自动控制系统概要设计.doc

目 录1引言21.1编写目的21.2背景21.3技术简介31.3.1 ASP.NET 简介31.3.2 SQL Server 2008 简介31.3.3 Visual Studio 2010 简介31.4参考资料42总体设计62.1需求规定62.2运行环境62.3数据库设计62.3.1 数据库的需求分析72.3.2 数据流图的设计72.3.3数据库连接机制82.4结构82.5功能需求与程序的关系83接口设计93.1用户接口93.2外部接口93.3内部接口94运行设计94.1运行模块组合94.2运行控制104.3运行时间105测试105.1模块测试105.2 集成测试115.3 系统测试11概要设计说明书1引言1.1编写目的概要设计说明书，主要针对招聘求职网站的开发组全体成员、项目管理部相关成员编写。是实现系统需求的概要说明，包括系统设计架构、功能模块设计、数据结构、以及运行设计等内容，将作为系统详细设计的主要依据。主要是给下一步设计人员做依据。同时给开发人员、测试人员、过程管理人员、质量保证人员做参考。1.2背景经过20多年的发展，中国工业自动控制系统装置制造行业取得了长足的发展，尤其是20世纪90年代以来，中国工业自动控制系统装置制造行业的产量一直保持在年增长20%以上。2011年，中国工业自动控制系统装置制造行业取得了令人瞩目的成绩。全年完成工业总产值2056.04亿元;产品销售收入1996.73亿元，同比增长24.66%;实现利润总额202.84亿元，同比增长28.74%。国产自动控制系统相继在火电、化肥、炼油领域取得了突破。中国的工业自动化市场主体主要由软硬件制造商、产品分销商等组成。在软硬件产品领域，中高端市场几乎全部由国外著名品牌产品垄断，并将仍维持此种局面;在系统集成领域，跨国公司占据制造业的高端，具有深厚行业背景的公司在相关行业系统集成业务中占据主动，具有丰富应用经验的系统集成公司充满竞争力。在工业自动化市场，供应和需求之间存在错位。客户需要的是完整的能满足自身制造工艺的电气控制系统，而供应商提供的是各种标准化器件产品。行业不同，电气控制的差异非常大，甚至同一行业客户因各自工艺的不同导致需求也有很大差异。这种供需之间的矛盾为工业自动化行业创造了发展空间。中国拥有世界最大的工业自动控制系统装置市场，传统工业技术改造、工厂自动化、企业信息化需要大量的工业自动化系统，市场前景广阔。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。基于工业自动化控制较好的发展前景，预计2015年工业自动控制系统装置制造行业市场规模将超过3500亿元。随着工业自动控制系统装置制造行业竞争的不断加剧，大型工业自动控制系统装置制造企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的工业自动控制系统装置制造企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对产业发展环境和产品购买者的深入研究。自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。在军事技术方面，自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。在航天、航空和航海方面，除了各种形式的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。此外，在办公室自动化、图书管理 、交通 管 理乃至日常家务方面，自动控制技术也都有着实际的应用。随着控制理论和控制技术的发展，自动控制系统的应用领域还在不断扩大，几乎涉及生物、医学、生态、经济、社会等所有领域。1.3技术简介1.3.1 ASP.NET 简介ASP.NET是Microsoft的Active Server Pages的新版本，是建立在微软新一代.NET平台架构上，建立在公共语言运行库上，在服务器后端为用户提供建立强大的企业WEB应用服务的编成框架。可用于在服务器上生成功能强大的WEB应用程序，为WEB站点创建动态的、交互的HTML页面。ASP.NET又叫ASP+，但并不是仅仅是ASP的简单升级，而是微软推出的新一代Active Server Pages脚本语言。ASP.NET完全基于模块与组件,具有较好的可扩展性与可定制性，数据处理方面更是引入了许多新技术。同时也提供给WEB开发人员更好的灵活性，有效缩短了WEB应用程序的开发周期。1.3.2 SQL Server 2008 简介Microsoft推出新一代数据管理与分析软件SQL Sever 2005。该产品在简化企业数据与分析应用创建、部署和管理各自的同时，为它们赋予伸缩性、可用性和安全性。它为IT专家带来了强大的、熟悉的工具，同时减少了在从移动设备到企业数据系统的多平台上创建、部署、管理及使用企业数据和分析应用程序的复杂度。 通过全面的功能集、和现有系统的集成性、以及对日常任务的自动化管理能力，SQL Server 2005 为不同规模的企业提供了一个完整的数据解决方案。在当今的互联世界中，数据和管理数据的系统必须始终为用户确保安全，有了SQL Server 2005，组织内的用户和IT专家将从减少应用程序宕机时间、提高可伸缩性及性能、更紧密的安全控制中获益。SQL Server 2005 也包括了很多新的和改进的功能来帮助企业的IT团队更有效率的工作。SQL Server 2005 包括了几个在企业级数据管理中关键的增强：(1)易管理；(2)可用性；(3)可伸缩性；(3)安全性。 1.3.3 Visual Studio 2010 简介Visual Studio 是一套完整的开发工具集，用于生成 ASP.NET Web 应用程序、XML Web Services、桌面应用程序和移动应用程序。Visual Basic、Visual C+、Visual C# 和 Visual J# 全都使用相同的集成开发环境 (IDE)，利用此 IDE 可以共享工具且有助于创建混合语言解决方案2。另外，这些语言利用了 .NET Framework 的功能，通过此框架可使用简化 ASP Web 应用程序和 XML Web Services 开发的关键技术。.NET Framework 是用于生成、部署和运行 XML Web Services 与应用程序的多语言环境。它由三个主要部分组成：公共语言运行库：运行库实际上在组件的运行时和开发时操作中都起到很大的作用，尽管名称中没有体现这个意思。在组件运行时，运行库除了负责满足此组件在其他组件上可能具有的依赖项外，还负责管理内存分配、启动和停止线程和进程，以及强制执行安全策略。在开发时，运行库的作用稍有变化；由于做了大量的自动处理工作（如内存管理），运行库使开发人员的操作非常简单，尤其是与今天的 COM 相比。特别是反射等功能显著减少了开发人员为将业务逻辑转变为可重用组件而必须编写的代码量7。 统一编程类：该框架为开发人员提供了统一的、面向对象的、分层的和可扩展的类库集 (API)。目前，C+ 开发人员使用 Microsoft 基础类，而 Java 开发人员使用 Windows 基础类。该框架统一了这些完全不同的模型，还为 Visual Basic 和 JScript 程序员提供了对类库的访问。通过创建跨所有编程语言的公共 API 集，公共语言运行库使得跨语言继承、错误处理和调试成为可能。从 JScript 到 C+ 的所有编程语言具有对框架的相似访问，开发人员可以自由选择它们要使用的语言。ASP.NET：ASP.NET 建立在 .NET Framework 的编程类的基础上，为 Web 应用程序模型提供了一组可简化 Web 应用程序生成的控件和基础结构。ASP.NET 包括可用于封装通用 HTML 用户界面元素（如文本框、按钮和列表框）的一组控件。但这些控件在 Web 服务器上运行，并以 HTML 的形式将其用户界面呈现在浏览器中。在服务器上，这些控件公布面向对象的编程模型，该模型为 Web 开发人员提供面向对象编程的丰富功能。ASP.NET 还提供基础结构服务，如状态管理和进程回收，从而可以进一步减少开发人员必须编写的代码数量，并提高应用程序的可靠性。另外，ASP.NET 使用这些同样的概念使开发人员能够以服务的形式交付软件。使用 XML Web Services 功能，ASP.NET 开发人员可以编写他们的业务逻辑，并使用 ASP.NET 基础结构通过 SOAP 交付该服务。1.4参考资料1 王院峰。零基础学ASP.NET 2.0。北京：机械工业出版社，2008 年1月。1431762 郑耀东。ASP.NET 2.0编程指南。北京：人民邮电出版社，2007 年8月。76983 强锋科技 郑耀东 蔡骞。ASP.NET网络数据库开发实例精解。北京：清华大学出版社，2006 年1月。34654 奚江华。圣殿祭司的ASP.NET 2.0开发详解-使用C#。北京：电子工业出版社，2008 年4月。2373715 陈冠军。精通ASP.NET 2.0典型模块设计与实现。北京：人民邮电出版社，2007 年2月。1021216 (美)Jesse Liberty;Dan Hurwitz 瞿杰;赵立东;张昊（译）。 Programming ASP.NET中文版。北京：电子工业出版社，2007 年1月。3223897 (美)Stephen Walther。 ASP.NET 2.0揭秘.卷1。北京：人民邮电出版社，2007 年10月。23538 （意）Dino Esposito 。ASP.NET 2.0技术内幕。北京：清华大学出版社，2006 年8月。1782319 朱晔。ASP.NET第一步-基于C#和ASP.NET 2.0。北京：清华大学出版社，2007 年7月。20226510 郝刚。ASP.NET 2.0开发指南。北京：人民邮电出版社，2006 年5月。345211 王有礼。ASP.NET 2.0完全开发指南-基于C#。北京：北京科海电子出版社。2008 年4月。113212 吕洋波。ASP.NET 2.0宝典。北京：电子工业出版社。2007 年4月。557013 方兵。ASP.NET 2.0网站开发技术详解。北京：机械工业出版社。2007 年7月。52014（美）Jeffrey Putz。最优化ASP.NET-面向对象开发实践。北京：电子工业出版社。2006 年9月。10513215 明日科技;张跃廷;王小科;帖凌珍。ASP.NET程序开发范例宝典。北京：人民邮电出版社。2007 年3月。6587 16 Dan Hurwitz。Programming ASP.NET, 3rd Edition。American：OReilly Media。2006年9月。20830017 Bill Evjen;Scott Hanselman。Professional ASP.NET 2.0 Special Edition。American: Wrox。2006年10月。855873。18 Alessandro Gallo；David Barkol。ASP.NET AJAX in Action。American：Manning Publications。2007年8月。12315319 Microsoft Corporation。MSDN。2总体设计2.1需求规定本系统主要包括地源热泵系统、空调风柜系统、太阳能系统、电能监控系统、空气质量监测系统、能耗评估系统、报警系统七个模块。各个模块间耦合性小，界面展开速度快，无卡顿现象。2.2运行环境1、 硬件环境： 显卡： 独显1g内存 内存： 4G以上 硬盘： 10G以上 CPU： intel core i52.5GHz/500G/4G 2、 软件环境：操作系统： windows7旗舰版64位 相关软件： visual studio 2010旗舰版 支持软件： .net Framework 4.0 数据库： SqlServer 2008 R2 服务器： IIS 6.0 2.3数据库设计数据库，顾名思义，是存放数据的仓库。只不过这个仓库是在计算机存储设备上，而且数据是按一定的格式存放的。数据库是依照某种数据模型组织起来并存放二级存储器中的数据集合。这种数据集合具有如下特点：尽可能不重复，以最优方式为某个特定组织的多种应用服务，其数据结构独立于使用它的应用程序，对数据的增、删、改和检索由统一软件进行管理和控制。从发展的历史看，数据库是数据管理的高级阶段，它是由文件管理系统发展起来的8。设计数据库是为了解用户的各个方面需求，包括现有的以及将来可能增加的需求。数据库设计按照以下几个步骤进行：(1)数据库需求分析(2)数据库概念结构设计(3)数据库逻辑结构设计(4)数据库连接机制数据库的设计，是程序设计的基础，好的数据库的设计要做到无数据冗余，同时要简单、数据共享度高。前台系统最基本的相对独立的几个功能模块为修改信息，添加信息，删除信息，这几个模块在设计中相关性较多，共享数据量大。2.3.1 数据库的需求分析数据库的设计包括对各种数据信息进行保存、更新、修改和查询等方面，这就要求数据库能够满足对各种信息进行输入输出。数据流图是一种图形化技术，它描绘信息流和数据从输入移动到输出的过程中所经受的变换。在数据流图中没有任何具体的物理元素，它只是描绘信息在软件中流动和被处理的情况。因为数据流图是系统逻辑功能的图形表示，即使不是专业计算机技术人员也容易理解它，所以是分析员与用户之间极好的通信工具。此外，设计数据流图时只需考虑系统必须完成的基本逻辑功能，完全不需考虑怎样具体地实现这些功能，因此，它也是今后进行软件设计的很好的出发点。在数据流图的基础上，还需对其中的每个数据流、文件和数据项加以定义，把这些定义所组成的集合称为数据字典1。数据字典是所有与系统相关的数据元素的有组织的列表，并且包含了对这些数据元素的精确、严格的定义，从而使得用户和系统分析员双方对输入、输出、存储的成分甚至中间计算结果有共同的理解。数据流图是系统的大框架，而数据字典是对数据流图中每个成分的精确描述。运动会管理系统需要仔细分析运动会的相关信息，才能得到详细的数据流图。2.3.2 数据流图的设计数据流图是一种图形化技术，它描绘信息流和数据从输入移动到输出的过程中所经受的变换。在数据流图中没有任何具体的物理元素，它只是描绘信息在软件中流动和被处理的情况。因为数据流图是系统逻辑功能的图形表示，即使不是专业计算机技术人员也容易理解它，所以是分析员与用户之间极好的通信工具4。此外，设计数据流图时只需考虑系统必须完成的基本逻辑功能，完全不需考虑怎样具体地实现这些功能，因此，它也是今后进行软件设计的很好的出发点。在数据流图的基础上，还需对其中的每个数据流、文件和数据项加以定义，把这些定义所组成的集合称为数据字典。数据字典是所有与系统相关的数据元素的有组织的列表，并且包含了对这些数据元素的精确、严格的定义，从而使得用户和系统分析员双方对输入、输出、存储的成分甚至中间计算结果有共同的理解。数据流图是系统的大框架，而数据字典是对数据流图中每个成分的精确描述。2.3.3数据库连接机制ADO.NET以ActiveX数据对象（ADO）为基础，但与依赖于连接的ADO不同，ADO.NET是专门为了对数据存储进行无连接数据访问而设计的。ADO.NET以XML（扩展标记语言）作为传递和接收数据的格式，与ADO相比，它提供了更大的兼容性和灵活性。在编程中，使用ADO.NET的方法如下：在A的设计页面添加一个数据源(SqlDataSource)的控件,点击配置数据源，选择要调用的数据库，再选择要调用的表和要查询的的列，点击完成数据源配置完成7。2.4结构自动控制系统地源热泵系统空调风柜系统太阳能系统电能监控系统空气质量监控系统能耗评估系统报警系统2.5功能需求与程序的关系本条用一张如下的矩阵图说明各项功能需求的实现同各块程序的分配关系：程序1程序2程序3程序4程序5程序6程序7地源热泵系统空调风柜系统太阳能系统电能监控系统空气质量监测系统能耗评估系统报警系统3接口设计3.1用户接口类方法说明DBHelperGetconn()获取XML中配置的数据库连接字符串值RunSQL(string sql)数据库操作类ReturnSQL(string sql)返回首行首列DataSet GetDataSet(string sql)返回DataSet存储过程RunProc(string procName,SqlParameter sp)数据库操作存储过程RunProc(string procName)数据库操作存储过程GetProcDataSet(string procName,SqlParameter sp)查询存储过程OutPutProc(string procName,SqlParameter sp)带输出参数存储过程ExecuteScalar(string sql)返回首行首列内容SQLBuilderCreateInsertSql()自动生成数据库插入语句CreateUpdateSql(string where = )自动生成数据库更新语句NavDAOgetDTreeInfo(int roleID, int parentID, int Model)查询权限树菜单信息JSONHelperAddItem(string name, string value)添加新节点void Reset()重置JSONToString()序列化JSON对象，得到JSON代码4测试测试的根本目标是尽可能多的发现软件中的潜在错误，最终把一个高质量的软件系统交给用户使用。下面是一般的测试规则：(1)测试是为了发现程序中的错误而执行程序的过程。(2)好的测试方案是尽可能多地发现迄今为止尚未发现的错误的测试方案。(3)成功的测试是发现了迄今为止尚未发现的错误。对于一个运动会管理系统的网站而言，测试通常要分步骤进行，每一个步骤是上一个步骤的继续。通常每个软件要由几个子系统和若干个模块组成，测试基本上由以下四个步骤组成。在本次设计中主要进行三方面的测试：单元测试、集成测试和系统测试。4.1模块测试对系统的每一模块作为单独的实体来测试，进行修改和完善，直到符合要求为止。本系统每个模块完成一个相对独立的功能，因此在完成每一个模块同时，都要通过一定数据量的测试。因为单元测试规模比较小，测试起来比较简单，在开发软件的过程中，每完成一个模块，就对模块测试一下。其实模块编码阶段进行的单元测试的过程同时也是模块调试的过程。学生报名界面：在学号对话框中任意输入学号，查看提示文字如何显示，或者先输入姓名在输入学号，查看提示文字如何显示，依次类推，以不同的顺序输入，测试是否达到预期的要求。 成绩录入界面：选择要录入成绩的比赛项目，在录入成绩的对话框中输入比赛成绩，点击全部保存，在查询界面查询比赛成绩录入是否成功。核对表打印：选择比赛项目，点击打印，查看生成的Word文档是否显示正确。设置学生运动员编号：选择要生成学生编号的学院，点击生成编号按钮，等待当前页是否弹出对话框“学生运动员编号生成成功！”，并在查询界面查看学生运动员编号是否生成。4.2 集成测试集成测试是测试和组装软件的系统化技术，在把模块按照设计要求组装起来的同时进行测试，主要目标是发现与接口有关的问题。对系统的某些模块组合起来进行测试，使各个模块之间的衔接正确。将经过测试的单位按照一定顺序组装起来成为系统，同时进行测试。集成测试的重点是模块间相互通信和协调，集成测试应该考虑的问题有：(1)各个模块组织在一起，相互的数据传递是否正确，是否有丢失或不匹配。(2)一个模块功能实现的副作用对其他模块产生何种影响。(3)系统全局数据组织是否合适，是否产生冲突。(4)单个模块的计算误差积累是否得到有效控制。(5)各模块组织起来是否能够实现需求分析规定的要求。(6)从最后实现的角度看，系统需求分析本身是否完整，各功能实现是否相容和一致。至此系统的测试阶段完成。通过集成测试最重要的目的是检验出系统整体的稳定性能。在集成测试的初期，发现了许多问题，由于主页面采用的是框架结构，框架结构相当于把一个页面分成几部分，每一部分运行一个页面，本系统的主页分成三个框架，顶部是显示运动会管理系统的图片，左侧显示功能菜单，右侧显示功能页面，在整合的初期，点击功能菜单，实现功能页面应该在右侧显示，结果在功能菜单的页面上显示，造成了错误，通过跟踪调试，发现功能菜单的超链接没有添加target，通过改正，错误得以避免。4.3 系统测试模块测试完之后把经过测试的模块装配成一个完整的系统来测试。测试的目的在于发现程序中尚未发现的错误。方法是利用精心设计的测试用例运行程序，将运行结果与期望结果相对比，从而发现问题。测试的关键在于测试用例的设计，通过黑盒法和白盒法针对某个或某种最有可能的错误，设计出测试数据和期望。在系统的设计的过程中，特别是程序代码和集成做了大量的测试工作，发现了许多问题，通过不断的测试、修改、调试、在调试的工作，才使得系统趋于完善。15