一个地理数据库，所以建立GIS的第一步是将地面的实体图形数据和描述它的属性数据输入到数据中，即数据采集.为了消除数据采集的错误，需要对图形及文本数据进行编辑和修改。（2）属性数据编辑与分析属性数据比较规范，适应于表格表示，所以许多地理信息系统都采用关系数据库管理系统管理。通常的关系数据库管理系统(RDBMS)都为用户提供了一套功能很强的数据编辑和数据库查询语言，即SQL，系统设计人员可据此建立友好的用户见界面，以方便用户对属性数据的输入、编辑与查询。除文件管理功能外，属性数据库管理模块的主要功能之一是用户定义各类地物的属性数据结构。由于GIS中各类地物的属性不同，描述他们的属性项及值域亦不同，所以系统应提供用户自定义数据结构的功能，系统还应提供修改结构的功能，以及提供拷贝结构、删除结构、合并结构等功能。（3）制图功能GIS的核心是一个地理数据库。建立GIS首先是将地面上的实体图形数据和描述它的属性数据输出到数据库中并能编制用户所需要的各种图件。因为大多数用户目前最关心的是制图。从测绘角度来看，GIS是一个功能极强的数字化制图系统。然而计算机制图需要涉及计算机的外围设备，各种绘图仪的接口软件和绘图指令不尽相同，所以GIS中计算机绘图的功能软件并不简单，ARC/INFO的制图软件包具有上百条命令，它需要设置绘图仪的种类，绘图比例尺，确定绘图原点和绘图大小等。一个功能强的制图软件包还具有地图综合，分色排版的功能。根据GIS的数据结构及绘图仪的类型，用户可获得矢量地图或栅格地图。地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图，如行政区划图、土壤利用图、道路交通图、等高线图等等。还可以通过空间分析得到一些特殊的地学分析用图，如坡度图、坡向图剖面图等等。（4）空间数据库管理功能地理对象通过数据采集与编辑后，形成庞大的地理数据集。对此需要利用数据库管理系统来进行管理。GIS一般都装配有地理数据库，其功效类似对图书馆的图书进行编目分类存放，以便于管理人员或读者快速查找所需的图书。其基本功能包括：数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能。（5）空间分析功能通过空间查询与空间分析得出决策结论，是GIS的出发点和归宿。在GIS中这属于专业性，高层次的功能。与制图和数据库组织不同，空间分析很少能够规范化，这是一个复杂的处理过程，需要懂得如何应用GIS目标之间的内在空间联系并结合各自的数学模型和理论来制定规划和决策。由于它的复杂性，目前的GIS在这方面的功能总的来说是比较低下的。典型的空间分析有：(6）拓扑空间查询空间目标之间的拓扑关系有两类，一种是几何元素的节点、弧段和面块之间的关联关系，用以描述和表达几何要素间的拓扑数据结构，另一种是GIS中地物之间的空间拓扑关系，这种关系可以通过关联关系和位置关系隐含表达，用户需通过特殊的方法进行查询。（7）缓冲区分析缓冲区分析是根据数据库的点、线、面实体，自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形，它是地理信息系统重要的和基本的空间分析功能之一。（8）叠置分析将同一地区，同一比例尺的两组或更多的多边形要素的数据文件进行叠置，根据两组多边形边界的交点来建立具有多重属性的多边形或进行多边形范围的属性特征的统计分析。(9)空间集合分析空间集合分析是按照两个逻辑子集给定的条件进行逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算。(10)地学分析地理信息系统除有以上基本功能外，还提供一些专业性较强的应用分析模块，如网络分析模块，它能够用来进行最佳路径分析，以及追踪某一污染源流经的排水管道等等。土地适应性分析可以用来评价和分析各种开发活动包括农业应用、城市建设、农作物布局、道路选线等用地,优选出最佳方案，为土地规划提供参考意见。发展预测分析可以根据GIS中存储的丰富信息，运用科学的分析方法，预测某一事物如人口、资源、环境、粮食产量等，及今后的可能发展趋势，并给出评价和估计，以调节控制计划或行动。另外，利用地理信息系统还可以进行最佳位址的选择，新修公路的最佳路线选择、辅助决策分析和地学模拟分析等等。(11)数字高程模型的建立数字高程模型有三种主要的形式，包括格网DEM、不规则三角网（TIN），以及由两者混合组成的DEM。格网DEM数据简单，便于管理，但因格网高程是原始采样点的派生值，内插过程将损失高程精度，仅适合于中小比例尺DEM的构建。TIN直接利用原始高程取样点重建表面，它能充分利用地貌特征点、线，较好地表达复杂的地形，但TIN存储量大，不便于大规模规范管理，并难以与GIS的图形矢量数据或栅格数据以及遥感影像数据进行联合分析应用。所以一般的GIS都提供了两种数字高程模型的软件包，用户可以根据需要进行选择。(12)地形分析包括等高线分析，透视图分析，坡度坡向分析，断面图分析及地形表面面积和挖填方体积计算。最佳路径分析，追踪污染源流分析，农业布局合理性分析，城市布局合理性分析，道路选线分析等。3系统开发模式3.1C/S开发模式基于Web的网站系统目前有两种结构模式，一种是C/S（Cline/Server，简称C/S）两层结构模式，另一种是B/S（Browse/Server，简称B/S）三层结构模式34。C/S模式是一种分布式计算模式。它将某个应用程序适当分解为多个任务，由几台机器分别执行，共同实现整个过程。在这多个任务之间存在着多种交互关系，其中最基本的是“请求/响应”关系：即Client向Server提出对信息或数据的处理请求，Server服务器针对请求，完成相应处理，并将结果作为响应返回给Client客户端。C/S模式主要由服务器管理程序、客户应用程序和中间件三个部件组成35。Server负责管理系统的资源，其任务集中于：1.数据库安全性。2.数据库访问并发性。3.数据库前端的客户应用程序的全局数据完整性规则。4.数据库的恢复与备份。客户端的主要任务是：1.提供用户与数据库服务器交互的界面。2.向数据库服务器提交用户请求并接收来自数据库服务器的信息。3.利用客户应用程序对存在于客户端的数据执行应用逻辑要求。中间层负责联结客户端应用程序与服务器端管理程序，完成数据库服务器和客户应用程序之间的数据传输，协同完成一个过程，满足用户查询管理数据的需求。C/S模式比文件服务器系统能提供更高的性能，因为客户端和服务器端将应用的处理要求分开，同时又共同实现其处理要求，对客户端程序的请求实现“分布式应用处理”。服务器为多个客户端应用程序管理数据，而客户端程序发送请求和分析从服务器接收的数据。C/S模式是一种两层结构的系统：第一层是在客户机系统上结合了表示与业务逻辑；第二层是通过网络结合了数据库服务器。它将完整的应用程序分布到客户机Client和服务器Server上，其中表示层与应用逻辑层分布到客户机，数据资源层分布到服务器，客户机完成一定的计算任务并通过一定的协议和接口与服务器通信，请求完成一定的服务或要求得到数据。GS系统适用于小规模或中等规模的局域网环境，采用C/S模式开发系统在费用上较低，开发周期也比后来的B/S模式短。但是两层结构的C/S模式在系统的集成与维护、操作界面一致性、系统的扩展性等方面同样存在其局限性36。3.2B/S开发模式基于Web的B/S模式是针对两层结构的缺陷改进而来的。B/S模式是以Web技术为基础的新型的MIS系统平台模式。把传统模式中的服务器部分分解为一个数据服务器与一个或者多个应用服务器，从而构成一个三层结构的客户服务器体系。近年来，基于Web技术的Internet正受到广泛的应用，这种以TCP/IP协议为基础、以Web为核心的企业内部网正吸引着越来越多的企业。成本低、简单易用的客户浏览器能随时随地到企业的Web站点上查阅自己所需的数据。客户端操作界面的一致性克服了两层结构C/S模式客户端多种程序所带来的网站资料的不一致性，而服务器端的开放和基于标准的连接方案，大大加强了网站与外部的联系，同时，动态的、交互式的信息发布改进了网站对客户的服务质量，增加了网站的商业机会。在B/S的三层结构模式中，它将系统处理负载分别分布在Web服务器、应用程序服务器和数据库服务器上。第一层是表示层，即浏览器层，用户只要电脑可以上网，就能够在任何时间、任何点进行动态交互式的数据交换活动；第二层是Web服务器层，它接收所有用户访问请求，并将处理结果通过网络返回给用客户端。Web服务器层可以根据实际的需要，将其划分为更多的逻辑层。第三层是数据库服务器层，Web服务器层根据客户请求向该层发送查询数据的请求，该层接收请求后查询数据库并将结果返回给Web层。采用B/S开发模式，虽然用了应用服务器体系结构，但它很好地解决了C/S模式中的缺点。（1）系统处理负载分布在Web服务器、应用服务器和数据库服务器上。Web服务器、应用服务器的数量可以根据访问量进行扩展，这样，当用户数量增多时性能不会明显下降。（2）业务处理驻留在应用服务器上，应用服务器可以建立与数据库系统的连接池，通过复用连接，可以支持更多的客户。（3）B/S模式中的应用服务器和数据库服务器通常集中放置，并且有比客户机强大的处理能力。（4）容易根据需求部署各种安全模型。在局域网、广域网环境下都能使用而且现有浏览器都支持SSL等安全协议，很容易实现客户端通信数据的加密，这在C/S模式中将花费极大的代价才可能做到。由于系统集中管理配置，客户端都是标准的浏览器，所以大规模部署使用B/S应用不会引起系统管理难题。（5）系统容易使用，用户易于接受和学习。（6）系统容易维护，客户端除了安装操作系统和浏览器外，不需要安装任何为客户开发的软件，客户端的表示逻辑都是从Web服务器上下载。（7）系统比较容易开发和实施，基于Internet的网站开发一般分为Web页面制作Web应用开发。Web页面制作入手容易甚至无需编程，而Web应用开发有大量成熟和商品化软件可供采用，这就能加快开发速度，降低开发难度和成本。3.3基于B/S模式的路灯管理系统架构本课题要实现的智能路灯管理系统是在ASP.NET开发平台上，采用B/S模式的三层基本架构，其模型如图3-1所示，图中的箭头表示调用关系。图中，上层为html、aspx等页面程序，负责页面显示，提供用户与服务器的交流平台。在客户端向指定的服务器发出请求，Web服务器用HTTP协议把所需的文件资料传给用户，客户接受并显示在WWW服务器上。图3-1系统基本架构模型中间层为CS、javascript、GIS等组件，是系统核心部分，担当主要的应用处理任务，完成客户的应用功能，负责逻辑处理，包括处理表示层的HTTP请求，及与数据库服务器的连接和交互，即Web服务器接受客的请求，以ASP.NET与数据库连接，进行申请处理，而后数据库结果返回服务器，传至客户端。通过数据绑定技术建立联系，接收浏览器传来的请求并将请求传给数据库层，同时将请求处理结果返回到浏览器，由Web表单、数据库控件及电子地图组成。其中Web表单是向客户呈现数据和信息的基础，也是响应和处理客户与显示的Web表单交互生成的信息和数据的基础，数据库控件负责与数据库的连接以及数据的显示，数据层通过DataSource控件与GridView控件操纵数据为事务逻辑层提供数据服务，Web服务器通过ArcIMS应用服务连接器与ArcIMS应用服务器相连，负责电子地图的显示。底层为数据库设计，数据库为城市路灯信息数据库，主要处理功能层对数据的请求。.NET框架使用DataSource控件完成对数据库的访问，DataSource控件的功能比ADO.NET又强化了很多：有了DataSource控件就不需要过度深入ADO.NET与SQLServer的底层细节，只须知道Select、Insert、Update与Delete语法即可轻易上手;同时能避免人为撰写性能极差的ADO.NET语法，保证DataSource控件是用最优化技巧来实现，控制数据访问性能在水准之上，还能确保团队成员所开发出来的数据库访问技术都保持在水准之上，而不会出现资深与资浅程序员撰写出来的程序性能与品质相差太大;数据绑定控件如GridView与DataSource控件搭配就能轻松实现内置的分页、排序、编辑、更新、删除与行的选择等功能，完全不需要写程序;即使数据源是不同的类型，如关系数据库、XML或类别对象，DataSource仍能提供一致的程序访问模型，简化了开发也减轻了学习不同技术的负担；内置支持数据筛选过滤机制，将以往ADO.NET数据筛选简化成单纯设置；改善使用中间商务对象进行数据访