个人科研项目水利部小浪底水利枢纽管理中心.docx

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个人科研项目水利部小浪底水利枢纽管理中心

小浪底工程大坝安全运行管理系统

2008年3月

小浪底工程大坝安全运行管理系统开发总结报告

1　引言

1.1编写目的

本报告是个人科研项目“小浪底工程大坝安全运行管理系统开发”项目的开发总结报告，编写的目的是供竣工验收专家审查该项目的开发过程，作为项目的总结性文档供局项目管理部门审核，并作为项目的主要档案资料归档。

1.2背景

“小浪底工程大坝安全运行管理系统开发”项目（以下简称“项目”、“本项目”或者“该项目”）的开展是小浪底建设管理局（以下简称“局”）小浪底水力发电厂（以下简称“电厂”）为解决小浪底工程安全监测工作中存在的系统独立、信息分散、部分信息不规范，不满足分布式运行管理要求等问题，通过实施该项目，实现基于浏览器的分布式远程应用，使安全监测系统更好地满足枢纽长期安全运行管理的需要。

该项目经局经【2007】2号文批准，计划12个月内完成开发任务。

项目于2007年2月10日正式启动，在电厂李明安厂长、闫学让、祁志峰、肖明、肖强副厂长，孔德明总工的指导下，成立了以宋书克为项目负责人，李珍、王琳、屈章彬、张俊涛、魏立巍、台树辉、陈琳等为主要参与人员的开发团队承担开发任务，自主进行设计研发。

经过开发团队的不懈努力，2007年11月5日完成主要模块代码的编写工作，2007年12月10日完成开发团队内部测试，2007年12月30日完成用户测试，2008年3月完成了项目开发总结工作。

本项目在设计和测试过程中得到了小浪底工程安全鉴定专家张进平教授，小浪底工程安全监测设计人员王跃教授、李海河高工，小浪底安全监控系统主要开发人员赵春博士、黎利兵博士等专家的指导和帮助。

项目开发完成后，形成的软件沿用项目名称“小浪底工程大坝安全运行管理系统”，部署在小浪底工区坝顶控制楼三楼监测中心机房的独立服务器中。

该项目的目标用户是电厂、小浪底工程咨询有限公司（以下简称“咨询公司”）在小浪底工区内部从事小浪底工程安全运行管理的相关人员，项目的重点用户是内外观安全监测人员和小浪底大坝安全会商小组成员。

基于信息安全和保密性考虑，本项目目前仅限在小浪底工区内部的办公局域网内部访问，且根据人员岗位职责进行分级授权。

1.3定义

本报告中用到的专门术语定义如下：

大坝安全监测：

大坝安全监测是了解水利枢纽运行性态和安全状况最有效的手段。

大坝安全监测实际上是一种管理，这种管理包括信息采集、处理、结论的得出、措施的制定、信息的反馈，其根本目的是为了工程效益最大化。

小浪底工程安全监测包含原型观测（内观）、外部变形监测、水质监测、地震监测、渗漏水监测、泥沙监测、人工巡视检查等工作。

大坝安全会商：

电厂于2004年10月成立了以主管厂领导为组长的大坝安全监察工作小组，主要职能是建立一个跨部门的技术交流平台，根据现场巡视检查和内部、外部监测资料，综合分析判断枢纽的运行状况，对影响大坝安全运行的隐患、异常及时进行分析，并提出分析和处理意见，及时向上级反映大坝运行情况，使各部门及时、全面地掌握枢纽安全运行的情况。

系统：

指本项目开发形成的软件系统。

SQLSERVER：

系统服务器所使用的数据库管理系统（DBMS）。

SQL:

一种用于访问查询数据库的语言。

数据仓库：

数据仓库（DataWarehouse）用来保存从多个数据库或其它信息源选取的数据,并为上层应用提供统一用户接口，完成数据查询和分析。

数据仓库是面向主题的、集成的、稳定的、随时间变化的数据集合。

结构化数据和非结构化数据：

能够用数据或统一的结构如数字、符号等加以表示的信息称为结构化数据；无法用数字或统一的结构表示的，如文本、图像、声音、网页等信息，称为非结构化数据。

具体到大坝安全监测领域，大坝上布置的数以千计的监测点年复一年地观测所采集和积累的数据是结构化数据，这些数据一般采用数据库系统管理。

工作过程中产生的包括安全监测的各种报表、仪器考证资料、运行维护记录、电子文档、图片、扫描影像，以及大量的多媒体的音频、视频信息等是非结构化数据，一般采用数据仓库归类后管理。

C/S,B/S：

C/S又称Client/Server或客户/服务器模式。

服务器通常采用高性能的工作站或小型机，并采用大型数据库系统，客户端需要安装专用的客户端软件。

B/Ｓ是Brower/Server的缩写，客户机上只要安装一个浏览器（Browser），如Firefox或Internet Explorer，通过浏览器同服务器数据库进行数据交互。

ASP.NET：

为在页面级别将业务逻辑与表示逻辑分开，消除过多的冗余和过度的复杂性，微软（Microsoft®）公司推出了基于.NET平台的活动服务器页面ASP.NET。

ASP.NET提供了一个全新而强大的服务器控件结构。

ASP.NET几乎全是基于组件和模块化，每一个页、对象和HTML元素都是一个运行的组件对象。

中文分词：

英文是以词为单位的，词和词之间是靠空格隔开，中文是以字为单位，句子中所有的字连起来才能描述一个意思。

把中文的汉字序列切分成有意义的词，就是中文分词，也称为切词。

例如“我是一个学生”，分词的结果是：

我是一个学生。

搜索引擎（SearchEngines）：

是一个对的信息资源进行搜集整理，然后供查询的系统，它包括信息搜集、信息整理和用户查询三部分。

 对于搜索引擎来说，最重要的并不是找到所有结果，因为在巨量信息中找到所有结果没有太多的意义，没有人能看得完，最重要的是把最相关的结果排在最前面，这也称为相关度排序。

中文分词的准确与否，常常直接影响到对搜索结果的相关度排序。

1.4参考资料

1．关于印发“2007年基建、大修、更新改造、科研投资计划”的通知局经【2007】2号文　　

2．开发团队编制的“小浪底建管局个人申报科学技术项目申批表”

3．开发团队编制的“小浪底工程大坝安全运行管理系统开发工作大纲”

4．开发团队编制的“小浪底工程大坝安全运行管理系统概要设计说明书”

5．开发团队编制的“小浪底工程大坝安全运行管理系统详细设计说明书”

6．开发团队编制的“小浪底工程大坝安全运行管理系统测试报告”

7．开发团队编制的“小浪底工程大坝安全运行管理系统用户操作手册”

8．软件工程及其应用周苏、王文等天津科学技术出版社

9．软件工程张海藩清华大学出版社

10．ComputerNetworkA.S.TanenbaunPrenticeHall

11．软件工程导论沈美明“计算机软件开发文档编写指南”

2　实际开发结果

2.1产品

a．本系统最终的产品包括客户端程序和WEB程序。

其中C/S的客户端程序由原来大坝观测资料处理软件xldgchart.exe改造而来，大小为1.120KB，直接链接内部网络192.1.50.*和办公网络192.168.13.*,实时处理自动化观测数据和人工观测数据，并对数据仓库进行后台管理。

B/S部分经过编译后的WEB程序核心部分列表如下，主要供用户通过浏览器访问系统：

项目

模块名程

大小（字节）

功能描述

1

Modules.AddModule.dll

24,576

增加模块

2

Modules.AddTab.dll

20,480

标签

3

Modules.Announcements.dll

28,672

公告

4

Modules.Articles.dll

32,768

文章

5

Modules.Blog.dll

36,864

博客

6

Modules.CacheViewer.dll

20,480

开发调试管理

7

Modules.ComponentModule.dll

20,480

复合模块

8

Modules.Contacts.dll

28,672

通讯录 

9

Modules.ContentManager.dll

28,672

内容管理

10

Modules.DatabaseTableEdit.dll

20,480

在线观测数据输入

11

Modules.DatabaseTool.dll

24,576

在线观测数据输入工具

12

Modules.Discussion.dll

32,768

讨论组

13

Modules.Documents.dll

32,768

文档

14

Modules.EnhancedHtml.dll

45,056

在线网页编辑

15

Modules.EnhancedLinks.dll

32,768

链接

16

Modules.EventLogs.dll

20,480

事件日志

17

Modules.Events.dll

28,672

事件管理

18

Modules.Faq.dll

24,576

问题解答

19

Modules.FileDirectoryTree.dll

20,480

文件目录树

20

Modules.FileManager.dll

28,672

文件管理

21

Modules.FlashModule.dll

24,576

动画管理

22

Modules.GoogleSearch.dll

32,768

嵌入搜索引擎

23

Modules.HtmlDocument.dll

28,672

在线网页编辑

24

Modules.Image.dll

16,384

图片管理

25

Modules.Links.dll

28,672

链接

26

Modules.MagicUrls.dll

20,480

导航

27

Modules.MileStones.dll

24,576

里程碑 

28

Modules.ModuleDefinitions.dll

24,576

模块配置

29

Modules.Monitoring.dll

40,960

监视跟踪

30

Modules.OneFileModule.dll

20,480

网站文件到网页映射

31

Modules.PageKeyPhrase.dll

16,384

关键词

32

Modules.Pages.dll

36,864

网页

33

Modules.Pictures.dll

57,344

照片

34

Modules.PortalsAdministration.dll

32,768

系统管理

35

Modules.PortalSearch.dll

28,672

网站搜索

36

Modules.Quiz.dll

24,576

培训测验

37

Modules.Register.dll

32,768

注册管理

38

Modules.RoleAssignment.dll

20,480

用户角色管理

39

Modules.Roles.dll

24,576

用户角色管理

40

Modules.SecureDocuments.dll

40,960

保密文档

41

Modules.SecurityCheck.dll

24,576

安全

42

Modules.SendThoughts.dll

20,480

意见反馈

43

Modules.Settings.dll

40,960

设置

44

Modules.Shortcut.dll

20,480

快捷方式

45

Modules.SimpleMenu.dll

24,576

导航菜单

46

Modules.SiteMap.dll

24,576

网站地图

47

Modules.SiteSettings.dll

16,384

网站配置

48

Modules.Survey.dll

36,864

调查结果

49

Modules.UserDefinedTable.dll

49,152

自定义表格

50

Modules.Users.dll

24,576

用户

51

Modules.Weather.dll

20,480

本地天气预报

52

Modules.WhosLoggedOn.dll

20,480

系统访问管理

53

Modules.XLdData.dll

28,672

安全监测仪器观测数据

54

Modules.XLDDataMining.dll

16,384

数据挖掘

55

Modules.XLDDispatch.dll

40,960

水质

56

Modules.XLDInsCondition.dll

32,768

仪器工况

57

Modules.XLDInsDataQuery.dll

16,384

观测数据查询

58

Modules.XLDInsWarn.dll

28,672

仪器警戒值

59

Modules.XLDKeyIns.dll

24,576

重点仪器监视

60

Modules.XLDOuterObserving.dll

20,480

外部变形观测

61

Modules.XLDQuake.dll

24,576

地震台网

62

Modules.XLDSediment.dll

24,576

泥沙淤积

63

Modules.XLDSeePage.dll

20,480

渗漏水

64

Modules.XmlFeed.dll

20,480

在线反馈

65

Modules.XmlLang.dll

20,480

本地语言

66

Modules.XmlModule.dll

16,384

模块接口

b．本系统所建立的数据库如下（统计日期为2008年3月10日）：

项目

模块名程

大小（字节）

用途

1

XLDDBCHGDB.mdf

347,078,656

内、外观测结构化数据整编数据仓库

2

Rainbow.mdf

239,075,328

WEB服务程序后台配置管理数据库

3

XLDDBOrigLot1.mdf

34,603,008

大坝部位人工原始观测测值数据库

4

XLDDBOrigLot2.mdf

58,720,256

泄洪系统人工原始观测测值数据库

5

XLDDBOrigLot3.mdf

40,894,464

地下厂房人工原始观测测值数据库

6

XLDDBOrigLot4.mdf

11,534,336

副坝部位人工原始观测测值数据库

7

XLDDBOrigLot5.mdf

7,340,032

库区等其他部位人工原始观测测值数据库

8

XLDDBOther.mdf

3,145,728

泥沙、渗漏水、淤积等数据库

9

XLDDBsys.mdf

5,439,488

客户端程序对应的配置、控制数据库

10

XLDDDBAUTO.mdf

319,815,680

原型观测自动化原始观测测值数据库

2.2主要功能和性能

　大坝安全运行管理系统软件包括分布式的信息采集、信息整理、提炼处理。

根据现场工作需求以及远程监控的要求，软件完成的主要功能如下：

•信息获取，主要在服务器端运用，包括如下功能：

1、枢纽工程主要建筑物、仪器、测站、设备图片以及施工纪录等枢纽安全资料

2、原型观测数据获取以及数据整理,包括自动观测和人工观测两类数据

3、泥沙淤积数据获取

4、渗漏水数据获取

•信息处理，包括如下功能：

1、安全监测数据处理

2、基于web页面实时显示原型自动观测系统的工作状况

3、基于web页面访问大坝安全监测数据报告、报表

4、基于web页面绘制大坝安全监测各测点和任意关联测点组合的测值过程线

5、其他信息检索

•系统管理，包括如下功能：

1、安全管理

2、配置管理

对照项目开发计划方案，目前已经实现的系统，完全实现了原定的开发目标，根据实际工作需求，增加了安全生产管理、科研实验、设备管理、培训、事务管理等相关内容，根据代码编写的工作量估计，项目的复杂性和规模超出了原来设计的2倍以上，软件运行部分拷屏参见附件1。

根据8人20次在坝顶控制楼、工地办公楼、宿舍营地等不同位置访问测试，在现有比较拥挤的局域办公网络环境下并发访问超过15人时，程序的WEB服务部分响应时间依然保持在可接受的范围之内，查询显示十年（4000条）历史数据图形的时间平均在10秒钟之内。

客户端程序xldgchart.exe的瓶颈部分即远程处理500组自动化数据时间，原来的约需7分钟左右，现提高到1分钟之内。

2.3软件结构和工作流程

（1）系统体系结构。

本系统采用C/S,B/S混合架构，整体系统分为前台与后台两大部份。

前台系统采用B/S体系结构，主要采用ASP.net技术进行构建与实现，是整个软件系统的主体。

主要包括满足各类安全管理信息的共享访问，还包括尚不存在数据库的安全管理部分到本系统的数据输入，可让授权用户通过局域网进入系统，完成其权限范围内的工作任务。

后台系统作为系统的管理支撑，为系统的正常运行而对基本参数与设置项进行配置，管理已经存在系统自动输入数据到本系统，是系统管理员、数据分析人员对整个系统进行运行、控制与设置的功能界面和接口。

这部份系统采用C/S体系结构，实现前端界面与系统数据库的联接，并将各类安全监测信息与设置信息存入系统数据库中，实现业务逻辑，为系统的正常运行提供保障。

系统体系结构如下图1：

图1系统体系结构图

（2）软件的逻辑结构

根据在页面级别将业务逻辑与表示逻辑分开的原则，为软件定义四个逻辑边界：

用户界面（Web层）、业务外观层、业务规则层、和数据访问层，逻辑结构如图2所示：

图2逻辑结构图

整个应用的流程是用户浏览器首先调用表示层WEB页面，然后WEB页面将请求发送给业务外观层，业务外观层对请求进行初步的处理，判断是否需要调用业务规则层，还是直接调用数据访问层获取数据。

最后由数据访问层访问数据库并按照相反的步骤返回结果到浏览器。

（3）系统数据处理流程

系统数据处理流程见图3。

数据输入以数据为驱动。

新的安全运行信息通过Web人工交互输入或接口程序自动进入系统后，先缓存到数据库中，然后根据数据的来源，经过业务逻辑中的转换器和集成器加载到数据仓库对应的事实表中，同时更新元数据记录。

如果是观测仪器数据，则触发警戒分析处理机制，根据设置向系统的有关用户发布信息。

图3系统数据处理流程图

2.4项目进度

该项目经局经【2007】2号文批准，计划12个月内完成开发任务。

项目于2007年2月10日正式启动，2007年11月5日完成主要模块代码编写工作，2007年12月10日完成开发团队内部测试，2007年12月30日完成用户测试，2008年3月完成了项目开发总结工作。

本项目主要工作的计划进度和实际进度见下图4。

总体上看，项目按照原定的计划顺利实施完毕。

其中核心工作基于B/S结构搭建信息集成平台工作比原计划延迟一个月左右，主要原因是购置服务器硬件到货延迟和从临时PC机中移植原型系统，此外汛期调水调沙和防汛工作对系统开发进度也有较大影响。

通过开发团队的不懈努力在此后的泥沙信息和渗漏水信息的远程输入部分终于赶上了计划进度。

图4计划进度与实际进度的对比

2.5项目费用

该项目局经营管理处审核后批复经费10.5万元，见下表1。

由于采用先开发待验收后统一结算的模式，已经发生的费用采用个人借款形式支付。

表1项目计划费用与实际支出费用表

序号

内容

工作量

单位

单价/标准（元）

金额小计（元）

已支付

费用

备注

1

科研业务费

25500

[1]

图书资料费

10

本

50

500

300

[2]

调研差旅费

2

次

2000

4000

北京水科院、南京大坝中心各一次2人×5日×200元×2次

[3]

软件测试、分析费

1

项

5500

5500

内部运行测试：

15人×30日×10元

专业人员测试：

2人×10日×50元

[4]

咨询培训费

40

人.工日

5000

5000

软件架构专家咨询：

1000（5人×200元专家咨询费）

软件开发、测试培训：

4000（4人×10日×100元培训费）工地培训

[5]

成果评审鉴定费

1

项

10000

10000

评审专家3人×2日×1000元+往返机票3×1000元

内部评审10人×100元

[6]

报告印刷费

10

本

50

500

2

仪器设备费

50000

[1]

数据库服务器

1

台

50000

50000

42450

双核至强5100系列2×2.0G以上处理器，1333MHz前端总线，2×1024DDR-II667内存，150G×3SAS硬盘，17'以上液晶显示器，含SQLServer20055用户数据库）网上DELL部门级报价

3

材料费

500

[1]

网线制作、连接线缆、接头等

1

项

500

500

连接服务器到现有局域网中，调整现有办公计算机布局

4

其他费用

28600

[1]

安全运行管理资料搜集整理、信息化

1

项

12000

12000

20人×60日×10元

[2]

源代码编写、调试津贴

1

项

9600

9600

4人×120日×20元

[3]

备用金

1

项

7000

7000

费用总计

104600

42750

本项目截至验收前，已经支付的费用主要用于购置服务器。

其他费用，包括成果评审鉴定、参与人员的额外工作报酬和电厂计算机及其他设备使用，物料消耗、培训咨询、调研差旅、测试费用等，尚待验收后进行核算。

3　开发工作评价

3.1对生产效率的评价

3.1.1程序的平均生产效率

衡量软件项目规模最常用的指标是LOC（LineofCode），LOC指所有的可执行的源代码行数，包括可交付的工作控制语言（JCL：

JobControlLanguage）语句、数据定义、数据类型声明、等价声明、输入/输出格式声明等。

一代码行（1LOC）的价值和人月均代码行数可以体现一个开发团队的生产能力，根据工作阶段安排统计，本项目月均参与人员为5人。

本项目的核心模块共有66个。

抽样统计本项目的4个核心模块，模块FileDirectoryTreeC#语言源代码形成的源文件（.cs文件）大小218K，包含功能源代码1800行，模块EnhancedHTML文件大小163K，包含功能源代码1500行，模块XLDData文件大小116K，包含功能源代码2000行，模块XLDKeyIns文件大小14.5K，包含功能源代码300行；则平均每万行源代码形成的源文件大小为：

10000×（218+163+116+14.5）÷（1800+1500+2000+300）=914K

项目的源文件大小为11.8M，可估计该项目源代码大约为:

11.8×1024÷914=13.23万行

为了避免了身份认证、网站布局、风格规划、联机管理、页面模块等建立通用网站的基础开发和测试，本系统基于Internet上著名的开源项目门户站点程序Rainbow来实现，根据所有核心模块统计，其中有40%需要重新设计，20%需要重新编码，60%需要重新测试，项目的等价代码行可以计算为：

[（40