王梓 夏凯

摘 要： 以浙江省杭州市临安区东湖水质为研究对象，针对水质监测产生海量数据难以管理的问题，设计了基于Spring，Spring MVC和Mybatis框架的水质监测管理系统。选取PH值（PH）、溶解氧（DO）、水温（WT）、电导率（COND）、浊度（TURB）等指标作为监测指标。采用Spring MVC框架按视图、控制、模型三层架构设计并实现水质监测数据管理系统。结果表明，基于Spring，Spring MVC及Mybatis框架的水质监测数据管理系统，具备性能高，代码复杂度低，代码复用率高等特性。

关键词： 水质监测； 数据管理； Spring； SpringMVC； MyBatis

中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：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

水污染日益严重，环境保护也变得更加重要，因此监测水质的重要性也日益突出。水质监测是目前人们对水体安全状况分析的重要手段，水质监测指标常常会涉及十几个甚至更多，因此会产生大量的监测数据，传统的人工统计分析方法已很难适应如今数据管理的需求。因此，采取先进的科学的监测方法满足大量数据管理的需求十分必要。

近年来，国内众多学者关于水质监测管理系统研究已经有很多成果。例如靳晟等对猛进水库的水质监测管理信息系统的研究[1]；陈益等对三峡库区水质监测管理信息系统进行了设计[2]。赵自越等针对某个人工湖进行了水质预警研究[3]。高学平等对龙湖的水质监测数据管理系统的研究[4]。王婧使用STM的32位高端ARM处理器来设计水质监测系统[5]。王令群等人實现对系统用户管理以及参数的实时检测[6]。李雨宣等人设计了三峡水质实时监测系统[7]。陆洲等设计农用灌溉水水质监测系统[8]。林崇池介绍了亚湖水质自动监测系统的建设与运行[9]。韩晓燕设计了新城水库泵站应用水质自动监测系统[10]。董浩等人设计了一套微型水质监测系统[11]。路荣坤等人设计了一款远程水质智能监测系统[12]。张艳萍等人设计了一种基于无线传感器网络的水质监测系统[13]。梁斯勇等人使用水质传感器采集数据监测水质数据 [14]。以往的水质监测数据管理系统多是基于传统的C/S模式或者B/S模式建立的，由于维护成本高，性能低，代码复杂度高，代码复用率低等局限性，难以很好的满足相关部门对当前水质监测数据的管理需求。本文以浙江省杭州市临安区东湖为研究对象，基于Spring，SpringMVC及Mybatis框架设计并且实现水质监测数据管理系统，对水质监测数据进行管理研究。

1 框架介绍

1.1 Spring MVC框架

MVC模式（Model-View-Controller）是软件工程的一种软件架构模式，3个基本部分为Model、 View、Controller。Spring是以轻量级的开源框架，它以控制反转原则和面向方面编程思想为基础，提供管理业务对象服务。Spring框架提供构建Web应用程序和的全功能MVC模块，它是一种高度可配置的MVC框架。Spring MVC实现了MVC的核心概念，它为Controller和处理程序提供了大量与此模式相关的功能，当向MVC添加反转控制时，它使应用程序高度解耦，提供简单的配置更改就可以动态地更改组件的灵活性，图1所示为Spring MVC设计模式结构。

1.2 MyBatis框架

MyBatis框架集合多种操作型关系数据的概念和方法，它是一个强大的数据访问工具和解决的方法。MyBatis框架主要包括DAO组件与SQL Map组件两大类。MyBatis DAO组件的主要目标是抽象化应用程序的数据访问层和持久层的表示方式和位置，使它远离应用程序的业务逻辑，其主要功能是帮助开发人员方便地开发J2EE应用程序。

SQL Map组件是MyBatis Database Layer框架的重要组成部分，它使用简单的XML配置文件将Java Bean、XML、Map映射成SQL语句，通过SQL语句的执行获得Java Bean、XML、Map等对象。MyBatis SQL Map能有效降低访问数据库代码的冗余性，提高代码复用率。

2 业务流程与系统设计

根据水质监测平台管理应用的需求，通过了需求分析和业务设计分析。全方位地描述了该系统的模型，阐述了这个系统所需要的数据库和数据库设计，以及系统功能设计。其中包括详细数据库表的创建和字段的属性规定。

2.1 业务流程的分析

通过业务流程图的分析，可以在精确地描述业务流程的过程，主要包括以下功能：水质定点采集数据展示，水质监测数据分析，水质监测空间分异特征，多种水质监测指标展示和多示范点登录。

2.2 功能分析

业务流程功能分析是对整个水质监测系统的整体的阐述，是对其中每个功能模块的分析。水质监测系统的业务流程如图2所示。

示范点登录功能分析是对示范点登录后的整体阐述，对登录示范点后的每个功能模块的分析，登录示范点后可以查看对应示范点的数据的展示和采集点的地图的展示，并且可以登出到水质监测系统首页。登入后可以管理自己后台的数据和采集点的位置。

水质监测系统登录了示范点后的功能分析图如图3所示。

2.3 数据库设计

本项研究采取了E-R图（实体-联系图）对数据进行了具体的分析。根据水质监测平台的功能分析和数据库的分析，得到了该水质监测系统的E-R图，如图4所示。该系统有权限表，用户表，地区表，数据表，设备表，上传日志表共6张数据表。

3 系统实现

3.1 监测背景

东湖位于杭州市临安区，是人工开挖的湖泊。东湖水域面积600m2左右，平均水深1.5m。自动监测指标和人工监测指标都包括PH值（PH）、溶解氧（DO）、水温（WT）、电导率（COND）、浊度（TURB）共五项。

3.2 水质监测系统

根据以上水质监测数据管理系统结构和功能模块设计，结合东湖水质监测实际情况，系统开发如表1。

登录新安或乌镇示范点后，分别进入新安或乌镇示范点后台管理页面，然后可以管理采集器采集到的数据并且管理采集器在地图上的分布位置。在后台管理页面，包括数据可视化和地图两个选项，可以分别进入数据可视化页面和采集器地图分布页面。在数据可视化页面，有搜索数据的选项，搜索数据选项有设备编号等五个选项，在选择好搜索选项以后，可加载数据可视化展示图。在可视化图可以分别多种水质监测指标单图展示和多图展示各项水质监测指标。在地图页面，中间的菜单中可以选择设备，在页面的右边是采集器在地图上面的分布，该地图有普通地图和卫星地图两种情况可供选择。在地图上会显示采集器的基本信息。

4 结束语

本文以临安东湖为例，针对海量的水质监测数据，建立了基于SSM框架的水质监测数据管理系统，实现了数据可视化展示功能、采集设备地图分布功能、水质定点采集数据展示、水质监测数据分析、水质监测空间分异特征、多种水质监测指标展示等功能。该系统服务于临安东湖的运行管理，对类似工程具有指导意义。它与传统的B/S和C/S模式相比，从性能上，复杂度上，代码复用率等方面提出了改进。在系统功能上，融合了信息查询，数据管理等功能，保证了数据的一致性和安全性。

参考文献（References）：

[1] 靳晟，孙海军，曹伟.猛进水库水质监测管理信息系统开发研究[J].水电能源科學，2010.28（3）：135-137

[2] 陈益.三峡库区环境水质监测管理信息系统的设计和研究[D].重庆大学硕士学位论文，2010.

[3] 赵自越，张晨，高学平.基于虚拟现实的水质预警[J].水资源保护，2013.29（2）：91-94

[4] 高学平，王振江，张晨，訾天亮，李岳东.基于B/S模式的水质监测数据管理系统研究[J].水利水电技术，2016.47（5）：101-104

[5] 王靖.水质监测系统设计[J].黑龙江科技信息，2017.13：34

[6] 王令群，袁小华.水质监测系统的设计与实现[J].工业和信息化教育，2016.1：91-94

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[8] 陆洲，李江华.农用灌溉水水质监测系统设计—基于无线传感设备网络[J].农机化研究，2017.39（7）：235-239

[9] 林崇池.浅析亚湖水质自动监测系统的运行管理机制[J].亚热带水土保持，2017.29（1）：58-61，65

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[11] 董浩，廉小亲，王晓冰，郝宝智，段振刚.基于物联网的水质监测系统的设计与实现[J].测控技术，2018.2：105-109

[12] 路荣坤，陈忠孝，秦刚，叱婵娟.基于4G-DTU水质监测系统的设计[J].机械与电子，2018.36（1）：58-61

[13] 张艳萍，臧红岩，冯留阳.基于WSN和GPRS网络的远程水质监测系统[J].中国战略新兴产业，2018.12：104

[14] 梁斯勇，黄澎奋，梁杰，张淇杰.基于GPRS和嵌入式技术的水质监测系统设计[J].信息与电脑（理论版），2018.2：64-65，68