《礦井風(fēng)壓自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》12000字

摘要供氧連續(xù)是保證煤自燃實現(xiàn)的必要條件之一[1]，即煤自燃的發(fā)生需要有漏風(fēng)，因此風(fēng)壓參數(shù)是防治煤層自燃所需掌握的重要參數(shù)，對風(fēng)壓數(shù)據(jù)的檢測也成了防治煤層自燃必不可少的手段，所以要防治煤層的自燃，必須掌握相關(guān)區(qū)域的風(fēng)壓。但礦井風(fēng)壓具有不穩(wěn)定性和隱蔽性，對自燃區(qū)域的風(fēng)壓數(shù)據(jù)的進(jìn)行檢測如果通過人工監(jiān)測采集需要耗費大量的人力資源且采集效果并不理想。對采集到的風(fēng)壓數(shù)據(jù)處理仍需耗費極大的工作量，且測定值滯后不利于日常的實時管理，不能為管理和防治提供所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而影響了煤層自燃的防治和通防管理的科學(xué)化。所以很有必要研制一種風(fēng)壓的自動監(jiān)測系統(tǒng)，對自燃區(qū)域的風(fēng)壓數(shù)據(jù)實現(xiàn)自動監(jiān)測，實時自動顯示自燃區(qū)域漏風(fēng)通道兩側(cè)的風(fēng)壓值及漏風(fēng)量，并能進(jìn)行報警。[2]本課題的研究目的便是通過eclipse開發(fā)軟件使用java編程語言結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫設(shè)計出一款能夠通過接收檢測分站各測點的智能型傳感器傳來的風(fēng)壓數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)集中進(jìn)行處理、存儲并且具備報警等功能的軟件系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)具有很大的完善性并與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實現(xiàn)可以通過互聯(lián)網(wǎng)登錄系統(tǒng)進(jìn)行查看煤層的風(fēng)壓等相關(guān)數(shù)據(jù)，同時實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)置預(yù)警條件并能實現(xiàn)報警，從而實現(xiàn)煤層自燃的防治和通防管理的科學(xué)化、信息化與便捷化。關(guān)鍵詞：風(fēng)壓；自動監(jiān)測；報警目錄TOC\o"1-3"\h\u24906第一章緒論 3171391.1課題來源及研究意義 375891.2國內(nèi)外研究情況及發(fā)展前景 3186851.3主要研究內(nèi)容 49566第二章開發(fā)技術(shù)與開發(fā)環(huán)境 57482.1系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境 5103372.2Eclipse簡介 5315042.3Java 53942.3.1Java簡介 5234202.3.2java的特點 527432.3.3Java環(huán)境配置 7302732.4Maven 8303682.4.1Maven簡介 8247022.4.2Maven環(huán)境配置 815702.4.3Maven開發(fā)環(huán)境配置 9161082.5MySQL數(shù)據(jù)庫 11238362.5.1MySQL數(shù)據(jù)庫簡介 1160962.5.2MySQL數(shù)據(jù)庫搭建 1269382.6SpringBoot框架 12239302.6.1SpringBoot簡介 12159592.6.2SpringBoot優(yōu)點 12157972.7ApacheShiro 12194312.7.1ApacheShiro安全控制簡介 12260792.7.2優(yōu)點 12199662.7自動監(jiān)測系統(tǒng) 13103602.7.1自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則 134382.7.2自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路 1362472.7.3自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計步驟 1360832.8軟件設(shè)計 1439232.8.1設(shè)計文檔的使用 14184132.8.2需求分析 15326912.8.4系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 15136502.8.5模塊/子系統(tǒng)概要設(shè)計 1514478第三章系統(tǒng)整體設(shè)計方案 16209243.1系統(tǒng)需求分析 16122863.2系統(tǒng)框架設(shè)計 178327第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計 18212274.1數(shù)據(jù)庫 18322444.1.1MySQL 1829824.1.2NavicatforMySQL 18301744.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計 1932322第五章系統(tǒng)模塊功能實現(xiàn) 24197415.1系統(tǒng)模塊 2412519第六章總結(jié)與展望 3015147參考文獻(xiàn) 3118281致謝 32第一章緒論1.1課題來源及研究意義提供連續(xù)的氧氣是實現(xiàn)煤自燃的必要條件之一[1]，即煤自燃的發(fā)生需要有漏風(fēng)，故風(fēng)壓數(shù)據(jù)是監(jiān)測礦井的重要數(shù)據(jù)，及時獲得風(fēng)壓數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理是進(jìn)行能夠?qū)崿F(xiàn)防治煤層自燃重要手段。要實現(xiàn)對煤層自燃的防治，必須及時掌握相關(guān)區(qū)域的風(fēng)壓。[2]但目前來說通過人力進(jìn)行對自燃區(qū)域的風(fēng)壓數(shù)據(jù)的采集仍需要巨大的人力資源，且對風(fēng)壓數(shù)據(jù)資料的整理所需的工作量極大，測定數(shù)據(jù)管理方法落后，不能為煤層的管理和防治及時提供所需要的風(fēng)壓技術(shù)參數(shù)，在某種方面來說極大的影響了煤層自燃的防治和通防管理的科學(xué)化[2]。因此有必要開發(fā)出一種通過獲得智能傳感器對礦井風(fēng)壓的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測從而對自燃區(qū)域?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測的自動監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)而實時顯示自燃區(qū)域漏風(fēng)通道兩側(cè)的風(fēng)壓值及漏風(fēng)量，并能實現(xiàn)報警功能。1.2國內(nèi)外研究情況及發(fā)展前景礦井監(jiān)測的合格與否是煤礦能否實現(xiàn)高效、高產(chǎn)、安全生產(chǎn)的重要因素之一，因此世界各個產(chǎn)煤國對礦井監(jiān)測技術(shù)的合格與否十分重視，為此不惜投入了大量的資金、人力進(jìn)行監(jiān)測技術(shù)的研制，進(jìn)而生產(chǎn)和推廣使用各種礦井監(jiān)測系統(tǒng)。我國現(xiàn)有的礦井監(jiān)測系統(tǒng)在保證煤礦安全生產(chǎn)、提高煤礦生產(chǎn)率和提高設(shè)備利用率等方面發(fā)揮了重要的作用，而風(fēng)壓監(jiān)測又是保證煤礦安全作業(yè)的重要手段之一[3]。煤礦井下是一個特殊的工作環(huán)境，就造成礦井的監(jiān)控系統(tǒng)一定要不同于一般的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，要比一般工業(yè)系統(tǒng)要精準(zhǔn)要求提高很多[3]。主要體現(xiàn)在電器防爆、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、監(jiān)控對象變化緩慢、遠(yuǎn)距離傳輸、抗故障能力強(qiáng)、要求對電網(wǎng)電壓波動適應(yīng)能力強(qiáng)、設(shè)備外殼防護(hù)要求高等方面[3]。我國對于煤礦生產(chǎn)的安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)研究開始相比于西方國家要晚上不少，直到20世紀(jì)80年代的時候，我國國家才對國外煤礦的安全系統(tǒng)進(jìn)行了大量的考察與研究并召集相關(guān)專家進(jìn)行開發(fā)與研究[4]，在國外引進(jìn)了諸如TF200、MINOS、DAN6400等當(dāng)時世界先進(jìn)的礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)，后來我國又在引進(jìn)外來技術(shù)的同時先后自主研發(fā)了KJ2、KJ4等礦井自動監(jiān)測系統(tǒng)，在這段時期我們國家的監(jiān)測系統(tǒng)大多都采用了分布型作為檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，直到1990年的到來，由于計算機(jī)軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家又相繼推出來煤礦安全綜合化和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)[5]，目前，我國的礦井監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分可以實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)基本處理的功能，并且能夠完成對礦井的風(fēng)壓、風(fēng)量、溫度等各種參數(shù)的實時采集、存儲，并對其進(jìn)行計算，但在智能控制上還有一定的發(fā)展空間，軟件開發(fā)上還有很多可以完善的空間，在現(xiàn)有已開發(fā)的軟件基礎(chǔ)上還可以再發(fā)展出一套足夠完整成熟的監(jiān)測系統(tǒng)從而實現(xiàn)礦井的智能化管理和綜合自動化生產(chǎn)，如今的礦井監(jiān)測系統(tǒng)已有足夠完善的體系去實現(xiàn)這樣的目標(biāo)、去支撐礦井安全且逐漸走向管理防治的科學(xué)化與現(xiàn)代化。目前礦業(yè)生產(chǎn)仍是我國重要的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在礦業(yè)生產(chǎn)中煤礦的安全問題仍然是制約煤炭工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題，緩解煤炭安全生產(chǎn)的重要方法就是加強(qiáng)對于煤礦生產(chǎn)的安全監(jiān)控，對礦業(yè)安全的科研工作也要進(jìn)一步的研究，而礦業(yè)安全生產(chǎn)離不開煤礦監(jiān)測系統(tǒng)，同時現(xiàn)在信息化社會的提倡也注定著監(jiān)測系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的必要性。因此，礦井風(fēng)壓自動監(jiān)測報警系統(tǒng)設(shè)計這個課題研究發(fā)展前景還是十分良好的。1.3主要研究內(nèi)容本課題要求通過學(xué)習(xí)了解礦井風(fēng)壓的相關(guān)知識，結(jié)合軟件開發(fā)的相關(guān)工作能力，再以eclipse作為開發(fā)平臺，采用JDK的編譯環(huán)境，結(jié)合java編程語言使用SpringBoot技術(shù)再結(jié)合MYSQL數(shù)據(jù)庫構(gòu)建了一個礦井風(fēng)壓自動監(jiān)測報警系統(tǒng)的軟件，能夠基本實現(xiàn)接收數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析與可視化、用戶登錄與注冊、預(yù)警數(shù)據(jù)設(shè)置與報警等功能實現(xiàn)自動監(jiān)控礦井風(fēng)壓數(shù)據(jù)。用戶可通過登錄此系統(tǒng)可通過查詢時間地點獲取數(shù)據(jù)，可顯示最近一段時間的數(shù)據(jù)變化曲線，同時通過設(shè)置管理員權(quán)限設(shè)置預(yù)警參數(shù)，從而實現(xiàn)報警功能。第二章開發(fā)技術(shù)與開發(fā)環(huán)境2.1系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境風(fēng)壓自動監(jiān)測報警系統(tǒng)軟件設(shè)計是通過使用eclipse軟件作為開發(fā)平臺，采用JDK的編譯環(huán)境，采用java編程語言使用SpringBoot技術(shù)再結(jié)合MYSQL數(shù)據(jù)庫開發(fā)出來的具有登錄注冊、用戶管理、菜單選擇、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)分析、自動監(jiān)測報警等模塊的軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)具體開發(fā)框架為：后臺：Spring

Boot+My

baits+Shiro+Thyme

leaf前臺：HTML+AJAX+Bootstrap開發(fā)工具：Eclipse項目管理：mavenJAVA環(huán)境：JDK

1.8數(shù)據(jù)庫：MySQL

5.62.2Eclipse簡介

Eclipse是一個基于Java編程語言進(jìn)行開發(fā)可擴(kuò)展開發(fā)平臺，具有開放源代碼性質(zhì)的集成軟件開發(fā)環(huán)境

。使用Eclipse開發(fā)平臺一般是對需要使用Java編程語言采用JDK編譯環(huán)境進(jìn)行開發(fā)的軟件系統(tǒng)，但它的用途并不僅僅局限于Java語言，現(xiàn)在隨著技術(shù)的進(jìn)步，也逐漸的支持其他編程語言進(jìn)行開發(fā)與使用，其開發(fā)發(fā)展目的建設(shè)一個具有全功能性的工業(yè)平臺為高度集成的軟件開發(fā)提供一個平臺[6]。2.3Java2.3.1Java簡介Java是一個進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)與修改的程序設(shè)計語言。Java因為可以開發(fā)跨平臺應(yīng)用程序并且Java技術(shù)具有卓越的性能，因此其受眾十分廣泛，因此Java也被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、計算機(jī)、移動電話和互聯(lián)網(wǎng)等各個領(lǐng)域。[7]2.3.2java的特點（1）平臺無關(guān)性Java所具有的平臺無關(guān)性是指Java可以編寫出在不同操作平臺皆可以進(jìn)行運(yùn)行的程序軟件且實現(xiàn)在不同平臺提供Java接口的使用。Java能夠?qū)崿F(xiàn)平臺無關(guān)性是因為其不同于C語言等編程語言需要特定的環(huán)境進(jìn)行編譯而是引進(jìn)虛擬機(jī)，將程序的開發(fā)編譯與運(yùn)行實現(xiàn)在虛擬機(jī)之中，而虛擬機(jī)是建立在操作系統(tǒng)和硬件之上，正是依托于虛擬機(jī)的特殊性，從而實現(xiàn)Java二進(jìn)制代碼的解釋與執(zhí)行功能，進(jìn)而提供于不同平臺的接口因為這個原因通過Java編寫的程序甚至可以共享于全世界，這便是Java的平臺無關(guān)性。（2）安全性偏向于C++語言，但無指針變量，系統(tǒng)之間控制內(nèi)存保證安全（3）面向?qū)ο笤贘ava在面對對象這一特點做，Java具有C++語言中一些良好的特性，同時進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，例如將數(shù)據(jù)功能封裝于類中，利用類直接在編程中進(jìn)行使用，實現(xiàn)了程序的簡潔性[8]。類具有封裝性、繼承性使程序代碼進(jìn)行編譯，就可以獲得其功能并重復(fù)利用。而編程人員只需把主要的精力應(yīng)用于對類和接口的了解與使用上，大大的降低了編程的繁瑣與高深，是編譯程序變得簡單化大眾化。（4）分布式（5）健壯性由于自身的簡潔性方便性，使得Java在編譯過程中及時進(jìn)行對編碼的檢查與修改，降低錯誤率。并且類的出現(xiàn)加速了這一過程，從而使得一些編譯完成可以得到錯誤的警示和知道問題所在，并且由于類的存在可以檢查出許多開發(fā)早期就出現(xiàn)的錯誤并大量規(guī)避。Java由于相比于減少指針功能實現(xiàn)操作系統(tǒng)對內(nèi)存的管理減少錯誤。同時還因為真數(shù)組的出現(xiàn)，使數(shù)據(jù)覆蓋這一問題得到了有限的緩解，而正是這些功能和特點大大的提高了開發(fā)Java應(yīng)用程序的周期。從而得到各方的青睞。（6）解釋型Java不同于C語言或C++語言，不是針對電腦芯片CPU進(jìn)行編碼而是運(yùn)用虛擬機(jī)并且因為運(yùn)用虛擬機(jī)的緣故，Java語言不是通過CPU進(jìn)行編譯，而是通過將程序編譯成類似一種“中間代碼”。編譯提供的“中間代碼”因為接近于機(jī)器代碼所以可以在提供了java虛擬機(jī)可以跨平臺的被運(yùn)行。（7）動態(tài)一部分類是從類庫中進(jìn)行引用的，且類在裝載過程中又是屬于動態(tài)裝載的那一種，所以就不得不要求Java必須在分部環(huán)境中進(jìn)行動態(tài)的維護(hù)程序和分類。因為以上的特點，Java常被用于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)；企業(yè)管理軟件開發(fā)；手機(jī)游戲開發(fā)；嵌入式開發(fā)等項目之中。2.3.3Java環(huán)境配置下載JDK文件進(jìn)行安裝；安裝完畢之后在電腦控制系統(tǒng)中找到高級系統(tǒng)設(shè)置；在彈出的界面中選擇環(huán)境變量；變量名為“JAVA_HOME”；變量值為jdk軟件的安裝路徑具體情況如圖2.1所示；圖2.1jdkJAVA_HOME變量添加變量名為“CLASSPATH”；變量值為“.;%JAVA_HOME%\lib”具體效果如圖2.2所示;圖2.2jdkCLASSPATH變量添加“Path”變量中添加%JAVA_HOME%\bin如圖2.3所示;驗證通過Windows圖標(biāo)+R輸入cmd；在命令行中分別輸入java-version和javac顯示版本信息則為環(huán)境變量控制成功。圖2.3jdk/MavenPATH變量添加2.4Maven2.4.1Maven簡介Maven是一個以Java編程語言為基礎(chǔ)的跨平臺管理工具，其主要目標(biāo)服務(wù)于Java編程語言開發(fā)的項目，是一個具有很多功能實現(xiàn)的開源項目。maven是Apache的項目，作為一個進(jìn)行項目管理的工具，其自身是由java語言進(jìn)行開發(fā)的，人們?nèi)粘？梢允褂胢aven對java的項目進(jìn)行開發(fā)與使用[8]。使用maven帶來的好處：依賴管理，對jar的統(tǒng)一管理，節(jié)省空間；一鍵構(gòu)建跨平臺；應(yīng)用在大型的項目中可以提高開發(fā)效率。2.4.2Maven環(huán)境配置下載解壓到指定工程的文件夾；完成對jdk環(huán)境的配置；在系統(tǒng)變量添加M2_HOME和MAVEN_HOME；變量值指向Maven文件夾，如圖2.4所示；添加%M2_HOME%\bin,到PATH，如圖2.3所示；在Windows+R中輸入cmd，再輸入執(zhí)行命令mvn-version；運(yùn)行出版本信息確認(rèn)配置好環(huán)境變量。圖2.4MavenM2_HOME變量添加2.4.3Maven開發(fā)環(huán)境配置配置Maven：進(jìn)入Window->Preferences->Maven->Installations頁面，設(shè)置已經(jīng)安裝好的Maven，如圖2.5所示；圖2.5Maven開發(fā)環(huán)境配置配置Maven倉庫路徑：進(jìn)入Window->Preferences->Maven->UserSettings頁面，配置倉庫路徑，如圖2.6所示；圖2.6Maven配置倉庫環(huán)境關(guān)閉校驗：進(jìn)入Window->Preferences->Validation頁面，勾選“Suspendallvalidators”，關(guān)閉校驗；2.5MySQL數(shù)據(jù)庫2.5.1MySQL數(shù)據(jù)庫簡介MySQL數(shù)據(jù)庫作為一個小型的數(shù)據(jù)庫具有開源的功能，同時MySQL不僅僅是數(shù)據(jù)庫也是一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。作為一個小型數(shù)據(jù)庫它與其他的大型的數(shù)據(jù)庫相比還是具有不少的不足，例如：MySQL的規(guī)模比大型數(shù)據(jù)庫小，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也相較于那些大型數(shù)據(jù)庫還是比較有限的，但是它同樣還是具有其自己的優(yōu)點，作為一個小型數(shù)據(jù)庫它有大型數(shù)據(jù)庫所沒有的優(yōu)勢，例如：體積相比較大型數(shù)據(jù)庫略小，速度相比于大型數(shù)據(jù)庫更快、成本相較于大型數(shù)據(jù)庫低一些，雖然它能夠提供的規(guī)模不如大型數(shù)據(jù)庫大，功能不如大型數(shù)據(jù)庫多，但它目前所能實現(xiàn)的功能已經(jīng)可以滿足普通人日常對于數(shù)據(jù)庫使用的要求并且略微復(fù)雜的功能與應(yīng)用也可以進(jìn)行實現(xiàn)，再結(jié)合其速度快，操作簡單等原因使得MySQL數(shù)據(jù)庫如今廣受世界上人們的喜愛與應(yīng)用，已經(jīng)成為最被人們廣泛使用的源代碼數(shù)據(jù)庫。MySQL作為一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以使用SQL語言實現(xiàn)對于MySQL數(shù)據(jù)庫的管理[9]。2.5.2MySQL數(shù)據(jù)庫搭建（1）在workbench使用sql語句直接搭建；（2）使用NavicatforMySQL軟件進(jìn)行可視化數(shù)據(jù)編輯。2.6SpringBoot框架2.6.1SpringBoot簡介SpringBoot是一款可以及時使用的框架。可以通過直接使用默認(rèn)配置進(jìn)行簡化工作從而使我們的Spring應(yīng)用變的更輕量化、更快的入門。在主程序執(zhí)行main函數(shù)就可以運(yùn)行。因為遵循優(yōu)先配置只需要使用很少的操作就可以實現(xiàn)功能系統(tǒng)的結(jié)合。2.6.2SpringBoot優(yōu)點SpringBoot一般具有以下四個優(yōu)點：首先是可以通過推薦使用注解使編碼過程變得簡單和更容易理解；其次可以通過自動配置進(jìn)行快速搭建項目，同時因為具有快速集成技術(shù)導(dǎo)致減少生產(chǎn)的冗余代碼和簡化配置要求從而是配置變得簡單。再然后是因為SpringBoot之中內(nèi)嵌Jetty、Tomcat、Undertow等web容器，使我們部署時可以直接進(jìn)行web部署無需再借助war包進(jìn)行部署從而使部署變得簡單；最后因為SpringBoot具有項目監(jiān)控的功能可以對項目進(jìn)行監(jiān)控。2.7ApacheShiro2.7.1ApacheShiro安全控制簡介ApacheShiro是一個安全框架應(yīng)用于Java。它作為一個安全框架可以通過使用可以幫助我們在開發(fā)過程中實現(xiàn)用戶認(rèn)證、管理授權(quán)、數(shù)據(jù)加密、進(jìn)行會話管理、與Web實現(xiàn)集成等功能。而且其應(yīng)用范圍廣泛不管是JavaSE環(huán)境還是JavaEE環(huán)境都可以實現(xiàn)對其功能的應(yīng)用。2.7.2優(yōu)點ApacheShiro是作為一個安全框架擁有以下優(yōu)點：具備使我能能可以易于理解的JavaSecurityAPI可以通過這個完成用戶認(rèn)證功能；同時具有簡單的身份認(rèn)證，可以支持多種數(shù)據(jù)源，使數(shù)據(jù)來源變得廣泛與便捷；因為支持細(xì)粒度的授權(quán)，可以通過其功能特性實現(xiàn)對用戶接受進(jìn)行簡單的授權(quán)；ApacheShiro可以不跟任何的框架進(jìn)行捆綁，能夠?qū)崿F(xiàn)獨立運(yùn)行，縮減了其他同類型的捆綁框架的下載與開發(fā)，使其運(yùn)行與使用變得便捷；具有Authentication特性，可以通過其特性實現(xiàn)登錄身份認(rèn)證，管理員模塊權(quán)限的驗證等功能；2.7自動監(jiān)測系統(tǒng)2.7.1自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則（1）首先要能實現(xiàn)所要求的功能與技術(shù)指標(biāo)；（2）要滿足系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性，實現(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化、模塊化；（3）方便用戶操作方便，提供良好的人機(jī)界面；（4）降低成本，提高系統(tǒng)的性價比。2.7.2自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計思路（1）自頂向下的設(shè)計方法自頂向下的設(shè)計顧名思義先確定總體的布局與設(shè)計，再根據(jù)整體布局的設(shè)計結(jié)合具體情況把總體的布局與設(shè)計進(jìn)行拆分，將總體任務(wù)轉(zhuǎn)換為一個個待完成的子任務(wù)子功能，通過對各個子任務(wù)的設(shè)計與開發(fā)，再開發(fā)完畢之后通過子任務(wù)之間的聯(lián)系將各個完成的子任務(wù)結(jié)合形成一個完整的設(shè)計，實現(xiàn)從整體—部分—整體的設(shè)計方案。（2）硬件軟化相比于軟件開發(fā)，硬件設(shè)施占據(jù)不少的開發(fā)成本，為減少系統(tǒng)中硬件設(shè)備的成本，可以將某些硬件設(shè)備所具有的功能通過軟件系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)實現(xiàn)，但相比于成本來說，軟件開發(fā)的更具有優(yōu)勢一些，不少硬件設(shè)備所具有的功能可以經(jīng)過軟件功能的開發(fā)去實現(xiàn)來降低成本2.7.3自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計步驟（1）首先需要完成的是確定具體的開發(fā)任務(wù)、通過確定的開發(fā)任務(wù)擬定所需要的設(shè)計方案，再根據(jù)設(shè)計方案確定實現(xiàn)本系統(tǒng)所需要的任務(wù)、功能與指標(biāo)，進(jìn)而確定系統(tǒng)需要完成的測量任務(wù)，通過獲得所有所需的相關(guān)資料例如：所需實現(xiàn)功能、系統(tǒng)的特點、數(shù)據(jù)的來源、系統(tǒng)的設(shè)計方式等初步提出系統(tǒng)設(shè)計所需的方案。（2）進(jìn)行總體設(shè)計通過第一步根據(jù)系統(tǒng)所需實現(xiàn)功能提出的初步設(shè)計方案，再通過調(diào)研等方式完善初步設(shè)計方案，并得出一個完善的系統(tǒng)設(shè)計方案。再根據(jù)自頂而下的設(shè)計思路，通過從整體—部分—整體的設(shè)計思路再完成系統(tǒng)方案的總設(shè)計之后，將總設(shè)計進(jìn)行分解拆分，形成具有不同功能設(shè)計要求的子任務(wù)，再分批次或人手將各個子任務(wù)完成開發(fā)得到完成各個功能的子系統(tǒng)，最后再將各個子系統(tǒng)通過任務(wù)之間的聯(lián)系，結(jié)合總設(shè)計方案結(jié)合起來經(jīng)過優(yōu)化之后形成一個完善的系統(tǒng)。（3）系統(tǒng)總調(diào)、性能測試在系統(tǒng)整體設(shè)計完成之后，進(jìn)行測試，確定系統(tǒng)能實現(xiàn)相對應(yīng)的功能與能不能達(dá)到確定的性能指標(biāo)；若有不滿足的地方進(jìn)行改進(jìn)，直到達(dá)到滿意為止。2.8軟件設(shè)計軟件設(shè)計的本質(zhì)需求就是針對軟件的開發(fā)功能開發(fā)出軟件系統(tǒng)本身功能的需求，大部分軟件設(shè)計都是通過建立功能模型，然后將功能模型映射為軟件功能，最終通過開發(fā)出軟件系統(tǒng)所需開發(fā)的軟件功能實現(xiàn)軟件的設(shè)計。因此進(jìn)行軟件設(shè)計的第一步就是要建立功能模型，只有建立起一個適合本軟件設(shè)計開發(fā)得到功能模型就能根據(jù)模型實現(xiàn)軟件所需求的功能最終使能夠開發(fā)出滿足功能需求的軟件產(chǎn)品，一般來說，大部分完善的軟件都應(yīng)該具備以下特性：可理解性、靈活性、適應(yīng)性、可移植性、重用性[10]。常規(guī)的軟件設(shè)計并沒有一套可以適應(yīng)于所有情況能夠?qū)崿F(xiàn)所有功能的模板，所以當(dāng)我們在進(jìn)行軟件開發(fā)時首先要根據(jù)軟件開發(fā)所需實現(xiàn)的功能和待開發(fā)軟件所具有的特點進(jìn)行有效的理解，根據(jù)對系統(tǒng)軟件的理解整理出一套可以實現(xiàn)本軟件開發(fā)項目的模板，再根據(jù)模板上的功能需求進(jìn)行對軟件的設(shè)計。2.8.1設(shè)計文檔的使用同時我們可以依照軟件項目的實際情況和功能需求進(jìn)行設(shè)計文檔的設(shè)計，并且要根據(jù)項目需求的復(fù)雜程度和緊張程度可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整設(shè)計文檔，但調(diào)整設(shè)計文檔的基本要求是要需要保障設(shè)計文檔的一致性和完整性。軟件設(shè)計文檔的設(shè)計結(jié)果不是一蹴而就的而是我們在進(jìn)行軟件設(shè)計和軟件開發(fā)過程中慢慢成型的，一般用來記錄設(shè)計、檢驗軟件和軟件的開發(fā)過程，軟件設(shè)計文檔要記錄在開發(fā)項目中的各類開發(fā)過程所需的了解的知識、整體設(shè)計方案的思路、以及各種功能成果和錯誤分析，并且我們還可以通過設(shè)計文檔內(nèi)容的記錄來記錄對比軟件設(shè)計開發(fā)過程和對過程中必要的工作進(jìn)行梳理。2.8.2需求分析需求分析是我們需要了解在進(jìn)行一個軟件項目開發(fā)設(shè)計所需要實現(xiàn)的功能要求分析。所謂需求分析，顧名思義就是對于軟件設(shè)計所需具有功能的理解與分析，只有真正理解了軟件系統(tǒng)所需要的功能才能夠?qū)崿F(xiàn)對軟件系統(tǒng)進(jìn)行針對性的開發(fā)，可以優(yōu)化資源，減少資源的浪費。需求分析的結(jié)果我們通?？梢酝ㄟ^使用文檔來進(jìn)行收錄，其主要目標(biāo)就是通過描述所開發(fā)的軟件系統(tǒng)的使用場景和其系統(tǒng)所需要的功能。2.8.4系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計是軟件開發(fā)過程中不可或缺的設(shè)計過程。它需要我們根據(jù)軟件開發(fā)項目所特定要求的特定功能需求和未特定要求的非特定的功能性需求進(jìn)行對比，最后提交出一個符合功能需求且足夠完善的合適系統(tǒng)架構(gòu)。設(shè)計出不同的系統(tǒng)架構(gòu)，所對應(yīng)的軟件開發(fā)項目也會有所不同，哪怕同一個功能需求不同的架構(gòu)設(shè)計也會有不一樣的結(jié)果。2.8.5模塊/子系統(tǒng)概要設(shè)計在系統(tǒng)架構(gòu)確定的前提下，進(jìn)行模塊或子系統(tǒng)的概要設(shè)計，在功能需求明確的項目開發(fā)下，通過完成對各個模塊功能實現(xiàn)的設(shè)計工作進(jìn)行子系統(tǒng)的劃分，使其開發(fā)效率更快。我們在進(jìn)行模塊設(shè)計時結(jié)合概要設(shè)計優(yōu)先完成重點難點的設(shè)計。第三章系統(tǒng)整體設(shè)計方案3.1系統(tǒng)需求分析本次系統(tǒng)為風(fēng)壓自動監(jiān)測報警系統(tǒng)，本系統(tǒng)的主體功能需求應(yīng)為實現(xiàn)風(fēng)壓數(shù)據(jù)的自動監(jiān)測和報警功能的實現(xiàn)，另外實現(xiàn)一個完整的系統(tǒng)的設(shè)計，不能只依靠這兩個功能的實現(xiàn)，接下來，將從各個功能進(jìn)行需求分析：自動監(jiān)測功能：本次系統(tǒng)的功能需求就是能夠通過獲取礦井下的風(fēng)壓智能傳感器內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)可視化分析。報警功能：通過設(shè)置風(fēng)壓閾值，當(dāng)自動監(jiān)測功能監(jiān)測到的數(shù)據(jù)達(dá)到或突破了閾值的范圍就轉(zhuǎn)到報警功能，進(jìn)行警報處理，提醒人們風(fēng)壓數(shù)據(jù)的變化；登錄功能：結(jié)合注冊功能或者是數(shù)據(jù)庫進(jìn)行登錄賬號的設(shè)置，使人們可以通過賬號密碼進(jìn)行登錄系統(tǒng)，進(jìn)行風(fēng)壓數(shù)據(jù)的查看。同時添加驗證碼和記住賬號密碼功能，實現(xiàn)登錄功能；權(quán)限功能：通過數(shù)據(jù)庫設(shè)置管理員賬號和普通用戶賬號，不同的賬號擁有不同的權(quán)限，普通用戶只能進(jìn)行部分地區(qū)風(fēng)壓數(shù)據(jù)的查看，同時不能擁有其他權(quán)限管理員擁有查看所有風(fēng)壓數(shù)據(jù)的權(quán)限，同時也有用戶管理、系統(tǒng)換膚、報警閾值設(shè)置等權(quán)限；主頁面：登錄系統(tǒng)后進(jìn)行進(jìn)入的主界面，第一顯示的是自動監(jiān)測功能顯示的數(shù)據(jù)可視化的效果圖，旁邊是用戶菜單，通過菜單可查找自己想要的功能；換膚功能：可實現(xiàn)給系統(tǒng)主界面更換顏色的功能；個人中心：可進(jìn)行個人信息的設(shè)置和修改；下載管理：可將部分時間段風(fēng)壓數(shù)據(jù)下載下來僅限“xls”“xlsx”功能。3.2系統(tǒng)框架設(shè)計系統(tǒng)系統(tǒng)管理員權(quán)限個人中心首頁自動監(jiān)測功能權(quán)限功能登錄功能換膚功能報警功能下載管理圖3.1系統(tǒng)功能框架

第四章數(shù)據(jù)庫設(shè)計4.1數(shù)據(jù)庫4.1.1MySQLMySQL數(shù)據(jù)庫作為一個小型的數(shù)據(jù)庫具有開源的功能。相比于大型數(shù)據(jù)庫，MySQL規(guī)模小，功能有限，但是它也有其自己的優(yōu)點，作為一個小型數(shù)據(jù)庫它有大型數(shù)據(jù)庫所沒有的優(yōu)勢，例如：體積比大型數(shù)據(jù)庫小、速度比大型數(shù)據(jù)庫快、成本比大型數(shù)據(jù)低，雖然它的規(guī)模與功能不如大型數(shù)據(jù)庫，但它提供的功能對略微復(fù)雜的應(yīng)用已經(jīng)夠用，足夠滿足普通人的使用需求，正是因為這些原因使得MySQL成為世界上最受人們喜愛和使用的開放式源代碼數(shù)據(jù)庫。MySQL不僅僅是數(shù)據(jù)庫也是一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)而且更是一種具有開放源代碼的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，所以MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用通過使用數(shù)據(jù)庫管理語言——結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL語言）進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理。我們對于MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理通常使用NavicatforMySQL軟件進(jìn)行處理[9]。4.1.2NavicatforMySQLNavicatforMySQL軟件一般服務(wù)于MySQL和MariaDB，隨時可以連接到自己本機(jī)甚至一些偏遠(yuǎn)程的MySQL和MariaDB服務(wù)器。此軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理開發(fā)能力并且可以支持大部分的新功能進(jìn)行實現(xiàn)，類似于表格、視圖顯示、函數(shù)生成或者事件生成等等。NavicatforMySQL軟件的主要功能包括實現(xiàn)通過SQL創(chuàng)建工具或者向人們提供數(shù)據(jù)編輯器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的編輯，使用數(shù)據(jù)模型工具構(gòu)建數(shù)據(jù)模型，同時也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、進(jìn)行數(shù)據(jù)或者結(jié)構(gòu)同步、生成報表等處理能力。NavicatforMySQL不單單僅僅只有對數(shù)據(jù)庫處理的能力，它具有很多我們平時未曾發(fā)掘出來的功能，讓我為大家介紹一下：（1）NavicatCloud：NavicatforMySQL具有NavicatCloud功能服務(wù)，這項功能具有讓人實時訪問的功能，它是通過同步連接設(shè)置虛擬組云功能從而實現(xiàn)實時查詢功能；（2）對象設(shè)計器：可以通過利用Navicat軟件專業(yè)的對象設(shè)計器進(jìn)行對數(shù)據(jù)庫對象設(shè)計修改，不需要再通過編寫SQL進(jìn)行設(shè)計；（3）安全連接：因為Navicat軟件具有的一項功能是可以通過使用SSH通道創(chuàng)建出一份安全的SSH階段作業(yè)，而經(jīng)過SSH創(chuàng)建出來的作業(yè)可以通過密碼、密匙等加密方式來連接兩臺主機(jī)，保護(hù)主機(jī)的安全連接避免病毒的侵入或信息的泄露，同樣的，Navicat也可以通過連接HTTP直接通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接增加了安全性與便攜性；（4）表查看器：利用Navicat進(jìn)行網(wǎng)格、表單的查看，可以直接進(jìn)行對網(wǎng)格的查看添加、修改和刪除記錄。

（5）SQL創(chuàng)建工具或編輯器：通過SQL工具實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化等功能的實現(xiàn)，可通過工具進(jìn)行直接的創(chuàng)建，因為直接創(chuàng)建所以會直接生成代碼，減少自己編譯出錯的可能性。同時可以實現(xiàn)自動編寫一些有關(guān)于SQL的語句、甚至可以實現(xiàn)自動完成代碼。（6）數(shù)據(jù)庫設(shè)計器：利用Navicat軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計器可以使用正向工程或逆向工程的相關(guān)功能：既可以從一個現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型，可以直接可視化其數(shù)據(jù)庫，而且可以通過對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的編輯和修改可再生成一個數(shù)據(jù)庫，又可以像正向工程一樣將數(shù)據(jù)同步到數(shù)據(jù)庫從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的充分了解，且可以生成腳本進(jìn)行對數(shù)據(jù)庫的更新；（7）數(shù)據(jù)處理工具：可以實現(xiàn)將不同格式的文件導(dǎo)入、導(dǎo)出到數(shù)據(jù)表之中實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳遞的快捷化，同時使用其數(shù)據(jù)處理工具可實現(xiàn)多個數(shù)據(jù)庫之間信息的傳輸，大大的縮減了信息傳輸?shù)倪^程節(jié)約了時間。4.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫采用MySQL數(shù)據(jù)庫，利用NavicatforMySQL軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)表單的創(chuàng)建編輯與處理，本次數(shù)據(jù)庫分別創(chuàng)立了用戶信息表、風(fēng)壓數(shù)據(jù)表、人員安排表、串口分類表、菜單等相關(guān)數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)為系統(tǒng)設(shè)計的菜單、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)提供了相關(guān)的數(shù)據(jù)。（1）用戶登錄表：MySQL數(shù)據(jù)庫中編輯不同的登錄用戶數(shù)據(jù)，通過設(shè)置系統(tǒng)管理員和普通用戶兩種用戶數(shù)據(jù)使其在登錄系統(tǒng)之后進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)入總界面和簡化版界面，具有不同的菜單界面和相關(guān)功能，同時擁有對系統(tǒng)的不同操作權(quán)限，用戶信息表具體如圖4.1所示：圖4.1用戶信息表（2）菜單：在MySQL數(shù)據(jù)庫中編輯菜單詳情表，使系統(tǒng)的界面更完善，且方便人們使用系統(tǒng)時快捷找到系統(tǒng)所具有的功能特點。具體數(shù)據(jù)設(shè)置如圖4.2所示：圖4.2菜單數(shù)據(jù)表（3）崗位安排表：在數(shù)據(jù)庫中編輯崗位安排表數(shù)據(jù)進(jìn)行串口管理崗位的安排。圖4.3數(shù)據(jù)庫串口人員安排表（4）時間單元的設(shè)置：通過設(shè)置時間單元表格，插入的系統(tǒng)界面中，實現(xiàn)時間顯示在系統(tǒng)界面中。具體如表4.1所示：參數(shù)類型默認(rèn)值描述nameString空導(dǎo)出到Excel中的名字dateFormatString空日期格式,如:yyyy-MM-ddreadConverterExpString空讀取內(nèi)容轉(zhuǎn)表達(dá)式columnTypeEnumType.STRING導(dǎo)出類型（0數(shù)字1字符串）heightString14導(dǎo)出時在excel中每個列的高度單位為字符widthString16導(dǎo)出時在excel中每個列的寬單位為字符suffixString空文字后綴,如%90變成90%defaultValueString空當(dāng)值為空時,字段的默認(rèn)值promptString空提示信息comboStringNull設(shè)置只能選擇不能輸入的列內(nèi)容targetAttrString空另一個類中的屬性名稱,支持多級獲取,以小數(shù)點隔開表4.1時間單元設(shè)置屬性默認(rèn)值描述備注formatmm/dd/yyyy日期格式任意時間日期格式組合搭配，滿足不同需求yyyymmddhhiissweekStart0一周從哪一天開始0（星期日）到6（星期六）startDate無開始時間可以選擇的最早日期，將禁用所有較早日期endDate無結(jié)束時間可以選擇的最晚日期，所有較遲的日期都將被禁用當(dāng)選擇一個日期之后是否autoclosefalse立即關(guān)閉此日期時間選擇器。startView2日期時間選擇器打開之后0小時1天2月3年4十年首先顯示的視圖minView00小時1天2月3年4十年maxView4日期時間選擇器最高能展0小時1天2月3年4十年示的選擇范圍視圖是否顯示當(dāng)前日期（今todayBtnfalse天）按鈕是否高亮當(dāng)前日期todayHighlightfalsekeyboardNavigationtrue是否啟用鍵盤方向鍵選擇改變?nèi)掌谡Z言languageenzh-cn中文en英文forceParsetrue強(qiáng)制解析當(dāng)選擇器關(guān)閉的時候，是否強(qiáng)制解析輸入框中的值只有minView設(shè)置支持分鐘，才能minuteStep5分鐘選擇視圖，每5分鐘一個間隔選擇看到?jīng)]有特殊要求，無序設(shè)置pickerRefererdefaultbottom-bottom-left左下bottom-pickerPosition時間選擇器窗口的位置right右下top-left左上top-rightright左下decadeyearmonthdayhourviewSelect取minView視圖選擇的值第五章系統(tǒng)模塊功能實現(xiàn)5.1系統(tǒng)模塊本軟件系統(tǒng)具有登錄模塊、管理員模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、權(quán)限管理模塊等多個模塊進(jìn)行支撐整個系統(tǒng)的運(yùn)行。具體系統(tǒng)模塊如表5.1所示表5.1模塊系統(tǒng)代碼框架1.2.├──common.zz├──common//工具類3.│└──annotation//自定義注解4.│└──config//全局配置5.│└──constant//通用常量6.│└──core7.│└──enums8.│└──exception9.│└──json//JSON數(shù)據(jù)處理10.│└──utils//通用類處理11.│└──xss//XSS過濾處理12.├──framework//框架核心13.│└──aspectj//注解實現(xiàn)14.│└──config//系統(tǒng)配置15.│└──datasource//數(shù)據(jù)權(quán)限16.│└──manager//異步處理17.│└──shiro//權(quán)限控制18.│└──util//通用工具.│└──web//前端控制├──numberone-generator21.├──numberone-quartz22.├──numberone-system//系統(tǒng)代碼23.├──numberone-admin//后臺服務(wù).（1）系統(tǒng)啟動：首先實現(xiàn)系統(tǒng)的啟動功能，經(jīng)過系統(tǒng)代碼的運(yùn)行，連接HTTP，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的運(yùn)行實現(xiàn)再通過網(wǎng)頁登錄進(jìn)入登錄界面具體代碼與效果圖如圖5.1圖5.2所示：圖5.1系統(tǒng)啟動代碼圖5.1系統(tǒng)啟動效果（2）登錄模塊：因為本系統(tǒng)引入了管理員、普通用戶，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理中就必須要能夠?qū)Φ卿浵到y(tǒng)不同進(jìn)行身份驗證，使不同的賬戶信息擁有不同的權(quán)限和功能。這個模塊的功能就是主要是通過將賬戶存入數(shù)據(jù)庫的信息在登錄過程的中對用戶的身份和密碼進(jìn)行校對驗證從而實現(xiàn)不同的用戶登錄。圖5.3登錄注冊界面（2）管理員模塊：本系統(tǒng)在登錄值，具有管理員賬號的用戶在登錄完成后可進(jìn)入完整的主界面，并可以進(jìn)行對可登錄用戶的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行查看與管理，還應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)對不同的用戶進(jìn)行不同的權(quán)限設(shè)置例如：多人同時登錄、數(shù)據(jù)查看、報警閾值的設(shè)置等。（3）數(shù)據(jù)分析模塊：此模塊所實現(xiàn)的功能是通過接受MySQL數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)例如風(fēng)壓信息的數(shù)據(jù)、串口管理崗位的安排等，進(jìn)行分析處理與可視化的操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖表顯示和相關(guān)數(shù)據(jù)匯總顯示，使風(fēng)壓數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行保存與處理，具體實現(xiàn)的代碼與效果圖如圖5.4圖5.5所示：圖5.4數(shù)據(jù)分析圖5.5數(shù)據(jù)分析部分代碼圖5.6數(shù)據(jù)顯示部分代碼（4）權(quán)限管理模塊：因為具有不同的賬號登錄所以，且有管理員權(quán)限的存在，所以通過設(shè)置不同的權(quán)限使賬號獲得不一樣的登錄系統(tǒng)界面，且賦予管理員具有管理賬號的權(quán)限。具有代碼如圖5.7所示：圖5.7權(quán)限管理代碼（5）數(shù)據(jù)查詢模塊：通過代碼編譯實現(xiàn)結(jié)合MySQL數(shù)據(jù)庫里面關(guān)于風(fēng)