基于SSM框架的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究

王梓 夏凱

摘 要： 以浙江省杭州市臨安區(qū)東湖水質(zhì)為研究對象，針對水質(zhì)監(jiān)測產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)難以管理的問題，設(shè)計了基于Spring，Spring MVC和Mybatis框架的水質(zhì)監(jiān)測管理系統(tǒng)。選取PH值（PH）、溶解氧（DO）、水溫（WT）、電導率（COND）、濁度（TURB）等指標作為監(jiān)測指標。采用Spring MVC框架按視圖、控制、模型三層架構(gòu)設(shè)計并實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。結(jié)果表明，基于Spring，Spring MVC及Mybatis框架的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具備性能高，代碼復雜度低，代碼復用率高等特性。

關(guān)鍵詞： 水質(zhì)監(jiān)測； 數(shù)據(jù)管理； Spring； SpringMVC； MyBatis

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）07-25-03

Abstract： The water quality of Donghu Lake in Linan District， Hangzhou City， Zhejiang Province was studied. In order to solve the problem that water quality monitoring is difficult to manage due to massive data， a water quality monitoring data management system based on Spring MVC， Spring， and Mybatis framework was designed. Selecting PH indicators， dissolved oxygen （DO）， water temperature （WT）， conductivity （COND）， turbidity （TURB） and other indicators as the monitoring indicators， a water quality monitoring data management system is designed and implemented using the Spring MVC framework and with a three-tier architecture of view， control and model. The results show that the water quality monitoring data management system based on Spring， Spring MVC and Mybatis framework has the characteristics of high performance， low code complexity， and high code reuse rate.

Key words： water quality monitoring； data management； Spring； SpringMVC； MyBatis

0 引言

水污染日益嚴重，環(huán)境保護也變得更加重要，因此監(jiān)測水質(zhì)的重要性也日益突出。水質(zhì)監(jiān)測是目前人們對水體安全狀況分析的重要手段，水質(zhì)監(jiān)測指標常常會涉及十幾個甚至更多，因此會產(chǎn)生大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計分析方法已很難適應(yīng)如今數(shù)據(jù)管理的需求。因此，采取先進的科學的監(jiān)測方法滿足大量數(shù)據(jù)管理的需求十分必要。

近年來，國內(nèi)眾多學者關(guān)于水質(zhì)監(jiān)測管理系統(tǒng)研究已經(jīng)有很多成果。例如靳晟等對猛進水庫的水質(zhì)監(jiān)測管理信息系統(tǒng)的研究[1]；陳益等對三峽庫區(qū)水質(zhì)監(jiān)測管理信息系統(tǒng)進行了設(shè)計[2]。趙自越等針對某個人工湖進行了水質(zhì)預警研究[3]。高學平等對龍湖的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究[4]。王婧使用STM的32位高端ARM處理器來設(shè)計水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)[5]。王令群等人實現(xiàn)對系統(tǒng)用戶管理以及參數(shù)的實時檢測[6]。李雨宣等人設(shè)計了三峽水質(zhì)實時監(jiān)測系統(tǒng)[7]。陸洲等設(shè)計農(nóng)用灌溉水水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)[8]。林崇池介紹了亞湖水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)與運行[9]。韓曉燕設(shè)計了新城水庫泵站應(yīng)用水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)[10]。董浩等人設(shè)計了一套微型水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)[11]。路榮坤等人設(shè)計了一款遠程水質(zhì)智能監(jiān)測系統(tǒng)[12]。張艷萍等人設(shè)計了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)[13]。梁斯勇等人使用水質(zhì)傳感器采集數(shù)據(jù)監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù) [14]。以往的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)多是基于傳統(tǒng)的C/S模式或者B/S模式建立的，由于維護成本高，性能低，代碼復雜度高，代碼復用率低等局限性，難以很好的滿足相關(guān)部門對當前水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理需求。本文以浙江省杭州市臨安區(qū)東湖為研究對象，基于Spring，SpringMVC及Mybatis框架設(shè)計并且實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行管理研究。

1 框架介紹

1.1 Spring MVC框架

MVC模式（Model-View-Controller）是軟件工程的一種軟件架構(gòu)模式，3個基本部分為Model、 View、Controller。Spring是以輕量級的開源框架，它以控制反轉(zhuǎn)原則和面向方面編程思想為基礎(chǔ)，提供管理業(yè)務(wù)對象服務(wù)。Spring框架提供構(gòu)建Web應(yīng)用程序和的全功能MVC模塊，它是一種高度可配置的MVC框架。Spring MVC實現(xiàn)了MVC的核心概念，它為Controller和處理程序提供了大量與此模式相關(guān)的功能，當向MVC添加反轉(zhuǎn)控制時，它使應(yīng)用程序高度解耦，提供簡單的配置更改就可以動態(tài)地更改組件的靈活性，圖1所示為Spring MVC設(shè)計模式結(jié)構(gòu)。

1.2 MyBatis框架

MyBatis框架集合多種操作型關(guān)系數(shù)據(jù)的概念和方法，它是一個強大的數(shù)據(jù)訪問工具和解決的方法。MyBatis框架主要包括DAO組件與SQL Map組件兩大類。MyBatis DAO組件的主要目標是抽象化應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)訪問層和持久層的表示方式和位置，使它遠離應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯，其主要功能是幫助開發(fā)人員方便地開發(fā)J2EE應(yīng)用程序。

SQL Map組件是MyBatis Database Layer框架的重要組成部分，它使用簡單的XML配置文件將Java Bean、XML、Map映射成SQL語句，通過SQL語句的執(zhí)行獲得Java Bean、XML、Map等對象。MyBatis SQL Map能有效降低訪問數(shù)據(jù)庫代碼的冗余性，提高代碼復用率。

2 業(yè)務(wù)流程與系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測平臺管理應(yīng)用的需求，通過了需求分析和業(yè)務(wù)設(shè)計分析。全方位地描述了該系統(tǒng)的模型，闡述了這個系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫設(shè)計，以及系統(tǒng)功能設(shè)計。其中包括詳細數(shù)據(jù)庫表的創(chuàng)建和字段的屬性規(guī)定。

2.1 業(yè)務(wù)流程的分析

通過業(yè)務(wù)流程圖的分析，可以在精確地描述業(yè)務(wù)流程的過程，主要包括以下功能：水質(zhì)定點采集數(shù)據(jù)展示，水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，水質(zhì)監(jiān)測空間分異特征，多種水質(zhì)監(jiān)測指標展示和多示范點登錄。

2.2 功能分析

業(yè)務(wù)流程功能分析是對整個水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的整體的闡述，是對其中每個功能模塊的分析。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

示范點登錄功能分析是對示范點登錄后的整體闡述，對登錄示范點后的每個功能模塊的分析，登錄示范點后可以查看對應(yīng)示范點的數(shù)據(jù)的展示和采集點的地圖的展示，并且可以登出到水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)首頁。登入后可以管理自己后臺的數(shù)據(jù)和采集點的位置。

水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)登錄了示范點后的功能分析圖如圖3所示。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本項研究采取了E-R圖（實體-聯(lián)系圖）對數(shù)據(jù)進行了具體的分析。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測平臺的功能分析和數(shù)據(jù)庫的分析，得到了該水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的E-R圖，如圖4所示。該系統(tǒng)有權(quán)限表，用戶表，地區(qū)表，數(shù)據(jù)表，設(shè)備表，上傳日志表共6張數(shù)據(jù)表。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 監(jiān)測背景

東湖位于杭州市臨安區(qū)，是人工開挖的湖泊。東湖水域面積600m2左右，平均水深1.5m。自動監(jiān)測指標和人工監(jiān)測指標都包括PH值（PH）、溶解氧（DO）、水溫（WT）、電導率（COND）、濁度（TURB）共五項。

3.2 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)

根據(jù)以上水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能模塊設(shè)計，結(jié)合東湖水質(zhì)監(jiān)測實際情況，系統(tǒng)開發(fā)如表1。

登錄新安或烏鎮(zhèn)示范點后，分別進入新安或烏鎮(zhèn)示范點后臺管理頁面，然后可以管理采集器采集到的數(shù)據(jù)并且管理采集器在地圖上的分布位置。在后臺管理頁面，包括數(shù)據(jù)可視化和地圖兩個選項，可以分別進入數(shù)據(jù)可視化頁面和采集器地圖分布頁面。在數(shù)據(jù)可視化頁面，有搜索數(shù)據(jù)的選項，搜索數(shù)據(jù)選項有設(shè)備編號等五個選項，在選擇好搜索選項以后，可加載數(shù)據(jù)可視化展示圖。在可視化圖可以分別多種水質(zhì)監(jiān)測指標單圖展示和多圖展示各項水質(zhì)監(jiān)測指標。在地圖頁面，中間的菜單中可以選擇設(shè)備，在頁面的右邊是采集器在地圖上面的分布，該地圖有普通地圖和衛(wèi)星地圖兩種情況可供選擇。在地圖上會顯示采集器的基本信息。

4 結(jié)束語

本文以臨安東湖為例，針對海量的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立了基于SSM框架的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化展示功能、采集設(shè)備地圖分布功能、水質(zhì)定點采集數(shù)據(jù)展示、水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析、水質(zhì)監(jiān)測空間分異特征、多種水質(zhì)監(jiān)測指標展示等功能。該系統(tǒng)服務(wù)于臨安東湖的運行管理，對類似工程具有指導意義。它與傳統(tǒng)的B/S和C/S模式相比，從性能上，復雜度上，代碼復用率等方面提出了改進。在系統(tǒng)功能上，融合了信息查詢，數(shù)據(jù)管理等功能，保證了數(shù)據(jù)的一致性和安全性。

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