同濟大學碩士學位論文范文-格式排版最新要求_圖文

1、職業(yè)型碩士博士（打印時刪除）職業(yè)型碩士博士（打印時刪除）碩士學位論文碩士學位論文 （專業(yè)學位）（專業(yè)學位） 集裝箱碼頭集裝箱碼頭智能化生產作業(yè)系統(tǒng)的智能化生產作業(yè)系統(tǒng)的研究與實現研究與實現姓 名： 學 號：所在院系： 軟件學院職業(yè)類型： 工程碩士專業(yè)領域： 軟件工程指導教師： 副指導教師： 二一一年六月A dissertation submitted toTongji University in conformity with the requirements forthe degree of Master of EngineeringThe Research and Realization

2、of The Container Terminal Intelligent Operation SystemCandidate: Student Number: School/Department: Software EngineeringDiscipline: Master of EngineeringMajor: Software EngineeringSupervisor: June, 2011集集裝裝箱箱碼碼頭頭智智能能化化生生產產作作業(yè)業(yè)系系統(tǒng)統(tǒng)的的研研究究與與實實現現 同同濟濟大大學學學位論文版權使用授權書學位論文版權使用授權書本人完全了解同濟大學關于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定

3、，同意如下各項內容：按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版本；學校有權保存學位論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數字化或其它手段保存論文；學校有權提供目錄檢索以及提供本學位論文全文或者部分的閱覽服務；學校有權按有關規(guī)定向國家有關部門或者機構送交論文的復印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學?？梢赃m當復制論文的部分或全部內容用于學術活動。 學位論文作者簽名： 年 月 日同濟大學學位論文原創(chuàng)性聲明同濟大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或

4、者沒有公開發(fā)表的作品的內容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。 學位論文作者簽名： 年 月 日同濟大學 碩士學位論文 摘要I摘要摘要天津港的集裝箱碼頭始建于 1980 年，經過 30 多年的工作實踐，已經積累了豐富的集裝箱裝卸、疏運作業(yè)經驗。本文試以天津港集裝箱碼頭不斷引進和開發(fā)智能化的計算機生產作業(yè)系統(tǒng)，闡明船舶的裝卸作業(yè)、進出口集裝箱的集疏港、特種箱管理、航陸運雜作業(yè)等已經具備了現代化集裝箱碼頭的管理水平。文章通過研究天津港集裝箱碼頭的標準作業(yè)流程，論述如何利用高效的網絡通信、成熟的計算機控制、先進的程序算

5、法、智能的業(yè)務處理等提升生產過程的重要環(huán)節(jié)，使其更加自動化和智能化，促進碼頭的實際生產作業(yè)。文章基于已投產的集裝箱碼頭生產作業(yè)系統(tǒng)，研究其程序內部的數據流程和業(yè)務邏輯，遵照現行的生產管理方式，全面提升軟件性能，盡可能的實現自動化和智能化操作，例如：碼頭堆場的可視化監(jiān)控、GPS 輔助龍門吊裝卸、模擬集卡行駛路線、智能閘口自動化收提箱、射頻卡無線數據傳輸、出口船圖的自動配載、EDI 電子報文自動接收和發(fā)送等。實現減免部分人工操作，逐步自動化和智能化生產作業(yè)系統(tǒng)。文章立足于標準的集裝箱作業(yè)工藝和生產流程，探討怎樣通過成熟的開發(fā)模式和先進的開發(fā)工具，發(fā)揮先進的硬件設備和軟件程序相結合帶來的優(yōu)越性，向統(tǒng)

6、一的、更加智能和自動的生產操作發(fā)展。集裝箱碼頭的生產作業(yè)系統(tǒng)作為港口業(yè)務的核心內容，可以提高整個港口的集裝箱吞吐量和客戶服務水平，進而提升港口的綜合競爭實力。最后，對生產作業(yè)系統(tǒng)自動化和智能化開發(fā)和應用方面進行了總結和展望。專業(yè)排版，專業(yè)論文寫作修改 降低論文重復率 制作答辯幻燈片免費提供論文下載 論文指導等服務免費咨詢請聯系淘寶旺旺：文交天下友淘寶搜索 文天下關鍵詞：關鍵詞：數據庫、軟件開發(fā)工具、可視化、GPS 定位、智能閘口、射頻卡、箱號識別、EDI 自動化Tongji University Master of Engineering AbstractIIABSTRACTEstablish

7、ed in 1980, the container terminal of Tianjin Port has already accumulated plentiful experience of container handling and transport in the past over 30 years. The thesis tries to clarify that container terminals have had advanced level of management in container ships loading and discharging, import

8、 and export containers handling, special container operating and other vessel stevedoring, through the development of the computer operation system.In terms of the standard technological process, the thesis discusses how to improve the whole production procedure and make operations automated and int

9、ellectualized by using efficient networking, mature computer control, advanced algorithm, intellective business processing. And it had promoted the production of the port. Based on the application of the container terminal operation system, the thesis researches the inside program flow and business

10、logic, and makes great efforts to achieve the automatic operation in some respects, such as: the container yard visualization, GPS to Rubber Tired Gantry Crane, container truck tracking, auto-gate, RFID card, auto planning of BAPLIE, EDI files auto sending and receiving. It can reduce manual work an

11、d complete the automatic and intelligent management system gradually.On the basis of the container administration standardization, the thesis indicates that the good software development tool and model combined with sophisticated equipment and program can make the manufacturing management more and m

12、ore automatic. The operation system of container terminal is essential to the port operations, and can not only raise standards of service but also help us to compete with other countries for global marine market.At last, the problems requiring further studies are discussed briefly.Key Words: databa

13、se, software development tool, visualization, GPS, auto-gate, RFID, container number auto-recognition, automated EDI同濟大學 碩士學位論文 目錄III目錄目錄第 1 章 引言.111 概述 .112 國內外的研究現狀 .213 論文的主要研究內容 .214 論文的章節(jié)結構 .3第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境.421 CTIOS 的軟件開發(fā)工具.4211 微軟公司的 C+開發(fā)工具.4212 SYBASE 公司的 PowerBuilder 開發(fā)工具.522 CTIOS 的數據庫平臺.622

14、1 Oracle 10g 產品的技術優(yōu)勢.7222 Oracle 10g 產品的安全性.7223 Oracle 的強大后臺運算能力.8224 Oracle 的管理存儲程序.923 集裝箱碼頭智能化生產作業(yè)系統(tǒng)的應用現狀和運行環(huán)境 .10231 CTIOS 的自動化和智能化方面.10232 CTIOS 的運行模式和環(huán)境.10233 CTIOS 系統(tǒng)運行的環(huán)境拓撲圖.11第 3 章 系統(tǒng)需求分析.1231 用戶提出需求 .13311 集裝箱碼頭的可視化生產控制系統(tǒng) .14312 集裝箱碼頭的閘口自動化系統(tǒng) .14313 集裝箱碼頭的自動配載系統(tǒng) .15314 集裝箱碼頭的 EDI 自動發(fā)送接收系統(tǒng)

15、 .1632 可行性研究 .16321 經濟可行性分析 .16322 技術可行性分析 .1833 需求分析 .20331 碼頭可視化生產控制系統(tǒng)的需求分析 .20332 碼頭閘口自動化系統(tǒng)的需求分析 .21333 出口集裝箱自動配載系統(tǒng)的需求分析 .23334 EDI 自動發(fā)送接收系統(tǒng)的需求分析.2434 非功能需求 .2535 運行環(huán)境需求 .26同濟大學 碩士學位論文 目錄IV351 軟件環(huán)境 .26352 硬件環(huán)境 .26第 4 章 系統(tǒng)智能化模塊設計.2741 系統(tǒng)設計思路 .2742 系統(tǒng)設計目標 .2743 系統(tǒng)設計原則 .2744 系統(tǒng)開發(fā)平臺、體系結構和開發(fā)模式 .28441

16、系統(tǒng)開發(fā)平臺 .28442 系統(tǒng)體系結構 .28443 系統(tǒng)開發(fā)模式 .2945 系統(tǒng)模塊設計 .30451 可視化生產控制系統(tǒng)的核心功能設計 .30452 閘口自動化系統(tǒng)的主要功能設計 .31453 自動配載系統(tǒng)關鍵功能的設計 .33454 EDI 自動發(fā)送接收主要功能的設計.3746 系統(tǒng)數據庫設計 .39461 數據庫的選擇 .39462 數據庫的設計規(guī)范 .39463 可視化生產控制系統(tǒng)核心功能的標準設計 .40464 閘口自動化系統(tǒng)主要功能的標準設計 .42465 自動配載系統(tǒng)關鍵功能的標準設計 .44466 EDI 自動發(fā)送接收系統(tǒng)的標準設計.47第 5 章 系統(tǒng)模塊實現.5151

17、 可視化生產控制系統(tǒng)核心功能實現 .51511 堆場及集裝箱分布圖的數據表創(chuàng)建 .51512 機械運行狀態(tài)的更新過程 .5152 閘口自動化系統(tǒng)主要功能實現 .52521 箱號自動識別的接口實現 .52522 系統(tǒng)接收箱號的代碼實現 .53523 系統(tǒng)傳送收箱數據進行找位的實現 .54524 后臺實現找位 .5453 自動配載系統(tǒng)關鍵功能的實現 .55531 自動配載系統(tǒng)校驗船型結構 .55532 自動配載系統(tǒng)校驗船圖 .5654 EDI 自動發(fā)送接收系統(tǒng)的實現.57541 EDI 報文格式定義.57542 EDI 自動發(fā)送參數配置.57同濟大學 碩士學位論文 目錄V543 EDI 自動發(fā)送報

18、文的指令生成.58544 EDI 自動接收的實現.58第 6 章 系統(tǒng)模塊測試和績效分析.6061 確定系統(tǒng)測試的方法和測試用例 .6062 可視化生產控制系統(tǒng)核心功能的測試 .60621 堆場集裝箱分布畫面 .60622 龍門起重機（RTG）定位和操作畫面 .61623 集裝箱拖車的分布圖 .62624 GPS 輔助龍門吊裝卸集裝箱的詳細過程.62625 可視化生產控制系統(tǒng)的測試結果分析 .6363 閘口自動化系統(tǒng)主要功能的測試 .63631 閘口自動化系統(tǒng)的前端數據采集 .63632 閘口自動化系統(tǒng)的集中控制中心 .64633 閘口自動化系統(tǒng)的集中驗殘 .65634 閘口自動化系統(tǒng)的緩沖區(qū)

19、管理 .66635 閘口自動化系統(tǒng)的測試結果分析 .6664 船舶自動配載關鍵功能的測試 .66641 自動配載的預配分組 .66642 自動配載的參數設置 .67643 運行自動配載 .68644 配載圖的檢驗 .68645 自動配載測試結果的分析 .6965 EDI 自動發(fā)送接收系統(tǒng)的測試.69651 EDI 自動發(fā)送報文格式.69652 EDI 自動發(fā)送參數設置.70653 EDI 自動接收設置參數.71654 EDI 自動發(fā)送接收系統(tǒng)的測試結果分析.7166 績效分析 .72661 可視化生產控制系統(tǒng)核心功能的績效分析 .72662 閘口自動化系統(tǒng)主要功能的績效分析 .72663 自動

20、配載主要功能的績效分析 .73664 EDI 自動發(fā)送接收系統(tǒng)主要功能的績效分析.73665 總體績效分析 .73第 7 章 結論和展望.7471 結論 .7472 進一步工作方向 .75致謝.76同濟大學 碩士學位論文 目錄VI參考文獻.77附錄 A 個人論文發(fā)表情況 .78個人簡歷、在讀期間發(fā)表的學術論文與研究成果.79第 1 章 引言1第第 1 1 章章 引言引言11 概述黨中央、國務院將濱海新區(qū)納入國家總體發(fā)展戰(zhàn)略布局，為天津和濱海新區(qū)的發(fā)展帶來了難得的歷史性機遇。天津港位于渤海灣上的海河入?？?，處于京津城市帶和環(huán)渤海經濟圈的交匯點上，是環(huán)渤海港口中與華北、西北等內陸地區(qū)距離最短的港口

21、，是首都北京和天津市的海上門戶，也是亞歐大陸橋的東端起點。天津港同世界上的 180 多個國家和地區(qū)的 400 多個港口有貿易往來，每月集裝箱航班 400 余班，包括韓國、日本、香港、東南亞、波斯灣、地中海、歐洲、美國及加拿大等國家和地區(qū)；并與日本、韓國、美國、荷蘭等國家的 12個港口建立了友好港關系。天津港是中國最大的人工海港，是我國對外貿易的重要口岸?，F有水陸域面積近 200 平方公里，陸域面積 47 平方公里，規(guī)劃到2011 年港口陸域總面積達 100 平方公里。目前，天津港航道最大可進出 25 萬噸級船舶，水深最深達-19.5 米。天津港主要分為北疆、南疆、東疆、海河四大港區(qū)，天津港集團

22、公司所屬公用泊位 85 個，岸線長度 18.1 公里。北疆港區(qū)以集裝箱和件雜貨作業(yè)為主；南疆港區(qū)以干散貨和液體散貨作業(yè)為主；海河港區(qū)以 5000 噸級以下小型船舶作業(yè)為主；東疆港區(qū)為天津港的一個新港區(qū)，規(guī)劃面積為 30 平方公里。目前，天津港吞吐量位居世界港口第六位，國內港口第四位，北方港口第一位；集裝箱吞吐量位居世界港口第十六位，國內港口第六位。連續(xù)多年入選全國 500 強企業(yè)，港口行業(yè)第二位。論文降低重復率、論文寫作，論文排版、答辯幻燈片制作。請加 Q 2861423674誠信服務，淘寶擔保，通過后付款檢測重復率盡在文天下論文檢測網：直連官網 正版可查 權威可靠 假一賠十隨著全球經濟一體化

23、與信息技術的突飛猛進，特別是現代物流業(yè)的蓬勃發(fā)展，現代港口競爭因素日趨多元化、經營變得國際化，港口只有依靠信息化和數字化，才能立足于各大港口之間的激烈競爭，這種競爭不只局限于生產、設備、場地、人力等有形資源，更主要的是港口的信息化管理能力。所謂的信息化管理就是利用計算機和系統(tǒng)程序等先進技術進行碼頭作業(yè)的管理和調配，極盡可能的使用現代化設備來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工錄入、核對、分析、設計等工作，真正使計算機成為人的大腦、眼睛和手腳。正如開篇所示，集裝箱吞吐量占全港總吞吐量的比例很大，加上集裝箱的裝卸作業(yè)較為標準化，所以集裝箱碼頭在全港的生產業(yè)務里最能體現企業(yè)的工作能力和作業(yè)效率，集裝箱碼頭生產作第 1 章

24、 引言2業(yè)系統(tǒng)當然也就成為了港口服務的核心平臺，對提高碼頭的進出口吞吐量、提升企業(yè)服務質量、增加碼頭的凝聚力和競爭力，起了至關重要的作用。12 國內外的研究現狀世界上比較著名的集裝箱碼頭生產作業(yè)系統(tǒng)應該是比利時的 COSMOS 系統(tǒng)。其最大的特點應該是智能性和整體性，它非常具體的囊括了一條船舶的所有工作，包括：船型結構、船期編排、集港收箱、提箱等。如果是較為理想的狀態(tài)，那么船舶的裝卸速度和質量、碼頭的泊位和場位利用率都會很高。其次是美國 NAVIS 軟件公司開發(fā)的碼頭系統(tǒng)。該系統(tǒng)最為核心的是圖形化船舶配載和堆場管理控制系統(tǒng)SPARCS 和集裝箱基本信息系統(tǒng)EXPRESS。它最大程度的節(jié)省人力、

25、優(yōu)化堆場空間，而且還能確保碼頭所有信息數據的安全和準確性，全面提高碼頭的作業(yè)能力。這兩家公司保持著集裝箱碼頭生產系統(tǒng)的“領頭”地位。COSMOS 產品應用于堆場管理的較多，NAVIS 更側重于船舶的配載和裝卸指令管理。彼此各有千秋，它們都匯聚了各業(yè)務環(huán)節(jié)、各科技領域的專家，共同研究如何提高場地的利用率、提升機械運行效率、增強集裝箱船舶的積載穩(wěn)性等，使碼頭的船舶操作更加高效和安全。13 論文的主要研究內容現代化的集裝箱碼頭需要具備智能化的生產作業(yè)系統(tǒng)，而這個“智能化”經歷了幾代人的努力和奮斗，從最開始的人工紙面記錄模板操作，逐步升級為計算機終端信息處理。此后，隨著計算機的日益普及，客戶端全部應用

26、單機系統(tǒng)，這使得客戶端的信息處理能力加強，降低了服務器端的數據處理壓力。隨著碼頭信息化水平穩(wěn)步提高，碼頭的生產操作不僅依靠計算機的先進管理，而且愈來愈多的人工智能被應用到碼頭的作業(yè)過程。論文立足于標準的天津港集裝箱裝卸作業(yè)和疏運流程，結合目前正在使用的天津港集裝箱碼頭生產作業(yè)系統(tǒng)，總結出與國外先進集裝箱碼頭作業(yè)系統(tǒng)的不同之處和有待提高的方面，提高程序自動化能力和人工智能化水平。在智能化方面，綜合利用統(tǒng)計運籌、工控模擬等信息技術，建立健全碼頭的管理理念和業(yè)務流程，整理出科學的智能化算法，使場內的各類機械資源在任何環(huán)境和作業(yè)條件下，得到最有效和合理的調配，降低了人工操作環(huán)節(jié)所帶來的風險，提高了機械

27、的生產效率，提升了碼頭的資源利用率。例如：智能化的無人集裝箱閘口。利用電子信息技術、圖像識別技術與集裝箱射頻卡合理整第 1 章 引言3合，自動識別箱號和獲取車輛信息，程序會根據業(yè)務的各個環(huán)節(jié)控制，通過視頻監(jiān)控集裝箱的殘損情況，與核心服務器進行數據交換，實現集裝箱閘口的無人化管理，提高閘口的車輛通行速度。出口集裝箱的自動化配圖。集裝箱自動配載系統(tǒng)是模擬人腦、具有智能計算功能的集裝箱配載系統(tǒng)，包含集裝箱船舶領域的專業(yè)知識和船舶積載的實際經驗，具有人的思維能力，可以針對集裝箱出口數據處理量多、計算難度高、各類條件多、限制因素復雜等要求，根據集裝箱船舶的參數屬性、堆場集裝箱分布情況、預配要求等，完成符

28、合船舶穩(wěn)性、倒箱量低的出口船圖。14 論文的章節(jié)結構針對以上研究內容，論文分為五大章節(jié)，每個章節(jié)內容如下：第 1 章：引言。主要說明了論文的研究背景、研究內容和方向等。第 2 章：系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。主要描述了集裝箱碼頭生產作業(yè)系統(tǒng)的架構和研發(fā)過程中所涉及的開發(fā)工具、開發(fā)平臺以及相關的理論依據等。第 3 章：系統(tǒng)需求分析。按照碼頭裝卸集裝箱的實際工作流程，系統(tǒng)說明業(yè)務管理流程，闡述客戶化需求，充分使用用例圖說明系統(tǒng)的實現要求和目的。第 4 章：系統(tǒng)智能化模塊設計。依據天津港集裝箱碼頭的標準生產規(guī)范和作業(yè)流程，結合現有投產系統(tǒng)的功能特點，分析設計出可以提高生產效率、作業(yè)能力的智能化功能模塊。第 5 章

29、：系統(tǒng)模塊實現。挑選具有代表性的關鍵代碼和后臺過程，描述主要功能模塊的實現方法。第 6 章：系統(tǒng)模塊測試和績效分析。選擇典型功能界面，測試程序的運行情況和執(zhí)行結果。第 7 章：結論和展望。第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境4第第 2 2 章章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境本章主要介紹天津港集裝箱碼頭智能化生產作業(yè)系統(tǒng)（Tianjin Port Container Terminal Intelligent Operation System） ，以下簡稱 CTIOS 的系統(tǒng)架構和研發(fā)過程中所用到的軟件工具、系統(tǒng)平臺以及相應的數據庫后臺等技術條件。21 CTIOS 的軟件開發(fā)工具生產作業(yè)系統(tǒng)如果按照與用戶交互方面

30、區(qū)分，主要包括可視化圖形操作和基礎數據維護兩大部分。前者依據計算機視覺科學原理充分發(fā)揮出計算機模擬實際場景的強大能力，應用美國微軟公司的 MS Visual C+進行設計開發(fā)，最終形成可以模擬實際場地布局、集裝箱堆放和機械運行的圖形化管理系統(tǒng)。基礎數據維護采用擅長數據庫通信的美國賽貝斯公司 PowerBuilder 開發(fā)工具，通過PowerBuilder 數據窗口功能可以快速的維護和查詢記錄，界面友好并支持多客戶端的并發(fā)數據操作。211 微軟公司的 C+開發(fā)工具C+軟件開發(fā)工具使用相當廣泛，它是一種靜態(tài)數據類型檢查、支持多范型的通用程序設計語言。C+支持過程化程序設計、數據抽象化、面向對象程序

31、設計、泛型程序設計、基于原則設計等多種程序設計理念。從本質上說，C+是從 C 語句中繼承而來的。C+的發(fā)展壯大，主要是因為程序方法的發(fā)展。程序設計方法的發(fā)展，主要是計算機應用范圍的擴大和編程規(guī)模的擴大。早期的編程，其目的主要是解決某些科學計算問題。C+以其高度的靈巧性和實現上的高效性比其它語言更勝一籌，因為計算問題愈加復雜多樣，難于用簡單通用的數據類型來描述，而且它更需要在時間和空間上的合理運籌，以及算法上的高度技巧來完成1。C+附帶提供一個集成開發(fā)環(huán)境（Integrated Development Environment，IDE） ，包括程序源代碼編輯器、代碼編譯器、程序調試器和圖形用戶界面

32、控件工具，集成了代碼編寫、錯誤分析、編譯調試、運行查看等全部功能的軟件開發(fā)環(huán)境。也就是說，程序員可以在該圖形界面中，編寫源文件并逐個編譯調試源代碼，裝配和部署全部源文件及資源文件，直到順利運行。新版本的 C+提供了功能更加豐富的 MFC（Microsoft Foundation Class）編第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境5寫 Windows 應用程序。它是建立在 Windows API 之上的 C+類庫（C+ Class Library） ，目的是讓 Windows 程序的設計編寫更快，更加符合面向對象的要求；MFC 可以編寫應用程序的 C+類集，其按照層次結構來組織，封裝了很多功能強大的 API

33、 函數和視窗控件2。MFC 功能甚至包含到整個 Windows 操作系統(tǒng)。MFC 向開發(fā)者提供圖形操作系統(tǒng)下所有程序的應用框架以及它們的組件構成。所以，利用 C+的可視化設計環(huán)境和豐富的 MFC 類庫，開發(fā)程序周期大大縮短，編寫難度降低很多，程序代碼具有較強的可靠性和復用性。早期的 MFC 版本只有非圖形類和圖形類兩種類型，用于應用程序的圖形界面接口就是 GDI（Graphics Device Interface） 。最新的 MFC 版本已經囊括了上百種類，不同的類實現不同的功能。它們之間相輔相成，不同的層次結構對應 Windows 系統(tǒng)的不同接口。接口有：窗口類、對象鏈接類、GDI 類、文件

34、類、OLE 嵌入類、異常處理類等。利用 C+的 MFC 圖形設計類可以繪制出用戶需要的各種圖形，甚至可以創(chuàng)造出三維效果的立體圖形。目前主流的兩大圖形接口是 OpenGL 和Direct3D。Direct3D 主要應用于游戲的開發(fā)，OpenGL 則專門處理圖形應用系統(tǒng)，如：GIS 地理信息系統(tǒng)、模擬集裝箱堆場三維場景、碼頭裝卸生產過程等。OpenGL 是目前最新的開放式的三維圖形標準，用 OpenGL 編寫的程序不僅可以在 SGI、DEC、SUN、HP 等圖形工作站上運行，而且可以在微機環(huán)境下運行。我們生活在一個充滿三維物體的三維世界中，為了使計算機能精確地再現這些物體，我們必須能在三維空間描繪

35、這些物體。能否盡快地理解并運用這些信息將直接影響事業(yè)的成敗，所以我們需要用一種最直接的形式來表示這些信息。最近幾年計算機圖形學的發(fā)展使得三維表現技術得以形成，這些三維表現技術使我們能夠再現三維世界中的物體，能夠用三維形體來表示復雜的信息，這種技術就是可視化( Visualization ) 技術。可視化技術使人能夠在三維圖形世界中直接對具有形體的信息進行操作，和計算機直接交流。這種技術已經把人和機器的力量以一種直覺而自然的方式加以統(tǒng)一，這種革命性的變化無疑將極大地提高人們的工作效率3。212 SYBASE 公司的 PowerBuilder 開發(fā)工具Sybase 公司經過二十多年的進取開拓，取得

36、了令世人矚目的成績。PB 可以安全、可靠地管理信息和交互數據，提供最先進的信息管理、開發(fā)和集成解決方案。PowerBuilder 是面向對象的可視化編程工具，相對于傳統(tǒng)的面向過程語言，可以更好的實現系統(tǒng)功能，而不用在界面上花費很多時間。PowerBuilder 是一個面向對象的圖形應用開發(fā)環(huán)境。使用 PowerBuilder 可第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境6以容易的開發(fā)功能強大的圖形界面程序訪問數據庫。PowerBuilder 應用程序由窗口組成，這些窗口包含用戶交互控件。開發(fā)人員可以使用標準控件，如：命令鈕、復選框、下拉式框、文本框等，以及高級自定義控件，使應用程序更易于開發(fā)和使用。PowerB

37、uilder 可以通過傳統(tǒng)的圖形客戶/服務器兩層應用，訪問服務器數據庫4。PowerBuilder 最強大的控件是數據窗口（DATA WINDOW） ，通過數據窗口控件可以快速的存儲讀取記錄。而且，定義數據窗口對象時，可以呈現多種樣式和不同的數據源。界面樣式包含報表通用模板和數據多種顯示方式，記錄呈現樣式包括：Tabular：表格形式的數據列，標題在列頭，每次顯示幾條記錄。Freeform：自由顯示各數據字段，每次只顯示一條記錄。Grid：行列格式，類似表單格式，可以調整邊框。Label：每個標簽顯示一條記錄。N-Up：每頁有兩條或多條記錄，用于區(qū)間數據。Group：標題下有行分組的表格樣式，

38、每組帶有統(tǒng)計值的計算域。Composite：可包含多個數據窗口。Graph：圖形顯示數據的方式。Crosstab：行列格式，有數據統(tǒng)計值。Rich Text：具有超文本數據列的文本段。OLE：嵌入和鏈接 OLE 對象。數據窗口對象的數據源定義了如何取記錄，數據可以綁定到數據庫表，也可以從文件導入，或者利用 SQL 語句定義?？梢噪S時修改 SQL 語句改變記錄源。數據窗口的數據源包括：Quick Select：記錄來自 SQL 數據庫的一個或多個表，表通過外鍵關聯。SQL Select：定義的 Select 語句，可以隨時修改語句，定義分組、計算列等。Query：創(chuàng)建一個查詢對象。Stored

39、Procedure：利用數據庫存儲過程查詢記錄。Externam：從外部文件導入記錄。由于 PB 的數據窗口可以很好的與數據庫交互數據，功能強大、方便快捷。所以 CTIOS 基本數據管理模塊采用 PowerBuilder 10.0 工具開發(fā)。22 CTIOS 的數據庫平臺第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境7生產作業(yè)系統(tǒng)的數據存儲和數據挖掘是實現碼頭智能化生產的基礎和保障。有了穩(wěn)健的數據倉庫、高效的數據通信、良好的后臺并發(fā)控制、豐富的存儲過程管理等，才會更好的實現碼頭作業(yè)過程中的人工智能。所以，CTIOS 的數據庫采用當今世界一流的美國甲骨文公司 Oracle Database 10g 產品。221 Or

40、acle 10g 產品的技術優(yōu)勢Oracle 10g 數據庫是第一個為企業(yè)級網格計算而設計的數據庫。提供了眾多特性支持企業(yè)網格計算。Oracle 數據庫是數據單元的集合，數據庫的目的是存儲和提取相關信息。數據庫服務器能夠解決信息管理的問題，能夠在多用戶環(huán)境下管理大量的數據，使得這些用戶能夠同時訪問一致的數據記錄。數據庫服務器提供了高穩(wěn)定性和安全特性，防止未經授權的用戶訪問企業(yè)重要的信息資源5。企業(yè)級網格計算目的是創(chuàng)建大型的存儲器和服務器池。利用這種體系結構，所有應用系統(tǒng)都可以從組件池中快速得到供應，不需要根據高峰負載來確定系統(tǒng)規(guī)模?？梢苑奖愕卦黾雍椭匦路峙淙萘?。企業(yè)級網格計算在各方面都降低了成

41、本，不僅可以使用低成本的組件提高資源利用率，而且可以使用同樣的設計圖來構建應用系統(tǒng)，通過集中化管理工具統(tǒng)籌維護應用程序。網格計算是新興科學，企業(yè)可以將各類服務器、存儲機器和客戶端聯合組成一個龐大系統(tǒng)，進而能夠優(yōu)化計算利用數據，把所有資源集中通過局域網絡資源共享。222 Oracle 10g 產品的安全性數據庫中的數據是企業(yè)最為重要的資源，一旦發(fā)生故障，可能無法挽回。但是，如果過分的加入安全控制反而會影響到數據庫本身的效率。所以，必須選擇一個適當的安全策略，即可以限制員工訪問敏感記錄，又能保證數據庫工作穩(wěn)定。Oracle 提供了完善的權限、角色和安全規(guī)則，可以建立相應的安全策略和某些高級安全特性

42、。數據安全解決方案包括：a)數據的并發(fā)性和一致性：多個用戶可以同時查詢出相同的記錄。客戶修改數據時，不必關心其它用戶修改同樣的記錄，多個并行事務的語句會排隊更新相同的記錄。完全一樣的事務同時執(zhí)行，數據庫會自動創(chuàng)建事務隔離模型，稱為串行化。事務的串行化就是保證事務按時間先后順序執(zhí)行。b)數據的鎖：避免相同數據訪問時事務之間的有害性交互。語句被執(zhí)行第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境8時，Oracle 都會自動加鎖，發(fā)揮其最底層的限制功能，保護數據并發(fā)性和完整性。鎖分為獨占和共享兩種。每當修改數據，獨占鎖可以防止當前資源被共用，只有事務釋放才能被修改。共享鎖可以防止書寫器同時訪問，只允許多用戶一起讀數據。c)

43、FLASHBACK 查詢：能夠查看和修復歷史記錄。用戶通過簡單配置就可以實現數據庫內多長時間的記錄恢復。d)數據的完整性：避免非法信息入侵，增強數據規(guī)范性。完整性規(guī)則定義在表，存儲在數據字典。任何應用系統(tǒng)的數據都滿足了一樣的表完整約束，所以表就保證的數據的合法性。完整性約束包括：NULL 是否空、UNIQUE 唯一性、Primary Key 主鍵、Foreign Key 參考完整性和CHECK 復雜完整性。此外，用戶可以使用觸發(fā)器定義等增加特殊類型的約束規(guī)則。e)認證、權限、角色和安全規(guī)則：通過操作系統(tǒng)、網絡服務、數據庫管理來多層授權用戶。多層環(huán)境中，數據庫位于中間層通過限制權限、保留所有層的

44、客戶標識來審計管制用戶。權限是執(zhí)行某種類型 SQL 語句或訪問其它用戶對象的權力，包括：連接數據庫、建表、查詢修改數據等。角色指用戶在每個表上的特定訪問授權。223 Oracle 的強大后臺運算能力Oracle 具有強大的后臺操作管理，其中內嵌的 PL/SQL 語言為用戶提供了方便的數據操作接口。我們可以使用 SQL 語言操作和管理記錄，但 SQL 語言正如其名 Structured Query Language 結構化查詢語言，僅能存取記錄及更新、管理關系數據庫，沒有任何編程功能，不可能寫套完整的數據庫應用程序。為此，Oracle 創(chuàng)建了一種過程化編程語言 PL/SQL（Procedural

45、 Language/SQL） 。PL/SQL 是 Oracle 數據庫對 SQL 語句的擴展，在普通 SQL 語句的使用上增加了編程語言的特點，所以 PL/SQL 就是把數據操作和查詢語句組織在 PL/SQL 代碼的過程性單元中，通過邏輯判斷、循環(huán)等操作實現復雜的功能或者計算的程序語言。PL/SQL 中可以使用過程控制語句、定義常量和變量，也能夠內嵌SQL 語句交互數據庫6。熟練 PL/SQL 語法規(guī)則，就能編寫很多涉及底層高級功能的應用程序。也許多個 SQL 語句也會實現相同的功能，但相比之下，PL/SQL 更具備編程語言的優(yōu)點：a)可以模塊化批量 SQL 語句的程序實現功能。b)具有可移植

46、性，PL/SQL 編寫的后臺程序可以執(zhí)行在任何一個 Oracle 數第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境9據庫。c)使用了標準的過程化控制語句。d)能夠自動捕獲程序執(zhí)行過程中的意外和錯誤，不會造成系統(tǒng)流程中斷。e)都是在服務器端執(zhí)行，所以集成性、安全性和效率都比較高。假如使用一組 SQL 語句實現特定功能，C/S 結構的系統(tǒng)程序首先要傳遞每條語句，之后還要交互每條語句的執(zhí)行結果。不僅浪費時間，而且浪費了網絡資源，被傳遞的內容都是語句執(zhí)行時的過程數據，并不是最終的執(zhí)行結果。由于 PL/SQL 程序代碼存儲在數據庫內部，程序調用、分析、執(zhí)行等過程完全封閉進行，客戶端只需執(zhí)行調用 PL/SQL 的命令，數據庫負

47、責執(zhí)行并返回結果。程序執(zhí)行的過程中，網絡基本沒什么流量，性能非常強大。224 Oracle 的管理存儲程序使用 Oracle 的 PL/SQL 語言可以編寫函數（Function） 、過程（Procedure） 、觸發(fā)器（Trigger） 、包體（Package）等存儲程序。存儲函數和存儲過程都是具有特定功能完成某種任務的 PL/SQL 語言塊，區(qū)別是函數會返回一個值給調用者。它倆都是通過預編譯存儲在內存，執(zhí)行時不需要再編譯，可以直接執(zhí)行，速度相當快。普通 SQL 語句發(fā)出后，提交數據庫需要解析、編譯、執(zhí)行等，速度慢很多，所以存儲函數和過程保證了數據庫系統(tǒng)的高效管理和運行。存儲過程可以減少 S

48、QL 注入式攻擊，提高了系統(tǒng)安全性，沒有一定權限的用戶不能執(zhí)行相應的存儲過程。如果同時進行主從表或多表間的數據有效性驗證和操作時，存儲過程會更方便的利用 SQL 中的事務處理機制。程序包可以把過程和函數封閉起來，作為一個獨立的單元，以完成相應的操作。它含有兩個部分：規(guī)范說明和程序包體。規(guī)范說明包含了程序包的信息、過程和函數列表。程序包體中包含了實際的代碼7。它可以把過程和函數放在邏輯分組中，存在兩個部分：即包說明（規(guī)范、包頭）和包體（程序主體） 。它們都被存儲在數據字典中，程序包同過程、函數相比，它僅能存儲在非本地的數據庫中。除了允許相關的對象結合為組之外，包與依賴性較強的存儲子程序相比其所收

49、的限制較少。本質講包是一個命名的聲明部分，任何出現在塊聲明中的 SQL 語句都能在包中使用，這些語句包括過程、函數、游標、類型、常量和變量等。它們都存儲在包體內，用戶就能任意從別的 PL/SQL 塊中引用，可以理解為程序包內的全局變量和函數功能。因此，調用程序包完成工作效率是最快的。第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境10觸發(fā)器比較特殊，它只能由事件觸發(fā)，附著在數據庫表實體的 PL/SQL 程序，隨著表記錄的變化調用相應的程序指令。也可以查詢操作其他表，包含更為復雜的 SQL 語句。甚至可以強制服從復雜的業(yè)務需要和規(guī)則，例如強制引用完整性約束，以便在多個表中同時添加、更新或刪除行，保證這些表之間事先定義的

50、關系8。觸發(fā)器能夠利用庫結構里的關聯表進行級聯操作，通過級聯調用完整性約束較好的進行變更操作。所以，觸發(fā)器可以使用比 CHECK 約束更復雜的約束。觸發(fā)器可以使用另一個表中的 SELECT 比較插入或更新的數據，以及執(zhí)行其它操作，如修改數據或顯示用戶定義錯誤信息。觸發(fā)器也可以評估數據修改前后的表狀態(tài)，并根據其差異采取對策。一個表中的多個同類觸發(fā)器（INSERT、UPDATE 或 DELETE）允許采取多個不同的對策以響應同一個修改語句。觸發(fā)器相對約束來說，在特殊情況下更具優(yōu)勢，尤其可以包含使用 TRANSACT-SQL 代碼的復雜處理邏輯。觸發(fā)器可以支持約束的所有功能，在約束所支持的功能無法滿

51、足應用程序的功能要求時，觸發(fā)器就極為有用。23 集裝箱碼頭智能化生產作業(yè)系統(tǒng)的應用現狀和運行環(huán)境天津港集裝箱碼頭的智能化生產作業(yè)系統(tǒng) CTIOS 在開始研發(fā)時就已經制定了著重使用 Oracle 后臺的管理機制。再配以圖形化界面的前端管理程序、多任務消息處理機制、千兆光纖局域網、2.4Ghz 無線網絡通信、400Mhz 手持機等，充分保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、靈活性、便捷性。CTIOS 采用圖形化操作方式，通過先進的控制平臺和各種優(yōu)化算法，實現了動態(tài)實時顯示碼頭作業(yè)情況、自動編排船舶計劃和場地計劃、智能預演和回放、多種樣式的報表和支持用戶自定義報表。通過對泊位、堆場空間和機械設備等資源進行智慧化操作，

52、充分考慮了岸橋等各種設備和操作工藝的特點，可以更好的適應各種規(guī)模的集裝箱碼頭，滿足碼頭對于計算機輔助生產作業(yè)的智能化要求。231 CTIOS 的自動化和智能化方面天津港已經有三家大規(guī)模集裝箱碼頭應用了此系統(tǒng)。長時間實踐證明其可以充分滿足碼頭日常的裝卸和疏運作業(yè)，而且在智能化方面發(fā)揮了強大的作用。例如：投產運行的碼頭可視化生產控制系統(tǒng)、剛剛投產的閘口自動化系統(tǒng)、研發(fā)成功的船舶自動化指泊、自動配載系統(tǒng)、智能機械調度等。這些項目的攻關都本著節(jié)約人力成本、提高生產效率的原則，經過細致的系統(tǒng)調研、可行性分析、需求分析、軟件設計開發(fā)、系統(tǒng)測試等，力爭達到最好的效果，博得客戶的廣泛好評。第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)

53、環(huán)境11232 CTIOS 的運行模式和環(huán)境集裝箱碼頭的業(yè)務量非常大，所以相應的數據讀取和存儲量也相當驚人。一個集裝箱碼頭平均每天裝卸 2000 標準箱（Teu）以上，還有計費、提箱、轉運、集港等陸運作業(yè)，所以對數據庫及網絡的訪問非常頻繁，是典型的“點多、面廣、壓力大” 。為此，CTIOS 采用 C/S 系統(tǒng)模式，C/S 解決碼頭生產作業(yè)過程里的數據管理和交互，使用 C+和 PB 工具開發(fā)，負責整個生產作業(yè)流程的控制管理。同時 WEB 網站提供了充足的外圍客戶功能，發(fā)布碼頭相關信息和功能。233 CTIOS 系統(tǒng)運行的環(huán)境拓撲圖圖 2.1 CTIOS 系統(tǒng)運行環(huán)境布局圖a)服務器數據庫：Ora

54、cle Database 10gb)系統(tǒng)軟件開發(fā)工具：Visual C+6.0，PowerBuilder 10.0c)服務器：IBM 小型機 P590，AIX 操作系統(tǒng)d)網絡：千兆以太網第 3 章 系統(tǒng)需求分析12第第 3 3 章章 系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)需求分析顧名思義，系統(tǒng)需求分析就是針對所要完成工作任務或者達到某些目標的具體分析。它從客戶的使用方角度出發(fā)，依據規(guī)定的計劃和目標，逐漸創(chuàng)建和完善系統(tǒng)，尤其注重系統(tǒng)的性能、參數、動作等。最開始的應該是可行性分析，其中的需求調研最為基礎，包括：調研對象和調研方法。調研對象指人與人、人與事物、事物與事物等。調研方法關鍵是明確業(yè)務流程和知識點，需要咨詢行

55、業(yè)專家或專業(yè)顧問。良好的調研人員解決問題的同時還能獲取更豐富的知識，最終成為業(yè)內專家。程序的設計開發(fā)必須具有堅實的系統(tǒng)需求調研和分析，細致入微的需求分析會使程序設計更加合理和人性化。按照軟件工程的標準，需求分析應該是較為重要的環(huán)節(jié)。如果沒有務實的需求調研和詳細的系統(tǒng)分析，根本不能符合用戶的實際要求，更談不上編程和使用了。軟件工程的目標是提高系統(tǒng)程序的質量與生產率，最終實現軟件的工業(yè)化生產。質量是軟件需求最關心的問題，而生產率是軟件供應方最關心的問題。軟件工程的步驟分為：人員管理、項目管理、可行性與需求分析、系統(tǒng)設計、程序編碼、測試、維護等。圖 3.1 軟件工程的組織環(huán)節(jié)和線性模型軟件工程指導軟

56、件開發(fā)和維護。軟件的開發(fā)模型包括：快速原型模型、增量模型、螺旋模型、噴泉模型等9。針對投產系統(tǒng)的智能化改良和升級都有穩(wěn)定的系統(tǒng)基礎和扎實的實踐基礎，所以采用了最為穩(wěn)妥的增量模型。第 3 章 系統(tǒng)需求分析13圖 3.2 典型的增量模型31 用戶提出需求天津港的各大集裝箱碼頭都比較注重“科技興產” 。順利完成集團分配的工作任務之外，還不遺余力的將生產流程中的重要環(huán)節(jié)優(yōu)化完善，使生產效率不斷提高、安全性得到加強。不僅如此，對于集裝箱周轉運輸過程里可以省錢、省時、省人力的方面，從集團層面直到市政府、海關等主管部門也是竭盡全力的提供各種軟、硬件條件，全面配合碼頭作業(yè)生產過程的智能化研發(fā)。經過長時間的實踐

57、工作和摸索研究，天津港集裝箱碼頭的業(yè)務專家們在生產的各個環(huán)節(jié)都提出了更加人性化、科學化的改進要求，例如：如何通過計算機遠程監(jiān)控全場機械的運行情況，使全碼頭的固定和活動對象都在屏幕上顯示出來？怎么實現碼頭閘口的自動通車，不需要人為錄入確認收提箱工作？能否嘗試計算機系統(tǒng)自動配載出口船圖，降低傳統(tǒng)人工配圖的工作強度和壓力？盡可能的將 EDI 電子傳輸變成計算機自動控制，做到實時、準確的提供和接收電子報文。軟件開發(fā)時，無論采用哪種開發(fā)方法和模型，都需要用例圖從用戶角度描述系統(tǒng)功能。用例圖能夠更好地描述系統(tǒng)應該具備什么樣的功能，它由開發(fā)人員和用戶經過多次商討共同完成，以每一個參與系統(tǒng)開發(fā)的人員都可以理解

58、的方式列舉系統(tǒng)的業(yè)務需求。用例圖驅動了需求分析之后各階段的開發(fā)工作，不第 3 章 系統(tǒng)需求分析14僅在開發(fā)過程中保證了系統(tǒng)所有功能的實現，而且被用于驗證和檢測所開發(fā)的系統(tǒng)，從而影響到開發(fā)工作臺的各個階段。用例圖顯示執(zhí)行者、用例和用例之間的關系10。311 集裝箱碼頭的可視化生產控制系統(tǒng)系統(tǒng)需要調度監(jiān)控和機械 GPS 定位兩個方面，結合多媒體和 LED 大屏顯示等科技，業(yè)務調度可在中央控制室實時觀察岸橋、場橋、正面吊、堆高機、拖車等堆場內全部作業(yè)情況。系統(tǒng)可以使用二維或者三維動畫模式實時顯示所有現場作業(yè)。調度員監(jiān)控每臺機械的運行狀態(tài)，還能監(jiān)視整個碼頭的作業(yè)現場。通過 GPS 全球定位技術，業(yè)務員

59、能夠直觀掌握每部作業(yè)機械的位置和設備狀態(tài)?？梢詫崿F裝卸集裝箱的精確定位、避免生產過程中的機械碰撞、系統(tǒng)指令自動確認等功能。實現對集裝箱碼頭的計劃管理、生產調度、過程控制、精確定位、動態(tài)跟蹤和可視化管理，最終降低碼頭運營成本。監(jiān)控全場集裝箱堆碼岸橋作業(yè)情況拖車行駛路線場橋裝卸箱監(jiān)控調度員機械司機發(fā)現安全隱患擴展圖 3.3 可視化生產控制系統(tǒng)的用例圖312 集裝箱碼頭的閘口自動化系統(tǒng)集裝箱碼頭的閘口自動化系統(tǒng)不僅是碼頭單方面的生產技術革新，還需要整個口岸的信息化提升。自動化閘口所需要的 RFID 射頻卡通信、電子裝箱單等，就是天津海關為了落實無紙化辦公而實施的項目。也可以理解為，政府執(zhí)能部門的一系

60、列先進舉措促進了天津港集裝箱碼頭的技術提升。智能閘口目的要提高閘口的通行速度。智能閘口擬采用紅外探測、地感線圈等傳感技術、無線射頻卡、箱號自動識別、視頻監(jiān)控、過磅自動稱重等，無縫結合集裝箱碼頭基礎數據系統(tǒng)，通過采集的車號、箱號、箱型代碼、箱重、殘損等數據，達到快速檢查錯誤和處理業(yè)務流程，完成道口的自動化管理、降低人員成本、提高第 3 章 系統(tǒng)需求分析15閘口通車效率。集控中心監(jiān)控員RFID采集信息自動箱號識別數據采集系統(tǒng)視頻檢查箱損自動稱重業(yè)務數據處理錯誤處理檢查數據正確包含緩沖區(qū)處理員圖 3.4 閘口自動化系統(tǒng)的用例圖313 集裝箱碼頭的自動配載系統(tǒng)一艘集裝箱船舶的裝卸過程里，最重要的是出口