某城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張君++陳天放++張穎

摘要：該文旨在模擬分析和設(shè)計(jì)某城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)節(jié)水?dāng)?shù)據(jù)的錄入、處理、儲存和輸出，完成節(jié)水用戶管理、計(jì)劃管理、收費(fèi)管理、統(tǒng)計(jì)與決策分析等；在外部以網(wǎng)站和微信查詢等形式實(shí)現(xiàn)單位節(jié)水信息瀏覽、節(jié)水資料報(bào)送、節(jié)水計(jì)劃下載、水平衡測試查詢和管理人員的協(xié)同辦公等。信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)以B/S模式、采用J2EE進(jìn)行程序開發(fā)，以My SQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理，采用的技術(shù)較為成熟，應(yīng)用于此系統(tǒng)的開發(fā)，系統(tǒng)的功能目標(biāo)得以完全實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：節(jié)水管理；軟件設(shè)計(jì)；計(jì)劃管理；微信；協(xié)同辦公

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）29-0049-02

當(dāng)今社會已進(jìn)入信息時(shí)代，信息充斥著整個(gè)世界，是人類活動(dòng)的重要組成部分。隨著城市節(jié)約用水管理工作的全市化、精細(xì)化、高效化要求的提出，傳統(tǒng)的PC版節(jié)水管理軟件已無法滿足日常工作的需求，其存在諸多缺陷，且已逐步顯露：一是下達(dá)方式單一，無法實(shí)現(xiàn)用水信息的網(wǎng)絡(luò)瀏覽、下載，用戶的領(lǐng)取也只能通過開會、上門簽收、郵寄、傳真等方式，無法實(shí)時(shí)查詢本單位每月用水計(jì)劃和實(shí)際每月歷史用水量；二是交互性差，用戶填寫的節(jié)水報(bào)表僅僅是書面?zhèn)浒?，無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)申報(bào)及數(shù)據(jù)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)功能；三是穩(wěn)定性不高，現(xiàn)有的節(jié)水管理系統(tǒng)僅僅是一個(gè)數(shù)據(jù)庫的查詢和簡單運(yùn)算、比對，而且數(shù)據(jù)之間的調(diào)用經(jīng)常會出錯(cuò)，需要手工復(fù)核、修改，無法實(shí)現(xiàn)信息的高效管理和運(yùn)用，無法實(shí)現(xiàn)與管理人員及用戶的互動(dòng)；四是先進(jìn)性弱，無法適應(yīng)現(xiàn)有的移動(dòng)辦公的要求，無法實(shí)現(xiàn)外網(wǎng)登陸及手機(jī)平臺登陸、運(yùn)用，無法與現(xiàn)在流行的微博、微信交互共享。因此進(jìn)行全新的城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，用自動(dòng)化替代傳統(tǒng)節(jié)水管理模式中的手工管理方式，用信息化手段實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、定量化管理，已是迫在眉睫，且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

系統(tǒng)開發(fā)并投入使用后，將使現(xiàn)有分散、孤立、異構(gòu)的水資源管理信息全面集成，將復(fù)雜、重復(fù)的內(nèi)容信息化，大大改善管理部門和用水戶傳統(tǒng)的人事工作方式，降低人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)誤事故的發(fā)生率，提高節(jié)水管理整體能力，從而更好地提供全方位的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

1 節(jié)水管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)與城市經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)、規(guī)劃建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。系統(tǒng)服務(wù)的對象不僅包括各級水行政主管部門，還包括用水單位、科研及規(guī)劃部門、政府相關(guān)職能部門和社會公眾。初期主要是對已納入管理的5000戶非居民用水企業(yè)和單位進(jìn)行有效的節(jié)水服務(wù)和管理，遠(yuǎn)期將達(dá)到對全市主城和郊區(qū)2萬節(jié)水管理用戶的全覆蓋效果，為全面、高效、有序地管理該市節(jié)約用水工作提供堅(jiān)強(qiáng)的保障。

該城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)采用可擴(kuò)展的硬件和軟件架構(gòu)，硬件主要通過數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用服務(wù)器集群進(jìn)行擴(kuò)展，軟件通過N-Tier的模塊化進(jìn)行架構(gòu)的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)，并且通過二次開發(fā)平臺進(jìn)行業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，各子系統(tǒng)之間通過接口進(jìn)行松耦合連接，各個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)部修改不影響其他子系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.1 研究重點(diǎn)

1）研究基于J2EE技術(shù)架構(gòu)的城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)，用于節(jié)水業(yè)務(wù)的日常管理。

2）研究一種靈活的流程定制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型、流程配置、頁面配置、字典配置、策略的靈活配置，研究流程和數(shù)據(jù)的融合，實(shí)現(xiàn)流程中業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的查詢和修改。

3）研究節(jié)水管理信息系統(tǒng)和網(wǎng)站的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)用水單位網(wǎng)站上的數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)上傳。

4）研究微信服務(wù)號在節(jié)水工作中的使用，實(shí)現(xiàn)用水戶和管理人員在微信平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢和操作。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)采用可擴(kuò)展的硬件和軟件架構(gòu)，硬件主要通過數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用服務(wù)器集群進(jìn)行擴(kuò)展，軟件通過N-Tier的模塊化進(jìn)行架構(gòu)的可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)，并且通過二次開發(fā)平臺進(jìn)行業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，各子系統(tǒng)之間通過接口進(jìn)行松耦合連接，各個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)部修改不影響其他子系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.2.1系統(tǒng)總體架構(gòu)

辦公微信、節(jié)水微管家、網(wǎng)站等通過數(shù)據(jù)接口與該城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)模塊交互操作。管理人員通過辦公微信實(shí)現(xiàn)協(xié)同辦公；用水戶通過節(jié)水微管家查看用水情況，通過網(wǎng)站提取水量數(shù)據(jù)、提交月報(bào)數(shù)據(jù)。所有存儲和收集到的大量用水戶信息，應(yīng)將其保存起來并供后續(xù)的進(jìn)一步查詢，以便系統(tǒng)管理人員的加工處理，以獲取所需的信息。現(xiàn)今人們已經(jīng)改變過去把數(shù)據(jù)存放在文件柜里過量積累也不易于查找和管理的不足，借助計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)科學(xué)地把大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)保存和管理，大大提高節(jié)水管理工作效率，降低管理成本。存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為各種用戶共享[1]。

1.2.2 系統(tǒng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)在選擇系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，重點(diǎn)考慮系統(tǒng)的開發(fā)效率、界面?zhèn)€性化、系統(tǒng)兼容性和易維護(hù)性，決定采用目前主流的J2EE架構(gòu)技術(shù)和B/S結(jié)構(gòu)。

J2EE[2]（JAVA 2 Enterprise Edition）是一套全然不同于傳統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)架構(gòu)，包含許多組件，主要可簡化且規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與部署，進(jìn)而提高可移植性、安全與再用價(jià)值。J2EE技術(shù)的基礎(chǔ)便是JAVA 2平臺，不但有J2SE平臺的所有功能，同時(shí)還提供了對EJB，Servlet，JSP，XML等技術(shù)的全面支持，其最終目標(biāo)是成為一個(gè)支持企業(yè)級應(yīng)用開發(fā)的體系結(jié)構(gòu)，簡化企業(yè)解決方案的開發(fā)，部署和管理等復(fù)雜問題。為了適應(yīng)節(jié)水信息化管理業(yè)務(wù)發(fā)展，如進(jìn)行個(gè)性化頁面開發(fā)、靈活配置業(yè)務(wù)流程、根據(jù)業(yè)務(wù)變化進(jìn)行模型配置、報(bào)表配置等，而采用具有極佳伸縮性、良好兼容性、較高穩(wěn)定性的J2EE架構(gòu)是最優(yōu)選擇[3-5]。

B/S結(jié)構(gòu)，即Browser/Server（瀏覽器/服務(wù)器）?？蛻魴C(jī)上只要安裝一個(gè)瀏覽器（Browser），服務(wù)器安裝MYSQL、SQL Server、ORACLE等數(shù)據(jù)庫。瀏覽器通過Web server同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，用戶界面完全通過WWW瀏覽器實(shí)現(xiàn)?；贐/S的軟件架構(gòu)技術(shù)，系統(tǒng)安裝、修改和維護(hù)全在服務(wù)器端解決，這為節(jié)水管理帶來了便利，也節(jié)省了管理部門自身對系統(tǒng)技術(shù)和維護(hù)的成本。管理人員在使用系統(tǒng)時(shí)，僅僅需要一個(gè)瀏覽器就可以運(yùn)行全部的模塊，真正達(dá)到了“零客戶端”的功能，很容易在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)升級。同時(shí)，B/S 的軟件架構(gòu)技術(shù)還提供了異種機(jī)、異種網(wǎng)、異種應(yīng)用服務(wù)的聯(lián)機(jī)、聯(lián)網(wǎng)等，這正好與計(jì)算機(jī)無線接入網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，在更大程度上滿足不同人員在不同地點(diǎn)使用不同設(shè)備進(jìn)行操作。

節(jié)水管理信息系統(tǒng)的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為四個(gè)層，分別是網(wǎng)絡(luò)硬件支撐層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層和應(yīng)用安全支撐層。四層結(jié)構(gòu)具體含義如下：

1）網(wǎng)絡(luò)硬件支撐層：主要由網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成，是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)。

2）應(yīng)用支撐層：主要由操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)軟件等系統(tǒng)軟件和應(yīng)用開發(fā)平臺、流程二次開發(fā)平臺等開發(fā)支撐軟件構(gòu)成，是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件支撐。

3）應(yīng)用層：主要由組成系統(tǒng)的子系統(tǒng)構(gòu)成，為本次開發(fā)的主要內(nèi)容。

4）應(yīng)用安全支撐層：為整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行提供安全保障。其中的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)是為接入系統(tǒng)制定接口標(biāo)準(zhǔn)，并且為數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.3 系統(tǒng)物理架構(gòu)

節(jié)水管理信息系統(tǒng)在節(jié)水內(nèi)網(wǎng)部署1臺應(yīng)用服務(wù)器、1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和1臺數(shù)據(jù)交換服務(wù)器（先期，可擴(kuò)展），在互聯(lián)網(wǎng)部署1臺網(wǎng)站應(yīng)用服務(wù)器和一臺微信網(wǎng)關(guān)[6]。

1.2.4 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

該城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)架構(gòu)在J2EE的平臺上，具有完善的功能定位，分為節(jié)水管理信息模塊、辦公微信模塊、節(jié)水微管家模塊和網(wǎng)站模塊，管理人員和用水戶均可以方便地通過IE瀏覽器對其進(jìn)行操作。

1.2.5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫選型

目前流行的數(shù)據(jù)庫包括SQL Server、MYSQL、ORACLE。每一種數(shù)據(jù)庫都有其不同的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。

1）SQL Server 數(shù)據(jù)庫

SQL Server是由Microsoft公司推出的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）。具有使用方便可伸縮性好與相關(guān)軟件集成程度高等優(yōu)點(diǎn)，可跨越從運(yùn)行Microsoft Windows 98 的膝上型電腦到運(yùn)行Microsoft Windows 2012的大型多處理器的服務(wù)器等多種平臺使用。Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫引擎為關(guān)系型數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供了更安全可靠的存儲功能，可以構(gòu)建和管理用于業(yè)務(wù)的高可用和高性能的數(shù)據(jù)應(yīng)用程序。

2）MYSQL 數(shù)據(jù)庫

My SQL是瑞典My SQL AB公司開發(fā)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，目前屬于Oracle公司。MySQL是一種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個(gè)大倉庫內(nèi)，這樣就增加了速度并提高了靈活性，My SQL[7]具有體積小、速度快、總體擁有成本低，以及開放源碼等特點(diǎn)，其SQL語言是用于訪問數(shù)據(jù)庫的最常用標(biāo)準(zhǔn)化語言。

3）ORACLE 數(shù)據(jù)庫

ORACLE數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是美國ORACLE公司（甲骨文）提供的以分布式數(shù)據(jù)庫為核心的一組軟件產(chǎn)品，是目前最流行的C/S或B/S體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫之一。

根據(jù)以上對各數(shù)據(jù)庫的分析，考慮到該城市節(jié)水管理信息系統(tǒng)目前屬于中小型系統(tǒng)，并綜合系統(tǒng)開發(fā)成本、知識產(chǎn)權(quán)成本考慮，最終選擇MYSQL數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)滿足WEB和WAP應(yīng)用需求。

2 總結(jié)

本系統(tǒng)開發(fā)在前人研究成果的基礎(chǔ)上，搭建自己的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，滿足該城市節(jié)水高效化、精細(xì)化管理等方面的要求；促使城市節(jié)水管理更加科學(xué)、高效；保護(hù)生態(tài)環(huán)境，凸顯城市形象，改善投資環(huán)境；為該城市經(jīng)濟(jì)和社會等各方面協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的需要奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該節(jié)水管理信息系統(tǒng)建設(shè)符合國家相關(guān)政策，具有良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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