起重机安全监控管理系统的设计与实现-软件工程硕士论文

山东大学硕士毕业论文分类号：TP311 单位代码：10422密 级： 学 号：Z054348073硕士学位论文论文题目: 起重机安全监控管理系统的设计与实现作者姓名 张虎 专 业 软件工程 指导教师 2014年3月10日原创性声明和关于论文使用授权的说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名： 日期： 关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本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、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。（保密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名： 导师签名: 日期： 2目 录摘 要1ABSTRACT1第1章 绪论21.1 系统开发背景21.1.1政策简介21.1.2起重机安全监控现状31.2国内外起重机安全管理现状分析41.3 采用的主要技术51.3.1 C#开发技术51.3.2关系数据库及其接口技术61.4解决的主要问题61.5本文的主要工作71.6论文的组织结构7第2章 需求分析92.1需求获取模式92.1. 1 全起重机保有量和增长趋势92.2功能性需求102.2.1数据要求102.2.2 软件的功能需求112.2.3 系统用例122.4非功能性需求14第3章 系统架构设计173.1架构的目标和约束173.2系统总体架构183.3功能架构193.4部署架构203.5安全架构213.6存储架构22第4章 系统详细设计244.1数据库详细设计244.2用例详细设计264.3 操作时序图274.4 界面详细设计29第5章 系统实现与测试315.1 系统登录部分315.2 主界面显示335.3 增加起重机模块375.4 起重机信息修改和删除405.5 条件查询405.6 用Ajax技术实现系统用户树操作4457系统测试455.7.1测试环境455.7.2测试方案45第6章 系统的安装与运行476.1系统的安装476.2系统运行476.2.1系统登录界面476.2.2系统管理员界面486.2.3省局管理员界面496.2.5 条件查询操作界面506.2.6 统计结果和导入excel功能506.3本文的主要创新点51第7章 结论53参考文献1致 谢1攻读学位期间的专著和论文发表2摘 要起重机安全监控管理系统，是为进一步加强安全生产工作，全面提高企业安全生产水平，国务院于2010年7月出台国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）。其中第九条要求“大型起重机械要安装安全监控管理系统”，实现全面监控和管理起重机械的安全状况，提供起重机的实时监视、故障分析处理、数据采集、运行维护、生产统计和整体设备使用状况分析，对于统计和分析的结果以报表的方式输出，能够有效的为管理决策人员提供全面的、及时的数据辅助，同时能够帮助维修人员监控和维护起重机。本文采用Rational统一过程（RUP）为软件开发方法，以统一建模语言（UML）为分析设计描述语言，采用C#面向对象开发技术，对起重机安全监控管理系统进行了需求分析、系统设计、编码实现、系统测试和安装运行的全过程。本文分析国内外起重机安全监控管理系统发展现状，简要描述了系统需要解决的主要问题；对系统的需求分析和架构设计进行了详细描述；对部分有代表性实例的详细设计和实现进行了描述；系统测试、系统安装部署以及实际运行情况进行了全面介绍。本文解决的关键问题有以下几方面：第一，在本系统中通过将RUP模式与传统的结构化模式相结合、UML和过程化文档标准相结合，从而规范了开发规范和标准，提高了开发效率。第二，本系统采用了“集中存储/分布管理”架构。全部数据存放在省局中心机房的服务器中，保证了数据的一致性，大大减少了数据安全隐患。而通过质监局内部专用网络以WEB方式实现的分布管理保证了各单位管理的实时性和方便性。第三，起重机安全监控管理系统对于系统的安全性和性能有较高的要求，系统对不同用户进行了分级，不同用户具有不同的操作权限，服务器端采用了RAID 5磁盘阵列、数据库分区等技术实现了系统的高可靠和高性能。省局和各单位局域网出口均部署了硬件防火墙，局域网内部部署了入侵检测、网络防病毒服务器等网络安全设施。第四，本文采用了目前较为先进的基于Ajax（Asynchronous JavaScript and XML）通用的、动态加载节点的解决方案，大大提高了树状结构的操作效率。关键词： 起重机；安全监控管理；Rational RUP；设计模式；UMLABSTRACTCrane safety monitoring and management system, is to further strengthen production safety work, and comprehensively improve the level of enterprise production safety, the State Council in 2010 July issued the Circular on Further Strengthening the work of safety in production (Guo Fa 2010 No. 23). One of the Ninth large crane to install safety monitoring and management system, realize the comprehensive monitoring and management on safety of the hoisting machine, analysis of real-time monitoring, failure to provide crane analysis processing, data acquisition, operation and maintenance, production statistics and overall equipment usage, for statistics and analysis results to report mode the output, it can be effective for the management staff to provide comprehensive, timely data aided, also can help repair personnel to monitor and maintain the crane.Through the whole project design cycle including system requirement analyses and system modeling, Rational Unified Process or RUP is used as development tool to analyze and configure software development process; The Unified Modeling Language or UML is used as standard language for specifying; C# is used as a programming and development platform. Based on the detailed analyses WEB development technology background and current status for the project,inland and internationally, this paper presents the major issue that must be solved and presents the whole system descriptions. Further more, it gives the detailed requirement analyses and system architecture. To illustrate some topical samples are used to show how system modules are designed and implemented.In this paper, the following key issues are solved:First, there is a short of mutual and standard methodology for RUP and UML process in IT development work. In this paper, a combination method of RUP and traditional waterfall construction process, as well as UML and structural procedural languages introduced. This standardized software developing methodology in the team working environment. Second, there are two basic structures for large enterprise MIS, Centralized systems and distributed systems.This project adopt centralized store/distributed mmanagement structures.All the data save in the server that place on the central machine room. The safety is higher.Third,the requirement of the system safety and performance is higher ,system distinguish all users into different level ,different users have deffrent capability.The hard disk in the server adopt RAID 5 . Parallel and partitioned database will greatly increase the whole performance for this system.Keywords:Crane safety monitoring, Management system，Rational RUP，Design pattern UML(Unified Modeling Language)第1章 绪论1.1 系统开发背景1.1.1政策简介近年来，全国生产安全事故逐年下降，安全生产状况总体稳定、趋于好转，但形势依然十分严峻，事故总量仍然很大，非法违法生产现象严重，重特大事故多发频发，给人民群众生命财产安全造成重大损失，暴露出一些企业重生产轻安全、安全管理薄弱、主体责任不落实，一些地方和部门安全监管不到位等突出问题。为进一步加强安全生产工作，全面提高企业安全生产水平，国务院于2010年7月出台国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）。其中第九条要求“大型起重机械要安装安全监控管理系统”。通知进一步明确了现阶段安全生产工作的总体要求和目标任务，提出了新形势下加强安全生产工作的一系列政策措施，是指导全国安全生产工作的纲领性文件。通知是国务院在深入贯彻落实科学发展观，转变经济发展方式，调整产业结构，推进经济平稳较快发展和建设和谐社会的重要时期，对安全生产工作作出的重大决策和部署，是继2004年出台国务院关于进一步加强安全生产工作的决定(国发(2004)2号)后的又一纲领性文件，抓好通知精神的贯彻落实意义重大、影响深远。要充分认识通知的重要意义，从深入贯彻落实科学发展观，加快推进经济发展方式转变的高度，进一步增强做好安全生产工作的紧迫感、责任感和使命感。随后，国务院办公厅印发贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知重点工作分工方案的通知（国办函2010140号）发布。此函为工作责任分解函，要求大型起重机械要安装安全监控管理系统这项工作由国家质检总局牵头负责，国家安监总局协调配合，共同组织实施。2011年3月，为贯彻落实国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知要求，提高大型起重机械本质安全，预防和减少起重机械重特大事故发生，2011年3月25日，国家质检总局和国家安全监管总局联合印发关于印发（大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案）的通知（国质检特联2011137号），对布署和开展大型起重机械安装安全监控管理系统，进行了安排，明确了指导思想、工作目标、试点范围，提出了强制要求，2013年，逐步在所有新制造的大型起重机械全部安装安全监控管理系统，从2014年开始，在所有在用的大型起重机械上全部安装安全监控管理系统，2015年底，尚未安装安全监控管理系统的大型起重机械，将不予使用。1.1.2起重机安全监控现状起重机安全监控是具有强制性的。国家标准规定，大型起重机需要安装安全监控系统。由于驻地分散、情况复杂，在大型起重机在使用中存在的问题较多，主要反映在以下几个方面：1、分布分散由于各个厂家和施工方所在地点分布全国，位置分散，没有集中管理，各地监管不统一。2、安全保护千差万别不同施工方和生产厂家由于经济条件不同，造成各个起重机械的保护装置安全不全面，起重机本身具有多种类别造成安全监控更是千差万别。3、上级主管部门难以监管主要是上级主管部门无法及时掌握实际起重机情况，通过纸质报表层层上报，及时性无法保证，数据的真实性难以查清，上级主管部门的指导作用难以发挥。基于上述原因，采取全局实时监控、实时管理、远程监控，信息及时反馈的方法十分必要，使各单位节省了人力减少了支出，使安全生产更佳落实。1.2国内外起重机安全管理现状分析目前国内外机起重机安全监控管理模式有以下几种：1、 手工报表型企事业单位的起重机信息没有实现电子化管理，用手工报表的形式进行记录和管理。这些单位的特点往往是，单位规模比较小、驻地比较集中、起重机较少。优点是管理简单、成本低。缺点是难以实现动态管理，数据的统计汇总、上报传输中均通过手工方式，工作效率低下。这种管理方式目前在国内外中小单位还大量存在。2、 单机管理型单位的起重机信息部分实现了计算机管理，但是没有实现联网管理，全部信息集中在一台计算机上，管理人员只能通过在这台计算机上操作才能完成管理工作。这种模式又分为通用报表型和专用程序型。前者是指没有开发专门程序，数据放在类似于EXCEL表格的通用软件中，管理功能简单，有针对性的、个性化功能无法实现。后者是指已经开发了单机管理程序，定制了个性化的管理功能。由于在单机里面进行管理，数据的安全性无保障，数据备份麻烦，操作系统崩溃和病毒感染等因素即可造成数据损失。数据的监管、上报和多单位汇总等困难。3、 集中存储异地管理型这种模式采用网络技术、信息加密技术、数据库及其接口技术等等，专用网络服务器和网络操作系统作为操作环境，采用C/S结构或B/S结构，特点是数据和管理程序放在了专用服务器上，管理人员不需要到服务器上进行日常管理，可以通过客户端程序或浏览器采用异地登录的方式进行管理。优点是提高了数据和程序的安全可靠性，用户使用的灵活机动性得到很大改善。4、 网上“集中存储/分布管理”型服务器端配置与3中大致相同，但必须采用具有并发控制功能的网络数据库，并把用户进行分级，不同的用户具有不同的权限，系统管理员可以管理用户和单位信息等，各单位的用户只有管理本单位信息的权限，上级主管部门才有管理全部数据的权限。允许多个用户同时通过网络登录进行管理。不同级别的用户具有不同的操作权限和不同的数据集。可以实现多单位的动态实时管理，系统一般设计了完善的管理功能。具有以下特点：l 由于数据集中存储在专用的服务器中，用户计算机中不保存任何数据，提高了数据的安全性。l 用户随时通过网络更新本单位的数据，实现了数据的实时动态管理，保证了数据的一致性。l 一般均采用B/S结构，方便了用户的管理，用户在任何一台上网的计算机上均可登录实现管理，对时间、地点和所用计算机没有任何的限制。l 这种模式特别适用于驻地分散的多级、多单位起重机的统一管理，目前采用这种模式的还很少。本文所述系统既属于这种模式。1.3 采用的主要技术1.3.1 C#开发技术本文采用了C#面向对象开发技术，C#是微软公司发布的一种面向对象的、运行于.NET Framework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Anders Hejlsberg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 .NET windows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（例如没有宏以及不允许多重继承）。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。1C#是面向对象的编程语言。它使得程序员可以快速地编写各种基于MICROSOFT .NET平台的应用程序，MICROSOFT .NET提供了一系列的工具和服务来最大程度地开发利用计算与通讯领域。1.3.2关系数据库及其接口技术数据库操作是现在网络应用最重要的技术之一,特别是在电子商务日益流行的今天,怎样获取数据、操作数据、记录数据以及对数据库进行管理更是每个网络开发者必须面临的问题。本文采用MYSQL网络数据库系统。1关系数据库所谓数据库,顾名思义就是数据的集合,它由一个或多个表组成。每一个表中都存储了对一类对象的数据描述。表的每一列描述了对象的一个属性。数据库通常还包括一些附加结构用来维护数据。所谓关系数据库就是将数据表示为表的集合,通过建立简单表之间的关系来定义结构的一种数据库。2ODBCODBC(Open Database Connectivity,开放数据库连接)是微软公司开放服务结构(WOSA Windows Open Services Architecture)中有关数据库的一个组成部分,它建立了一组规范，并提供了一组对数据库访问的标准API (应用程序编程接口)。这些API利用SQL来完成其大部分任务。ODBC本身也提供了对SQL语言的支持，用户可以直接将SQL 语句送给ODBC。一个基于ODBC的应用程序对数据库的操作不依赖任何DBMS，不直接与DBMS打交道，所有的数据库操作由对应的DBMS的ODBC驱动程序完成。也就是说，不论是Foxpro、Access还是Oracle数据库，均可用ODBC API进行访问。由此可见，ODBC的最到大优点是能以统一的方式处理所有的数据库。1.4解决的主要问题起重机械主要由施工队使用，遍布国内各个施工现场环境复杂，人员繁多，工作技术性强，从信息化角度来看，存在的主要问题有：1. 起重机械的本质安全性能存在隐患；2. 起重机械安全管理和控制没有系统化；3. 起重机械产品技术相对比较落后；4. 起重机械重大事故发生后会带来灾难；5. 从业人员和公众的生命安全受到威胁。1.5本文的主要工作为加强起重机的统一管理，加强对各单位起重机的实时跟踪，有效降低起重机故障和灾难事故的发生。开发起重机安全监控管理系统十分必要。主要工作包括：1、 对全国给种类型的起重机分布情况进行了全面调查；2、 对各类起重机的技术特征全面调查；3、 理清了为统一管理之前的业务流程；4、 对未统一管理之前起重机工作过程中存在的问题进行了深入分析；5、 进行了系统需求分析，理清了功能要求和非功能要求等；6、 提出了构架设计的目标和约束，进行了总体构架、功能构架、部署构架、安全构架存和存储构架的设计，；7、 对UML模型的静态结构和动态结构进行了详细设计；8、 组织完成了系统编码和功能实现；9、 设计测试用例并实施系统测试；10、进行系统安装和试运行。1.6论文的组织结构全文共分为七章。第一章是绪论，主要介绍了系统的开发背景，以及国内外起重机安全监控管理技术发展现状，说明了系统需要解决的主要问题和本文的主要贡献。第二章主要描述了需求分析的工作模式及工作成果。需求分析的成果具体分为功能性需求和非功能性需求两部分，本文采用用例（Use Case）的描述方法来描述功能性需求。第三章是系统的架构设计部分，通过对系统的总体架构、功能架构、应用架构、部署架构、安全架构等的设计，确定了系统的整体架构和核心功能。第四章是系统功能的详细设计，用类图和数据库设计描述了系统的静态功能。用时序图描述了系统的动态功能。第五章是系统实现与测试，对各功能模块采用操作流程图、重点代码和文字说明等方式进行了详细描述。第六章是系统的安装与运行，叙述了系统安装的详细过程，并用界面图片方式对系统的应用实际效果进行了展示。第七章是结论，对本文进行了总结，并对今后升级改进和应用系统集成进行了展望。第2章 需求分析需求分析是软件系统开发过程中最重要的一环，需求分析工作是否准确到位直接决定整个开发工作的成败，如果系统开发建立在一个错误的需求基础上，无论无论系统框架和程序代码质量多么完美，系统都不会成功。本章概述了系统需求分析过程，并从需求获取模式，功能需求和非功能需求方面进行了描述。2.1需求获取模式需求是对一个产品的需要或要求的描述。任何一项工作在开始之前，首先应该明确工作的目标和工作成果（制品）应满足什么要求。按照传统的软件工程理论，需求分析的目标就是要确定“干什么？”，而不是“怎么干？”。按照RUP的理论，需求分析的主要目的是“致力于开发正确的系统。要做到这一点，就要足够详细地描述系统需求（也就是系统必须达到的条件或能力），使客户（包括用户）和开发人员在系统应该做什么、不应该做什么方面达成共识。”为了保证参与单位的广泛性，调研的对象包括工厂、企业、个人所使用的大型起重机械。获得了丰富的第一手资料。2.1. 1 全起重机保有量和增长趋势表2.1 和图2.1 是2007-2013年全国起重机保有量和增长趋势。可以看出近年来起重机生产和使用保持了很强的增长势头，起重机安全管理在国内安全生产事业中的重要性越来越明显，加强起重机安全生产管理非常重要、非常必要也非常迫切。表2.1：近年全国起重机保有量及增长情况年度2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年起重机保有量（万台）405080100120150200图2.1 2007-2013年全国起重机保有量和增长趋势2.1.2 现有安全监控管理模式 现有安全监控管理模式是安装少量或不安装安全监控系统，不能满足全面的设备监控，出现事故和故障无法追查原因，没有保存历史数据，没有现场视频录像，管理部门的管理办法简单即各单位采用纸质报表、U盘或电子邮件形式逐级上报，上级的指导性文件通过纸质文件逐级下发。2.2功能性需求 2.2.1数据要求根据起重机实际情况和国家相关标准规定，考虑到今后一段时间的情况变化，经于企业安全监管部门充分的需求调查，确定起重机安全信息应包括以下项目：l 起重机名称l 起重机类型l 起重量l 起升高度/下降深度l 运行行程l 水平度l 风速l 同一或不同一轨道运行机构安全距离l 操作指令l 支腿垂直度l 工作时间l 累计工作时间l 每次工作循环l 起升机构制动器状态l 门限位l 机构之间的运行联锁l 过孔状态l 视频系统2.2.2 软件的功能需求1 总体要求集中式存放与分布式管理相结合。有条件的单位能通过网络实现本单位起重机的信息监控和管理，省局管理部门能对所有起重机信息进行监控和管理。2功能要求各单位管理员能对本单位的起重机信息进行：l 增加起重机基本l 删除起重机信息l 实时监测起重机的重要机构参数l 查询起重机的操作历史l 统计起重机的工作时间和工作循环l 自动提醒管理人员机械故障等l 断电自动保存当前状态l 实时记录现场视频数据l 实时对故障通过声光报警并记录报警信息。 2.2.3 系统用例1、 省级管理员用例图系统管理员用例如图2-2所示。图：2-2 系统管理员用例图2、 地市属单位用户用例图地市单位用户用例如图2-3所示。图2-3 地市单位用户用例图3、 用例说明以组合查询统计用例为例，用例说明如下：用例名称：组合查询统计用例主要参与者：各地市单位用户涉众利益： 希望能够方便的按各种条件或条件组合查询本单位所属的起重机信息。对起重机故障和事故有自动汇总统计等，并提供保存备份、本地编辑打印手段。前置条件： 该单位起重机信息已经录入到系统当中 登录用户已经被识别和授权。基本流程：1、 地市单位起重机信息管理员对该地起重机信息进行录入；2、 地市单位起重机信息管理员登录到系统；3、 地市单位车辆保险信息管理员输入查询条件；4、 系统根据查询条件搜索数据并返回结果；扩展流程：4a、本地备份；4b、对查找结果进行本地编辑；4ba、打印查询统计结果。特殊需求：无发生频率：经常。2.4非功能性需求1、可用性usability要求必须保证对业务比较熟悉的用户，经过短时间培训后即可熟练地应用本系统，在本系统中对于可用性的要求则采用了用户培训时间这样一个量化指标来规定，即只有在规定的培训时间内相应的用户可以掌握系统的操作，系统的可用性才能满足要求。具体的系统可用性要求如表3-4所示。表2-4 系统的角色可用性要求用户职责系统功能培训时间地市单位用户使用本系统提供的处理功能完成本单位业务处理提供方便的、简便易用的、满足使用要求的管理功能。816小时省主管部门用户使用本系统提供的监管和统计分析功能进行业务监管和决策提供丰富、灵活的统计功能和便捷便于横向、纵向对比分析。48小时系统管理员进行系统设置和维护提供方便的用户/角色/权限管理工具、系统设置工具、系统备份/恢复工具1624小时其他可用性：(1)客户端的用户界面应该是Windows XP20002003形式的窗口系统。(2)系统的用户界面要易于使用。(3）鉴于各单位管理人员计算机操作技术参差不齐，要求软件在客户端免安装，操作简单直观，经过简单培训即可熟练掌握。(4)系统中的每项功能应有联机帮助说明。2、可靠性(reliability,要求(1)系统应该每周7天、每天24小时可用,关机时间不超过4%。(2)系统的平均无故障时间MTBFMean time between failures)不小于3000小时。3、性能(performance,要求(1)数据库在任何时候都能支持最多50个并发用户的使用。(2)系统提供存取数据库的功能,且存取时间延迟不超过10秒。(3)系统中80%的事务处理应该在20秒钟内完成。4、安全性(security)要求(1)只有系统管理员才可以修改用户数据库和单位数据库。(2)系统必须防止一般用户修改用户数据库和单位数据库的信息,防止非注册用户使用该系统。(3)只有省局主管部门用户才有管理全部的起重机信息的权限。(4)一个单位的用户，无法看到另一个单位的数据，客户端计算机的软硬件损坏不影响整个系统的安全性。5、可支持性(supportability)要求系统的升级只需要在服务器端由系统管理员完成，不需要用户的参与。6、其他非功能要求下面这些功能性方面的要求是多个用例中都要求的：(1) 所有的系统错误都要记录在日志中,如果遇到致命错误,系统将自行停机。(2) 系统的错误信息包括错误的文本描述、操作系统错误代码(如果有的话)、哪个模块检测到这个错误、数据戳data stamp、时间戳time stamp)等。所有的系统错误要保存到错误日志数据库Error Log Database)中。(3)系统可以运行在远端的计算机上,系统的所有功能都可以通过网络远程使用。 (4)服务器部分要运行在放置在网络中心机房的WINDOWS 2003服务器上。第3章 系统架构设计系统架构必须从各个方面满足实际需求，同时在设计与开发的过程中严格遵守架构的特殊约束，从而保证可以实现架构设计的最终目标。3.1架构的目标和约束坚持“以人为本，安全发展”的原则和“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，应用现代物联网信息管理技术，以生产单位和使用单位为主体，提高大型起重机械本质安全性能，促进产品升级换代，防范事故发生，保障从业人员和公众的生命安全。在单机上安装安全监控管理系统，通过监视、控制、管理等手段，实现操作安全控制、危险临界报警、现场实时显示和数据记录保存等功能，同时达到运用视频和音频技术实时显示和记录工作状态、事后回放的功效。在此基础上，根据具体情况和工作需要，实现远程传输、远程监控、远程管理、远程服务，数据和视频查询，数据、视频统计与分析等功能，在厂区内建立基于物联网技术的起重机械安全监控管理的局域监控平台和远程监控平台。系统架构设计的目标包括安全目标、保密目标、简洁、灵活等方面的规定等。1、安全目标。架构从管理安全、系统安全、数据安全三个方面来具体考虑和保障系统安全。系统安全从网络、硬件、系统软件、应用软件等方面考虑。数据安全是指不丢失、不泄漏等。2、保密目标。严格按照管理权限管理数据，不允许越权使用，不允许外部应用系统访问。3、最大化的重用。重用是减少冗余的一个有效的途径，包括组件级别的重用。4、简洁。把复杂问题简单化是架构设计的一个重要的目标，明确类以及类之间的职责关系。5、可靠性。是指系统可以提供高可靠性、高可用性的系统，增强容错处理能力。6、可扩展性。系统在设计时，充分考虑未来组织结构等情况的变化，将因业务或者需求的变更带来的系统升级和改造工作降至最低。本系统为了实现架构的目标，遵循RUP软件开发过程，在设计策略、开发策略、技术规范、平台规范方面进行约束。1、分析、设计策略：采用面向对象的分析和设计方法，RUP作为软件开发过程，UML作为建模语言。2、开发策略：必须采用相应的开发工具，由测试驱动开发。3、技术规范：要建立必要的设计和开发规范。4、平台规范：采用C#技术，服务器端操作系统要采用windows server 2003，客户端浏览器支持IE5.5以上版本，基于 Web 页的界面应运行环境相兼容。3.2系统总体架构图 总体架构安全监控由几部分组成：1信息采集系统系统接口主要有：A.无源信号量接口；B.模拟量接口；C.脉冲信号接口； D.总线数据接口；2信息处理系统3控制输出系统4信息显示系统5信息存储系统6信息导出系统7远程传输系统8远程监控系统。从信息化角度来看，当前业务管理中存在的主要问题有：信息的真实性没有保障；信息的时效性不能满足管理的需要；信息过于粗放，不利于上级主管部门的具体监管；信息共享程度低、信息孤岛现象严重；管理的规范化没有保障。由于下属单位层次深、数量多、分布广，仅从各下属单位的报表上是无法了解真实的起重机状况，存在以下问题：1、无法进行各单位间的横向分析。各单位的起重机安全项目参数、故障情况、人员伤亡情况等等。2、无法利用信息系统进行数据的汇总和分析。由于各下属单位的数据缺少统一的标准，数据分散保管，数据的采集通过人工完成 ，也无法进行有效地汇总和分析。常见的管理手段是统计报表，即各单位根据省局的要求上报报表，省局根据报表数据进行分析，以发现下属单位企业管理中的问题。但这里存在两个问题：1、数据真实性无法保证。省局无法保证下属单位的报表是否与其原始资料吻合。当然，即使将原始数据都采集到省局仍然无法保证原始资料的真实性、合法性问题。2、数据无法进行追溯查询。有些时候省局也并非是不相信报表的真实性，而是需要在分析报表遇到问题时希望能对原始资料进行追溯查询。缺少了原始数据的支持，省局只能靠传统的审计手段去下属单位现场检查，既费力费钱，又无法保证全面、及时性。要解决上述问题，采用“集中存储/分布管理”应用架构是一个必然的选择，集中式架构可以保证省局内各单位的基础数据是统一的，原始数据可以实现跨层次的共享，这样就可以解决标准化和数据不对称的问题。在省局部署Web应用服务器和数据库服务器， 用户分别在各自单位的局域网内登录到各自己的Web服务器上使用系统，日常业务互不影响。这样在省局可以看到各单位最基础的原始数据，并可随时进行各种条件和条件组合统计汇总，系统采用“集中存储/分布管理”应用架构，既满足了各单位实时业务处理的需要，又满足了集中管理的需要。局属各单位没有部署应用服务器和数据库服务器，因此各单位用户需要直接登录到 的Web服务器上应用系统。各单位人员直接操作应用服务器和数据库服务器，从而使上传和下达的数据中间不落地。这样做的好处除了降低系统的复杂度，减少数据的不一致性外，还增强了的监控力度，避免中间层次人为作假的可能性。对于 Web应用服务器来说，由于各单位的并发用户量比较大，会超过几十人，因此对服务器性能要求较高。对安全的要求更高，要绝对保证数据不损失、不泄漏，因此将数据划分为两类，一类是工作数据，另一类是历史数据，前一种放在放在服务器中，后一种是通过“将当前选定的工作集导入EXCEL表”的方法得到的，形成单独的文件并有时间戳。省局和局属各单位的操作人员可以在自己的权限之内极其方便的形成此类文件。到遇到服务器数据丢失时，还可用最新的备份恢复。另外，存放的历史数据仅用于查询、分析的历史数据。3.3功能架构模块和功能划分整个系统的软件分为两大部分：1系统管理部分实现系统管理员的管理职能，包括3方面的内容：组织机构的注册、修改和删除功能；用户的注册、修改和删除功能；组织机构的注册、修改和删除功能；角色管理功能。用户登录，验证用户名和密码，并根据所在单位取得操作权限信息。 具备注册新用户功能。只有系统管理员有此权限，l 用户登录和注册表单。l 用户合法性确认，如果合法选定操作集。2 管理功能的实现部分包括8个模块，实现各种管理功能。l 管理功能选择模块，提供功能选择主菜单。l 新增起重机录入表单模块l 新增起重机标牌插入模块l 起重机信息删除模块l 实时信息条件查询模块l 条件查询结果集显示模块l 起重机信息编辑修改表单l 数据库更新模块个模块的具体功能和调用关系如图3-2所示：图3-2 系统管理部分模块关系图3.4部署架构本部分主要说明系统主要功能在物理节点上的分布情况，重点内容是说明本系统的软件部署情况。撇开第三方的软件系统，例如操作系统、防火墙等因素，可以把整个应用系统的部署简化如图3-3表示。图3-3 总体部署架构图系统部署设计图侧重说明了物理节点上系统的组件部署情况，未涉及到系统软件。系统从整体上采用的是“集中存储/分布管理”架构， 省级中心机房部署了应用服务器、数据库服务器。 地市各单位用户通过web方式直接登录应用服务器，访问数据库。 3.5安全架构信息系统的安全包括多个方面，例如信息的存储、传输、访问等都属于信息系统安全的范畴。由于信息系统是分层次的，因此系统的安全也要分层设计。表3-1给出了系统在各个层次的安全着重点。表：3-1 系统安全层次及着重点划分系统层次涉及内容安全手段物理层硬件、网络拓扑、传输介质、环境防硬件损坏、尘、雷、火、盗、抗干扰等系统层操作系统补丁、安全加固、访问控制、信息加密等网络层逻辑拓扑、通讯协议防火墙、IDS 、VLAN、VPN等应用层通用应用层邮件、FTP、DNS、通用应用程序漏洞扫描、杀毒等用户自定义层用户开发的应用程序、CGI等Web应用安全产品管理层管理制度、人员技术、素质网络设施管理、培训、制度、责任、考核在省属各单位的骨干网络统一采用网络IP加密方式，即在各局域网的网络交换机和出口路由器之间配置网络IP密码机，构建成了到省属各单位的IP加密虚拟专网。保证了数据在数据链路上的安全性。在网络层，采用防火墙设备进行安全防范。防火墙在内网与外网间执行一定的安全策略。所有从因特网流入或流向因特网的信息都将经过防火墙；所有流经防火墙的信息都应接受检查。在应用层则根据实际需求，在部署入侵检测系统和防病毒系统。入侵检测系统对网络数据进行特征分析，实时捕获各种攻击行为，能够完成 广域网中的多点检测，集中管理，并提供多种不同的报警方式，注重互动和协作能力，形成全方位的入侵防御体系。防病毒系统是通过部署网络版防病毒软件来实现，部署在所有服务器和客户机上。在管理层，除制定相应的信息安全管理规章制度外，还要部署HP openview 网络管理系统。实时监测整个内部网络的网络设备和重要节点，执行包括配置管理、故障管理、性能管理、安全管理等管理功能，对监测到的异常行为进行告警。3.6存储架构对于信息系统来说，数据可以说是系统中最核心的部分，有关数据的存储方案是系统架构设计中的核心部分，存储设计需要同时关注数据安全和存取性能两个方面的问题。根据系统的总体架构，系统采用了集中存储架构。数据存储介质采用高性能的磁盘阵列，同时也保证了数据的安全性。省局和局属各单位数据尽管存在同一个数据库中，采用相同的结构，但逻辑上可以划分为不同的分区，彼此之间保持一定的独立性，这样可以大大提高数据存取的效率。第4章 系统详细设计详细设计是对系统架构设计的精化，主要是在系统需求规格和架构设计的基础上，对系统用例中使用的类和对象进行进一步的精化，确定每一个类的属性和方法。本章主要描述了系统详细设计所采用的过程和方法。按照统一软件过程（RUP）和统一建模语言（UML）的要求，系统功能的详细设计包括系统在静态属性方面的设计和动态功能方面的设计。系统的静态属性设计主要是用类图来描述，动态功能主要是用时序图来描述。类图主要描述了系统实体之间的静态关系，时序图则描述了各对象之间的动态交互关系。本系统重点放在数据库设计、用例设计、时序图、界面设计方面。4.1数据库详细设计数据库设计的基础是系统的类关系图，因为类图表示系统的静态结构，核心类一般是需要持久化存储的类，这些类对于系统详细设计来说，起到了至关重要的作用。在系统详细设计时，比较难的是如何发现系统中的核心类及其之间的关系。统一建模语言（UML）作为系统分析和设计的工具，在设计的过程中一个最大的优势就是制品之间的继承性，即在不同的迭代周期中，可以逐步精化原来的分析和设计成果。核心类一般都是在需求分析过程中产生的领域模型的基础上进行精化产生的。关系型数据库设计主要是进行表和列的设计，需要遵守一定的规