基于J2EE的在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統研究

彭 帥，儲江偉*，金世洲，馬 健，王勝軍

(1.東北林業大學 交通學院，哈爾濱 150040；2.哈爾濱市重點污染源環境監控中心，哈爾濱 150027；3.黑龍江省環境保護廳污防處，哈爾濱 150090)

進入到21世紀，隨著科技的不斷發展，環境與發展已成為當今世界普遍關注的一大課題。環境是人類生存和發展的基本條件，但隨著人類不斷地從環境中獲取物質和能量，創造自己所需要的物質和財富，留給生態環境的卻是不可逆轉的破壞。在諸多生態問題中，大氣污染是對人類健康以及工農業生產和氣候危害最為嚴重的一個問題。汽車是現代文明的產物，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難：交通事故和環境污染問題。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首。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手段和決策依據。應用先進的信息處理方法和計算機技術構建汽車排放檢測管理，對增強汽車排放檢測能力，提高汽車環保檢測管理水平，促進汽車污染防治管理工作具有重要意義。

1 系統總體構架設計

1.1 B/S模式

B/S構架是WEB技術興起后的一種網絡結構模式，客戶端最主要的應用軟件是WEB瀏覽器[1]。這種模式統一了客戶端，將系統功能實現的核心部分集中到服務器上，簡化了系統的開發、維護和使用。客戶機上只要安裝一個瀏覽器，服務器安裝Oracle、Sybase、Informix或 SQL Server等數據庫，瀏覽器通過Web Server 同數據庫進行數據交互，具體構架結構如圖1所示。

圖1 B/S結構示意圖

在B/S結構模式中，B/S 軟件所有的操作在服務器端即可完成，對于客戶端的客戶，只需登錄系統即可使用，這樣就使成本比C/S結構模式有了很大降低。B/S結構通過服務器處理客戶端的事務和用戶請求，雖然增加了程序端服務器的負荷，但降低了客戶端計算機的內存消耗。相比C/S模式，B/S具有高安全性、“高內聚，低耦合”的優勢。

1.2 系統功能設計

系統的功能模塊設計是根據軟件工程的思想，對系統進行子模塊劃分和定義。在對系統的需求分析基礎的上，對在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統進行總體功能結構設計，如圖2所示。

本系統包括三個主要子系統，分別為：系統管理子系統、汽車綜合信息子系統和檢測數據分析子系統。系統管理子系統包括：用戶管理模塊、角色管理模塊、權限管理模塊和資源管理模塊；汽車綜合信息管理子系統包括汽車綜合信息查詢和管理等功能模塊；檢測數據管理子系統包括：尾氣檢測數據分析模塊和尾氣檢測數據報表模塊。各應用子系統以數據庫為核心，通過指定的標準接口實現數據的互通互聯。

圖2 系統整體功能模塊圖

1.3 數據庫設計

數據庫是儲存數據的倉庫，按照數據的結構來組織、存儲和管理的數據倉庫，其數據具有結構化、低冗余、高獨立性、易擴編等特點。對數據庫設計時，簡明清晰的表結構是很重要的。一般數據庫的設計要遵循一致性原則、完整性原則、安全性原則、可伸縮性原則及規范化原則。

本系統的數據庫應該包含一下幾個部分的數據表。

(1)汽車綜合信息。車牌號碼、車牌顏色、驅動形式、登記日期、車輛類型、排量、供油方式、檢測類型、發動機號、最大總質量、核定載客、核定載質量、廠牌型號、燃油類別、里程表、檢測方法以及基準質量等相關信息。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、各項檢測數值、各項檢測值判定信息、檢測站名稱、檢測環境信息以及檢測結論等相關信息。由于篇幅原因，現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據通過代碼與汽車綜合信息表相關聯，通過主鍵與檢測信息表相關聯。

2 系統的實現

本系統是一個充分利用檢測站信息資源、Internet、J2EE平臺，以B/S模式為總體結構的、功能完善的在用汽車排氣污染物排放檢測信息管理系統，具有友好的人機交互界面，布局合理，操作簡單，檢測站工作人員及各環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到管理信息系統中。

2.1 J2EE多層結構框架

目前在 J2EE 多層架構(如圖3所示)上，己經開發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。開發人員的負擔相比之前大大減輕了，開發者可以將不同層上的框架進行整合，從而能夠從繁重的底層編碼中得以解脫。在應用系統四層體系結構模型概念里，將應用系統分為四個開發層次：表示層、業務邏輯層、持久層和數據層[2]。Web 應用在構建時，處理用戶的請求、業務邏輯以及持久化數據等問題是必須嚴謹考慮的因素，而且這也是應用本身必須具備且較為復雜的職責。本系統的開發分為表示層、業務層和持久層這三個層次。

圖3 J2EE多層構架圖

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，一種軟件設計典范，用于組織代碼用一種業務邏輯和數據顯示分離的方法[3]。M(Model)是獨立于具體的頁表達和I/O操作的內在抽象，封裝了問題的核心數據、邏輯和功能的計算關系。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，一個模型可以對應多個顯示視圖。如果用戶通過視圖控制器改變模型的數據，那么所有其他基于此模型的視圖也將同時改變。這種機制特性使得MVC分離，在系統的開發過程中，大幅提高了代碼的復用率，降低藕合度。

Spring + Mybatis框架是一種MVC的具體實現[4]。Spring主要有兩個貢獻：第一是為J2EE應用提供了優雅的基礎結構；第二，提供了可以幫助開發人員更好的使用J2EE相關技術的工具性支持。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典持久層框架[5-6]。

2.3 系統應用開發概述

2.3.1 系統運行環境

操作系統：windows XP/vista/7

JAVA虛擬機：j2sdk1.5.2

web服務器：Tomcat 7.0

數據庫：SQL server 2008

2.3.2 系統開發環境

操作系統：windows 7

開發工具：IntelliJ IDEA 8.*以上

開發語言：Java

web服務器：Tomcat 7.0

數據庫：SQL server 2008

2.3.3 多層結構開發

(1)視圖層的開發就是JSP頁面的開發。在本系統的開發過程中，視圖的開發工作需要結合界面設計，采集和處理頁面上的數據，無需做業務流程上的處理。本系統頁面設計使用富客戶端框架EXTJS4.1。數據傳輸使用JSON格式。

(2)在系統中數據持久層開發中使用了Mybatis框架。首先，建立配制文件，在配制文件中與數據庫建立連接，定義數據源，加載sql配置文件。然后，在Dao層的類中，調用sql配置文件中的sql語句，最終完成數據的查詢、修改、刪除和添加等數據庫操作。

(3)在業務層中，實現具體業務邏輯，為應用展現層提供服務支撐，本層采用Spring框架技術實現。業務層主要是負責將前臺頁面的表單信息處理后，傳遞到持久層，這部分的實現主要由Facade類來處理。

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

3 系統運行應用

在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統能夠對汽車排氣污染物排放檢測數據進一步分析，從海量的數據中提取出有價值的信息，準確定位在用汽車中高排放的“害群之馬”，為政府環保部門制定排氣污染物排放相關法律法規提供有力的數據支持。本系統的界面如圖5、圖6、圖7和圖8所示。

圖5 登錄窗口

圖6 系統歡迎界面和功能欄

圖7 數據計算分析趨勢圖

圖8 查詢信息呈現頁面

本系統針對汽車綜合信息和排氣污染物檢測數據信息，主要可做如下分析。

(1)準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)準確計算出車輛排氣污染物檢測中的各項檢測數據的整體平均值。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供給方式，統計其排氣污染物的整體變化趨勢，從中找出燃油系統供給方式對排氣污染物的影響規律。

(4)ASM檢測工況下，不同基準質量區間的車輛采用了不同的排放限值，統計不同基準質量區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律。

(6)對于不同排量的同一車型的汽車，統計其排放污染物的劣化趨勢。

(7)根據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，預測未來排氣污染物數據的變化趨勢曲線。

4 結 論

本文通過對采用Spring MVC和MyBatis框架為基礎的Web應用框架進行分析和研究，可以發現將Sping MVC應用于在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統的架構中，可以有效的將系統的表示層、業務層、邏輯層分開來，提升系統性能，提高了系統的可維護性和可擴展性；將MyBatis應用到于在用汽車排氣污染物檢測信息管理系統中，不僅可以大大提高代碼的復用性，而且能有效隔離數據庫設計和應用中使用的對象模型，這就使得它們兩者之間的相關性能降至最低。將Spring作為全局控制存在與整個流程之中，使得系統復雜度大大降低，提高了代碼復用率。Web應用框架的研究是一個不斷深入、逐步完善的過程，在對Web應用框架不斷推廣試用的基礎上，還將進一步擴展其功能，使其應用領域更加廣泛。

【參 考 文 獻】

[1]Zhang J，Zhu X，Liang X.C/S and B/S mixed style and the application [A].Proceeding of Education Technology and Computer Science [C]，2009：682-686.

[2]陳 勇.基于J2EE和MVC模式的電子政務系統的研究與實現[D].武漢：湖北工業大學，2006.

[3]He Z，Zheng J.Design and implementation of student attendance management system based on MVC[A].Proceeding of International Conference on Management and Service Science(MASS 2009)[C]，2009：7717-7720.

[4]張 宇，王映輝，張翔南，等.基于Spring的MVC框架設計與實現[J].計算機工程，2010，36(4)：59-62.

[5]徐 雯，高建華.基于Spring MVC及MyBatis的Web應用框架研究[J].微型電腦應用，2012，28(7)：1-4.

[6]崔淑華，楊 瑞，王曉娟.促進我國汽車檢修行業發展的模塊化仿真[J].森林工程，2003，19(6)：16-20.