水源判別系統的Web網站設計范文

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摘要:

以實現在線快速、高效地查明礦井充水水源類型為目的，基于網絡的共享、云存儲和云傳輸功能，以數理統計知識為理論基礎，以Microsoft.NETFrameworkVersion及ASP.NETVersion作為開發環境，應用Mysql數據庫及C#開發語言，建立了不同礦井不同含水層的水源樣品數據庫，設計、開發了礦井水源判別系統web網站。結果表明:該網站實現了多用戶登錄達到共享的功能，離子含量分布柱狀圖、Piper三線圖、Zaporozec水質圖、不同數據的庫爾洛夫式匯總表的繪制，以及以判別分析、聚類分析、灰色關聯度分析對樣品水源快速判別和煤礦水化學資料的云存儲等功能。解決了傳統僅限于計算機單機操作，無法完成數據的云存儲和云傳輸的功能。

關鍵詞:

水源判別;網站設計;數理判別;數據庫設計

在礦山建設和生產過程中，水害一直作為一個制約環節存在。眾多突水案例證明，不同的突水水源所形成的的充水模式和災害強度不同，及時準確地判別充水水源是礦井突水事故防控的關鍵環節［1－4］。國內外學者采用諸多分析方法進行判別煤礦充水水源研究，多元統計學方法［5］和非線性分析方法［6－8］的研究已趨漸成熟;利用水化學特征識別充水水源是一種簡便有效的方法，該方法通過繪制Piper三線圖揭示礦區不同地下水含水層的水化學特征，并結合出水點與背景值的水文地球化學特征，可正確判斷出礦區突水水源［9－10］;基于判別分析法和模糊綜合判別法的“底含”數據庫模擬管理系統也可正確判斷礦區突水水源［11－12］。目前，國內外所設計的軟件或判別系統集成了系統聚類分析算法［13］、貝葉斯判別分析算法［14］及灰色關聯度分析算法［15］，但僅限于計算機單機操作，無法完成數據的云存儲和云傳輸等。因此，設計與開發基于Web網站的礦井充水水源判別系統，在網站中實現水源判別具有一定的研究價值。

1系統總體設計

1.1總體框架系統總體設定為六大模塊，分別是基礎信息設置模塊、檢測項模塊、圖表繪制模塊、數據庫管理模塊、數理判別模型模塊及管理員選項模塊，如圖1所示。

1.2總體功能設計系統開發完成后，以網站形式公布，使用者可輸入用戶名及密碼登陸系統，進行權限內的各項操作。網站開發所用到的基本軟件平臺如下。通過參照全國各大煤礦的水質臺賬，制定數據庫標準，該標準包括數據錄入形式、數據所包括的指標及各指標的常用單位。(1)資源共享礦井充水水源判別系統的Web網站可實現多用戶登錄，并共享網站內所存儲的數據，共用網站所設計的判別功能。Web網站應(2)數據存儲功能存儲功能是判別系統的基礎功能，旨在收集不同地區不同煤礦的水質資料，為不同地區不同煤礦的充水水源判別提供參照樣本。通過單項錄入和批量導入并通過校驗的數據均被存儲到系統中。(3)常規水化學特征判別功能系統設計了常規水化學特征判別所需的各類圖表的繪制功能，主要包括Piper三線圖、Zaporoz-ec水質圖、離子含量分布柱狀圖、離子濃度比值對比表及庫爾洛夫表達式。(4)數理模塊判別功能數理判別模塊設計了三種數理統計法的算法:系統聚類分析算法、貝葉斯判別分析算法及灰色關聯度分析算法。

2數據庫設計

2.1數據庫的分類數據庫中包含煤田信息庫、含水層信息庫和水質信息庫。每個信息庫中均設有“新建”、“修改”及“刪除”命令，使用者可添加國內外煤田、礦名稱及煤礦所屬的煤炭集團名稱，可添加與水樣所屬含水層相符的層位信息，需對含水層做其他說明的可在備注一欄注明。水質信息庫的設計囊括了系統對水樣進行多種分析所需的主要陰陽離子指標、PH值、礦化度或TDS、硬度、酸堿度等，并設定了與每個指標匹配的濃度單位以及對水樣進行化驗的機構名稱。

2.2數據庫關聯與管理(1)數據庫關聯為便于數據的查詢與搜索，系統將煤田信息、含水層信息及水質信息關聯到一起，即在水樣數據錄入或導入之前需時先設定其所屬的煤田(包括煤礦)及所屬含水層，如此實現數據庫的完整性，在查詢或搜索某一煤礦全體數據時僅需在查詢(搜索)欄鍵入煤礦名稱即可。(2)數據錄入數據錄入分為單項數據錄入和多組數據導入。單項數據錄入適用于數據量小，數據來源不統一，或某些離子指標缺失的情況。錄入內容包括樣本來源信息、采樣信息、水樣物理性質、陰陽離子含量、PH值、硬度、礦化度或TDS以及微量成分;批量數據導入適用于數據量大、數據來源統一、水源判別時所需分析指標完整且單項錄入耗時多的情況。(3)數據校驗與導出數據校驗是數據入庫之前的一項檢查工作，是確保數據及必需信息完整的關鍵環節。數據導入后進入“分配校驗信息”界面，由管理員指定專業人員校驗數據，管理員也可自行進行校驗工作。數據庫中的所有數據均可導出為Excel格式的文件。

3網站各功能的設計與實現

系統各功能的設計以便捷和高效為原則，即通過簡潔的界面設計使用戶能夠快速高效判別水質、水源類型。

3.1網站前臺登錄功能用戶在瀏覽器網站搜索欄鍵入，即可進入系統登錄界面。界面中設置有用戶名、密碼兩個輸入欄，用戶通過輸入正確的用戶名和密碼并點擊“登錄系統”按鈕即可登錄系統主頁。

3.2后臺各功能設計與實現(1)系統主頁設計系統主頁左側以樹形形式呈現系統的所有模塊選項(圖4)，用戶通過點擊各模塊中的分支選項可進入對應的界面。(2)基礎信息模塊設計基礎信息界面設計有“煤田信息”、“集團信息”、“煤礦信息”、“水源層位”和“化驗機構”等五個板塊，大致采用了INTEGER、VARCHAR、DA-TETIME三種數據類型。該模塊設計了數據庫信息的關聯共享，為信息的查找提供了方便。(3)數據錄入設計該界面設計了六項模塊，分別為基本信息、采樣信息、陰離子、陽離子、PH值及礦化度，硬度。各項信息錄入無誤后通過提交按鈕提交本條數據，提交的數據經后續的數據校驗即可存入數據中心。(4)圖表繪制設計該界面分別設計了數據來源信息(即數據出自哪一煤礦哪一含水層等)，Piper三線圖、Zapor-ozec水質圖、離子差異對比柱狀圖、離子比值對比表、庫爾洛夫式的繪制選項以及圖中所能呈現出的數據的形態與顏色。界面設計圖如圖5所示。(5)數理判別模型設計數理判別模型界面提供給用戶三種數理判別分析方法(圖6)，點擊其中一種判別分析的按鈕即可進入相對應的界面(圖7)，每種判別分析都設有參照水樣和待判水樣的選擇按鈕，數據選擇有誤時可通過重置按鈕重新選擇數據，待數據選擇無誤后即可進行水源的判別。(6)管理員管理設計該界面是管理員授權及管理各類使用者的操作界面，管理員可通過“新建用戶”授權新使用者權限，也可修改用戶權限或對用戶進行刪除操作，在用戶眾多的情況下，可通過用戶名搜索，進而完成操作。

4結論

基于互聯網的礦井充水水源判別系統成功將水化學資料數據庫、常規水化學特征模型及數理判別模型等以網站的形式融合在一起，實現了煤礦水化學資料的云存儲、常規水化學特征模型及數理判別模型的云判別及各地煤礦水化學資料的共享。煤礦水化學資料的共享有助于煤礦突水水源判別研究的進一步發展，對煤礦的建設及安全生產具有一定的現實意義。

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作者：李永軍 姚軻 孫浩 李琛 單位：華北科技學院 安全工程學院 華北科技學院研究生院