彭 帥，儲江偉*，金世洲，馬 健，王勝軍

(1.東北林業(yè)大學(xué) 交通學(xué)院，哈爾濱 150040；2.哈爾濱市重點(diǎn)污染源環(huán)境監(jiān)控中心，哈爾濱 150027；3.黑龍江省環(huán)境保護(hù)廳污防處，哈爾濱 150090)

進(jìn)入到21世紀(jì)，隨著科技的不斷發(fā)展，環(huán)境與發(fā)展已成為當(dāng)今世界普遍關(guān)注的一大課題。環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本條件，但隨著人類不斷地從環(huán)境中獲取物質(zhì)和能量，創(chuàng)造自己所需要的物質(zhì)和財富，留給生態(tài)環(huán)境的卻是不可逆轉(zhuǎn)的破壞。在諸多生態(tài)問題中，大氣污染是對人類健康以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和氣候危害最為嚴(yán)重的一個問題。汽車是現(xiàn)代文明的產(chǎn)物，它為人們的出行帶來了方便和快捷，但同時也帶來了兩種災(zāi)難：交通事故和環(huán)境污染問題。而汽車尾氣、噪音等更是時刻威脅著人類的生存環(huán)境。作為一種流動的污染源，汽車排放物已成為造成大氣污染的罪魁禍?zhǔn)?。汽車排放檢測作為汽車檢測/維修(I/M)制度的重要組成部分，為汽車污染管理工作提供技術(shù)手段和決策依據(jù)。應(yīng)用先進(jìn)的信息處理方法和計算機(jī)技術(shù)構(gòu)建汽車排放檢測管理，對增強(qiáng)汽車排放檢測能力，提高汽車環(huán)保檢測管理水平，促進(jìn)汽車污染防治管理工作具有重要意義。

1 系統(tǒng)總體構(gòu)架設(shè)計

1.1 B/S模式

B/S構(gòu)架是WEB技術(shù)興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，客戶端最主要的應(yīng)用軟件是WEB瀏覽器[1]。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用?？蛻魴C(jī)上只要安裝一個瀏覽器，服務(wù)器安裝Oracle、Sybase、Informix或 SQL Server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，具體構(gòu)架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 B/S結(jié)構(gòu)示意圖

在B/S結(jié)構(gòu)模式中，B/S 軟件所有的操作在服務(wù)器端即可完成，對于客戶端的客戶，只需登錄系統(tǒng)即可使用，這樣就使成本比C/S結(jié)構(gòu)模式有了很大降低。B/S結(jié)構(gòu)通過服務(wù)器處理客戶端的事務(wù)和用戶請求，雖然增加了程序端服務(wù)器的負(fù)荷，但降低了客戶端計算機(jī)的內(nèi)存消耗。相比C/S模式，B/S具有高安全性、“高內(nèi)聚，低耦合”的優(yōu)勢。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計是根據(jù)軟件工程的思想，對系統(tǒng)進(jìn)行子模塊劃分和定義。在對系統(tǒng)的需求分析基礎(chǔ)的上，對在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統(tǒng)進(jìn)行總體功能結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖2所示。

本系統(tǒng)包括三個主要子系統(tǒng)，分別為：系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、汽車綜合信息子系統(tǒng)和檢測數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)。系統(tǒng)管理子系統(tǒng)包括：用戶管理模塊、角色管理模塊、權(quán)限管理模塊和資源管理模塊；汽車綜合信息管理子系統(tǒng)包括汽車綜合信息查詢和管理等功能模塊；檢測數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)包括：尾氣檢測數(shù)據(jù)分析模塊和尾氣檢測數(shù)據(jù)報表模塊。各應(yīng)用子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫為核心，通過指定的標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通互聯(lián)。

圖2 系統(tǒng)整體功能模塊圖

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫是儲存數(shù)據(jù)的倉庫，按照數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理的數(shù)據(jù)倉庫，其數(shù)據(jù)具有結(jié)構(gòu)化、低冗余、高獨(dú)立性、易擴(kuò)編等特點(diǎn)。對數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，簡明清晰的表結(jié)構(gòu)是很重要的。一般數(shù)據(jù)庫的設(shè)計要遵循一致性原則、完整性原則、安全性原則、可伸縮性原則及規(guī)范化原則。

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)該包含一下幾個部分的數(shù)據(jù)表。

(1)汽車綜合信息。車牌號碼、車牌顏色、驅(qū)動形式、登記日期、車輛類型、排量、供油方式、檢測類型、發(fā)動機(jī)號、最大總質(zhì)量、核定載客、核定載質(zhì)量、廠牌型號、燃油類別、里程表、檢測方法以及基準(zhǔn)質(zhì)量等相關(guān)信息。部分字段含義見表1。

表1 汽車綜合信息部分字段說明表

(2)汽車檢測信息。檢測時間、各項檢測數(shù)值、各項檢測值判定信息、檢測站名稱、檢測環(huán)境信息以及檢測結(jié)論等相關(guān)信息。由于篇幅原因，現(xiàn)列出部分檢測信息字段說明，見表2。

表2 部分檢測信息字段說明表

車輛類型、登記日期和燃油類別等數(shù)據(jù)通過代碼與汽車綜合信息表相關(guān)聯(lián)，通過主鍵與檢測信息表相關(guān)聯(lián)。

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)是一個充分利用檢測站信息資源、Internet、J2EE平臺，以B/S模式為總體結(jié)構(gòu)的、功能完善的在用汽車排氣污染物排放檢測信息管理系統(tǒng)，具有友好的人機(jī)交互界面，布局合理，操作簡單，檢測站工作人員及各環(huán)保部門管理人員可以輕松的將汽車綜合信息、在用汽車排氣污染物檢測信息維護(hù)到管理信息系統(tǒng)中。

2.1 J2EE多層結(jié)構(gòu)框架

目前在 J2EE 多層架構(gòu)(如圖3所示)上，己經(jīng)開發(fā)出了很多成熟的框架，可以依次解決上面所提出的種種問題。開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)相比之前大大減輕了，開發(fā)者可以將不同層上的框架進(jìn)行整合，從而能夠從繁重的底層編碼中得以解脫。在應(yīng)用系統(tǒng)四層體系結(jié)構(gòu)模型概念里，將應(yīng)用系統(tǒng)分為四個開發(fā)層次：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、持久層和數(shù)據(jù)層[2]。Web 應(yīng)用在構(gòu)建時，處理用戶的請求、業(yè)務(wù)邏輯以及持久化數(shù)據(jù)等問題是必須嚴(yán)謹(jǐn)考慮的因素，而且這也是應(yīng)用本身必須具備且較為復(fù)雜的職責(zé)。本系統(tǒng)的開發(fā)分為表示層、業(yè)務(wù)層和持久層這三個層次。

圖3 J2EE多層構(gòu)架圖

2.2 MVC模式

MVC全名是Model View Controller，是模型(model)-視圖(view)-控制器(controller)的縮寫，一種軟件設(shè)計典范，用于組織代碼用一種業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)顯示分離的方法[3]。M(Model)是獨(dú)立于具體的頁表達(dá)和I/O操作的內(nèi)在抽象，封裝了問題的核心數(shù)據(jù)、邏輯和功能的計算關(guān)系。V(View)從模型獲得信息，將信息處理后以特定形式展示給用戶。C(Controller)處理用戶與軟件的交互操作。MVC框架如圖4所示。

圖4 MVC模式框架

在MVC模式下，一個模型可以對應(yīng)多個顯示視圖。如果用戶通過視圖控制器改變模型的數(shù)據(jù)，那么所有其他基于此模型的視圖也將同時改變。這種機(jī)制特性使得MVC分離，在系統(tǒng)的開發(fā)過程中，大幅提高了代碼的復(fù)用率，降低藕合度。

Spring + Mybatis框架是一種MVC的具體實(shí)現(xiàn)[4]。Spring主要有兩個貢獻(xiàn)：第一是為J2EE應(yīng)用提供了優(yōu)雅的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)；第二，提供了可以幫助開發(fā)人員更好的使用J2EE相關(guān)技術(shù)的工具性支持。Spring作為全局控制，存在整個流程之中。MyBatis是一種支持SQL查詢、存儲過程和高級映射的經(jīng)典持久層框架[5-6]。

2.3 系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)概述

2.3.1 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

操作系統(tǒng)：windows XP/vista/7

JAVA虛擬機(jī)：j2sdk1.5.2

web服務(wù)器：Tomcat 7.0

數(shù)據(jù)庫：SQL server 2008

2.3.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

操作系統(tǒng)：windows 7

開發(fā)工具：IntelliJ IDEA 8.*以上

開發(fā)語言：Java

web服務(wù)器：Tomcat 7.0

數(shù)據(jù)庫：SQL server 2008

2.3.3 多層結(jié)構(gòu)開發(fā)

(1)視圖層的開發(fā)就是JSP頁面的開發(fā)。在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中，視圖的開發(fā)工作需要結(jié)合界面設(shè)計，采集和處理頁面上的數(shù)據(jù)，無需做業(yè)務(wù)流程上的處理。本系統(tǒng)頁面設(shè)計使用富客戶端框架EXTJS4.1。數(shù)據(jù)傳輸使用JSON格式。

(2)在系統(tǒng)中數(shù)據(jù)持久層開發(fā)中使用了Mybatis框架。首先，建立配制文件，在配制文件中與數(shù)據(jù)庫建立連接，定義數(shù)據(jù)源，加載sql配置文件。然后，在Dao層的類中，調(diào)用sql配置文件中的sql語句，最終完成數(shù)據(jù)的查詢、修改、刪除和添加等數(shù)據(jù)庫操作。

(3)在業(yè)務(wù)層中，實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)邏輯，為應(yīng)用展現(xiàn)層提供服務(wù)支撐，本層采用Spring框架技術(shù)實(shí)現(xiàn)。業(yè)務(wù)層主要是負(fù)責(zé)將前臺頁面的表單信息處理后，傳遞到持久層，這部分的實(shí)現(xiàn)主要由Facade類來處理。

(4)在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統(tǒng)的界面設(shè)計使用Extjs4.1框架來布局，頁面簡潔、美觀、適應(yīng)各種主流瀏覽器和各種分辨率。

3 系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)用

在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統(tǒng)能夠?qū)ζ嚺艢馕廴疚锱欧艡z測數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析，從海量的數(shù)據(jù)中提取出有價值的信息，準(zhǔn)確定位在用汽車中高排放的“害群之馬”，為政府環(huán)保部門制定排氣污染物排放相關(guān)法律法規(guī)提供有力的數(shù)據(jù)支持。本系統(tǒng)的界面如圖5、圖6、圖7和圖8所示。

圖5 登錄窗口

圖6 系統(tǒng)歡迎界面和功能欄

圖7 數(shù)據(jù)計算分析趨勢圖

圖8 查詢信息呈現(xiàn)頁面

本系統(tǒng)針對汽車綜合信息和排氣污染物檢測數(shù)據(jù)信息，主要可做如下分析。

(1)準(zhǔn)確計算出車輛尾氣檢測的合格率。所有檢測車輛的整體合格率；檢測車輛采用不同檢測方法的整體合格率；檢測車輛按車型劃分，具體某種車型的整體合格率；檢測車輛按年份劃分，各年份的合格率。

(2)準(zhǔn)確計算出車輛排氣污染物檢測中的各項檢測數(shù)據(jù)的整體平均值。雙怠速法中高怠速排放均值，低怠速排放均值；ASM法中ASM5025和ASM2540的HC、CO、NOX的排放平均值；自由加速法中三次不同加速的排放均值，以及三次加速排放的算術(shù)平均值的整體平均值。

(3)在同一檢測工況下，車輛采用了不同的燃油系統(tǒng)供給方式，統(tǒng)計其排氣污染物的整體變化趨勢，從中找出燃油系統(tǒng)供給方式對排氣污染物的影響規(guī)律。

(4)ASM檢測工況下，不同基準(zhǔn)質(zhì)量區(qū)間的車輛采用了不同的排放限值，統(tǒng)計不同基準(zhǔn)質(zhì)量區(qū)間排放污染物的整體平均值情況以及計算出不合格率，從中找出排氣污染物污染的劣化趨勢。

(5)對于同一車型的車輛，計算其排氣污染物排放污染物隨其行駛里程增大的變化規(guī)律。

(6)對于不同排量的同一車型的汽車，統(tǒng)計其排放污染物的劣化趨勢。

(7)根據(jù)不同使用年限的不同車型的在用車排氣污染物的變化情況，預(yù)測未來排氣污染物數(shù)據(jù)的變化趨勢曲線。

4 結(jié) 論

本文通過對采用Spring MVC和MyBatis框架為基礎(chǔ)的Web應(yīng)用框架進(jìn)行分析和研究，可以發(fā)現(xiàn)將Sping MVC應(yīng)用于在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統(tǒng)的架構(gòu)中，可以有效的將系統(tǒng)的表示層、業(yè)務(wù)層、邏輯層分開來，提升系統(tǒng)性能，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性；將MyBatis應(yīng)用到于在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統(tǒng)中，不僅可以大大提高代碼的復(fù)用性，而且能有效隔離數(shù)據(jù)庫設(shè)計和應(yīng)用中使用的對象模型，這就使得它們兩者之間的相關(guān)性能降至最低。將Spring作為全局控制存在與整個流程之中，使得系統(tǒng)復(fù)雜度大大降低，提高了代碼復(fù)用率。Web應(yīng)用框架的研究是一個不斷深入、逐步完善的過程，在對Web應(yīng)用框架不斷推廣試用的基礎(chǔ)上，還將進(jìn)一步擴(kuò)展其功能，使其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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