公交IC卡信息管理系统的设计与研究

毕业论文题 目：公交IC卡信息管理系统的设计与 研究 姓 名： 学 号：指导教师(职称)： 专 业：计算机科学与技术班 级：所 在 学 院：计算机科学与工程学院 2015年6月武汉工程大学 毕业论文- 47 -目 录摘 要IIIAbstractV第一章 绪 论11.1 系统背景11.2系统现状21.3主要工作31.4组织机构4第二章 系统分析52.1 需求分析52.2开发环境10第三章 系统设计133.1系统功能架构133.2系统层次设计163.3系统安全架构163.4数据库设计173.5 窗体模块设计213.6核心业务流程设计23第四章 系统实现274.1数据库实现274.2 界面实现29第五章 系统测试375.1 测试基础375.2 用户界面测试38总 结43致 谢45参考文献47摘 要 如今，各地城市在建设城市基础设施方面都在积极推行公交IC卡的使用，而要管理乘客的IC卡就需要一个IC卡信息管理系统。系统的目标是建成一个安全、高效、可靠的信息化管理系统，以加快公共交通收费速度、增加公共交通工具调度、提高运作效率。公交IC卡信息管理系统是典型的信息管理系统，是城市一卡通系统下的一个子系统。系统设计方面包括数据库的设计和窗体交互界面的设计。后台数据库中的关联的数据要有正确的逻辑关系，数据而且使精确的、可靠的。而客户端的交互界面则要配备有功能齐全、使用简单等特点。前端的应用程序是建立在已有的数据库的数据上的，而数据则要根据功能需求来不断修改。根据此系统面向对象的特点，本文采用Visual Studio 2010平台里的C#语言来设计窗体界面和SQL Server 2008数据库设计本系统的后台数据库。Windows窗体应用能够很好的进行功能设计和界面设计，众多的控件使得本系统有更多的选择。SQL Server可以提供后台数据库的建立，可以对数据库不断的改进，直到形成用户满意的可行系统。关键词：IC卡；信息管理；数据库；C#AbstractToday, the city in the construction of urban infrastructure are actively promoting the use of public transport IC cards, and to manage the passengers IC card requires an IC card infor- mation management system. The goal of the system is to build a safe, efficient and reliable i- nformation management system to speed up the speed of public transportation, increase publ- c transport scheduling and improve the operational efficiency.The bus IC card information management system is a typical information management system, which is a subsystem of the city card system.The design of the system includes the design of the database and the design of the form interface.The relational data in the backg- ound database should have the correct logical relationship, and the data can be accurate and reliable.The interface of the client interface is equipped with complete functions, simple and so on.The application of the front end is based on the data of the existing database, while the data needs to be modified according to the functional requirements.According to the characte- ristics of the system, this paper uses Studio C# 2010 to design the form interface and Server SQL 2008 database to design the database of the system.Windows form application can very good design and interface design, many of the control makes the system more choices.Server SQL can provide the establishment of the background database, it can improve the database continuously until the formation of the users satisfaction with the feasible system.Keywords：IC card; information management; database; C#第一章 绪 论 本章叙述了课题的背景、目的、意义；国内外相关应用的发展现状；应解决的主要问题及主要工作和各章节的安排。1.1 系统背景随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，人类科学正进入信息时代，其强大的功能使得它已进入人类社会的各个领域并发挥着越来越重要的作用。管理方式正朝着使用计算机进行信息化管理的方向迈进，而公交卡管理的也丝毫不甘落后，全面自动化、信息化则也是其变革的方向之一。今天，一个人最常见的数字身份象征就是一张智能卡1。 近年来，政府和社会越来越倡导绿色出行，公交车和地铁作为一种便利的交通工具被人们广泛的认可。大力发展公共交通是解决大城市交通问题、支撑城市可持续发展的根本路径2。一直以来，人们乘坐公交都使用现金，售票员找零。如今的各个城市人流量大幅度提升，特别是沿海地区和高校分布多的地区，每逢假日出行，便拥堵无比。倡导公众乘坐公共交通工具能在一定程度上缓解这种症状，但在人流高峰期仍然和拥挤。由于上下班高峰时很拥挤，在入口处的售票员也一直处于紧张状态以监督乘客上车时是否买票，这种情况下的乘务员也将处于高负荷状态3。若还使用人工售票，那无疑是增加交通负担。作为城市交通的一种管理信息化手段，随着人流量幅度大的现状，人工售票显得尤为落后。近年来，很多城市公交实行的“无人售票”是一个很大的进步。但也存在着找零困难、残币假币现象严重、点钞工作量依然很大等问题4。在人们的零钞不够、工作效率低下等原因的情况下，就逐渐开始使用了公交卡乘车的方法。以IC卡收费系统、智能调度管理系统等为代表的新科技成果应用已成为现代公共交通企业不可获缺的管理手段5。公共交通是涉及经济、社会和谐发展的社会基础设施事业。城市的建设离不开人们最基础的生活设施，而公共交通事业正是扮演着这样一个角色。城市中的各行各业都与公共交通的发展紧密联系在一起，城市公共交通发展的好坏则直接影响着城市的经济好坏。随着政府优先发展公共交通的战略在全国进一步推广，城市公共交通基础业的发展在以与祖国经济同步发展的速度去接近世界先进水平行列，其中先进表现在越来越智能化，给人们的日常出行带来了便捷。城市的发展离不开这个城市里的人民，随着更多的人涌入各个城市，人们的私家车越来越多，城市的交通拥堵状况也日益严峻。采取一些措施来吸引更多的人们参与到城市公共交通事业的建设中不仅是公交公司的愿景，也是城市交通部的希望，更是出行的人们最大的心愿。计算机技术不断被人们应用到各种领域，它使人们的各项工作更加简洁化，人们的工作和生活已离不开计算机技术。IC卡内含有大规模的集成电路，这些集成电路集合起来就像是一个微型的计算机，而计算机是能够处理数据的，所以IC卡的种类中有一种智能卡。IC卡是高科技产物，技术形形色色的品种令使用者应接不暇，正确选择适应公交特点的 IC卡，即可提高公交企业的经济效益和社会效益，又可进一步深化公共交通的全面改革6。如今渗透到各大城市建设理念的智能公交系统就是基于IC卡的全面推广而建立的一种能及时给乘坐公共交通的人们而设计的。智能公交IC卡系统集IC卡制造、计算机网络、大型数据库处理、数据安全保密、银行数据接口对接等现代高科技技术于一体，充分发挥了智能卡技术在现实领域中的应用，显著提高了公交系统的工作效率和运营秩序7。自动售检票（AFC）系统，也被称为传输智能卡（SC）系统，在全球传输机构中受到越来越广泛的亲睐8。公交IC卡作为管理城市交通和向乘客提供便利的一种手段，改变了目前公共交通工具拖沓、繁琐的现状，而公交IC卡也给乘客的出行生活带来了快捷、方便、高效。持公交IC卡乘坐公交车，既省去了自备零钱的烦恼，也可以享受一定的票价优惠9 。公交IC卡的大范围使用，不仅提升了城市的文明程度，也促使更多的人们乘坐公共交通从而对人们的生活环境也会有很大的改善。为了使用公交IC卡，市政交通一般都会给公交设置“前门进，后门出”规定，这使得乘坐公交更加有序。近几年，随着实名制制度的兴起，相亲、微博、火车票等都开始实行实名制，很大程度上推进了实名制的发展10。随着物联网技术的发展，设计一种公交IC卡实名制系统已经成为一种可能11。当乘客丢失公交卡的时候，乘客可凭着办理卡注册的实名制信息到公交服务站点挂失。公交IC卡收费系统，极适应于公交管理系统的机制改革，不需要专职售票员和点钞员，不仅节约大量人力和物力减少财政补贴，进而走上了科学现代化管理的轨道，为社会文明增添光彩12。1.2系统现状这些年来，一卡通已经在各个地方得到了广泛地应用。克里夫兰地区的交通机构对能加入到“一卡通”事业的行业做了分析，最终采用将两种结合的方式的IC卡设计“一卡通”系统。针对一些其他的消费系统没有做广泛的研究和实验，在一些本身的行业内做了一些实验在，在此基础上，经过得到的资料进行各方面的评估，比较典型的系统有德国的PayCard项目，华盛顿地铁Smartrip工程，悉尼一卡通系统，这些系统在交通上应用的都比较完善。但与其他的行业结合就不是那么尽如人意。例如，湖北省高速公路现行的联网收费系统由收费站通行卡管理系统、分中心通行卡管理系统和中心通行卡管理系统组成，采用的是模式，即传统意义上的拥有客户端和服务器端的系统，数据库采用的是数据库13。在我国90年代初期，开始在公交行业使用IC卡，各城市分别研究适用自己的操作系统。1998年，国家政府机构邀请专家鉴定科技成果，一致认为：该系统根据公交行业特点研制，功能齐全，软件界面良好，发卡售卡系统保密性高、操作简单；公交车上扫描公交IC卡的车载机的各方面的性能都不错，而且乘客在使用IC卡时简单快捷，车载机发生故障时，车载机本身具有良好的备案；数据采集系统操作简单，能保证数据完整。就整个团队的最初目标来说，此次研发的系统已达到了人们的期望，给无人售票公交带来了应对办法，对公交公司的管理也能有提升效益，促进社会、经济并列式发展，具有广阔的应用前景。与国外发达国家的公交智能化发展比，我国公交智能化方面的研究相对较晚14。随着信息技术的发展，我国的大部分城市都开始使用公交IC卡，并且已经初具规模。各地的公交IC卡数据库积累了大量的数据，而数据库的结构不是很完善，这导致数据不能在公交规划中被利用而被闲置，这些信息不能在公交运营、规划中被利用。哪些表项需要被添加到数据库表中才能让管理人员充分利用这些数据，哪些指标信息又可以从这些数据可以得到以及应该如何利用这些数据，这都是公交企业的管理规划人员需要思考和探讨的领域。如何科学合理的评价公共交通系统来使系统最优化来确保一个快速的、可靠的、高效的运行是公交公司的目标15。公交IC卡是近几年在政府的大力推广下才在公交交通上广泛推广使用，尽管我国国内的IC卡技术已经较以前有很大的进步，相对成熟起来，但是对于公交领域来说，IC卡还是新鲜事物，很多功能不够完善，其能够利用的信息也是很少。随着城市公交系统的完善，使用公交IC卡已经成为常住居民的习惯16。一片智能芯片，已经将城市居民的日常生活都牢牢锁在了这张IC卡上，让市民在出行生活中更加便捷。如今，公交IC卡使用范围已经不仅仅止步于公共交通业，在各大城市的商场等等消费场所都可以见到IC卡的身影。如今比较常见的一卡通公交卡系统,一般都是在车的前门入口处设置接触式IC卡阅读器,乘客在上车时，将IC卡放在阅读器上，即可扫描扣去车费。现在一般的公交车计费的IC卡有两种类型，一种叫乘车卡(又名消费卡)，供乘车人使用，是现今比较常见的公交卡，卡中存储的唯一数据是购买卡的市民的充值额。乘客持购买充值的IC乘车，公交上的车载收费机扣去相应的车费。当卡内的充值额被使用完后，市民仍可持IC卡去公交车服务站点交款给IC卡充值，如果公交IC卡没有经过人为的机械损坏，一般可使用十年。但是，在各大城市推广公交IC卡的同时，也遇到了许多问题。至今为止，办理公交IC卡的市民不是很多。进一步加快公交网络建设，切实优先发展公共交通，保证公交出行的优势，以扩大公交出行群体，这是提高公交IC卡使用率的根本举措17。但是，每个城市的发展规划不同，公交IC卡发卡企业对公交IC卡是否实名制也是争论不休，有些城市在市民购买公交卡时不记名，只付定金这样IC卡也不能挂失；有些城市则强制要求市民凭身份证办理IC卡。持卡的市民只是持公交卡，并没有录入持卡人的信息，有时还会遇到余额不足的问题等等。公共交通实行无人售票，而公交卡信息管理的好坏对公交车和乘客来说都至关重要，在很大程度上影响着人们的出行。1.3主要工作本文根据目前系统的国内外现状、结合如今的国内需求，分析、设计和实现了信息管理系统，系统开发的公交IC卡信息管理系统是C/S结构的管理系统。此系统将持卡市民的信息及乘坐信息存入中心数据库中，卡号为识别记录的码。卡丢失后，市民可以挂失及补办，找回自己的信息。同时，中心数据库会及时更新数据，为公交公司的统计分析及管理提供依据。本系统主要是软件方面的管理端，是基于C/S结构的管理信息系统。 首先，本文采用面向对象的方法来设计系统，充分了解用户需求，一步一步完善系统功能。 然后，攻击和破坏一般发生在基于网络的管理信息系统，为确保系统的安全，系统采用密保，建立系统的安全架构。接下来，在实现C/S机构的多种解决方案中，由于.Net在开发Windows窗体应用中表现出的诸多优点，使其成为最受软件应用欢迎的解决方案。针对用户需求和系统特点，采用.Net技术体系构建系统，降低系统开发成本，提高系统的可维护性。最后，数据库设计是信息管理系统设计中的最基础也是比较重要的，本系统采用由概念模型转换成逻辑模型的方式建立系统的数据库结构，使数据库设计更为贴近实际系统需求。1.4组织机构全文共分为4章。第1章 是绪论，主要介绍了系统开发的一些基本信息，对系统的现状和本文所做的工作进行了阐述。第2章 是阐述了需求分析阶段的任务，从问题的提出到了解用户需求。第3章 是系统整体的设计，根据对系统各方面的分析，敲定系统的功能模块。第4章 是本系统的实现部分，根据前面的分析设计得出的系统结果。 第5章是系统测试部分。对于已经完成的系统，要进行一些必要的测试。测试并不能验证系统的正确性，但是能发现错误。 第二章 系统分析本章系统分析包括对系统的需求分析和开发环境的介绍。分析是一种研究问题、解决问题的方略。分析是要将问题拆解成一个个小问题，然后对一个个小问题进行分析，分析问题的产生、解决方案。需求分析就是提取系统使用者的需求，而提取需求需要设计者通过一系列的需求获取技术才能为系统提供原始的数据分析。在软件工程中，需求分析指的是在建立一个新的或改变一个现存的电脑系统时描写新系统的目的、范围、定义和功能时所要做的所有的工作。需求分析是软件工程中的一个关键过程18。本系统是根据目前自己自身知识和设计系统的简洁性来选取开发工具的。2.1 需求分析一个项目成功的关键因素之一就是对需求分析的把握程度。系统的需求分析也不例外。系统进行需求分析后的结果就是要把握系统使用者期望系统应该具备的功能，需求分析是获取这些系统功能的基础。系统功能包括：在特定环境下发生哪些交互应用？系统处理什么对象？系统必须执行什么功能？建立完善的需求分析要完全深入理解用户对系统的需求，并能对用户的需求进行鉴别、归类，并能对用户模糊性的需求予以判断纠正为正确需要的需求。系统需求一般包括三种：业务需求、用户需求和功能需求。 1.业务需求。业务是组织或公司对系统高层次的目标要求，描述的是公司想如何解决用户的问题。 2.用户需求。这个是针对用户来说的，描述的是用户的想法，用户希望系统能够做什么事。 3.功能需求。功能是对系统来说的，描述了系统在遇到用户的问题时是如何解决的，是系统的方式、方法。 用户需求是前提部分，是功能需求参照的基石。功能需求是根据用户需求而达到的系统状态。获取用户的原始需求是至关重要的一步，它是整个系统功能设计的灵感来源。在获得用户原始需求后，系统设计者要以获得的需求为基础来构建初始的用例模型进行需求的获取和定义。原始需求来自于与系统相关的各类角色，要准确获得用户的原始需求还是一个不小的难题。一般获取用户原始需求的技术有：收集资料、现场观察、访谈、开会、原型以及问卷调成，这是获取用户原始需求的最基本的方法。这些方法在本系统的设计中并没有一一用到，我把自己当用户，我就可以明确本系统应具有哪些功能。公交IC卡信息管理系统主要的功能就是卡管理。但进一步将卡管理所涉及到的其他需要承载这个模块的功能进行延伸、扩展，整个公交IC卡系统不仅有IC卡的信息，还有管理人员、公交车、卡类型、财务以及统计分析这些信息模块。还有为这些模块服务的后台数据库系统。而系统使用者为各公交站服务点的工作人员，大部分管理人员不具备计算机专业技能，但文字录入及计算机基本操作水平可达到一般水平，所以系统的界面一定要简洁明了、易理解和易操作。系统的维护人员为公交公司，公司内具备计算机或信息专业人员。系统运行的高峰时间为上下班、节假日时间，系统应满足24小时不间断工作。以上是用户的需求，根据这些需求，系统开发者可以建立需求模型。需求模型必须实现三个主要目标：（1）描述客户需要什么；（2）为系统设计奠定基础；（3）定义在系统完成后可以被确认的一组需求。DFD（需求建模的一种方法）是结构化系统分析与设计的工具，可以交流信息。它描述了系统的逻辑模型，具有层次结构，支持问题分解、逐步求精的分析方法。它是用图形符号表示数据流、加工、数据源及外部实体。数据流图对于系统设计人员具有直观、形象、易理解的优点，使用者可以方便地得到系统的逻辑模型和物理模型，但是从DFD图中无法判断活动的时序关系。E-R图是提供了系统实体型、属性和联系间的表示方法。需求分析阶段使用E-R图描述系统中实体间的联系，在设计阶段则使用E-R图描述物理表之间的关系。E-R图只表现系统中实体间的关系，而缺乏对系统功能的描述。如果将DFD和ERD相结合，则可以更好的描述系统的需求。本系统将使用UML中的用例图来对需求建模。需求包括一级管理端、二级管理端，中心服务端，两不同级别管理端对信息管理具有不同的权限。需求是用户的需求，而分析是为了满足用户所提出的需求，系统设计人员则要探讨系统内部的业务核心机制。需求阶段是从用户的角度出发描述用户希望系统实现的功能，而分析阶段则是以系统开发者的角度描述系统为了实现用户的目标应该提供哪些核心业务。分析的基础是需求，而需求的表现形式是用例。2.1.1 一级管理端一级管理端是系统的总管理端，使用者是一级管理员，使用地点在公交公司中心。一级管理端用例图如图2-1所示。 一级管理员 修改密码 统计分析 优惠管理 财务管理 公交管理 卡管理 管理员管理图2.1 一级管理端用例图用例分析技术为软件需求规格化提供了一个基本的元素，需求阶段将系统封装成用例，而分析阶段将深入到用例内部，将这个“黑盒子”拆开，分析其内部的结构和行为。用例是支持参与者与系统交互并实现参与者使用系统的目标。用例是一个外部可见的系统功能单元，它是系统核心价值的体现，是整个系统功能需求的主体表现。用例的定义包含用例所必需的所有行为，这些行为包括执行用例功能的基本流程。用例图是面向最终用户的，用于描述描述系统功能需求的。所以用例图中不仅有所有的参与者和用例外，还要表现参与者和用例之间的关联关系。用例图主要的作用有三个：（1）获取需求；（2）指导测试；（3）还可在整个过程起到指导作用。它最主要的优点，在于它是用户导向的，用户可以根据自己所对应的用例来不断细化自己的需求。一级管理员是整个公交IC信息管理系统的总管理员，拥有系统二级管理员所没有的一些系统权限。他负责管理二级管理员、公交管理、优惠管理、财务管理和统计分析。一级管理员还能修改自己的登录密码在系统运行过程中，可以随时变更公交卡的优惠类型，对公交卡消费额进行统计，并对乘客的公交路线进行统计分析，来更高的管理公交交通。2.1.2 二级管理端二级管理端的使用者则是分布着各大公交服务站点的工作人员，二级管理员的权限低于一级管理员。二级管理员可以进入系统登录界面在验证自己管理员信息后进行自己权限的管理。二级管理员在进入卡管理后，首先可以修改自己的密码，因为初始登录密码是由一级管理员设置的统一初始密码，如果二级管理员不修改，被冒名登录的可能性比较大，为了系统数据安全，二级管理员应修改个人密码。然后当有用户需要进行卡管理时，二级管理员会提供给用户相应的服务。二级管理端的用例如图2-2所示。 修改信息 二级管理员 挂失 注销信息 激活 充值 注册信息 修改个人密码 查询 信息记录 图2.2 二级管理端用例图参照图2.2。当新用户购买公交IC卡时，二级管理员可以为用户注册信息，信息包括用户姓名，电话，身份证号，性别，在注册时，要根据用户相关证件信息，选择公交IC卡种类型，在乘坐公交时获取不同的折扣。还要加入注册时间、到期时间，余额为0元，并填入卡挂失状态，当新用户注册时，挂失状态为否。用户在注册时，一般会马上给公交IC卡充值，此时，二级管理员可以点击充值按钮，跳转到充值页面，询问用户充值金额，给用户充值。如果用户丢失公交IC卡，可到公交服务站点凭借相关证件给公交IC卡挂失，挂失后卡将处于不可用状态，直到用户找到公交IC卡然后激活或者决定注销此卡。当卡激活时，会再次恢复到正常卡的状态。若是办理新卡，二级管理员会将旧卡的余额转移到新卡中。保存用户的电话信息是为了将来车载机的系统可能会有所改变，比如会将用户的话费与公交IC卡联系起来，在用户乘坐公交时遇到余额不足的情况，可以使用电话话费来代替。又或者如果用户遗失了公交IC卡，而有人捡到卡并归还到服务台，二级管理员可以及时通过电话联系用户拿回公交IC卡。用户电话或者其他信息变更时，可及时到服务站点请求二级管理员修改信息，以此来防止以后的突发情况而不能联系到用户。当用户需要知道公交IC卡是否需要充值时或什么时候到期，可以请求二级管理员帮忙查询信息。二级管理员是一级管理员的权限子集，登录后可修改初始密码，主要负责乘客的信息，可发行新卡并注册乘客信息，修改或注销信息，帮助乘客挂失、激活和充值，乘客的个人信息、余额和乘坐记录都可通过二级管理员查询。采用用例图为需求建模并不是用例分析的全部，为每个用例撰写文档时必须的工作，至于图形只是辅助手段。可以这样描述用例图和用例文档的关系：用例图是整个需求的骨架 ，而用例文档则是需求的肉。也就是说，通过用例图建立了需求模型的基本结构，而需求的内容则需要通过用例文档来表示。表2-1是对二级管理“充值”用例的描述。 表2-1 二级管理员“充值”用例文档 用例名充值 简要描述二级管理员通过该用例为乘客的公交IC卡进行充值 参与者二级管理员 涉众二级管理员，乘客 相关用例无 前置条件二级管理员正确登录到该系统界面，乘客信息存在 后置条件如果充值成功，公交IC卡内将会有相应的余额，系统保存充值记录基本事件流（1）用例起始于乘客需充值IC卡（2）系统显示欢迎界面，要求二级管理员需输入用户名和密码（3）二级管理员输入用户名和密码（4）乘客IC卡被放置在感应器感应区域，系统识别IC卡（A-1、A-2）（5）系统显示IC卡信息（6）二级管理员输入充值金额，选择充值日期，给乘客充值（7）系统保存充值记录（A-3），用例结束备选事件流 A-1IC卡已被挂失（1）系统显示IC卡状态为挂失（2）乘客携带证件修改卡状态 A-2IC卡已过期（1）系统显示IC卡已过期，不可用（2）乘客可凭借证件重新办理IC卡 A-3记录保存失败（1）系统显示保存失败，并提示再次提交（2）二级管理员可以重新提交该充值，也可以结束用例2.1.3 中心服务端中心服务端在公交公司信息中心，使用者是系统管理员，负责整个系统的数据传输服务和管理。系统管理员对于一级管理员和二级管理员所有的权限是不能使用的，他指负责系统数据的服务和管理。系统管理员的主要两大任务是日志管理和数据备份和恢复中心服务端。用例如图2.3所示。 查看日志 数据备份 删除日志 系统日志管理 数据恢复 系统管理员 启动服务 导出日志 服务管理 停止服务图2.3 中心服务端用例图 1.日志管理日志文件是用来记录事物对数据库的更新操作的文件。在公交IC卡信息管理系统中，它首先包含了此系统服务器启动和停止时间，然后是两级管理员在主机的客户端上的登录时间。系统管理员可按照日期查询系统日志，并能到处和删除日志。 2.数据备份和恢复尽管数据库系统中采取了各种保护措施来防止数据库的安全性和完整性遭到破坏，保证并发事务的正确执行，但是计算机系统中硬件的故障、软件的错误、操作员的失误以及恶意的破坏仍是不可避免的。这些故障轻则造成运行事务非正常中断，影响数据库中数据的正确性，重则破坏数据库，使数据库中全部或部分数据丢失18。因此有必要做好数据备份工作。目前采用最多的备份策略主要有一下三种： （1）完全备份（full backup）每天对本系统进行完全备份。完全备份就是使用者每天都要将当天的所有数据全部备份一遍，不论数据与之前是否有重复。当系统发生故障而造成数据灾难时，管理员使用这种备份策略，可以很快使系统回到发生故障前的系统状态。因为在系统发生故障前一天管理员已经对整个系统的数据全部备份了一次，所以管理员凭借前一天备份的数据能使系统很快恢复到数据丢失前一天的状态。但是它亦有不足之处，因为整个公交IC信息系统中存储的是所有持有IC卡乘客的信息，其信息量是非常大的，管理员对每天系统全部的数据都要做完全备份，这样会产生很多份系统中没有改变的数据。这些相同的数据占用了大量的存储空间，这对公交公司来说意味着增加成本。其次，由于需要备份的数据量较大，因此备份所需的时间也就较长。每天花费时间来进行数据备份，这种备份策略是不明智的。 （2）增量备份(incremental backup)增量备份策略的好处是节省了存储空间，缩短了备份时间。但它的缺点在于，当数据发生丢失时，数据的恢复比较麻烦。因为增量备份是管理员对每天的系统数据备份是基于前一天的系统数据基础上备份的，也就是说，管理员最开始完全备份某一天的数据，后来只备份与前一天系统数据不同的数据部分。也就是周一有一份系统数据，周二只备份与周一不同的数据，周三又只备份与周二不同的数据，以此类推。这样一来，如果某一天系统发生了故障，系统数据大量的丢失，那么管理员想要恢复系统数据，管理员就得找到完全备份的当天数据进行恢复，然后再找到下一天的数据恢复系统，以此类推，一直找到故障前一天的备份。很明显，这种方式不仅很繁琐，而且可靠性也很差。在这种备份方式下，各个数据备份的关系爬梯一样，只要梯子的任何一节断了，那么这个梯子就相当于断了。在上述的情况中，如果星期三的磁带出了故障，那么系统管理员最多只能将系统恢复到星期二晚上时的状态。 （3）差分备份(differential backup)差分备份是前两种备份的综合备份方式。系统人员在某一天对系统进行一次完全备份，在接下来的一个循环周期里，系统人员每天都对与完全备份那天数据不同的部分进行备份。差分备份是有一个完全备份的循环周期，不仅避免了每天都要备份所有数据的繁琐性，而且避免了恢复数据时一环套一环的缺陷。同时，还具有了上述两种备份方式的所有优点。首先，由于完全备份数据量较大，备份时间会比较长，占用的存储空间也较大。其次，增量备份恢复系统状态的可靠性太差，恢复系统是之前每一天的数据备份都不能少。而差分备份恢复系统就只需要完全备份的数据和数据丢失前一天的数据差分备份即可恢复系统。在实际应用中，备份策略通常是以上三种的结合，一般备份数据时需要考虑数据本身的重要程度和更新频繁程度。为了使系统处于更安全的状态，中心服务端需要具备数据库恢复技术，也就是管理员要对系统数据进行备份以及系统故障时能及时恢复系统，以此来增强系统的可靠性。 2.2开发环境 本文所采用的开发环境是基于SQL SERVER 2008的数据库系统和基于Visual Studio 2010平台上的C#面向对象程序。2.2.1 以Visual Studio 2010作为系统的开发平台 Visual Studio 2010版本在2010年4月12日与大家见面，其集成开发环境（IDE）的界面被重新设计和组织，变得更加简单明了。Visual Studio 2010不仅支持除了本公司的 SQL Server数据库，而且支持 IBM DB2和Oracle数据库。C# 是一门建立在 C+ 和 Java 基础上的现代语言，是编写 .NET 框架的语言。本文设计系统的窗体界面所用的正是 C# 语言。 C#的前身是一款为CLR设计的一种纯面向对象的语言。实用语言C#不仅顾及系统开发，对应用开发来说也是最佳设计语言，因为它是面向对象的。C#的目标是成为程序设计语言中比较简单而又通用的一门语言。它会提供合适的组件开发应用给在分布式环境中的开发。对于大多数程序员而言，大家比较熟悉的语言是C和C，一门好的语言必须具备很好的可移植性，因为这样，程序员就很容易从别的语言迁移到这种语言。而独立的系统和嵌入式的系统都可以用C#来进行编写，不论是复杂的大型系统还是特定的小型系统，C#均使用这些系统的开发。我们知道Java的移植性也非常好，而Java的程序源代码并不是被直接编译成二进制代码被执行，而是先被编译成为中间代码，然后通过解释器专为特定的机器码执行。C#也是被编译成为中间代码，然后通过虚拟机来执行。在程序执行时，虚拟机将C#编译成的中间代码转换为二进制机器码，然后得到正确的执行。转换的二进制码被存储在一个存储区，一旦有程序运用了相同的代码段，那么存储区中的二进制机器码将会被调用，这样一来，如果此程序再次执行，那么就不用进行第二次的翻译，直接调用将会加快速度。C#的语言结构的组成主要包括类、布尔运算、内存管理、接口、强类型、编译、预编译、操作符重载、类型、NOTE和中间代码。其中类是一个重要的概念，类是对某种类型的对象定义变量和方法的原型。它是对一类具有相同特征事物的抽象。类是一种方法，在C#中，结构体和类并没有继承的特性，结构体可以实现接口。2.2.2 SQL SERVER 2008本系统的数据库设计使用微软公司开发的SQL Server 的2008版本来设计。SQL Server 2008是一个关系数据库管理系统19。SQL Server 2008可以将以下种类的文档中的数据直接存储到数据库中：结构化文档、半结构化文档和和非结构化文档。SQL Server 2008的编程语言是SQL语言。SQL即结构化查询语言，是关系数据库的标准语言，已成为数据库领域中的主流语言由于该语言强大的功能性。SQL的使用标准从被发布以来一直在不断更新，变得越加的丰富。SQL标准的内容越来越多，SQL99合计超过1700页。SQL/86和SQL/89都是单个的文档。SQL/92和SQL/99已经扩展为一系列开放的部分。例如，SQL/92除了SQL基本部分外还增加了SQL调用接口、SQL永久存储模块。 在系统重要的应用程序执行过程中，程序的安全性、可靠性和可扩展性是由SQL Server 2008提供。它可以对整个数据库、数据文件和日志文件进行加密，而不需要改动应用程序。它确保了业务可持续性，使公司具有提供简化了管理并具高可靠性的应用的能力。SQL SERVER 2008 是高效的。它能帮助公司降低总成本通过工作管理的简化，其管理套件能够查找遵从性问题。而且用户定义的类型也被扩大了，它删除了之前对用户定义类型不超过8000Byte的规定，这样一来，用户就可以扩大自己定义的规模。其他它还增加了几种数据类型。它又是智能的，智能型体现在它可以集成任何数据。在数据库仓库方面，它的数据压缩使得用户在提高性能和降低I/O的同时还可以更有效的存储数据。在数据备份上，SQL SERVER 2008能减小要给备份数据使用的存储空间，不仅如此，备份相同量的数据花费的时间更少了。它还提供了可扩展的集成服务，扩展性方面的两个关键优势是它的集成服务和管道改进。报表中的可视化组件也被扩展了。对于用户来说，它提供了更快的查询速度，让用户能够快速及时的访问需要的信息，即使复杂问题，用户也能通过访问到的信息迅速作出反应。第三章 系统设计在上一章，需求阶段是从用户的角度出发描述用户希望系统实现的功能，而分析阶段则是以系统开发者的角度描述系统为了实现用户的目标应该提供哪些核心业务。而分析是为了满足用户所提出的需求，系统设计人员则要探讨系统内部的业务核心机制。在完成了系统的需求分析后，就进入了系统设计阶段。系统设计包括概要设计和详细设计。概要设计其实就是规划交互界面的过程，主要任务就是在把需求分析阶段提取的数据信息转会为系统用例图后，将其转换为系统结构和数据结构。详细设计就是对系统中各个功能模块进行详细的分析设计。显然，概要设计建立的是目标系统的逻辑模型，与计算机无关。这一章包括系统体系结构和功能架构的设计、系统层次结构分析、系统的安全设计和数据库设计的内容。3.1系统架构 当我们考虑建筑物的体系结构时，我们脑子里会想到很多各种各种的特点。最简单的就是建筑物的整体形状。但在实际中，体系结构还包括更多的方面。系统的体系结构是指系统的一个或者多个结构。它并非是可以运行的软件，它是对系统的一种表达。“体系结构”和“设计”明显是不同的概念，设计像是体系结构的一个实例，像对象与类的关系。对于同一体系结构，关注的角度不一样体系结构的描述也就不一样。从系统开发人员来看，整个系统的体系结构包括后台数据库、客户端和中心服务。中心服务端与管理端、统计端采用网络连接。如图3.1所示。 数据库 中心服务 服务器 管理 统计 公交公司/公交站点 信息中心图3.1 系统体系结构 功能结构的设计需要先从整个大局出发，再慢慢回到小范围，以一个专业的设计人员的角度，再将自己当做用户的角度来设计的。因为它是对整个系统不完全确定化或者模糊系统设计的一个简洁明了的表示方法，它以图形的方式展示系统的功能。公交IC信息管理系统根据在需求分析阶段得到的信息需求来为用户设计需求中的功能，这些功能模块被部署在服务端或者管理端，实现了使用者不同的需要。系统服务管理系统功能架构图是系统的各个功能模块之间的一种关系，各功能模块被分布在什么端。公交卡信息管理系统的端分为两部分：服务端和客户端。客户端包括需求分析中的