基于SSM框架的水質監測數據管理系統研究

王梓 夏凱

摘 要： 以浙江省杭州市臨安區東湖水質為研究對象，針對水質監測產生海量數據難以管理的問題，設計了基于Spring，Spring MVC和Mybatis框架的水質監測管理系統。選取PH值（PH）、溶解氧（DO）、水溫（WT）、電導率（COND）、濁度（TURB）等指標作為監測指標。采用Spring MVC框架按視圖、控制、模型三層架構設計并實現水質監測數據管理系統。結果表明，基于Spring，Spring MVC及Mybatis框架的水質監測數據管理系統，具備性能高，代碼復雜度低，代碼復用率高等特性。

關鍵詞： 水質監測； 數據管理； Spring； SpringMVC； MyBatis

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）07-25-03

Abstract： The water quality of Donghu Lake in Linan District， Hangzhou City， Zhejiang Province was studied. In order to solve the problem that water quality monitoring is difficult to manage due to massive data， a water quality monitoring data management system based on Spring MVC， Spring， and Mybatis framework was designed. Selecting PH indicators， dissolved oxygen （DO）， water temperature （WT）， conductivity （COND）， turbidity （TURB） and other indicators as the monitoring indicators， a water quality monitoring data management system is designed and implemented using the Spring MVC framework and with a three-tier architecture of view， control and model. The results show that the water quality monitoring data management system based on Spring， Spring MVC and Mybatis framework has the characteristics of high performance， low code complexity， and high code reuse rate.

Key words： water quality monitoring； data management； Spring； SpringMVC； MyBatis

0 引言

水污染日益嚴重，環境保護也變得更加重要，因此監測水質的重要性也日益突出。水質監測是目前人們對水體安全狀況分析的重要手段，水質監測指標常常會涉及十幾個甚至更多，因此會產生大量的監測數據，傳統的人工統計分析方法已很難適應如今數據管理的需求。因此，采取先進的科學的監測方法滿足大量數據管理的需求十分必要。

近年來，國內眾多學者關于水質監測管理系統研究已經有很多成果。例如靳晟等對猛進水庫的水質監測管理信息系統的研究[1]；陳益等對三峽庫區水質監測管理信息系統進行了設計[2]。趙自越等針對某個人工湖進行了水質預警研究[3]。高學平等對龍湖的水質監測數據管理系統的研究[4]。王婧使用STM的32位高端ARM處理器來設計水質監測系統[5]。王令群等人實現對系統用戶管理以及參數的實時檢測[6]。李雨宣等人設計了三峽水質實時監測系統[7]。陸洲等設計農用灌溉水水質監測系統[8]。林崇池介紹了亞湖水質自動監測系統的建設與運行[9]。韓曉燕設計了新城水庫泵站應用水質自動監測系統[10]。董浩等人設計了一套微型水質監測系統[11]。路榮坤等人設計了一款遠程水質智能監測系統[12]。張艷萍等人設計了一種基于無線傳感器網絡的水質監測系統[13]。梁斯勇等人使用水質傳感器采集數據監測水質數據 [14]。以往的水質監測數據管理系統多是基于傳統的C/S模式或者B/S模式建立的，由于維護成本高，性能低，代碼復雜度高，代碼復用率低等局限性，難以很好的滿足相關部門對當前水質監測數據的管理需求。本文以浙江省杭州市臨安區東湖為研究對象，基于Spring，SpringMVC及Mybatis框架設計并且實現水質監測數據管理系統，對水質監測數據進行管理研究。

1 框架介紹

1.1 Spring MVC框架

MVC模式（Model-View-Controller）是軟件工程的一種軟件架構模式，3個基本部分為Model、 View、Controller。Spring是以輕量級的開源框架，它以控制反轉原則和面向方面編程思想為基礎，提供管理業務對象服務。Spring框架提供構建Web應用程序和的全功能MVC模塊，它是一種高度可配置的MVC框架。Spring MVC實現了MVC的核心概念，它為Controller和處理程序提供了大量與此模式相關的功能，當向MVC添加反轉控制時，它使應用程序高度解耦，提供簡單的配置更改就可以動態地更改組件的靈活性，圖1所示為Spring MVC設計模式結構。

1.2 MyBatis框架

MyBatis框架集合多種操作型關系數據的概念和方法，它是一個強大的數據訪問工具和解決的方法。MyBatis框架主要包括DAO組件與SQL Map組件兩大類。MyBatis DAO組件的主要目標是抽象化應用程序的數據訪問層和持久層的表示方式和位置，使它遠離應用程序的業務邏輯，其主要功能是幫助開發人員方便地開發J2EE應用程序。

SQL Map組件是MyBatis Database Layer框架的重要組成部分，它使用簡單的XML配置文件將Java Bean、XML、Map映射成SQL語句，通過SQL語句的執行獲得Java Bean、XML、Map等對象。MyBatis SQL Map能有效降低訪問數據庫代碼的冗余性，提高代碼復用率。

2 業務流程與系統設計

根據水質監測平臺管理應用的需求，通過了需求分析和業務設計分析。全方位地描述了該系統的模型，闡述了這個系統所需要的數據庫和數據庫設計，以及系統功能設計。其中包括詳細數據庫表的創建和字段的屬性規定。

2.1 業務流程的分析

通過業務流程圖的分析，可以在精確地描述業務流程的過程，主要包括以下功能：水質定點采集數據展示，水質監測數據分析，水質監測空間分異特征，多種水質監測指標展示和多示范點登錄。

2.2 功能分析

業務流程功能分析是對整個水質監測系統的整體的闡述，是對其中每個功能模塊的分析。水質監測系統的業務流程如圖2所示。

示范點登錄功能分析是對示范點登錄后的整體闡述，對登錄示范點后的每個功能模塊的分析，登錄示范點后可以查看對應示范點的數據的展示和采集點的地圖的展示，并且可以登出到水質監測系統首頁。登入后可以管理自己后臺的數據和采集點的位置。

水質監測系統登錄了示范點后的功能分析圖如圖3所示。

2.3 數據庫設計

本項研究采取了E-R圖（實體-聯系圖）對數據進行了具體的分析。根據水質監測平臺的功能分析和數據庫的分析，得到了該水質監測系統的E-R圖，如圖4所示。該系統有權限表，用戶表，地區表，數據表，設備表，上傳日志表共6張數據表。

3 系統實現

3.1 監測背景

東湖位于杭州市臨安區，是人工開挖的湖泊。東湖水域面積600m2左右，平均水深1.5m。自動監測指標和人工監測指標都包括PH值（PH）、溶解氧（DO）、水溫（WT）、電導率（COND）、濁度（TURB）共五項。

3.2 水質監測系統

根據以上水質監測數據管理系統結構和功能模塊設計，結合東湖水質監測實際情況，系統開發如表1。

登錄新安或烏鎮示范點后，分別進入新安或烏鎮示范點后臺管理頁面，然后可以管理采集器采集到的數據并且管理采集器在地圖上的分布位置。在后臺管理頁面，包括數據可視化和地圖兩個選項，可以分別進入數據可視化頁面和采集器地圖分布頁面。在數據可視化頁面，有搜索數據的選項，搜索數據選項有設備編號等五個選項，在選擇好搜索選項以后，可加載數據可視化展示圖。在可視化圖可以分別多種水質監測指標單圖展示和多圖展示各項水質監測指標。在地圖頁面，中間的菜單中可以選擇設備，在頁面的右邊是采集器在地圖上面的分布，該地圖有普通地圖和衛星地圖兩種情況可供選擇。在地圖上會顯示采集器的基本信息。

4 結束語

本文以臨安東湖為例，針對海量的水質監測數據，建立了基于SSM框架的水質監測數據管理系統，實現了數據可視化展示功能、采集設備地圖分布功能、水質定點采集數據展示、水質監測數據分析、水質監測空間分異特征、多種水質監測指標展示等功能。該系統服務于臨安東湖的運行管理，對類似工程具有指導意義。它與傳統的B/S和C/S模式相比，從性能上，復雜度上，代碼復用率等方面提出了改進。在系統功能上，融合了信息查詢，數據管理等功能，保證了數據的一致性和安全性。

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