王梓 夏凱

摘 要： 以浙江省杭州市臨安區(qū)東湖水質(zhì)為研究對(duì)象，針對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)難以管理的問題，設(shè)計(jì)了基于Spring，Spring MVC和Mybatis框架的水質(zhì)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。選取PH值（PH）、溶解氧（DO）、水溫（WT）、電導(dǎo)率（COND）、濁度（TURB）等指標(biāo)作為監(jiān)測(cè)指標(biāo)。采用Spring MVC框架按視圖、控制、模型三層架構(gòu)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。結(jié)果表明，基于Spring，Spring MVC及Mybatis框架的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具備性能高，代碼復(fù)雜度低，代碼復(fù)用率高等特性。

關(guān)鍵詞： 水質(zhì)監(jiān)測(cè)； 數(shù)據(jù)管理； Spring； SpringMVC； MyBatis

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(yán)重，環(huán)境保護(hù)也變得更加重要，因此監(jiān)測(cè)水質(zhì)的重要性也日益突出。水質(zhì)監(jiān)測(cè)是目前人們對(duì)水體安全狀況分析的重要手段，水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)常常會(huì)涉及十幾個(gè)甚至更多，因此會(huì)產(chǎn)生大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì)分析方法已很難適應(yīng)如今數(shù)據(jù)管理的需求。因此，采取先進(jìn)的科學(xué)的監(jiān)測(cè)方法滿足大量數(shù)據(jù)管理的需求十分必要。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者關(guān)于水質(zhì)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)研究已經(jīng)有很多成果。例如靳晟等對(duì)猛進(jìn)水庫(kù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的研究[1]；陳益等對(duì)三峽庫(kù)區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)[2]。趙自越等針對(duì)某個(gè)人工湖進(jìn)行了水質(zhì)預(yù)警研究[3]。高學(xué)平等對(duì)龍湖的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的研究[4]。王婧使用STM的32位高端ARM處理器來(lái)設(shè)計(jì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[5]。王令群等人實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)用戶管理以及參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)[6]。李雨宣等人設(shè)計(jì)了三峽水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[7]。陸洲等設(shè)計(jì)農(nóng)用灌溉水水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[8]。林崇池介紹了亞湖水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行[9]。韓曉燕設(shè)計(jì)了新城水庫(kù)泵站應(yīng)用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[10]。董浩等人設(shè)計(jì)了一套微型水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[11]。路榮坤等人設(shè)計(jì)了一款遠(yuǎn)程水質(zhì)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[12]。張艷萍等人設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[13]。梁斯勇等人使用水質(zhì)傳感器采集數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)水質(zhì)數(shù)據(jù) [14]。以往的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)多是基于傳統(tǒng)的C/S模式或者B/S模式建立的，由于維護(hù)成本高，性能低，代碼復(fù)雜度高，代碼復(fù)用率低等局限性，難以很好的滿足相關(guān)部門對(duì)當(dāng)前水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理需求。本文以浙江省杭州市臨安區(qū)東湖為研究對(duì)象，基于Spring，SpringMVC及Mybatis框架設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(gòu)模式，3個(gè)基本部分為Model、 View、Controller。Spring是以輕量級(jí)的開源框架，它以控制反轉(zhuǎn)原則和面向方面編程思想為基礎(chǔ)，提供管理業(yè)務(wù)對(duì)象服務(wù)。Spring框架提供構(gòu)建Web應(yīng)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(shí)現(xiàn)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(guān)的功能，當(dāng)向MVC添加反轉(zhuǎn)控制時(shí)，它使應(yīng)用程序高度解耦，提供簡(jiǎn)單的配置更改就可以動(dòng)態(tài)地更改組件的靈活性，圖1所示為Spring MVC設(shè)計(jì)模式結(jié)構(gòu)。

1.2 MyBatis框架

MyBatis框架集合多種操作型關(guān)系數(shù)據(jù)的概念和方法，它是一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)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(biāo)是抽象化應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)訪問層和持久層的表示方式和位置，使它遠(yuǎn)離應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯，其主要功能是幫助開發(fā)人員方便地開發(fā)J2EE應(yīng)用程序。

SQL Map組件是MyBatis Database Layer框架的重要組成部分，它使用簡(jiǎn)單的XML配置文件將Java Bean、XML、Map映射成SQL語(yǔ)句，通過SQL語(yǔ)句的執(zhí)行獲得Java Bean、XML、Map等對(duì)象。MyBatis SQL Map能有效降低訪問數(shù)據(jù)庫(kù)代碼的冗余性，提高代碼復(fù)用率。

2 業(yè)務(wù)流程與系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)管理應(yīng)用的需求，通過了需求分析和業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)分析。全方位地描述了該系統(tǒng)的模型，闡述了這個(gè)系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。其中包括詳細(xì)數(shù)據(jù)庫(kù)表的創(chuàng)建和字段的屬性規(guī)定。

2.1 業(yè)務(wù)流程的分析

通過業(yè)務(wù)流程圖的分析，可以在精確地描述業(yè)務(wù)流程的過程，主要包括以下功能：水質(zhì)定點(diǎn)采集數(shù)據(jù)展示，水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，水質(zhì)監(jiān)測(cè)空間分異特征，多種水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)展示和多示范點(diǎn)登錄。

2.2 功能分析

業(yè)務(wù)流程功能分析是對(duì)整個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體的闡述，是對(duì)其中每個(gè)功能模塊的分析。水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

示范點(diǎn)登錄功能分析是對(duì)示范點(diǎn)登錄后的整體闡述，對(duì)登錄示范點(diǎn)后的每個(gè)功能模塊的分析，登錄示范點(diǎn)后可以查看對(duì)應(yīng)示范點(diǎn)的數(shù)據(jù)的展示和采集點(diǎn)的地圖的展示，并且可以登出到水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)首頁(yè)。登入后可以管理自己后臺(tái)的數(shù)據(jù)和采集點(diǎn)的位置。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)登錄了示范點(diǎn)后的功能分析圖如圖3所示。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)研究采取了E-R圖（實(shí)體-聯(lián)系圖）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了具體的分析。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的功能分析和數(shù)據(jù)庫(kù)的分析，得到了該水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的E-R圖，如圖4所示。該系統(tǒng)有權(quán)限表，用戶表，地區(qū)表，數(shù)據(jù)表，設(shè)備表，上傳日志表共6張數(shù)據(jù)表。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 監(jiān)測(cè)背景

東湖位于杭州市臨安區(qū)，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(dòng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)和人工監(jiān)測(cè)指標(biāo)都包括PH值（PH）、溶解氧（DO）、水溫（WT）、電導(dǎo)率（COND）、濁度（TURB）共五項(xiàng)。

3.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

根據(jù)以上水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能模塊設(shè)計(jì)，結(jié)合東湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)際情況，系統(tǒng)開發(fā)如表1。

登錄新安或?yàn)蹑?zhèn)示范點(diǎn)后，分別進(jìn)入新安或?yàn)蹑?zhèn)示范點(diǎn)后臺(tái)管理頁(yè)面，然后可以管理采集器采集到的數(shù)據(jù)并且管理采集器在地圖上的分布位置。在后臺(tái)管理頁(yè)面，包括數(shù)據(jù)可視化和地圖兩個(gè)選項(xiàng)，可以分別進(jìn)入數(shù)據(jù)可視化頁(yè)面和采集器地圖分布頁(yè)面。在數(shù)據(jù)可視化頁(yè)面，有搜索數(shù)據(jù)的選項(xiàng)，搜索數(shù)據(jù)選項(xiàng)有設(shè)備編號(hào)等五個(gè)選項(xiàng)，在選擇好搜索選項(xiàng)以后，可加載數(shù)據(jù)可視化展示圖。在可視化圖可以分別多種水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)單圖展示和多圖展示各項(xiàng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。在地圖頁(yè)面，中間的菜單中可以選擇設(shè)備，在頁(yè)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(wèi)星地圖兩種情況可供選擇。在地圖上會(huì)顯示采集器的基本信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以臨安東湖為例，針對(duì)海量的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了基于SSM框架的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化展示功能、采集設(shè)備地圖分布功能、水質(zhì)定點(diǎn)采集數(shù)據(jù)展示、水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析、水質(zhì)監(jiān)測(cè)空間分異特征、多種水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)展示等功能。該系統(tǒng)服務(wù)于臨安東湖的運(yùn)行管理，對(duì)類似工程具有指導(dǎo)意義。它與傳統(tǒng)的B/S和C/S模式相比，從性能上，復(fù)雜度上，代碼復(fù)用率等方面提出了改進(jìn)。在系統(tǒng)功能上，融合了信息查詢，數(shù)據(jù)管理等功能，保證了數(shù)據(jù)的一致性和安全性。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 靳晟，孫海軍，曹偉.猛進(jìn)水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)開發(fā)研究[J].水電能源科學(xué)，2010.28（3）：135-137

[2] 陳益.三峽庫(kù)區(qū)環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究[D].重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

[3] 趙自越，張晨，高學(xué)平.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的水質(zhì)預(yù)警[J].水資源保護(hù)，2013.29（2）：91-94

[4] 高學(xué)平，王振江，張晨，訾天亮，李岳東.基于B/S模式的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究[J].水利水電技術(shù)，2016.47（5）：101-104

[5] 王靖.水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].黑龍江科技信息，2017.13：34

[6] 王令群，袁小華.水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)和信息化教育，2016.1：91-94

[7] 李雨宣，周桐.三峽水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].知音勵(lì)志，2016.4：224

[8] 陸洲，李江華.農(nóng)用灌溉水水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)—基于無(wú)線傳感設(shè)備網(wǎng)絡(luò)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2017.39（7）：235-239

[9] 林崇池.淺析亞湖水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行管理機(jī)制[J].亞熱帶水土保持，2017.29（1）：58-61，65

[10] 韓曉燕.水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在新城水庫(kù)泵站的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017.13：250，256

[11] 董浩，廉小親，王曉冰，郝寶智，段振剛.基于物聯(lián)網(wǎng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù)，2018.2：105-109

[12] 路榮坤，陳忠孝，秦剛，叱嬋娟.基于4G-DTU水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械與電子，2018.36（1）：58-61

[13] 張艷萍，臧紅巖，馮留陽(yáng).基于WSN和GPRS網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].中國(guó)戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018.12：104

[14] 梁斯勇，黃澎奮，梁杰，張淇杰.基于GPRS和嵌入式技術(shù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦（理論版），2018.2：64-65，68