毕业论文-煤矿瓦斯模拟监测报警系统的设计与实现.doc

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1、131005210110722学校代码学号 TP311分类号公 开密级 题 目 煤矿瓦斯模拟监测报警系统的设计与实现 The Implemention and Design of theCoal Mine Gas Simulation Monitoring Alarm System作者姓名计算机科学与技术专业名称工 学学科门类指导教师二一五年四月提交论文日期成绩评定等级摘 要煤矿瓦斯监测报警系统可以对实时数据进行自动采集，并且对采集来的数据进行计算的报警系统。它的主要功能包括实时数据采集、瓦斯浓度监测、处理报警等。实时的监控矿井里面的环境信息和主要生产信息，将采集到的信息及时的反映到相关的工作

2、人员。而且此系统还可以对之前采集的数据进行分析、统计、处理，因此，工作人员不但可以通过此系统知道目前的矿井环境状态，还可以通过对之前记录数据的分析统计总结出矿井环境的变化趋势，从而有针对性的加固安全措施，进一步降低因瓦斯爆炸发生的事故，同时也保障了更多人的安全，煤矿的现代化管理水平也达到高效安全。本文首先通过对目前国内外煤矿监控系统的分析与研究，找出存在的问题，并提出改进建议。根据系统功能的要求，进行需求分析，完成系统设计方案，最后进行瓦斯浓度监测和系统功能测试。本系统通过Visual C+作为开发工具和Access作为数据库，设计图形化操作界面，进而实现对矿井中瓦斯浓度的监测与报警，完成该系

3、统的分析与设计。关键词：煤矿瓦斯；监测报警；Visual C+；Access。IAbstractCoal mine gas monitoring and alarm system can automatically collect real-time data, and the data collected to calculate the alarm system. Its main features include real-time data acquisition, gas concentration monitoring, process alarm. Real-time monit

4、oring of the mine environment inside information and main production information, the collected information in a timely manner to reflect to the relevant staff. But this system can also analyze data collected before, statistics, processing. Therefore, the staff, not only by the system know the curre

5、nt status of the mine environment, but also through analysis of the data before recording statistics summarize trends mine environment, which has targeted strengthening security measures to further reduce the Yin Wasi explosion accidents, but also protect the safety of more people, modern management

6、 level has reached high efficiency coal mine safety.Firstly, at home and abroad through the coal mine monitoring and control system analysis and research, identify problems and make recommendations for improvement. According to the requirements of system functions, requirements analysis, system desi

7、gn is completed, the final gas concentration monitoring and system functional testing. The system through the Visual C + as a development tool and Access as the database, graphical user interface design, and then realize mine gas concentration monitoring and alarm, to complete the analysis and desig

8、n of the system.Key words: Mine; Gas; Monitoring and alarm; Visual C+;Access.目 录第一章 绪论11.1 课题研究背景与意义11.2 国内外研究状况11.3 本课题主要研究内容11.4 论文的组织形式2第二章 可行性研究与需求分析32.1 可行性研究32.1.1 可行性研究的前提32.1.2 技术可行性32.1.3 经济可行性42.1.4 操作可行性42.2 需求分析42.2.1 需求概述42.2.2 功能描述42.2.3 数据流分析5第三章 开发工具介绍73.1 Microsoft Visual C+ 6.073.2

9、 Microsoft SQL Server 20008第四章 系统设计104.1 功能设计104.1.1 总体设计104.1.2 详细设计104.2 数据库设计124.2.1 概念设计134.2.2 逻辑设计15第五章 系统实现175.1 数据采集175.1.1 界面设计175.1.2 功能设计175.1.3 详细设计175.2 浓度监测185.2.1 界面设计185.2.2 功能设计205.2.3 详细设计205.3 声光报警215.3.1 界面设计215.3.2 功能设计225.3.3 详细设计225.4 系统设置225.4.1 界面设计225.4.2 功能设计235.4.3 详细设计23

10、第六章 系统测试246.1 测试方案246.1.1 模块测试246.1.2 集成测试246.1.3 验收测试256.2 测试结果25结 论27参考文献29致 谢31III咸阳师范学院2015届本科毕业（论文）设计第一章 绪论1.1 课题研究背景与意义目前我国经济建设的能源物质主要是依靠煤炭，占我国能源结构占70%以上，但煤矿一直有安全事故不断发生，以及安全可靠性差等问题，主要是因为自然环境条件、实际的下井开采条件、工人技术能力条件、技术装备等条件的限制，其中危害最大的是瓦斯爆炸1。让煤炭安全生产面对着十分重要的问题。为了减少灾难事故的产生，加固煤矿生产安全，提防瓦斯爆炸灾难，这些年来，众多科研

11、工作人员投入到如何控制瓦斯的研究当中来，已经积累了大量的经验，同时取到了非常不错的成绩。但是，煤矿开采一般都在地层深处进行，地质条件复杂多变，生产过程中的不确定因素很多。所以，对于瓦斯管理的安全性就很不可靠，从而导致瓦斯事件仍时有发生。分析瓦斯管理可靠性太低的重要缘由就是现场管理部分太不规范，在这些薄弱的现场管理环节中，我国采矿专家宋振骐、瓦斯管理专家周士宁等学者表示当前煤矿最需要解决与研究的技术是瓦斯预测监测技术2。1.2 国内外研究状况煤矿瓦斯监测报警系统可以对实时数据进行自动采集，并且对采集来的数据进行计算的报警系统。它的主要功能包括实时数据采集、瓦斯浓度监测、处理报警等，实时的监控矿井

12、里面的环境信息和主要生产信息，将采集到的信息及时的反映到相关的工作人员。而且此系统还可以对之前采集的数据进行分析、统计、处理。因此，工作人员不但可以通过此系统知道目前的矿井环境状态，还可以通过对之前记录数据的分析统计总结出矿井环境的变化趋势，从而有针对性的加固安全措施，进一步降低因瓦斯爆炸发生的事故，同时也保障了更多人的安全，煤矿的现代化管理水平也达到高效安全。1.3 本课题主要研究内容本文研究的主要内容包括：首先通过对国内外煤矿监控系统的分析与研究，找出存在的问题，提出改进建议，对于系统中用到的工具及语言进行阐述，根据系统功能的要求，完成系统的需求分析，然后通过需求分析，研究出系统设计方案，

13、最后进行瓦斯浓度测试和系统功能测试。1.4 论文的组织形式本文在分析煤矿瓦斯监测报警系统的基础上，详细阐述了煤矿瓦斯监测报警系统的设计与实现，并对系统设计中的关键问题进行了深入的分析与研究。本文共七章，内容安排如下：第一章：绪论。主要介绍了煤矿瓦斯监测报警系统研究的背景、意义以及国内外现状；概括了论文的主要研究内容与结构安排。第二章：煤矿瓦斯监测报警系统的可行性研究与需求分析。主要介绍了可行性研究的前提，以及研究系统是否可行；介绍了系统的总体需求，功能性需求以及数据流分析。第三章：开发工具介绍。主要介绍了Microsoft Visual C+ 6.0。第四章：系统设计。主要介绍了煤矿瓦斯监测报

14、警系统的功能设计和数据库设计。包括系统总体设计、详细设计，数据库概念设计、逻辑设计。第五章：系统实现。主要介绍了煤矿瓦斯监测报警系统各个功能模块的实现，包括数据采集、浓度监测、声光报警等。第六章：系统测试。主要介绍了软件测试的概念，黑盒测试和白盒测试；列举出了具体的测试结果。第七章：总结。主要对煤矿瓦斯监测报警系统设计过程中的优点与不足进行了总结。 第二章 可行性研究与需求分析2.1 可行性研究可行性分析就是对技术上的经济可行、环境可行、政策可行、技术可行进行阐发，剖析，可行性研究主要是要求以全面、系统的分析为主要方法，经济效益为核心，围绕影响项目的种种因素，使用大批的数据资料论证，以此来判别

15、方案可行与不可行。还有作出归纳，对整体可行性研究给出综合分析评估，指出优缺点并给出建议。2.1.1 可行性研究的前提可行性研究的意义对项目的整体建设，甚至整个国家的经济都是非常重要的。为了确保可行性研究工作的客观公正，客观以及科学性，和预防错误跟纰漏，在可行性研究中：（1）首先一定得在客观公正的角度进行研究与调查，收集基础资料的工作要做好。对于基础资料的搜集，要客观地依照实际情况进行论证与评估，照实反映客观经济规律，从客观数据动身，经过科学分析，给出项目是否可行的论判。（2）国家制定的标准可行性研究报告的内容和深度务必要达到，基本内容要具备，还要尽量多地具有数据资料，防止粗制滥造，搞形式主义。

16、矿井必须在全方面拥有信息化的原因就是它是一个和人们生命安全息息相关的地方。为了使矿井人员更好地了解井下的情况，给人员提供安全的保证，而针对这方面的迫切需求开发本系统。2.1.2 技术可行性技术可行性分析基本上是通过系统分析获得的对于开发的软件与相关需要的支持软件、以及运行环境和操作人员的能力要求以及相关的限制于约束，来分析目前的技术是否能够完成待开发的软件。它包含硬件和软件在系统功能和性能上是否满足要求，能否有能力满足系统性能要求与算法，研发人员的技术能力可否完成系统的开发等等。此煤矿瓦斯监测报警系统使用的开发工具是Mrosoft Visual C+，以及后台数据库是用Access开发的。当前

17、技术相对比较成熟，可以使用当前的技术实现系统的研发目标。2.1.3 经济可行性经济可行性的分析就是对系统开发成本和效益的分析，系统的开发一定要有它相关的开发价值，通过瓦斯监测报警系统，不仅提高了工作安全系数，而且可以大大提高工作效率。每一个项目的开发，其成本、运行费用和收益这些经济因素确定了此系统是否有意义去完成，该系统的研发使用的是已经非常成熟的工具和技术，简单方便的维护和系统操作都表明了此系统的成本相对来说是比较低的，且运行费用也不高，在运营中的成本波动不大。在以后的使用过程中，煤矿收益的投放是经济利润主要的来源。整体上来讲，该系统具备经济上的可行性。2.1.4 操作可行性操作可行性主要是

18、针对客户来讲的，讲求客户使用方便，舒适，所以系统界面一定要考虑操作人员的操作习惯。尽量使得系统操作方便简洁，数据录入快速、准确、可靠、规范等，这些功能的实现基本上没有障碍，系统可以实现。2.2 需求分析2.2.1 需求概述本系统由“数据采集”、“浓度监测”、“多级报警”、“系统设置”四个功能模块组成。（1）数据采集子系统包括三个功能模块：瓦斯浓度处理中心；时钟采样处理；安全范围设定。时钟采样处理子系统包含两个模块的功能：时间设定与取样定时。（2）监测管理子系统包括：超限判定和危机情况处理。（3）报警单元包括：声报警和颜色光报警。2.2.2 功能描述本系统有自动跟踪、监测矿井瓦斯浓度是否超限，实

19、时监测当前环境的瓦斯浓度和报警提示处理等功能。（1）数据接收处理：通过放置在矿井中的传感器，根据传感器的值将瓦斯浓度输入系统，并接收工作人员输入的对应矿井的情况确定矿井的瓦斯浓度安全范围。（2）数据库更新：数据更新（data revision）就是用新的数据信息记录或替换旧的文件数据或数据库中与之相关联的旧的数据项或记录的过程。通过增删改查等操作来完成，是满足动态分析的前提。煤矿瓦斯监测系统应具有多时相和迅速获得的特征，这是浓度数据信息进行专题分析更新的主要来源与基础。实现这一过程的条件，还要提高数据处理系统与不同数据转换的精度和效率。（3）多级报警：按照AQ标准对矿井气体中的瓦斯的浓度进行实

20、时的不停歇监测；当其浓度越过系统事先设置的上限值时，系统发出声光报警。声报警通过软件驱动计算机声卡发声实现，光报警通过界面颜色的变化实现。按瓦斯排放级别划分四级如表2-1：表2-1瓦斯多极报警级别级别瓦斯浓度警告模式零级2%以下绝对安全一级5%以下、16%以上一般安全二级5%-8%、10%-16%有点危险三级8%-10%十分危险2.2.3 数据流分析组织中信息活动的抽象说的就是数据流图，它是信息管理系统逻辑模型的主要表现形式。它能够综合的归纳出数据在系统中的活动、处理以及存储状况，具有很好的抽象性和概括性。它是在调查的基本框架上，通过系统的科学性、管理的合理性、实际运行的可行性角度出发，将信息

21、的处理功能和彼此之间的关联从顶到下、逐层分解处理，从逻辑上详尽的叙述系统应有的数据加工、输入、输出、存储及来源和去向（外部实体）等项目。数据流程图和系统的物理描述没有什么关系，它所叙述的东西不涉及技术细节，而是针对客户的，哪怕更本不知道相关技术的用户也能够很轻松明白。因此，数据流图成为系统分析师和客户沟通的有效方法，同时也成为系统设计的重要依据之一。具体数据流图（DFD）顶层数据流图如图2-1：图2-1 顶层数据流图图2-2 各模块数据流图第三章 开发工具介绍 Visual C+ 6.0，简称VC或者VC6.0，是微软推出的一款C+编译器，将“高级语言”翻译为“机器语言（低级语言）”的程序。V

22、isual C+是一个功能强大的可视化软件开发工具。自1993年Microsoft公司推出Visual C+1.0后，随着其新版本的不断问世，Visual C+已成为专业程序员进行软件开发的首选工具。虽然微软公司推出了 Visual C+.NET(Visual C+7.0)，但它的应用的很大的局限性，只适用于Windows 2000、Windows XP和Windows NT4.0。所以实际中，更多的是以Visual C+6.0为平台。 VisualC+6.0不仅是一个C+ 编译器，而且是一个基于Windows操作系统的可视化集成开发环境（integrated development envi

23、ronment，IDE）。Visual C+6.0由许多组件组成，包括编辑器、调试器以及程序向导AppWizard、类向导Class Wizard等开发工具。 这些组件通过一个名为Developer Studio的组件集成为和谐的开发环境。可视化的集成开发环境，它的源程序按C+语言的要求编写，并加入了微软提供的功能强大的MFC(Microsoft Foundation Class)类库，充分体现了微软公司的技术精华。MFC中封装了大部分Windows API函数和Windows控件，它包含的功能涉及到整个Windows操作系统。MFC不仅给用户提供了Windows图形环境下应用程序的框架，而且

24、还提供了创建应用程序的组件。使用VC+提供的高度可视化的应用程序开发工具和MFC类库，可使应用程序开发变得更简单。MFC提供的类库是高度抽象的程序设计，它使得程序员的主要精力不用放在程序设计的具体细节实现上，而放在程序的功能扩展上面。Visual C+6.0不仅是一个C+编译器，而且是一个基于Windows操作系统的可视化集成开发环境（integrated development environment,IDE）。Visual C+6.0由许多组件组成，包括编辑器、调试器以及程序向导AppWizard、类向导Class Wizard等开发工具。 这些组件通过一个名为Developer Stud

25、io的组件集成为和谐的开发环境。Visual C+它大概可以分成三个主要的部分：（1）Developer Studio，这是一个集成开发环境，我们日常工作的99%都是在它上面完成的。再加上它的标题赫然写着“Microsoft Visual C+”，所以很多人理所当然的认为，那就是Visual C+了。其实不然，虽然Developer Studio提供了一个很好的编辑器和很多Wizard，但实际上它没有任何编译和链接程序的功能，真正完成这些工作的幕后英雄后面会介绍。我们也知道，Developer Studio并不是专门用于VC的，它也同样用于VB，VJ，VID等Visual Studio家族的其

26、他同胞兄弟。所以不要把Developer Studio当成Visual C+， 它充其量只是Visual C+的一个壳子而已。（2）MFC。从理论上来讲，MFC也不是专用于Visual C+，Borland C+，C+Builder和Symantec C+，它同样可以处理MFC。同时，用Visual C+编写代码也并不意味着一定要用MFC，只要愿意，用Visual C+来编写SDK程序，或者使用STL，ATL，一样没有限制。不过，Visual C+本来就是为MFC打造的，中的许多特征和语言扩展也是为MFC而设计的，所以用Visual C+而不用MFC就等于抛弃了Visual C+中很大的一部分

27、功能。但是，Visual C+也不等于MFC。（3）Platform SDK。这才是Visual C+和整个Visual Studio的精华和灵魂，虽然我们很少能直接接触到它。大致说来，Platform SDK是以Microsoft C/C+编译器为核心，而不是以Visual C+为核心，配合MASM，辅以其他一些工具和文档资料。上面说到Developer Studio没有编译程序的功能，那么这项工作是由谁来完成的呢？是CL，是NMAKE，和其他许许多多命令行程序，这些我们看不到的程序才是构成Visual Studio的基石。第四章 系统设计4.1 功能设计4.1.1 总体设计本煤矿瓦斯监测报

28、警系统在软件设计中，采用模块化的设计思路，各模块相互独立，又密切相关，包括四大核心模块：（1）数据采集模块。主要有：瓦斯、一氧化碳、风速、温度、负压等参数实时监测表和历史记录表；图形图像处理类数据主要有：瓦斯、一氧化碳、风速、温度、负压等参数实时和历史曲线图。这里采用随机产生随机数进行数据采样。（2）数据监测曲线显示模块。对采集到的数据和数据库里的边界数据进行比对，并产生报警信号，判断报警等级，返回报警等级值。（3）声光报警模块。调用数据监测的报警返回值，一旦瓦斯浓度超限，将驱动报警并显示报警等级。（4）系统设置模块。可以设置系统界面的背景颜色、监测数据曲线图的类型。系统功能模块划分如图4-1

29、：图4-1 系统功能模块图4.1.2 详细设计详细设计是软件工程中软件开发的一个步骤，就是对概要设计的一个细化，就是详细设计每个模块实现算法，所需的局部结构。详细设计的主要任务是设计每个模块的实现算法、所需的局部数据结构。详细设计的目标有两个：实现模块功能的算法要逻辑上正确和算法描述要简明易懂。传统软件开发方法的详细设计主要是用结构化程序设计法。详细设计的表示工具有图形工具和语言工具。图形工具有业务流图、程序流程图、PAD图（Problem Analysis Diagram）、NS流程图（由 Nassi和 Shneidermen开发，简称 NS）。语言工具有伪码和PDL（Program Des

30、ign Language）等。本次设计借助程序流程图来完成的，其优点是：结构清晰，易于理解，易于修改。系统总体流程图如图4-2所示： 图4-2 系统总体流程图瓦斯与空气混合，按体积计算瓦斯浓度在5%至16%时具有爆炸性。瓦斯爆炸界限不是固定不变的。如有别的可燃气体或煤尘混入或温度、压力增加后瓦斯爆炸界限就会扩大瓦斯浓度不到5%就可能爆炸，超过16%还会爆炸。惰性气体混入后可使瓦斯爆炸的界限缩小瓦斯浓度达到5%也不爆炸，不到16%即失去爆炸性。如果混入的惰性气体很大就可能使瓦斯与空气的混合气体失去爆炸性。有一定浓度的瓦斯其爆炸的界限是5%-16%。5%为瓦斯爆炸下限低于5%只燃烧，16%为瓦斯爆

31、炸上限，高于16%不完全燃烧，不爆炸。10%时爆炸威力最强。所以本系统的边界数据设为5%，8%，10%，16%。系统报警模块流程图如图4-3所示。图4-3 报警模块流程图4.2 数据库设计数据库在一个系统中占有非常重要的地位，数据设计的优劣直接对应用系统的效率以及实现的效果产生影响。合理的数据库设计可以提高数据的存取效率，保证数据的完整性和一致性，从而有利于程序的实现。数据库设计(Database Design)是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）。数据库设计的一些作用，首先充分体现系统的

32、需求，数据库是为应用服务的，好的数据库设计应该首先能满足应用系统的业务需求。数据库设计保证数据的准确性和一致性，通过主外键、非空、限制、唯一索引等保证数据的健壮。并且提高数据的查询效率，通过合理表结构，安排物理存储分区、增加索引等方式，提高数据的读取速度，提高查询效率。有好的扩展性，在必要时能根据需求扩展数据结。本文选用Access设计，其高性能设计可充分利用WindowsNT的优势。系统管理先进，支持本地和远程的系统管理和配置，支持Windows图形化管理工具。4.2.1 概念设计概念设计是由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的、可组织的、有目标的设计活动，它表现为一个由粗到精、由模糊到

33、清晰、由抽象到具体的不断进化的过程。概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法。概念设计是完整而全面的设计过程，它通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。概念模型设计是整个数据库设计的关键，它表达自然、直观、容易理解，独立于数据库的逻辑结构和物理结构。E-R图也叫做实体-联系图(Entity Relationship Diagram)，提供了表示实体类型、属性和联系的方法，是用来用来描述现实世界的概念模型。（1）矿井信息(矿井ID、矿井名称、备注)实体属性图如图4-4：图4-4 矿井信息实体属性图（2）瓦斯信息(瓦斯ID、采集时间、瓦斯

34、浓度值、备注)实体属性图如图4-5：图4-5 瓦斯信息实体属性图（3）矿井日志(矿井ID、矿井名称、日期时间、瓦斯ID、瓦斯浓度值、备注)实体属性图如图4-6：图4-6 矿井日志实体属性图（4）瓦斯安全范围(瓦斯ID、矿井信息、安全范围、备注)实体属性图如图4-7：图4-7瓦斯安全范围实体属性图（5用E-R图来描述的概念模型如图4-8所示： 图4-8 瓦斯安全范围实体属性图4.2.2 逻辑设计设计数据库的逻辑结构，主要反映业务逻辑。把概念设计得到的概念数据库模式变为逻辑数据模式，它依赖于DBMS。数据库逻辑设计是整个设计的前半段，包括所需的实体和关系，实体规范化等工作。数据库逻辑设计决定了数据

35、库及其应用的整体性能，调优位置。如果数据库逻辑设计不好，则所有调优方法对于提高数据库性能的效果都是有限的。为了使数据库设计的方法走向完备，数据库的规范化理论必须遵守。规范化理论为数据库逻辑设计提供了理论指导和工具，在减少了数据冗余的同时节约了存储空间，同时加快了增、删、改的速度。另外，在规范的数据库逻辑设计时，还应考虑适当地破坏规范规则，即反规范化设计，来降低索引、表的数目，降低连接操作的数目，从而加快查询速度。常用的反规范技术有增加冗余列、增加派生列、重新组表等。本瓦斯监测报警系统数据库的逻辑设计如下。（1）矿井信息表用于存储矿井的信息，矿井信息表的字段说明如表4-1所示：表4-1 矿井信息

36、表字段名类型长度描述mine _idint4矿井编号（主键）mine_namechar10矿井名称（2）瓦斯信息表用于存储矿井中瓦斯的基本信息，瓦斯信息表的字段说明如表4-2所示：表4-2 瓦斯信息表字段名类型长度描述gas_idint4瓦斯编号（主键）monitoring_timechar20瓦斯采集时间gas_dataint4瓦斯浓度值（3）矿井日志表用于存储矿井不同时间的瓦斯浓度值，对矿井进行详细的信息记录，矿井日志表的字段说明如表4-3所示：表4-3 矿井日志表字段名类型长度描述mine_idint4矿井编号（主键）date_timechar20日期时间gas_idint4瓦斯编号ga

37、s_dataint4瓦斯浓度值（4）瓦斯安全范围表用于存储不同场景瓦斯安全的范围，瓦斯安全范围表的字段说明如表4-4所示：表4-4 瓦斯安全范围表字段名类型长度描述gas_idint4瓦斯编号（主键）mine_idint4矿井编号（主键）safe_rangeint4安全范围第五章 系统实现5.1 数据采集5.1.1 界面设计用户通过点击“开始采样”按钮来开始采样数据，采样数据界面如图5-1所示：图5-1 数据采集界面5.1.2 功能设计用户可以通过该界面采集当前时间下的瓦斯浓度（通过随机数模拟）， 并将采集到的数据插入到数据库中。程序中使用SetTimer函数设置定时器，每隔三秒读一次数据。通

38、过srand（time（NULL）使得随机数种子随时间的变化而变化。为了防止随机数每次重复常常使用系统时间来初始化，即使用 time函数来获得系统时间，它的返回值为从 00:00:00 GMT,January 1, 1970 到现在所持续的秒数。5.1.3 详细设计数据采集模块包含开始采样功、结束采样功以及时间数据显示三部分。开始采样功能的核心部分由数据采集程序实现。数据采集程序首先获取当前的系统时间和采集到的模拟瓦斯浓度数据，而后将这些数据一方面展示在时间数据显示子模块；另一方面存入到数据库中，以供浓度检测模块提取数据进行数据动态展示。数据的显示和存库动作完成后，数据采集程序继续将这些数据发

39、送给浓度监测模块，以进行更近一步的数据危险处理。控制以上整个流程的数据采集程序置于一个定时器之中，开始采样后打开定时器，定时器设置为三秒，即每隔三秒数据采集程序执行一次。开始采样功能的余下部分是一些相关模块上控件的禁用与否控制，包括一些按钮的禁用与否以及编辑框的写读性控制。结束采样功能负责上述的定时器的关闭以及相关模块控件的禁用与否。定时器关闭后，数据采集停止，实时的数据显示、浓度监测以及声光报警停止。时间数据显示功能接收开始采样功能发送来的时间和浓度数据，将这些数据转换为本模块规格的数据以供实时显示。本功能与数据采集程序位于同一定时器内，时间和浓度数据每三秒更新一次。5.2 浓度监测5.2.

40、1 界面设计浓度监测模块采用数据曲线显示，即浓度时间坐标图，曲线类型可以设置为4种，既有2D平面显示，又有3D立体显示。方便查看，让人一目了然。浓度监测界面4中类型如下，依次为2D折线图（如图5-2所示）、2D柱状图（如图5-3所示）、3D折线图（如图5-4所示）、3D柱状图（如图5-5所示）：图5-2 浓度监测界面2D折线图图5-3 浓度监测界面2D柱状图图5-4 浓度监测界面3D折线图图5-5 浓度监测界面3D柱状图5.2.2 功能设计该模块主要功能是查询任意时间段的实时数据及曲线、历史数据及曲线，并对采集的数据进行存盘，统计分析，并根据实际情况打印出数据报表。实时曲线用于实时显示数据的变

41、换情况，历史曲线主要用于事后查看数据的状态和变化趋势并总结规律。该模块不仅可以显示浓度曲线图，还可以对图表的类型和图表的背景色进行设置。图表类型有2D和3D、线型和柱形可供选择，可视化效果明显。5.2.3 详细设计浓度监测模块分实时浓度监测和历史浓度监测两部分。浓度监测两部分功能核心部分均为曲线图绘制程序，区别仅在于绘制由来的数据是否是最新的。曲线图绘制采用MsChart控件，MsChart是VC+6.0中自带的用于绘制坐标曲线图的ActiveX控件。系统设置模块完成MsChart的详细初始化后，即可操控MsChart控件绘图。通过MsChart控件的GetDataGrid()函数获取一个与之

42、相关联的数据网格DataGrid对象，数据网格中存放了要显示的数据。操纵DataGrid的SetData函数设置需要显示的数据。实时瓦斯浓度监测功能从数据库中提取最新的20条数据送入MsChart的DataGrid中，结合系统设置模块中选择的图表类型生成相应的数据图表。本功能与数据采集模块中的数据采集程序在同一定时器内，实时浓度图表每隔三秒提取数据并更新一次。当数据采集定时器关闭后，实时瓦斯浓度监测功能停止服务，MsChart定格为最后一次更新的图表并不再刷新。历史瓦斯浓度监测功能通过本模块内向左向右按钮实现从数据库中提取相应位移的不同时段的20条采集的历史数据并生成相应图表。通过按钮左右切换

43、，可以调出数据库中的历史记录并直观展示出来。5.3 声光报警5.3.1 界面设计所谓的报警就是系统能够对“变量定义”中的“报警定义”进行实时的监控。运行报警和事件记录是控制软件必不可少的功能。 本系统共有四个报警等级,分别为：绝对安全（如图5-6所示）；一般安全（如图5-7所示）；有点危险（如图5-8所示）；十分危险（如图5-9所示）。图5-6 绝对安全界面图5-7 一般安全界面图5-8 有点危险界面图5-9 十分危险界面5.3.2 功能设计该模块将浓度报警范围划分为4个等级，各个等级有对应的警示灯颜色显示（绿色对应绝对安全、青色对应一般安全、紫色对应有点危险、红色对应十分危险）。将采集到的数

44、据进行分析对比，确定属于哪个等级，是否达到报警范围。当浓度超限时，警示灯颜色提示，且报警音乐响起。（1）首先录制报警声音，并生独立的报警文件，保存在系统的sound文件夹下。（2）系统不断检测采集到的最新瓦斯浓度数据。（3）当瓦斯浓度达到一定限度时，达到报警限制，系统立即播放相应的报警声音。5.3.3 详细设计声光报警模块接收数据采集模块发送过来的原始数据，根据事先设置好的瓦斯浓度安全级别，进行相应的报警处理。将数据与浓度安全各个安全级别中的浓度范围进行对比，划分到对应的安全级别，每个级别设置不同的显示颜色，如浓度绝对安全显示绿色，浓度十分危险显示红色。对应不同的高危险级别，另外启动系统声卡发

45、出警报。声光报警模块与数据采集模块的数据采集程序位于同一定时器内，每个三秒，声光报警模块接收数据，处理数据。定时器关闭后，停止报警。5.4 系统设置5.4.1 界面设计数据监测界面背景色和数据监测曲线图类型可调，用户可通过系统设置界面设置数据监测界面背景色与数据监测曲线图类型。系统设置界面如图5-10所示：图5-10 系统设置界面5.4.2 功能设计程序通过RGB(red，green，blue)函数来设置系统背景色。图表类型可通过下拉列表选择，有：2D线条型、2D柱形、3D线条型、3D柱形。按照界面中系统设置里的选项来对MSChart控件的属性进行设置，包括设置控件的显示背景，设置显示的类型。

46、5.4.3 详细设计系统设置模块主要负责浓度监测模块里MsChart控件的初始化。分为图表背景色和图表类型的设置。图表背景色由RGB配色。使用Brush笔刷的GetFillColor函数设置好颜色给MsChart控件图表绘制背景色。图表类型通过下拉列表实现。使用MsChart控件的SetChartType函数设置图表的类型。数据采集定时器打开后，图表背景色和图表类型的设置禁用。第六章 系统测试软件测试是软件生命周期中一项非常重要且非常复杂的工作，是软件质量保证的重要内容，对软件可靠性保证具有极其重要的意义。软件测试主要是通过使用人工或者自动手段来运行或测试某个系统的过程，其目的在于检验它是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果之间的差别。它是帮助识别开发完成(中间或最终的版本)的计算机软件(整体或部分)的正确度(correctness)、完全度（completeness)和质量(quality)的软件过程；是SQA（software quality assurance)的重要子域。有六个有关软件测试方法的基本概念是很重要的:白盒测试，黑盒测试，灰盒测试，有效用例和无效用例，边界条件以及等价类测试。6.1 测试方案设计测试方案是测试阶段的关键技术问题。所