（控制理论与控制工程专业论文）工矿企业输电线路管理信息系统.pdf

南昌大学硕士学位论文 摘要 运用现代计算机管理手段，大力开发和利用企业的信息资源建立管理信息 系统，改变传统的管理模式，提高管理水平是电力工业信息化的要求，基于此 形势，研究开发企业输电线路管理信息系统具有重要的现实意义。 本文作者依据电网生产管理的经验，结合输电线路管理业务的工作流程， 首先分类提出了可行的功能需求；阐述了系统管理、运行管理、检修管理、检 测管理、缺陷管理和用户理等方面管理的分析结果，设训诎包含系统管理、运 行管理、检修管理、缺陷管理和用户管理的德兴铜矿输电线路管理信息系统， 论述课题的设计原则以及软、硬件结构和网络规划，简要说明系统所具备的功 能，列举了部分数据表结构和模块实现的方法，并探讨了系统的安全性策略， 制定了相应的安全保证措施。 本文采用面向对象技术编程，结合电力系统专业知识，并利用v c + + 6 0 、 s q ls e r v e r 等开发工具，开发出一套基于图形操作界面并且具有故障测距功能 的输电线路管理信息系统。本文提出了产生式知识表示和面向对象知识表示相 结合的知识表示方式，大大的提高了规则库的搜索效率，使整个知识库的维护 工作量大大降低。在推理机制的实现上，采用消息驱动的控制推理方法。 依照本文的设计方案，“德兴铜输电线路管理信息系统( d m i s ) ”已经取得 满意的设计效果，此套系统目前在德兴铜矿线路管理部门运行正常，发挥着积 极的作用。 关键词：输电线路管理、管理信息系统、输电线路故障测距、面向对象 南昌大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ed e m a n d so fp o w e ri n d u s t r yi n f o m a a t i o n l i z t i o n sa r ea sf o l l o w s ：u s i n g m o d e r n i z e dc o m p u t e rm a n a g e m e n tt od e v e l o pa n du t i l i z et h ei n f o r m a t i o nr e s o u r c e s o ft h ee n t e r p r i s e s ，s e tt i pt h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ，c h a n g et h et r a d i t i o n a l m a n a g e m e n tm o d e ，a n di m p r o v et h em a n a g e m e n tl e v e l a c c o r d i n gt ot h i ss i t u a t i o n ， r e s e a r c ha n dd e v e l o pt h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rb i ge n t e r p r i s eh a s g r e a tp r a c t i c a li m p o r t a n c e 。 b a s e do nt h ee x p e r i e n c eo f y e a r si nt h eg r i dp r o d u c t i o nm a n a g e m e n t ，c o m b i n e d t h ea u t h o ro ft h et h e s i sp r o p o s e daf e a s i b l ef u n c t i o n a ld e m a n da tf i r s t ；t h e n e x p o u n d e dt h en m n a g e m e n ta n a l y s i s r e s u l t so fc i r c u i tm a n a g e m e n t 、s y s t e m m a n a g e m e n t 、c i r c u l a t i n g m a n a g e m e n t 、o v e r h a u l m a n a g e m e n t 、u b e r m a n a g e m e n te t c m a dd e s i g n e dt h ed e x i n gc o p p e rm i n i n gc o m p a n yc i r c u i tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e mw h i c hi n c l u d i n gc i r c u i tm a n a g e m e n t 、c i r c u l a t i n gm a n a g e m e n t 、o v e r h a u l m a n a g e m e n t 、u s e rm a n a g e m e n t t h e nd i s c u s s e dt h ed e s i g ni d e ao f t h es e l e c t e dt i t l e a n dt h es o f t w a r e ，h a r d w a r es t r u c t u r ea n dt h en e t w o r kl a y o u t ，c o n c i s e l ye x p l a i n e dt h e f f m c t i o n so ft h es y s t e m ，e n u m e r a t e ds o m ep a r to ft h ed a t a s h e e ts t r u c t u r ea n dt h e r e a l i z a t i o nm e t h o do ft h em o d u l e s ，a n dt h et h e s i sd i s c u s s e dt h es y s t e ms a f e t y s t r a t e g ya n de n a c t e dt h es a f e t yi n s u r a n c em e t h o d 。 b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ee x i s t e ds w i t c h i n gs e q u e n c ee x p e r ts y s t e m ，an e w s w i t c h i n gs e q u e n c ee x p e as y s t e mi sd e v e l o p e db yt h eo b j e c t o r i e n t e dp r o g r a m m i n g a n dt h et h e o r yo ft h ee x p e r ts y s t e m b a s e do nt h ec o n s t r u c t i o no ft h ed e v i c ec l a s s m o d e l ，m a i nc o n n e c t i o nd r a w i n go fs u b s t a t i o na n dt h ei n f e r e n c ee n g i n eo ft h e s w i t c h i n gs e q u e n c ea r er e a l i z e db yv c + + 6 0d e v e l o p m e n tt 0 0 1 ak i n dm e a n so f k n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nc o m b i n i n gt h ep r o d u c es t y l er e p r e s e n t a t i o n a n dt h e o b j e c t - o r i e n t e dr e p r e s e n t a t i o n i s p r o p o s e d i nt h ep a p e r , w h i c hp r o m o t e st h e e f f i c i e n c yo fr u l es e a r c ha n dr e d u c et h ew o r k l o a do ft h em a i n t e n a n c e i nt h e r e a l i z a t i o no f t h ei n f e r e n c ee n g i n e ，t h em e s s a g e d r i v i n ga r ep r e f e r r e d 。 t h ed e x i n gc o p p e rm i n i n gc o m p a n yc i r c u i tm a n a g e m e n ts y s t e m ( d m i s ) w h i c hb a s e do nt h ed e s i g no ft h i st h e s i sh a sg o ts a t i s f a c t o r yr e s u l t t i l es y s t e mi s r u n n i n gn o r m a l l ya n dp l a y sa c t i v er o l ea td e x i n gc o p p e rm i n i n gc o m p a n yc i r c u i t d e p a r t m e n tp r e s e n t l y 。 k e y w o r d ： c i r c u i t m a n a g e m e n t ：m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ；p o w e r t r a n s m i s s i o nl i n ef a u l tl o c a t i o m o b j e c t o r i e n t e d ； i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：妒永萏、扑雩签字日期：7 卯艿年5 月7 - ) ，1 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌大学 有关保留、使用学位论文的规定 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅 和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 厍进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：韶弘；象静 签字同期：伽? 年f 月j 咱 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 导师签名：每舢 签字口期：) “年6 月，砂日 电话： 邮编： 南昌大学硕二i ：学位论文 第1 章引言 1 1 课题来源 本课题来源于江西省工业攻关重点课题大型企业电力信息管理与智能监 控和故障诊断系统。大型企业电力信息管理与智能监控和故障诊断系统分为： 调度管理信息系统、变电站输电线路管理系统、故障诊断系统等三个子系统， 本文作者负责其中“工矿企业变电站输电线路管理系统开发”子课题的设计。 1 2 选题背景和意义 近年来，随着我国国民经济的快速发展，电力已经成为国民经济建设发展 中的主旋律。作为电力网的主动脉，输电线路的安全稳定运行直接关系到电网 的安全与稳定。但是，输电线路由于距离长、地域广，受自然环境和人为因素 影响的机会较多，因此其运行维护工作存在许多困难。另外随着输电线路网架 不断发展、壮大，与之不相协调的现象也随之出现，线路跳闸频繁且呈上升趋 势，日常管理、技术管理不规范等等，极大影响到了整个电网的稳定。为进一 步满足现代化大型企业电网输电线路管理的发展需求，如何进一步加强输电线 路的管理，提高线路的健康水平及运行维护质量，规范线路管理模式，降低输 电线路跳闸率，从而确保电网的稳定运行，已成为我们需待解决的一个重要课 题。 本文旨在开发一套架空线路管理系统，帮助输电线路管理、运行人员按照 有关规程、规定对输电线路技术资料进行统一规范的管理，加强输电线路周期 性检测、线路绝缘水平的分析、盐密度等级的监测管理、对线路缺陷采用严谨、 细致的流程化操作、报表打印等技术管理具有极为重要的意义。通过该系统的 研发，将进一步加强输电线路管理水平，提高输电线路运行的安全、可靠性及 降低输电线路跳闸提供服务，并有很好的推广应用前景“。 1 3 线路管理系统开发现状 进入九十年代特别是九五年以后，全国各发供电企业相继引入了信息管理 系统f m i s ) ，m i s 系统在电力企业中应用开发并取得了很多成果，而且付诸于 南昌大学硕士学位论文 实际，使各地区各单位的管理水平和生产工作效益均得咀大幅提高，有效地指 导生产，使传统的管理得以升华。但由于全国各地供电企业的管理基础和方式 不尽相同，m i s 系统的功能幅射程度也不同，且都是针对本单位的实际情况进 行开发的。开发的程度和应用程度也不同，有很多功能尚在不断开发研究之中， 所以各自的m 1 s 系统的应用具有一定的局限性不能普遍通用。因此各地区都在 不断完善各自的m i s 系统，且有的地区m i s 系统功能己经非常完善，有的局己 应用到所有管理领域，总之，各地区在m i s 系统应用方向均显示出快速发展的 态势。 具体到输电线路管理方面，同样也是由于各地供电企业的管理基础和方式 不同，各地区各地供电企业在开发应用方面比较灵活，应用深度和广度都不同， 总得来说尚在不断完善之中。从所了解的情况看，目前各地供电企业 线路管理部门应用的m i s 系统主要存在如下问题： ( 1 ) 早期开发的线路管理软件，限于当时的计算机硬、软件水平，大多基 于d o s 的f o x b a s e 或f o x p r o 程序，用，、界面落后，且网络化程度低，在实现软 件共享、可靠性、实时性、高效性和开放性等方面显现出明显的不足。虽然有 少数软件还在实际中应用，但总的来说是处于被淘汰的过程中： ( 2 ) 大多数线路管理软件没有从总体上考虑建立数学模型，与变电线路相 关生产环节脱节，造成变电线路检修、检测等对系统的信息不能充分利用，造 成信息或投资上的浪费； ( 3 ) 管理软件只针对某一具体的某一部门进行工程化实施，没有能够具体 分析整个管理过程，难以适应管理模式的变化； ( 4 ) 一些管理软件为数据安全和管理方便，采用集中式数据管理模式，对 于目前只能通过电话线联系的变电站，它们和线路管理部门之间的数据交换极 其困难或不可实施； ( 5 ) 随着对线路管理的重视，出现了一些围绕运行日志的管理软件，对于 日志或记录采用文本方式进行管理，完成了将纸面的内容存在计算机之中，对 于填写的信息不能够自动在其它环节中使用，造成信息不一致、数据多点录入 和数据冗余； ( 6 ) 有些管理软件只针对供电局、电业局或线路管理部门管理层次开发， 南昌大学硕士学位涂文 没有面向班组，信息不是由生产一线获得，而仅仅是由管理人员录入，造成信 息不及时，也容易造成检修有关数据的随意性和不规范性。 另外，在线路信息管理软件的开发平台方面，也正在经历不断发展和变化 时期，应用平台的生命周期有缩短的趋势。到目前为止，诸如管理软件这类m i s 应用系统的开发平台或开发模式犬体经历了三个发展阶段，即微机局域刚模式、 客户机n 务器( c s ) 模式和浏览器j v t 务器( b i s ) 模式。 早期( 大约在1 9 9 6 年以前) 的线路管理软件的开发平台厂泛采用微机局域 网模式，其典型情况是采用n o v e l 网。这种微机局域网模式可以共享服务器资 源，包括硬盘、打印机、软件和数据，所有数据处理工作在工作站一l 完成，网 上传递的是文件。微机局域网的优点是结构灵活、扩展性好、用户使用简单方 便、可靠性高，原来开发的单机版应用软件可以继续使用。然而，由于服务器 资源不足，开发能力弱，远程通讯功能也不强，所以它只适用于中、小型系统 使用。虽然近年来计算机档次大大提高，但由于结构的限制，也难有突破性进 展，目前正在逐步淘汰”蚓。 近年来( 1 9 9 6 年以后) 的线路管理软件的开发平台广泛采用客户机月日务器 ( c s ) 模式。在客户机服务器系统中，信息表现( 输入输出界面、图形界面、 人机界面) 和处理功能由用户承担，而数据存取功能则由服务器承担。当应用程 序需要查询数据时，客户机向服务器发出查询请求，服务器完成查找后将结果 发回客户机，客户机再做后续处理。客户机服务器模式数据库集中管理分散使 用，既保证了数据的完整和安全，又使数据库的访问简单、方便。另外，客户 机n 务器模式通讯能力强，服务器资源充足。目前，客户 j l n 务器模式已成 为供电部门信息管理系统开发的主流模式。 近年来，随着网络技术的快速发展，w e b 浏览器为人们所熟悉和喜爱，在 这种背景下，管理信息系统的开发又应运而生了耽6 浏览器n 务器模式 ( b r o w s e r s e r v e r ，简称b i s ) 模式。浏览器服务器模式数据库与应用软件均安装 在服务器端，客户端不需要安装任何应用程序，只需安装佃一类的浏览器。在 不远的将来，浏览器n 务器模式有可能成为供电部门信息管理系统开发的主流 模式”。 南昌大学硕士学位论文 1 4 德兴铜矿动力厂线路管理现状 输电线路作为电网的重要环节，由于距离长、地域广，受自然环境和人为因 素影响的机会比较多，因此其运行维护工作存在许多困难。如何提高输电线路的 运行维护质量，从而确保电网的稳定运行成为了众多电力部门不断探讨和研究的 课题。 有资料显示，国内外许多大电网经营企业的输电线路管理部门，一直致力于 不断提高线路的运行水平以及新技术、新工艺、新材料的研发和应用。随着计算 机技术、网络技术、通讯技术的迅速发展，计算机管理系统在电力企业管理中的 应用同益广泛，使得企业的管理水平得到很大的提高。南京子午信息技术工程有 限公司开发的电网g i g 应用基础平台在江苏省各级电力部门得到了广泛的应用。 系统为城市电网管理提供了完善、实用的信息维护和管理工具，是电力企业综合 信息的展现，它将s c a d a ，d m s ，e m s ，集抄、负控等实时信息以及电力专题应用、 设备设施管理、电力营业信息等有机的结合在一起，为电网运行控制、设备维护、 生产管理提供信息管理和信息共享的平台以及决策支持的工具。与此相似，有的 送电管理部门在大力推行标准化工作的基础上，积极地将计算机信息管理技术引 入到线路管理工作中，通过对各项业务、各类数据进行深入细致的调研，研制开 发了输电线路运行管理系统，通过对业务流程的控制、对信息的充分共享和利用， 使输电线路的运行管理工作逐步走上了标准化、规范化、科学化的轨道。 德兴铜矿动力厂在提高输电线路运行维护检修水平和管理水平时主要从以 下几个方面着手： ( 1 ) 严格各项线路工作制度。首先制定和修改各项线路工作制度，近2 年动 力厂颁发了巡线、登记检修记录等6 个管理制度，该动力厂在此基础上补充了1 8 种制度，结合安规、各种技术规程等，应当说线路工作规章比较完善、有条 不紊的了，但好的制度还得严格执行才能落到实处。在线路工作中，该动力厂加 大检查和考核力度，对违章违规行为考核从严，同时加强教育，让职工从别人违 章或事故中吸取深刻教训，违章即足事故的理念已深入人一e l , ，严格贯规才能保证 安全有序地完成各项生产任务。 ( 2 ) 精心组织输电线路的维护工作：运行管理重点抓好输配电线路的巡视、 通道、基础、接地、杆塔导线等的管理，其中突出抓好3 5 k v * i l i o k v 线路的运行 堕曼三! 三兰婴主堂堡堡壅 维护工作。抓好对输电线路的正常巡视和故障管理，采取了定人、定巡线天数及 安全责任的办法，领导和技术专责对3 5 k v 年n 1 1 0 k v 线路定期参加巡线，对其余输 电线路，则采用扣i 查巡视，加大对巡线质量的考核力度，保证巡视率。积极开展 对重要输配电线路的夜巡工作，其中要重点组织对】1 0 k v 线路的夜巡。抓好线路 通道清障工作，组织运行人员对通道内的树竹和附近超高超大的树木进行彻底砍 伐。每年在雷雨季节前全面组织对输电线路的接地装置进行测试，处理。组织对 输配电线路基础、堡坎、排水沟等进行整改：对所有输配电线路组织了双重编号 规范涂写。针对该动力厂运行线路老化严重，定期组织线路人员对导线弧垂进行 测量，用红外热像仪对重要线路和重要地段导线连接部分进行测试。定期组织对 输配电线路健康评级、安全性评价和运行分析，寻找线路安全运行的薄弱环节加 以整改。 ( 3 ) 线路检修方面：周密地组织线路检修。该动力厂的线路检修管理任务重， 每年需组织对输电线路进行约1 5 0 k m 修。还要对3 5 k v 输电线路组织计划检修。主 要从以下几个方面： 加强对线路检修的质量管理，精心编制技术方案，组织深入细致的现场 查堪，认真抓好现场管理，加强对重点工作的管理，特别是线路的测量、立杆放 线等技术工艺要求高的作业。并且对线路检修质量组织抽查和严格考核。重点抓 检修质量，特别是瓷瓶清扫、线夹紧固和缺陷的汇报，除加强检查，每天都做好 总结分析，及时调整方案，保证检修质量。 加强垃各缺陷管理，严格按闭环管理，有计划组织处理，充分利用停电 机会或利用登杆检查集中消缺。对紧急或重大缺陷，及时组织人力物力处理。 抓好故障抢修工作。平时重点抓好预防和准备工作。在遇有事故时，及 时制定详尽的安全技术方案，组织抢修。 抓好输电线路的大修工作。对输电线路认真组织调查测量工作，积极向 上级汇报，抓好大修项目管理，切合实际地开展针对性的大修，精心组织施工。 共进行了更换横担及铁附件，安装氧化锌避雷器、更换架空导线、地线、更换拉 线等大修工作，通过这些大修工程消除了影响输电线路安全运行的隐患。 ( 4 ) 技术管理方而：督促运行人员及时完善线路的运行记录，并定期检查。 组织线路运行人员实行了线路技术资进行微机管理，将线路交叉跨越，巡线记录、 南昌大学硕士学位论文 接地电阻测试记录，配网图等输入计算机，为输电线路的现代 也管理奠定了基础。 对输电线路地理走向图、系统网络图、城区配电线路走向图，布目序图、配电网 络图等进行定期绘制，完善基础资料。对线路运行技术资料、台帐、各种记录等 按规范化要求进行整理。将过去繁杂的记录统一规范为8 种记录。同时结合实际， 该局创新地提出了标准化巡线管理办法，将巡线指标细化，进行标准化管理。 1 5 本课题主要工作 本课题的主要目的是开发德兴铜矿动力厂线路管理信息系统，为中上层领导 提供及时、准确的辅助决策信息，为业务层提供计算机信息处理功能，减轻业务 人员的劳动强度，提高整体工作效率。另外通过整个系统的调查、分析、设计、 规范化管理过程，提高管理水平，提高安全生产水平。 本课题主要工作有如下： 全面调查动力厂线路管理机构、管理工作现状、线路状况、信息处理现 状、动力厂中长期线路管理目标及其对信息的需求情况； 建立电力线路信息管理系统业务层次体系，总体分析系统业务功能、信 息和作用范围； 系统结构的总体设计，包括总体框架的建立，模块结构、数据库系统总 体结构，编码体系等的设计，及操作系统和开发平台的选择； 数据库系统的设计，必须选择一个面向事务处理的、具有先进性的体系 结构、高度可靠性和高效率、开放且安全的数据库系统，才能保证整个系统设计 目标的实现。本文通过对各种数据结构特点的比较分析，结合实际需要处理的数 据的特点，设计出符合动力厂实际情况的数据库； 南吕大学硕二l ：学位论文 第2 章系统开发设计过程中的技术及开发方法 系统设计过程中采用的主要技术是客j - 服务器( e l l e n t s e r v e r ：c s ) 模 式：面向对象编程思想；通过a d o 技术对数据库进行访问。 2 1 管理信息系统 2 1 1 管理信息系统开发方法 在方法论和开发思想上，管理信息系统开发方法可以分为自下而上、自上 而下、由里向外和面向对象四类。就具体方法而言，目前开发信息系统的流行 方法主要有三种：面向功能的方法、面向数据的方法和面向对象的方法“” 面向功能的方法也可以称为面向过程的方法，这种方法的指导思想是软件 工程的理论，实现技术是结构化系统分析、结构化系统设计与结构化编程测试 的生命周期法，适应的范围一般是中小型管理信息系统，其优点是使得软件开 发可以分步骤按阶段进行。 面向数据的方法是美国学者3 a n e s m a r t i n 在八十年代初提出来的，这种方 法的指导思想是信息工程的理论，采用的技术是快速原型法，具体有e r 图、 数据字典、基本表及快速生成程序技术，使用的工具主要有第四代语言及各种 c a s e 集成工具，适应的范围主要是大中型管理信息系统，这种方法的优点是能 将系统较早地与用户见面。 面向对象的方法，是受到面向对象程序设计的启发而产生的。它立足于所 研究的现实问题，对问题空间进行自然分割，识别其中的对象及对象的数据结 构和操作，建立问题空间的信息模型，实现由问题空间到求解空间的转换，力 求使求解空间真实地反映问题空间的各种要求，在此基础上进行系统设计，用 对应于对象的数据结构和操作的“软件模块”构造系统，这些软件模块就是构 建系统的“基本材料”。在系统分析、系统设计和系统实现的三个阶段中，开 发人员的着眼点是相同的，即对象。在分析阶段识别出来的对象数据结构和操 作，为系统设计提供依据。系统分析、设训和实现人员在统一的信息模型指导 下协调一致工作，避免了各阶段间的语义断层，使得系统开发的整个生命周期 中的各个阶段问没有明显的界限，是浑然一体的。1 。“ 南昌大学硕士学位论文 2 1 2 管理信息系统的开发和运行模式 从开发和运行模式来看，管理信息系统先后出现过主机终端模式、文什服 务器模式、客户服务器( c l i e n t s e r v e r ：c s ) 模式和浏览器服务器 ( b r o w s e ： s e r v e r ：b s ) 四种模式。 2 1 2 1 主机终端模式 主机终端模式也叫集中式。在这种集中式结构里，客户机和主机之问传递 数据的方式非常简单，一是用户从客户终端键盘键入信息到主机，二是由主机 返回到终端上的字符。计算机的所有资源( 数据) 都在主机上，所有处理( 程 序) 也在主机上完成，其应用程序逻辑和数据都驻留在主机中，不可能真正划 分出应用程序的逻辑。该结构对主机性能要求极高，缺乏灵活性，不能满足信 息量急剧增皎、处理灵活复杂的要求，已逐步在实际工程应用中淘汰f ”、”1 。 2 1 2 2 文件服务器模式 文件服务器模式即文件共享局域网，由专用高档微机作为文件服务器，连 接若干台网上工作站微机，各用户共享的公用数据( 用户程序和数据库文件) 驻留在文件服务器上，文件服务器负责管理用户对共享资源上数据的共享访问， 大部分的应用处理由工作站完成，属于数据集中，处理分布的多用户应用模式。 当用户工作站用户执行程序时，应用程序先被加载到工作站的内存中，应用程 序需要查询数据时，所有相关数据都通过网络由文件服务器下传到工作站中， 其系统模型如图2 1 所示。 图2 1 文件服务器模式图 采用文件服务器模式开发的优点有：开发简单方便，开发成本低，安装快 捷、容易维护。主要缺点有：数据库规模不能太大，需要传输的数据量大，数 据的安全性太差。因而文件服务器模式适用于网络规模较小，数据库规模也较 小，对数据的安全性要求不高的一般性信息管理系统m 、“1 。 南昌大学硕士学位沦文 2 1 2 3 客户朋务器( c s ) 模式 客户服务器模式是9 0 年代以来兴起的计算机体系结构，主要有两层c s 结构和三层c s 结构。 ( 1 ) 两层c s 模式 两层c s 模式是将一个应用分布在服务器和客户机端，它将数据的存取和 应用程序分开，分别由客户机和服务器来执行，这样就把原来由一台计算机完 成的工作分别由多台计算机来协同完成，这种合理均衡事务处理的方式使客户 服务器的资源得到充分地发挥，在通讯线路上传输的只有客户机的服务请求和 服务器的响应结果，大大降低了网络的通讯负载，使网络系统的工作效率得到 了极大的提高，两层c s 系统模型如图2 2 所示“1 。 查生 、 提出数据请求 坚堑兰 i 应用程序r 叫 数据库 s a m p l ee x ek 一数据库管理系统l l 一 返回查询结果l 一 图2 2 两层c s 模式图 c s 模式解决了文件服务器模式存在的主要问题，它将数据库放在服务器 上，而应用程序分散在客户和服务器两端。客户端的应用需要查询数据时，服 务器根据客户的请求将符合条件的数据返回，极大地减少了网络上数据的传输 量。服务器上一般运行大型数据库管理系统，如m i c r o s o f ts q ls e r v e r 、o r a c l e 、 s y b a s e 等，数据库存放在自身管理的硬盘块中，而且有严格的登录机制，没有 相应的权限就不能进入数据库。服务器负责创建和维护表和索引等数据库列象， 维护引用完整性和安全性，确保在出现各种错误时都能够恢复操作；客户应用 程序完成所有的用户交互功能，包括信息的显示、图形界面的操作等，当数据 从服务器检索出来后，应用程序能生成拷贝以便在本地保留。 ( 2 ) 三层c s 结构模式 三层c s 结构模式是在两层c s 模式的基础上发展起来的，其结构模型如 图2 3 所示。它把应用程序分为三个逻辑层，1 、数据服务层，指数据库服务器， 主要完成数据的定义、查询和更新并维护数据的安全性和完整性。2 、业务服务 层，指应用程序服务器，它是整个应用程序的核心，主要完成对业务规则的控 制和对数据库的访问等工作。3 、客户服务层，指前端用户的接口，提供可移植 的表示逻辑。采用三层c s 结构与传统的两层c s 结构相比具有更多的优越性： 南昌人学硕士学位论文 易于集成，应用程序服务器能无缝地连入应用开发环境中，应用程序可 以很容易地定位和共享应用程序服务器中的应用逻辑和数据； 易于移植和引进，应用程序服务器使与平台有关的细节对于应用程序来 说是透明的，因此可以在不改变应用程序代码的情况下改变计算机底层硬件、 操作系统或通讯协议，也即可以对局部进行改进而不会影响系统的其他部分； 易于使用，应用程序服务器能和同构或异构环境下的多种数据源通信， 同时它能管理数据问的公共逻辑约束，它将用户从复杂的平台、网络、数据库 选择中解放出来，系统无须对客户端做任何配置，安装和维护方便： 可靠性高，应用程序服务器是高可靠性的且提供了接管和恢复的功能， 以保证事务及关键性业务不被丢失“。 客户服务层业务服务层数据服务层 图2 3 三层c $ 模式图 2 1 2 4 浏览器n 务器( b s ) 模式 基于w e b 的b s 模式是由c s 模式转化而来的，它主要是通过浏览器技术实 现前端客户端的数据交互功能，中间层则由应用服务器和w e b 服务器实现数据 逻辑处理功能和表达逻辑处理功能，后端的数据库服务器仍主要实现数据的集 中存储和管理。其本质上是一种特殊的c s 结构，只不过它的客户端简化为只 讲单一h t m l 语言的客户软件，因而简化了客户端系统的管理和使用，可使管理 和维护集中在服务器端。在这种模式下，客户端使用一个通用的浏览器，代替 形形色色的各种应用软件，用户的所有操作都是通过浏览器进行的。w e b 服务 器负责接受h t t p 查询、修改等请求，然后根据请求条件到数据库服务器获取相 关数据，再将结果翻译成t f f m l 和各种页面描述语言，传送回提出请求的浏览器 “”“。其结构图如图2 4 所示： 图2 4b $ 模式图 1 0 南昌大学硕士学位论文 2 1 2 5 客户机服务器结构和浏览器服务器结构的比较 ( 1 ) b s 模式的优点： 由于w e b 支持底层的t c p i p 协议，是w e b 网与目前使用的几乎所有局域网 都可以做到无缝连接，从而彻底解决了异构系统问的连接问题。 由于w e b 采用了瘦客户端，使系统的开放性得到很大的改善，系统对将要 访问系统的用户数的限制有所放松。 系统的相对集中性使得系统的维护和扩展变得更加容易，比如数据库存 储空问不够，可再加一个数据库服务器，系统要增加功能可以新增一个应用服务 起来运行新功能。 界面统，全部为浏览器方式，操作相对简单。 业务规则和数据捕获的程序容易分发。 ( 2 ) c s 模式的优点： c s 方式有很强的实时处理能力，与b s 方式相比，c s 结构更适合于对数 据库的实时处理和大批量的数据更新。 c s 方式的面向对象技术十分完善，并且有众多与之配套的开发工具，这 些开发工具已经做的非常优秀，这一点对目前w e b 技术来说绝对是个挑战。 由于c s 方式必须安装客户端软件，系统相对封闭，这反而使它的保密性 能优于b s 方式。 2 2 面向对象技术 2 2 1 基本思想 面向对象方法的定义是：一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传 送、多态性等概念来构造系统的软件开发方法。 面向对象方法从根本上讲是一种思考和认识问题的方法。其基本出发点是： 从现实世界中客观存在的事物，即对象出发来构造软件系统，并在系统构造中 尽可能运用人类的自然思维方式。面向对象方法强调直接以问题域中的事物为 中心来思考问题、认识问题，根据事物的本质特征，把它们抽象地表示为系统 中的对象，作为系统的基本构成单位；同时，面向对象方法强调运用人类在日 常的逻辑思维中经常采用的思想方法与原则。例如抽象、分类、继承、聚合、 封装等，使得软件开发者能对问题域中事物的相互关系产生正确的认识，并以 南吕大学硕士学位论文 其他人也能看得懂的方式把自己的认识表达出来。 在用面向对象方法开发的系统中，以类的形式进行描述并通过对类的引用 而创建的对象是系统的基本构成单位。这些对象对应着问题域中的各个事物它 们内部的属性与服务刻画了事物的静态特征和动态特征，对象类之间的继承关 系、聚合关系、消息和关联如实地表达了问题域中事物之问实际存在的各种关 系，因此，无论系统的构成成分，还是通过这些成分之间的关系而体现的系统 结构，都可直接地映射问题域“6 ”“”1 。 2 2 2 面向对象中的基本概念与特征 ( 1 ) 对象 对象是系统中用来描述客观事物的一个实体，它足构成系统的一个基本单 位属性和服务是对象的两个基本要素。属性是用来描述对象静态特征的一个 数据项；服务是用来描述对象动态特征( 行为) 的一个操作序列。一个对象可 以有多项属性和多项服务，对象的属性和服务被结合成一个整体，对象的属性 值只能由这个对象的服务存取呻“、6 “。 ( 2 ) 类 类是具有相同属性和服务的一组对象集合，它为属于该类的全部对象提供 了统一的抽象描述。 ( 3 ) 消息 消息就是向对象发出的服务( 操作或方法) 请求，它应该含有下述信息： 提供服务的对象标识、服务标识、输入信息和回答信息。消息是对象之间相互 请求或相互洳作的途径，是要求某个对象执行某个服务的说明。对象问的联系， 只能通过传送消息来进行。在面向对象编程中，消息分为两类：公有消息和私 有消息。若有一批消息属于一个对象，其中有一部分是由外界对象直接向它发 送的，这部分称为公有消息，向自身发送的那部分称为私有消息。对象间进行 通信只能通过公有消息来完成。 ( 4 ) 封装性 封装是指在程序设计时，将数据和对数据有关的操作集合放在一起，形成 一个实体：对象，用户不必知道对象行为的实现细节，只需根据对象提供的外 部特性接口访问对象即可。封装性是一种信息隐藏技术，它使得系统设计人员 南昌大学硕士学位论文 能够清楚表明他们所提供的服务，用户和应用程序员只能看见对象提供的操作 功能，看不到其中的数据或操作代码细节。 ( 5 ) 继承性 继承所表达的是一种对象类之间的相交关系，它使得某类对象可以继承另 一类对象的特征和能力。利用继承机制，用户可以通过增加、修改或替换给定 类中的方法来对这个类进行扩充，以适应不同的应用要求。利用继承机制，程 序员可以在已有类的基础上构造新类。如采不使用分类，则须每一对象都定义 其所有的性质，使用分类后，可以只定义某个对象的特殊性质，其它性质可以 从上一层“继承”下来。 若类问具有继承关系，则它们之间应具有下列几个特性： 类间具有共享特征( 包括数据利程序代码的共享) ： 类问具有细微的差别或新增部分( 包括非共享的程序代码和数据) ； 类间具有层次结构。 如果b 类继承了a 类，则b 类的对象便具有了a 类的除私有成员和操作外 的所有性质和功能，在这里，a 类称为基类或父类，b 类称为派生类或子类。b 类可以在父类a 的基础上再进行数据和功能的扩展。继承的关系，既体现了子 类和父类形体上的类似，又体现出它们的区别。 继承所具有的作用有两个方面：一方面可以减少代码冗余；另一方面可以 通过卧调性来减少相互之间的接口和界面。 ( 6 ) 多态性 简单地讲，多态性就是一种“一个接口，多种方法”的技术，是面向对象 程序设计的重要特性。它描述的是同一个消息可以根据发送消息对象的不同采 取多重行为方式。c + + 语言支持两种多态性：即编译时的多态性和运行时的多态 性。编译时的多态性是通过使用重载来实现的，到底执行的哪个重载版本在编 译时就可以知道，所以是相对静态的多态性。运行时的多态性是通过虚函数来 实现的，到底运行的是哪个函数版本，需要在运行时通过找出发送消息的对象 来确定，编译器在编译时采用的是动态联编手段。多态性通过派生类和虚函数 来实现，它允许每个对象响应公共消息格式，即用合适的方式从一个对象取来 送到子类对象中去呻、“6 。 南昌大学硕士学位论文 2 2 3 采用面向对象技术的优点 ( 1 ) 现实世界中的实体通过自然的对应而被模型化成所谓的对象，进而通过 抽象化概念，把实体间的结构性秩序反映在模型中。 ( 2 ) 通过对实体的生命周期进行详细的分析，把引起实体状态变化的操作抽 象成所渭的方法，与对象本身封装在一起。对对象的任何操作都只能在给定的界 面下通过执行适当的方法才能实现。对象的一致性制约条件( 指刑对象操作的可 靠性) 总能得到满足。 ( 3 ) 对系统的修改和扩充可以以对象为单位来进行。通过对以上介绍的封装 性、继承性和多态性设计方法的灵活应用，使得对对象结构和方法的修改和扩 充和外部界面相互独立，即这些修改与扩充可以在对外部屏蔽的状态下进行， 这样就大大提高了软件对于新的应用的适应性、可重用性和可扩展性，为人们 提供了一个舒适的软件开发环境”“6 76 。 2 3a d o 技术 本课题访问系统数据库采用的是使用更加简单，更加灵活的对象模型：a d o ( a c t i v ed a t ao b j e c t s ) ，它是微软公司在o l ed b 标准基础上定义的一种面向 对象、与语言无关的数据库应用编程接口，与远程数据对象( r d o ) 、数据访问 对象( d a o ) 相类似，但在使用上更简单、易用、高速、更低的内存资源消耗。 a d o 基础o l ed b 标准是微软公司在o d b c 基础上定义的一个新的开放式 接口标准，可以用来存储各种类型的数据。o l ed b 标准是通过一组a p i 函数来 实现数据库的存取，就如同o d b c 标准中提供的o d b ca p i 一样，不同的是o l ed b 标准中的a p i 是基于c o m 标准的，它把数据库系统划分为多个逻辑组件，组件 之问相对独立，这些组件包括：数据提供者( d a t ap r o v i d e r ) ，它是指用来提 供数据存储的组件；数据消费者( d a t ac o n s u m e r ) ，它是指任何存取数据的系 统程序或者应用程序，包括开发工具、语言等；数据服务提供者( d a t as e r v i c e p r o v i d e r ) ，它是指用来表示、处理、传输数据提供者提供的数据的功能组件。 与o d b c 相比，符合o d b c 标准的数据库源是符合o l ed b 标准的数据存储的子集。 o d b c 标准的对象是基于s q l 的数据源( s 0 1 一b a s e dd a t as o u r c e ) ，而o l ed b 的对象则是范围更为广泛的任何数据存储。符合o d b c 标准的数据源要符合o l e d b 标准，还必须提供相应的o l ed b 服务程序，就像s o l 。s e r v e r 要符合o i ) b c 南昌大学硕士学位论文 标准，必须提供s o ls e r v e ro d b c 驱动程序一样。“7 “7 “。 在a d o 中不再像r i ) o 或d a o 那样强调对象的继承，不再需要通过继承去创 建对象，因此，可以独立创建大多数a d o 对象，通过只创建所需的对象，产生 小的 = ：作集。a d o 对象模型如图2 5 所示： 图2 5a d o 对象模型图 a d o 具有以下特点： 可独立创建的对象。 批处理更新功能。 通过输入输出参数，支持存储过程并可返回结果。 高性能的缓冲结果集管理。 支持查询结果返回特定的行数。 支持多结果记录集查询。 2 4 小结 本章叙述了开发次系统所需要的技术，包括：a d o 技术、面向对象技术、 管理信息系统的开发和运行模式及系统开发的方法。 南昌大学硕士学位论文 第3 章输电线路管理信息系统需求分析 3 1 系统需求概述 由于企业的业务常常基于功能划分，所以往往习惯于功能模型结构化设计方 法。但是，由于企业管理工作不可避免