基于.NET 的油库监控管理系统设计与实现

    引言 

    油库是储存和外输油品的重要场所。库区内储运的易燃、易爆物质以及生产设备数量较多，事故风险高，安全生产监控难度大。当前油库自动化水平还不高，表现在设备少功能单一传输方式落后等，面对日益激励的能源竞争环境，迫切要求油库提高效率、加快周转、加强安全管理，提高自动化监控和管理水平。 

    1 监控系统设计 

    整个系统采用基于．NET 架构在本地油库采用C ／S 模式，远程管理机关使用B ／S 模式。如果远程管理机关需要查看油库的实时数据，以B ／S 的模式将数据传出，而油库的实时数据每天将以流水日志传入上机机关， 远程管理将这些数据保留。同传统的C ／S 相比，B ／S 系统界面友好，方便用户使用，软件的安装维护升级容易。 

    1．1 系统结构设计 

    整个系统的结构如图1 所示。包括3 大部分：数据采集模块，实时监控系统和数据管理系统。数据采集模块负责采集油库日常运行中的各类实时数据，包括油罐液位温度值、油气浓度报警值、周界报警门禁等信号。这些数据通过RS－485 硬件采集卡传入主控机，以进一步处理和存储。 

    1．2 主要功能 

    整个系统分为安全监控和信息管理两个部分，其中安全监控是指对整个油库业务进行实时跟踪， 是整个系统的核心部分。它包括以下功能模块：

    ①视频监控。油库有摄像头，对油库周围进行实时的监控反应在主控机上；
    ②周界报警。油库四周有报警电缆，当非法跨越踩踏时能提示并报警；
    ③门禁管理。需要发卡并操作门的开闭，并将记录显示保存；
    ④油罐液位监测。以图像数字等形式显示油罐当前液位并提示高低限报警；
    ⑤油气浓度监测。实时监控油库油气浓度异常时报警提示。

图1 系统整体结构

     信息管理是对采集来的实时数据，进行综合处理和对历史数据管理查询，主要包含下面几个模块：

    ①安全信息查询。对油库各种安全监测进行处理情况责任人等方面查询；
    ②收发油数据录入。对收发油的数据进行统一管理，并可以提供查询；
    ③油库储量查询。对原数据进行统计，提供分时间油品的统计并绘图；
    ④电子巡更。对巡逻进行排班，数据录入，并进行查询；
    ⑤编码管理。对油库的油品油罐尺寸大小等可变的状态量进行统一编码。 

    2 基于多层架构的监控系统的实现 

    系统具体实现采用多层架构有很多好处： 将业务规则集中到易于创建、使用和重用的组件中，从而方便了开发和维护；将数据访问集中到组件中，从而减少了应用程序中的重复代码，每个需要访问的窗体都使用了相同的组件； 对任何数据访问的例程更改都只需要进行一次即可，集中式数据访问有助于维护。
 
    本系统采用．NET 2．0＋SQLSERVER2005 的大体框架，系统的具体实现采用了三层体系结构， 分为表示层（Layer＿PresentationUI）、数据访问层（Layer＿DataAccess DAL）、业务逻辑层（Layer＿BusinessLogic BLL）。UI 层使用winform 后台程序由c＃编写。DAL 负责数据库的数据存取，BLL 层通过调用DAL 层的方法来实现业务需求。如果直接依赖、业务逻辑层实例化数据访问层的类，表示层再实例化业务逻辑层的类，会造成强耦合。
 
    如果想把数据库从SQLServer 换成MySQL，则要改变整个业务逻辑层代码，这是个不好的设计。所以一般的做法是，为数据访问层和业务逻辑层分别定义一簇接口，业务逻辑层不依赖具体的数据访问层，而是仅依赖数据访问层的接口族。表示层也一样，依赖业务逻辑层的接口族。如此一来，当要更换数据库时，就不必改写整个业务逻辑层，因为业务逻辑层里根本没有任何数据访问层中的具体类，而全是通过接口实现的。 

    3 重要技术 

    3．1 多线程 

    要采集数据的同时，对数据进行处理，因此需要一个多线程的方式，即各种采集设备使用不同的线程读取硬件，之间互不相连，采集出来的数据放入一个公共的缓冲区中，供主程序处理，数据流程如图2 所示。 

图2 数据流程

    在C＃2．0 中， 线程的处理主要有两种方式， 一种是使用Thread 类。但是这种低级别的线程，不能控制窗口控件，需要另一种安全线程才能操作窗口控件。 

    在C＃2．0 中有一个新增的类BackgroudWorker，同样的功能也可以用异步委托的形式调用，但是使用这个新类可以节省开发时间，把它从创建委托和调用中解放出来，在系统的视频监控下载中使用这个类。若要在后台执行耗时的操作，请创建一个BackgroundWorker，侦听那些报告操作进度并在操作完成时发出信号的事件。可以通过编程方式创建BackgroundWorker，也可以将它从“工具箱”的“组件”选项卡中拖到窗体上。如果在Windows 窗体设计器中创建BackgroundWorker，则它会出现在组件栏中，而且它的属性会显示在“属性”窗口中。若要设置后台操作，请为DoWork 事件添加一个事件处理程序。在此事件处理程序中调用耗时的操作。若要启动该操作， 请调用Run-WorkerAsync。若要收到进度更新通知，请对ProgressChanged 事件进行处理。若要在操作完成时收到通知， 请对RunWorker-Completed 事件进行处理。 

    3．2 泛型 

    在子线程和主程序交换数据时候， 涉及数据的类型不同，相互转换定义复杂，需要传递的变量包括类、字符串数组、整形数组等系统采用泛型结构，C＃2．0 添加了泛型结构。
 
    4 结束语 

    随着石油能源日益紧缺，油库特殊性质实时监控系统已经成为数字化油库研究的重要方向。本文提出了一种基于．NET平台的实时监控系统的方案，该系统目前已经在若干储备油库中使用，效果良好，运行稳定，满足了对油库进行数字化自动化改造和综合管理的需要。