基于android平台供热管网水力平衡调节系统的设计与实现本科毕业论文.docx
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基于android平台供热管网水力平衡调节系统的设计与实现本科毕业论文.docx
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基于android平台供热管网水力平衡调节系统的设计与实现本科毕业论文
本科毕业设计(论文)
题目:
基于Android平台供热管网水力平衡调节系统的设计与实现
学生姓名:
学号:
专业班级:
软件工程11-2班
指导教师:
2015年6月14日
基于Android平台供热管网水力平衡调节系统的
设计与实现
摘要
目前,水力工况失调现象在供热管网中普遍存在,降低了供热系统的效率的同时,影响了供热质量。
为改善小区的供热质量,提高供热管网调节人员工作效率,设计开发基于Android平台的供热管网水力平衡调节系统。
系统采用了C/S的体系结构,以Eclipse+ADT作为开发工具,SQLite和SQLServer分别作为客户端和服务器端数据库,使用面向对象的开发方法,实现了工况信息管理、水力特性调节、热负荷预测、新增热网水力特性预测和系统管理等功能。
其中在工况信息管理子系统中,以折线图的形式,直观显示了工况信息参数的变化趋势。
在水力特性调节子系统中,建立了“温度调节法”分析计算模型,对供热管网的现状进行分析诊断,并生成水力平衡调节指导方案,指导方案以柱状图和文字描述的形式给出,为供热管网调节人员提供科学、便利的指导依据。
关键词:
水力平衡调节;Android;Eclipse;SQLite
ThedesignandimplementationofhydraulicbalancesystemforheatingnetworkbasedonAndroid
Abstract
Atpresent,thephenomenonofhydraulicimbalanceintheheatingnetworkiswidespread,notonlyreducestheefficiencyoftheheatingsystemandthedeteriorationoftheheatingquality.Inordertoimprovetheheatingqualityofresidentialdistrictandincrease theworkingefficiencyoftheheatingnetworkstaff,thesystemwhichcanbeusedtoadjustthebalanceofheatingpipenetworkispresented.
ThehydraulicbalanceadjustingsystembasedonAndroidusesthearchitectureofC/SanditsdevelopmentenvironmentisbuiltofEclipse andADT.Besides,SQLiteandSQLServerareusedassystemdatabase.Furthermore,theobject-orienteddevelopmentmethodisadoptedthroughouttheimplementationprocesstoachievethefunctionsofinformationmanagement,hydrauliccharacteristicadjustment,heatloadforecasting,newheatnetworkhydrauliccharacteristicsofforecastingandsystemmanagement.Thetrendoftheinformationparametersisdemonstrateddirectlybythelinechartintheinformationmanagementsubsystem.Whileinthehydrauliccharacteristicadjustmentsubsystem,itcananalyzethecurrentsituationoftheheatingnetworkbyestablishingthemethodoftemperaturecontrolmodelandthengeneratescientificadjustmentstrategy,includingthehistogramofhydraulicparametersandtextualdescription,toprovidescientificandconvenientguidancefortheusers.
Keywords:
Hydraulicbalanceadjustment;Android;Eclipse;SQLite
第1章引言
1.1课题背景及意义
随着移动通信技术的迅猛发展,手机已成为现代人们工作生活中必不可少的工具。
Android平台凭借其开放性,迅速发展成为主流的智能手机应用系统。
相比于其它系统来说,Android平台给开发商提供了一个非常自由的环境,具有更大的活力[1]。
供暖系统是一个复杂的水力网络系统,热水流量在管网中各管线中的分配取决于网络中各部分的阻力情况,而各管段中热水的流量大小又直接决定了该管段供暖热负荷的大小。
供暖系统网络的理想水力状况是各管段中的热水流量应当与该管段的用户热负荷相一致,否则,当实际流量比所需流量大时,室内温度会偏高,反之,则会偏低。
本课题的关键是建立供暖管网水力状况分析计算模型,该模型以流体力学及流体网络理论为基础,借助数值求解方法,来分析目前供暖网络的水力状况。
如果目前的管网水力状况失调,则通过模型分析计算得出供热管网参数的调节量,从而指导制定如何纠正失衡状况的管网调整方案,为管网的水力状况调整提供理论依据。
本课题主要目的是通过该系统的开发,建立管网的水力工况分析计算模型,通过该模型对供热管网现状进行分析诊断,制定科学、便捷的调节方案,来指导供热管网水力平衡调节,从而改善某小区供热质量。
1.2主要研究内容
本系统是一款基于Android系统的专用应用软件,主要用户为某热力公司供热管网调节人员。
系统的主要功能包括:
(1)热用户工况信息管理子系统,用于对热用户基本供热信息的存储与查询,并采用折线图的形式,来展示一天内截止到当前时间工况信息参数的实时变化趋势;
(2)热网水力特性调节子系统,该模块采用“温度调节法”计算模型,对热用户基本供热信息进行计算模拟,分析诊断供热管网的现状,并生成科学的水力平衡调节方案,调节方案以柱状图和文字描述的形式给出;
(3)热网热负荷预测子系统,该模块采用“比值法”和“面积法”提前计算出热网热负荷来指导供热负荷的及时调整;
(4)新增热网水力特性预测子系统,该模块对于新设计的热水供暖管网,在管网建成之前通过计算模型来模拟管网建成后的工作特性,包括热水质量流量、最小管径和比摩阻,为管网建成后如何进行初步调节提供理论支持;
(5)系统管理子系统。
管理员用户通过该模块实现对普通用户的添加、删除和发送消息等操作。
1.3论文组织结构
本论文共分6章,论文内容的组织结构如下:
第1章是引言。
本章主要介绍了课题的背景和意义、主要研究内容以及本论文的组织结构;
第2章介绍了系统开发过程中用到的技术方法。
本章主要讲述了如何搭建系统的开发环境,以及对系统的基本开发工具和开发过程中用到的技术方法进行简单介绍;
第3章是系统分析与设计。
本章主要介绍了系统的任务目标、面向用户、功能性需求和非功能性需求以及系统的结构设计、数据库设计、用例设计和界面设计;
第4章是系统实现。
本章的主要阐述了系统客户端和服务器端的具体实现过程及实现结果,并对系统的主要页面和核心代码进行了介绍;
第5章是系统测试。
本章主要介绍了系统测试的内容,列举了一些测试用例,描述了部分测试过程中发现错误和缺陷,最后对测试结果进行了分析;
第6章是总结。
本章主要总结了论文的主要内容,对系统实现的功能和特点进行介绍,同时指出了系统需要完善的地方。
第2章技术方法
系统总体分为两个部分:
客户端和服务器端。
客户端的开发工具包括:
Eclipse,ADT,JDK1.7.0以及数据库开发工具SQLiteExpert;服务器端的开发工具为:
Eclipse和SQLServer2005;开发语言:
Java;测试工具:
Android模拟器(AVD),小米手机、HTC手机以及魅族MX2等。
Android系统版本要求为4.0.3及以上。
2.1Android架构
Android软件栈由顶部的应用程序层,位于中间层的中间件,以及包括各种驱动程序的Linux核心层构成[2]。
如图2-1所示,Android系统平台架构分为四层[3],每层之间可以传递信息并且各自具有特定的任务。
最底层是Linux内核,该层用于与嵌入式设备的交互和其他设备的链接,同时为其它三层提供I/O服务。
第二层是系统运行库层,该层为应用程序和用户服务提供支持。
第三层是应用框架层,该层为所有的应用程序提供公共功能接口,例如地址簿和日历的接口调用。
最后一层为应用层,用于与用户交互。
图2-1Android框架层次结构
2.2Android开发环境搭建
Windows系统下Android客户端的开发环境为:
Eclipse+ADT+JDK1.7.0。
(1)安装Java运行环境JDK1.7.0,官网下载地址:
(2)安装Eclipse。
Eclipse官方下载地址:
http:
//www.eclipse.org/downloads/。
Eclipse为Java及Android开发的集成开发环境,将解压包解压后,打开设置workspace即可使用。
(3)安装AndroidSDK。
AndroidSDK下载地址:
安装包解压完成后,运行SDKManager.exe文件,运行示意图如图2-2所示。
图2-2SDK安装
(4)安装AndroidADT(eclipse插件)。
启动Eclipse,点击Help菜单->InstallNewSoftware…,点击Add…,输入地址:
http:
//dl-
图2-3AndroidADT安装
2.3SQLite数据库
SQLite是一个轻量级的数据库,体积大小只有几千字节,但仍然具有数据库处理事务的隔离性、一致性、原子性及持久性这4个基本特征,是一个完全适应严峻环境的数据库[4]。
SQLite数据库具有以下几个特征:
(1)轻量级。
SQLite体积小,且不存在客户端和服务器;
(2)独立性。
SQLite数据库无需安装和依赖第三方软件;
(3)隔离性。
SQLite数据库中所有的信息都包含在一个文件夹内;
(4)跨平台。
目前SQLite能够支持大部分的OS;
(5)多语言接口。
2.4Android应用程序权限
开发人员可以根据Android平台提供的SDK开发应用程序,而应用程序需要有一定权限来对Android系统资源进行访问,这个权限就称为应用程序权限。
权限是一种安全机制。
为了提高数据的安全性,每个程序在安装时都会建立一个系统编号,来保证数据只被指定程序访问。
一个Android应用程序如果没有相应的权限,意味着它不能做任何影响用户体验或对设备中数据有害的操作[5]。
应用程序开发者通过Manifest.xml文件中的
在应用程序安装时,应用程序的许可权限是由Android包安装器授予的,它会根据应用程序声明的权限来检查相应的数字签名,此过程会通过图形界面与用户进行交互。
第3章系统分析与设计
3.1需求分析
需求分析在系统开发过程中占据着十分重要的地位,是关系到软件开发成败的关键步骤。
系统开发之前必须要对系统需要解决的问题进行详细的分析,弄清楚问题的要求,明确用户的需求和目标。
3.1.1任务目标
为改善某热力公司的供热质量,减轻供热管网调节人员劳动负担,设计开发一个基于Android平台的供热管网水力平衡调节系统,建立管网的水力工况信息分析计算模型,针对供热管网的现状进行分析诊断,从而给出科学、便捷、具体有效的指导方案,来指导供热管网水力平衡调节。
3.1.2面向用户
基于Android平台的供热管网水力平衡调节系统面向东营市某热力公司供热管网调解人员以及管理人员,要求使用人员要具备一定的软件操作知识。
另外,使用人员需要配备有Android4.0.3及以上版本系统的手机一部。
3.1.3功能性需求
功能性需求规定了软件产品中必须实现的软件功能,用户通过这些功能完成各项任务,满足其业务需求[6]。
(1)热用户工况信息管理子系统
该子系统的功能为完成对待调节支线中的热用户实时工况数据的记录与管理。
供热管网调节人员通过该子系统,可以实现对各栋楼的楼头进水温度、楼头回水温度、室内环境温度、目标室内环境温度、室外天气温度以及暖气片面积等实时数据的录入、修改和查询等功能,为“水力特性调节”提供数据基础。
该子系统中所涉及的实时工况数据,均由供热管网调节人员根据供热单位的实际情况手动输入。
(2)热网水力特性调节子系统
该子系统的功能为根据供热管网目前的供暖用户热负荷分配情况,采用“温度调节法”对供热管网的流量及压力分布特性进行计算模拟,并根据模拟结果来制定科学的水力平衡调节方案。
首先,子系统通过热用户工况信息管理子系统中存储的数据,经过公式计算获得中间变量结果,然后在通过中间变量计算获得最终变量结果,最终供热管网调节人员根据最终变量结果在现场实施调节。
本模块的输入数据为:
楼头进水温度、楼头回水温度、室内环境温度、目标室内环境温度、室外天气温度以及暖气片面积等,数据来源由工况信息管理子系统提供;中间数据变量为:
暖气片散热量、暖气片传热系数、目标散热量和热水流量,数据来源为计算输入数据获得;最终数据变量为:
温度调整量、流量调整量、目标回水温度和目标热水流量,数据来源通过计算输入数据和中间变量获得。
(3)热网热负荷预测子系统
该子系统的功能为根据供暖面积及环境温度,采用“比值法”和“面积法”提前计算出热网热负荷并及时进行调整,从而最大限度的节约能源。
子系统分为两个模块,“比值法”计算模块和“面积法”计算模块,供热管网调节人员在使用时可以根据实际情况自主选择计算方法进行热网热负荷的预测计算。
(4)新增热网水力特性预测子系统
该子系统的功能为对新设计的热水供暖管网,在管网建成之前通过模型来模拟管网建成后的工作特性,为管网建成后如何进行初步调节提供理论支持。
子系统分为三个功能模块,热水质量流量预测、比摩阻预测和最小管径预测。
供热管网调节人员通过“热水质量流量”,“最小管径”和“比摩阻”等三个变量的计算结果,来对新增热网的水力特性进行预测。
(5)系统管理子系统
该子系统的功能包括查看供热管网调节人员的基本信息,添加、删除系统用户,向系统用户发送消息等。
3.1.4非功能性需求
供热管网水力平衡调节系统在满足上述功能性需求的同时,还必须满足以下非功能性需求。
(1)易用性需求
软件的各项功能容易发现且易学易用,以便于快速熟悉软件的使用。
各个子系统在显示上相互分离,并容易快速找到。
(2)观感需求
作为一款供热管网水力平衡调节系统,界面设计要符合专用软件的要求,体现出水力平衡调节的特点。
(3)可维护性及支持需求
系统在出现故障后能够自动获取故障原因,并能及时通知软件维护人员进行维护。
添加“联系我们”模块,供热管网调节人员可以在该模块填写故障描述点击发送可直接将信息发送至维护人员的联系邮箱中,提高系统可维护性。
(4)性能需求
点击系统图标,系统应在2s内启动完毕,显示出系统首页,方便用户快速使用。
系统各个界面之间能够进行流畅迅速的切换,及时对用户的操作做出响应。
(5)安全性需求
系统使用需要用户登录,最初使用时只设置一个管理员用户,其他用户的添加由管理员完成。
系统在使用过程中的所有数据均存储在SQLite数据库中,访问时只能通过系统访问,而无法从系统外部直接读取。
3.2系统设计
根据上文的需求分析描述,对系统进行了设计,设计的内容主要包括系统结构设计、系统用例设计、系统数据库设计和系统界面设计。
3.2.1系统结构设计
供热管网水力平衡调节系统客户端主要分为“联系我们”、“系统首页”、“个人中心”和“设置”四个模块,其中“联系我们”模块用于供热管网调节人员对系统问题的反馈。
“系统首页”模块是系统的“热负荷预测”、“工况信息管理”、“水力特性调节”、“新增热网预测”和“系统管理”等五个核心子系统的入口。
“个人中心”模块用于供热管网调节人员对个人信息的管理。
“设置”模块用于对系统的设置操作。
供热管网水力平衡调节系统客户端的系统结构图如图3-1所示。
图3-1系统结构图
3.2.2系统用例设计
用例是对一个活动者使用系统的一项功能时所进行的交互过程的一个文字描述序列[7]。
供热管网水力平衡调节系统的主要用例有:
登录系统、注销登录、发送邮件、管理工况信息、调节水力特性、获取指导方案、预测热负荷、预测新增热网水力特性、管理系统、管理个人信息等。
根据提炼出的用例绘制系统用例图,系统用例图如图3-2所示。
图3-2系统用例图
3.2.3数据库设计
数据库设计是系统设计的基础,在设计数据库时要注意表格之间的关系,提高数据库的一致性和可维护性,避免出现冗余信息,减少软件访问数据库的难度,提高数据库访问效率。
基于Android平台供热管网水力平衡调节系统的数据库组成包括客户端数据库和服务器端数据库两部分。
客户端使用的是SQLite数据库,使用的设计工具为SQLiteExpert;服务器端使用的是SQLServer数据库,使用的设计工具为SQLServerManagementStudio。
系统客户端数据库主要包括三张表格:
水力特性表、中间结果表和工况信息表。
工况信息表用于存储热用户实时工况信息数据,包括各小区的楼头回水温度、楼头进水温度、室内环境温度、目标室内温度、室外天气温度和暖气片面积等,表结构如表3-1所示。
表3-1工况信息表
字段名称
数据类型
主码
是否可空
注释
building_id
VARCHAR
Y
N
小区名称
lths_temp
VARCHAR
N
Y
楼头回水温度
ltjs_temp
VARCHAR
N
Y
楼头进水温度
snhj_temp
VARCHAR
N
Y
室内环境温度
mbsn_temp
VARCHAR
N
Y
目标室内温度
swtq_temp
VARCHAR
N
Y
室外天气温度
nqpmj
VARCHAR
N
Y
暖气片面积
中间结果表用于存储通过“温度调节法”计算模型,在对热用户工况信息进行计算时得到的中间结果,包括暖气片散热量、暖气片散热系数、目标散热量和热水流量,表结构如表3-2所示。
表3-2中间结果表
字段名称
数据类型
主码
是否可空
注释
building_id
VARCHAR
Y
N
小区名称
nqpsrl
VARCHAR
N
Y
暖气片散热量
nqpsrxs
VARCHAR
N
Y
暖气片散热系数
mbsrl
VARCHAR
N
Y
目标散热量
rsll
VARCHAR
N
Y
热水流量
水力特性表用于存储系统通过“温度调节法”计算模型,计算得到的各小区供热管网水力特性参数值,包括小区名称、目标回水温度、温度调整量、目标热水流量和流量调整量,表结构如表3-3所示。
表3-3水力特性表
字段名称
数据类型
主码
是否可空
注释
building_id
VARCHAR
Y
N
小区名称
mbhs_temp
VARCHAR
N
Y
目标会水温度
wdtzl
VARCHAR
N
Y
温度调整量
mbrsll
VARCHAR
N
Y
目标热水流量
lltzl
VARCHAR
N
Y
流量调整量
系统服务器端数据库主要包括两张表格:
用户信息表和用户消息表。
用户信息表用于存储系统用户的基本信息,包括用户名、密码、性别、年龄、用户类别、电话号码和用户工作单位。
用户表表结构如表3-4所示。
表3-4用户信息表
字段名称
数据类型
主码
是否可空
注释
name
VARCHAR
Y
N
用户名
password
VARCHAR
N
N
用户密码
role
VARCHAR
N
N
用户类别
sex
VARCHAR
N
Y
用户性别
age
VARCHAR
N
Y
用户年龄
phonenum
VARCHAR
N
Y
电话号码
danwei
VARCHAR
N
Y
工作单位
用户消息表用于存储用户接收到的消息信息,包括消息的发送者、消息内容和消息发送时间。
该表格为动态创建,每个用户一张表格,当管理员用户进行了添加用户操作,则同时生成该用户的消息表。
表结构如表3-5所示。
表3-5用户消息表
字段名称
数据类型
主码
是否可空
注释
fromname
VARCHAR
Y
N
消息发送人
sendtime
VARCHAR
Y
N
消息发送时间
message
VARCHAR
N
Y
消息内容
3.2.4界面设计
界面设计是系统设计的一个重要的组成部分[8]。
界面设计的好坏,对软件系统的使用情况有着直接影响,进而影响着软件系统的使用寿命与竞争力。
作为一款基于Android平台的交互式系统软件,系统的界面设计要力求简洁、大方、美观,对于功能的展示要一目了然,对于菜单、按钮等基本控件要提高视觉的观赏性和操作的灵动性,必要时加入动画、图片以及声音。
与此同时,应当注意Android手机屏幕不仅有着不同的物理尺寸,而且分辨率也是各不相同,所以界面设计要做到不同分辨率的设备无关性。
供热管网水力平衡调节系统主界面设计分为三部分,第一部分放置系统logo图片;第二部分放置系统的五个核心子系统的入口按钮,按钮采用对称界面设计,简洁、大方,同时可以直观的显示出每个子系统的具体内容,符合系统的易用性原则;第三部分设计采用tabhost控件,存放系统的“联系我们”、“系统首页”、“个人中心”和“设置”四个主要模块,供热管网调节人员可以直接点击对应各个模块的按钮,切换到各个模块界面,操作简单方便。
第4章系统实现
主要介绍基于Android平台的供热管网水力平衡调节系统的实现过程,主要对系统的客户端和服务器两个部分进行介绍,包括数据库实现、系统各模块的实现方法和功能界面、系统的部分核心代码、系统权限以及系
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