江河流域水污染自动监测和应急处理系统需求分析说明书.docx
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江河流域水污染自动监测和应急处理系统需求分析说明书
《江河流域水污染自动监测和应急处理系统》
软件需求分析规格说明书
版本号：
1.0
作者：
王淑升张敏芳赵华成
日期:
2009-8-25
文档修订
版本
日期
更改人
描述（注明修改的条款或页）
1.0
8.20
王淑升
抄送人：
高级管理者、研发经理、客户经理、客户代表、项目组成员、SCCB（在项目实际应用时最好写明抄送人的姓名）
批准人签字
职务
甲方/乙方
姓名
日期
甲方
乙方
目录
1.概述5
1.1编写目的5
1.2背景5
1.3适用范围6
1.4术语定义6
2.系统说明7
3.整体系统划分7
3.1子系统《黄河中下游水污染扩散计算系统》7
3.1.1仿真计算功能8
3.1.2结果显示模块9
3.1.3数据选取功能9
3.2子系统《水污染物扩散可视化模拟系统》10
3.2.1三维地形管理10
3.2.2三维地形管理11
3.2.3污染物扩散可视化模块15
3.3子系统《黄河流域水污染应急信息系统》17
3.3.1实时监测系统18
3.3.1.1实时数据显示19
3.3.1.2加载地图模块19
3.3.1.3地物标注19
3.3.1.4数据录入19
3.3.2仿真模拟系统20
3.3.2.1仿真计算21
3.3.2.2二维仿真21
3.3.2.3三维仿真21
3.3.3综合信息系统22
3.3.3.1GIS功能22
3.3.3.2图表文字信息显示23
4.外部接口要求23
4.1软件要求23
4.2硬件要求23
5.标准要求23
6.界面要求23
7.操作环境要求23
8.系统技术要求24
9.用户特殊要求24
9.1性能要求24
9.2用户培训24
9.3用户使用手册和在线帮助24
9.4安全性24
9.5灵活性24
9.6可用性24
9.7可靠性25
9.8可维护性,可扩展性25
9.9故障处理要求25
9.10设计约束25
10.参考资料25
1.概述
编写目的
1）为有效防治江河流域污染事件对流域产生的影响，应（黄委）的需要，特此撰写此需求分析说明书，使用户与开发人员对待开发软件的初始规定有一致的理解，并作为整个开发工作的基础存在。
2）使开发人员了解基于3S技术的江河流域水污染自动化预防和应急处理系统的总体设计思路、功能流程图以及所要实现的详细功能，为程序员开发提供依据。
3）作为公司质量管理和控制的纲领文件。
4）为公司提供《基于3S技术的江河流域水污染自动化预防和应急处理系统概要设计》文档备案。
本文档的使用者为《基于3S技术的江河流域水污染自动化预防和应急处理系统》研发小组的成员；公司质量管理部门的人员；公司总工办的人员；公司有关的管理人员；最终用户的代表人员（黄委相关人员）。
背景
1）待开发软件名称：
《江河流域水污染自动监测和应急处理系统》。
2）项目提出者：
开发者：
最终用户：
计算中心：
3）《江河流域水污染自动监测和应急处理系统》由三个子系统组成：
《黄河中下游水污染扩散计算系统》、《黄河流域水污染应急信息系统》和《水污染物扩散可视化模拟系统》。
由（黄委）提供黄河中下游各主要水文测站的监测数据，用于《江河流域水污染自动检测和应急处理系统》。
《黄河中下游水污染扩散计算系统》使用（黄委）提供的数据进行数据库设计、数据结构设计、接口设计等。
适用范围
本需求规格说明书用于指导《江河流域水污染自动监测和应急处理系统》的开发工作，包含其子系统《黄河中下游水污染扩散计算系统》、《黄河流域水污染应急信息系统》和《水污染物扩散可视化模拟系统》的开发工作，并且用于建立用户与开发人员对《江河流域水污染自动监测和应急处理系统》的一致理解。
预期的读者：
最终用户（）、开发人员、设计人。
术语定义
《黄河中下游水污染扩散计算系统》中的术语列表：
1）测站
指在河流流域上监测水文信息的水文测站。
2）站点流程
表示该站点距离上游起始站点的相对河流流程长度。
多用L表示，单位为米（m）。
3）流程长度
表示该计算点距离上游起始点的相对流程长度，单位为米（m）。
与监测站点相同，在系统中用L表示。
4）高程
表示以海平面或者其它规定的参照平面为参照平面的海拔高度。
单位：
米（m）。
5）截面。
表示过河流上某点垂直于河流流动方向所做平面截得的区域，该区域由河床与河流水面围成。
6）截面面积
表示河流上某点截面中河床与水面所围区域的面积。
单位：
平方米（m2）。
7）深弘高程
表示河流上某点河床平均高程。
单位：
米（m）。
4）
5）
6）
7）
8）水位
表示河流上某点水面以海平面或其它参照平面为参照平面的海拔高度。
单位：
米（m）。
9）流量
表示单位时间内流体通过截面的流体总量。
单位：
立方米每秒（m3/s）。
10）流速
表示截面的水流瞬时速度。
单位：
米每秒（m/s）。
11）污染物浓度
表示水体中污染物的平均浓度。
单位：
毫克每立方米（mg/m3）。
12）离散系数
分为空间离散系数与时间离散系数。
空间离散系数为相邻计算点之间的距离；时间离散系数为相邻计算时刻间的间隔。
13）扩散系数
描述污染物在静水中的扩散速度的参数。
单位：
平方米每秒（m2/s）。
14）衰减系数
描述污染物在水体中衰减变化的速率，即在水体中衰减掉的百分率。
单位：
每秒（s-1）。
2.系统说明
2.1所建议的系统
以Linux系统平台作为数据资源服务平台，提供稳定快速的服务环境；应用平台使用Windows系统环境，强调易用性。
3.整体系统划分
《江河流域水污染自动监测和应急处理系统》由三个子系统组成：
《黄河中下游水污染扩散计算系统》、《黄河流域水污染应急信息系统》和《水污染物扩散可视化模拟系统》
子系统《黄河中下游水污染扩散计算系统》
业务总体划分图：
总体功能描述：
序号
功能编号
功能名称
功能
操作
优先级
1
仿真计算
进行仿真计算
2
2
结果显示
显示计算结果
3
3
数据选取
选择计算所需数据
1
输入：
序号
名称
说明
类型及长度
3
数据文件
为仿真计算提供需要的数据，即提供特定河段在特定时间的水文监测数据，包括测站、水位、流量、污染浓度等。
字符串，不限长度
整型，不限长度
双精度，不限长度
输出：
序号
名称
说明
类型及长度
1
仿真计算结构
经过计算，得到特定河段（根据输入）所需时间段内的预测计算结果，包括水位、流量、污染浓度等。
整型，不限长度
双精度，不限长度
仿真计算功能
序号
功能
子功能
操作
优先级
1
仿真计算
仿真控制
对仿真计算进行控制，设置各项属性、参数取值
1
仿真计算
进行仿真预测计算
2
操作角色权限
序号
角色
权限
1
用户
设置仿真计算参数取值，控制仿真计算方式
3.1.1.1仿真控制
功能说明：
名称、标识符
仿真控制
功能描述
对仿真计算进行控制，通过参数、属性取值来控制仿真过程
操作角色
系统用户，企业用户
界面操作
输入或者选择控制参数取值
前置界面
登陆验证
无
显示信息
可控制仿真过程的各项参数输入框或者选择列表
所需条件
补充说明
3.1.1.2仿真计算
功能说明：
名称、标识符
仿真计算
功能描述
进行一次仿真过程，计算得到未来一段时间河流的水文情况（数据描述）
操作角色
系统用户、企业用户
界面操作
启动计算过程
前置界面
登陆验证
无
显示信息
计算中
所需条件
补充说明
结果显示模块
序号
功能
子功能
操作
优先级
1
结果显示
对仿真计算结果进行直观显示（图表形式）
1
数据选取功能
序号
功能
子功能
操作
优先级
1
数据选择
选择仿真计算所需数据
1
操作角色权限
序号
角色
权限
1
用户
选取所需数据
功能说明
名称、标识符
数据选取
功能描述
选取仿真计算所需数据
操作角色
系统用户，企业用户
界面操作
选择数据库文件或者输入河网编号
前置界面
登陆验证
无
显示信息
参数输入框或者选择列表
所需条件
补充说明
子系统《水污染物扩散可视化模拟系统》
整体业务划分：
三维地形管理
业务总体划分图：
总体功能描述：
序号
功能编号
功能名称
功能
优先级
1
三维地形管理
采取有效的方法对地形进行组织，实现对空间地形数据库的管理和对污染物计算结果的数据显示查询的功能。
1
2
污染物扩散可视化
污染物扩散可视化实现在选定区域地形上对污染物扩散的时空分布和动态演进的模拟。
2
三维地形管理
序号
功能
子功能
操作
优先级
1
三维地形管理
地形载入
点击地形载入按钮，将当前地形载入
1
数据载入
点击数据载入按钮，将污染物数据库载入
地形切换
从二维地图中，选择不同的地形块进行显示
站点概貌
浏览主要监测站点信息
结果显示
列出流域主要监测断面的常规水文信息
警戒设置
用户可以动态修改警戒参数
3.1.1.3载入地形
功能说明：
名称、标识符
载入地形
功能描述
根据二维平面地图，载入当前所需要的三维地形
操作角色
系统用户
界面操作
前台操作<宏观地形界面文件>
前置界面
RiverManager界面
操作完成界面
成功返回正确地形，错误弹出“Messageerror”
登陆验证
不需要验证
显示信息
显示所需要二维地图操作界面
所需条件
无
补充说明
没有特殊的要求
输入：
序号
名称
说明
类型及长度
1
地形ID
吧二维地图分块，每一块二维地图对应一个地形ID号
整型，不限长度
输出：
序号
名称
说明
类型及长度
1
三维地形
通过二维分块地图来控制三维地形的显示
3.1.1.4数据载入
功能说明：
名称、标识符
数据载入
功能描述
根据当前载入的地形，载入当前地形所对应的三维地形监测点的常规水文信息
操作角色
系统用户
界面操作
点击按钮
前置界面
三维场景管理界面
操作完成界面
成功返回常规的水位信息，错误弹出“Terraincreatefailed”
登陆验证
不需要登陆
显示信息
显示水文常规信息
所需条件
没有
补充说明
没有
输入：
序号
名称
说明
类型及长度
1
污染物数据库的路径
给出污染物扩散模型数据库的路径，载入数据
输出：
序号
名称
说明
类型及长度
1
水位信息
根据当前的三维地形，载入污染物信息
3.1.1.5地形切换
功能说明：
名称、标识符
地形切换
功能描述
由于流域地形较大，无法一次性将所有地形读入到内存中，因此就采用了地形切换功能。
地形切换功能就是将流域地形切分成31块，根据当前视点把要显示的地形显示出来
操作角色
系统用户
界面操作
宏观地形
前置界面
三维场景管理界面
操作完成界面
成功返回，错误弹出“Terraincreatefailed”
登陆验证
不需要登陆
显示信息
显示水文常规信息
所需条件
没有
补充说明
没有
输入：
序号
名称
说明
类型及长度
1
地形ID
将黄河流域划分成21块地形
输出：
序号
名称
说明
类型及长度
1
三维场景
根据二维分块地图控制三维场景的显示
3.1.1.6站点概貌
功能说明：
名称、标识符
站点概貌
功能描述
列出7个主要监测断面的常规水文信息
操作角色
系统用户
界面操作
站点概貌界面
前置界面
三维场景管理界面
操作完成界面
成功返回7个主要监测断面的常规水文信息
登陆验证
不需要登陆
显示信息
显示水文常规信息
所需条件
没有
补充说明
没有
3.1.1.7警戒设置
功能说明：
名称、标识符
警戒设置
功能描述
警戒设置是根据警戒参数表的数据，对超过警戒值的记录彩色显示，可以向警戒参数表添加站点，添加污染物的种类，添加于警戒有关的数据，以便更改监测断面的水文和水质数据的警戒值。
操作角色
系统用户
界面操作
模拟数据
前置界面
三维场景管理界面
操作完成界面
成功返回警戒设置界面
登陆验证
不需要登陆
显示信息
显示所选择的监测断面的水文信息
所需条件
没有
补充说明
没有
输入：
序号
名称
说明
类型及长度
1
警戒水位
设置7个主要监测断面的警戒水文
2
污染物种类
向监测断面添加污染物的种类
3
警戒浓度
添加或者修改主要监测断面的浓度
输出：
序号
名称
说明
类型及长度
1
常规水文信息
根据添加或者修改数据，显示主要监测断面的最新的常规水文信息
污染物扩散可视化模块
3.1.1.8污染物的分布显示
功能说明：
名称、标识符
污染物的分布
功能描述
将污染物扩散模型计算的结果转换成图形图像，结合三维虚拟地形进行显示
操作角色
系统用户
界面操作
污染物扩散可视化界面
前置界面
三维仿真界面
操作完成界面
成功返回污染物的分布情况
登陆验证
不需要验证
显示信息
污染物分布
所需条件
无
补充说明
没有特殊的要求
3.1.1.9手动控制
功能说明：
名称、标识符
手动控制
功能描述
用户可以通过输入和按钮操作改变当前的时间，给定污染物模拟的起始时间（默认为模型预测开始时间）和终止时间（默认为模型预测的结束时间）以及模拟时间（默认每步的时间间隔不低于0.5秒），通过按钮点击上一时刻和下时间来控制污染物在河道上面的分布情况，数据显示部分也会同步刷新。
操作角色
系统用户
界面操作
污染物扩散可视化界面
前置界面
无
操作完成界面
成功返回污染物手动控制功能
登陆验证
不需要验证
显示信息
污染物演进模拟
所需条件
无
补充说明
没有特殊的要求
输入：
序号
名称
说明
类型及长度
1
河道网格
选择河道网格
2
手动控制
选择手动控制，启动手动控制的功能
3
模拟起始时间
输入污染物演进模拟的起始时间
4
模拟的结束时间
输入污染物演进结束时间
5
模拟时间
多长时间将流域演进模拟完成
输出：
序号
名称
说明
类型及长度
1
污染物演进情况
点击“上一时刻”按钮或者“下时刻”按钮模拟污染物演进情况
3.1.1.10自动控制
功能说明：
名称、标识符
自动控制
功能描述
给出模拟参数，对一段时间内的污染物分布变化进行动态模拟，同步更新数据显示部分的水文信息。
操作角色
系统用户
界面操作
污染物扩散可视化界面
前置界面
无
操作完成界面
成功返回污染物自动控制功能
登陆验证
不需要验证
显示信息
污染物演进模拟
所需条件
无
补充说明
没有特殊的要求
输入：
序号
名称
说明
类型及长度
1
河道网格
选择河道网格
2
自动控制
选择自动控制，启动自动控制的功能
3
模拟起始时间
输入污染物演进模拟的起始时间
4
模拟的结束时间
输入污染物演进结束时间
5
模拟时间
多长时间将流域演进模拟完成
输出：
序号
名称
说明
类型及长度
1
污染物演进情况
根据模拟时间自动进行污染物演进
3.1.1.11污染物追踪
功能说明：
名称、标识符
污染物追踪
功能描述
污染物追踪是表达一个时刻污染物沿河道的变化。
在时间确定的情况下，用户可以使用键盘控制监测船沿河道行进，数据显示部分同步刷新监测船所在位置的相关水文数据。
操作角色
系统用户
界面操作
污染物扩散可视化界面
前置界面
无
操作完成界面
成功返回污染物追踪功能
登陆验证
不需要验证
显示信息
污染物演进模拟
所需条件
无
补充说明
没有特殊的要求
3.1.1.12数据显示
功能说明：
名称、标识符
数据显示
功能描述
数据列表在对污染物演进模拟时间同步刷新当前的水质数据。
数据列表分两部分，一部分是检查点信息列表给出监测船所在位置的水文信息，一部分列表给出当前时间下该地形上所有计算点的污染物数据
操作角色
系统用户
界面操作
污染物扩散可视化界面
前置界面
无
操作完成界面
成功返回污染物演进时同步刷新的水质信息
登陆验证
不需要验证
显示信息
计算点的水质信息
所需条件
无
补充说明
没有特殊的要求
子系统《黄河流域水污染应急信息系统》
基于WebGIS的江河水污染应急信息系统采用B/S结构，根据业务需求分析，分为Web前端应用层、服务器层、数据储存层。
数据储存层负责GIS数据、属性数据、水文数据、仿真数据的存储、管理和维护；服务器层采用模型-视图-控制器模式，通过控制器接受用户请求或数据，进行仿真计算的实现，并通过模型数据写入接口（WDAO）存入数据库，之后通过模型数据库查询接口（QDAO）读取数据，通过视图输出HTML数据到浏览器进行模拟仿真输出的显示，同时控制器接受前端上传的实时数据，通过模型数据的写入接口（WDAO）存入数据库；Web前端应用层采用浏览器实现，主要负责各类数据的展示、仿真模拟输出显示和用户请求的提交，以及利用JavaScript实现事件驱动与地图控制等功能。
系统总体框架如下图所示。
系统框架图
实时监测系统
总体功能描述：
序号
功能编号
功能名称
功能
操作
优先级
1
1
数据录入
管理员登录、实时监测数据的上传、后台管理功能
管理员输入用户名和密码登陆后，选择监测站点上传数据，或者维护数据
1
2
2
数据显示
实时监测数据的查看功能
历史监测数据的查看、检索功能
根据监测站点给出对应数据
1
3
3
加载地图
Googlemap电子地图
页面初始化加载google地图
1
4
4
地物标注
主要地物信息的加载
普通用户选择具体地物信息在地图上加载并查看
2
操作角色权限
序号
角色
权限
1
管理员
管理数据，包括上传，修改，删除
2
普通用户
查看数据，包括各个监测站点的基本信息，地物信息，水文水质信息，污染物信息
3.1.1.13实时数据显示
功能说明：
名称、标识符
实时数据显示
功能描述
1.结合给定的7个监测站点和Google地图进行选取，要能够在地图上准确定位，并给出站点的文字图片信息描述
2.以表格形式给出选定监测站点的实时监测数据，包括水文、水质、污染数据
操作角色
系统用户，企业用户
显示信息
需要显示Google地图，7个监测站点目录
界面操作
实时监测界面
前置界面
实时数据显示界面
操作完成界面
成功返回7个主要监测断面的常规水文信息与污染信息
登陆验证
不需要登陆
显示信息
显示地图信息、水文常规信息与污染信息
所需条件
需选取监测站点
补充说明
没有
3.1.1.14加载地图模块
功能说明：
名称、标识符
加载地图
功能描述
提供多种地图类型，可以互相切换；提供地图地位功能；提供位置搜索功能；提供地图放大缩小、平移功能；提供地图标注功能
操作角色
系统用户，企业用户
显示信息
需要显示Google地图，标注7个站点具体位置的marker
3.1.1.15地物标注
功能说明：
名称、标识符
地物标注
功能描述
采用典型地物标注，提供在地图上标注监测站、水文站、排污口等站点名称的功能，同时根据不同颜色显示不同水类信息。
操作角色
系统用户，企业用户
显示信息
需要显示Google地图，地标图例
界面操作
Googlemap界面
前置界面
无
操作完成界面
成功加载地物信息
登陆验证
不需要登陆
显示信息
显示地图信息、地物信息
所需条件
需选取地物信息类别
补充说明
没有
3.1.1.16数据录入
3.1.1.16.1登录功能
系统设置管理员，只有管理员有上传数据并修改的权限。
3.1.1.16.2数据录入功能
7个主要监测站管理员依权限登入系统后，将监测到的最新数据写入数据表中。
仿真模拟系统
仿真模拟子系统根据用户输入参数并选取合适模型进行计算，计算结果可以用2D曲线形式或者3D模拟演进形式展现。
子系统业务组成：
序号
功能
子功能
操作
优先级
1
仿真计算
1.计算参数录入
2.计算模型选择
用户在计算界面输入参数并选取合适模型
1
2
二维仿真
1.绘制水位、流量、污染物浓度在同一时刻随空间变化的分布
2.绘制水位、流量、污染物在同一监测站点随时间变化的分布
计算后的结果用二维方式展示
1
3
三维仿真
利用Googleearth模拟污染物在河道上演进的过程
计算后的结构在googleearth上演示
1
操作角色权限
序号
角色
权限
1
管理员
仿真计算，查看仿真结果
2
普通用户
3.1.1.17仿真计算
仿真计算是《黄河中下游水污染扩散计算系统》中“仿真计算”功能的网络版，由用户在前端界面输入模型参数并选取计算模型，服务器端进行计算并返回结果，可方便提供远程访问服务。
服务器端设置两个模型，圣维南方程组和平流扩散方程。
计算结果保存到数据库中。
输入：
序号
名称
说明
类型及长度
1
计算参数
整型，不限长度
2
模型
选择圣维南方程组或者平流扩散方程
字符型，50个汉字
输出：
序号
名称
说明
类型及长度
1
仿真结果
由二维仿真和三维仿真来显示
3.1.1.18二维仿真
二维仿真利用曲线描述水位、流量、
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