毕业设计基于Web的船舶锅炉远程操作实训软件系统

大连海事大学装订线毕 业 论 文二一三年六月基于Web的船舶锅炉远程操作实训软件系统 专业班级： 09级自动化三班 姓 名： 指导教师： 信息科学技术学院摘 要近几十年中国的经济有了飞速的发展，航海业做为中国经济发展的一个重要组成部分也取得了惊人的进步，对船舶专业的人才的需求也大量的增加，但由于船舶的特殊性，大部分船舶实验室都不能按照实际船舶布局进行规划布置，缺少实船环境造成在实际的训练中受到很大的局限性。随着Web技术的飞速发展和远程操作技术的成熟，使得这个问题得到了很好的解决。与传统的技术相比较Web技术的适应性、应用性和互操作性都是无可比拟的。基于Web的仿真系统具有成本低、可维护性好和集成度高等优点，是将来仿真系统的一个主要发展方向。本文是在Visual Studio 2008开发环境下，利用ASPNET和C语言的配合，设计开发了基于Web的船舶锅炉远程操作实训软件系统。主要技术包括，母板的使用，对ASPNET基本控件的使用，网页设计的基本规则，C语言的编程，SQL Server2008后台数据库的设计，ADO.NET数据库访问技术以及基于IIS的局域网网页发布技术。本仿真系统主要包含燃烧系统页面、水循环系统页面、水蒸气系统页面等五个仿真页面和登录、注册两个页面。其主要作用是用来训练一个船员对船舶辅锅炉的燃烧系统、水循环系统等各个系统的熟练操作以及遇到事故时的处理方式，我们可以通过后台数据库来判断一个船员的操作正确与否。这样即经济又可以保证船员的人身安全。关键词：Web技术；ASPNET；SQL Server2008数据库；船舶辅锅炉；IISAbstractIn recent years Chinas economy has developed rapidly, the maritime industry as an important part of Chinas economic development has made remarkable progress, the number of the ship professional talents are needed to increase, but due to the particularity of the ship, most of the ship laboratory can not in accordance with the actual ship layout planning layout,the lack of real ship environment caused by limitations in practical training.With the rapid development of Web technology and remote operation technology maturity, which solves this problem well. Compared with the traditional technology, the flexibility of the Web technology, application and interoperability are there is nothing comparable to this. The simulation system based on Web has the advantages of low cost, good maintainability and higher integration advantages,which is one of the main direction of the future development of the simulation system.This article is in the Visual Studio 2008 development environment, using ASP.NET and C# language, Design and development of the marine boiler remote operation training software system based on Web. The main techniques include, motherboard, the use of ASP.NET basic controls, the basic rules of webpage design, C language programming, the design of SQL Server2008 database, ADO.NET database access technology and distribution technology IIS webpage based on lan.This simulation system mainly includes five simulation page, the combustion system page, water circulation system page, water vapor system page and so on, and login, registration page. Its main function is for training skilled operation of a crew to each system of marine auxiliary boiler,For example,combustion system, water cycle system and so on , And, it can be trained crew to deal with sudden accident. We can through the backstage database to determine whether a crew operating correctly or not. It is economic and can guarantee the safety of the crew.Keywords: Web; ASP.NET; SQL Server2008 database; marine auxiliary boiler; IIS目 录第1章绪论- 1 -1.1课题研究的背景及意义- 1 -1.2 相关领域研究动态- 1 -1.3 论文结构- 2 -第2章 船舶锅炉系统简介- 3 -2.1 船舶锅炉本体及附加设备- 3 -2.1.1锅炉本体- 3 -2.1.2附加设备- 4 -2.2 船舶锅炉系统及锅炉附件- 4 -2.2.1 燃油系统- 4 -2.2.2 汽水系统- 4 -2.2.3 锅炉附件- 5 -2.3 本章小结- 6 -第3章 系统开发软件- 7 -3.1 ASP.NET- 7 -3.2 C#语言- 8 -3.3 SQL Server 2008- 8 -3.4 Visual Studio 2008- 9 -3.5 Web技术的发展- 10 -3.6 本章小结- 11 -第4章 仿真系统的软件开发- 12 -4.1仿真系统的实现- 12 -4.1.1 总体设计思路- 12 -4.1.2 登录和注册页面的实现- 12 -4.1.3 仿真页面的设计- 14 -4.2仿真系统的局域网发布- 19 -4.2.1 IIS简介- 19 -4.2.2 网站发布- 20 -4.3 本章小结- 21 -第5章 仿真系统的设计与功能测试- 22 -5.1登录和注册页面的设计与功能测试- 22 -5.1.1 登录页面的设计与功能测试- 22 -5.1.2 注册页面的设计与功能测试- 22 -5.2系统仿真页面的设计与功能测试- 23 -5.2.1 主页面的设计与功能测试- 23 -5.2.2 燃烧页面的设计与功能测试- 24 -5.3数据库的功能测试- 27 -5.4 本章小结- 28 -第六章 总结与展望- 29 -参 考 文 献- 30 -致 谢- 31 -附录- 32 -III基于Web的船舶锅炉远程操作实训软件系统基于Web的船舶锅炉远程操作实训软件系统第1章 绪论1.1 课题研究的背景及意义随着我国经济的飞速发展，水上运输业作为我国国民经济的重要组成部分也取得了惊人的进步，船舶做为水上运输的主体越来越引起人们的关注，成为了研究的热点课题。船舶锅炉（本文中主要指辅锅炉）是船舶动力装置的重要组成部分，也是远洋运输船舶必备的辅机设备。锅炉所产生的蒸汽主要用于加热燃油、滑油、工作水以及满足日常生活所需。当今科技的迅速发展对人们的生活和工作产生了巨大的影响，其影响自然也触及到了水上产业。随着电子和计算机技术的发展，船舶锅炉自动化的程度越来越高，船舶锅炉的给水、点火、蒸汽加热燃油等自动调节过程使得船舶锅炉的运行效率不断提高，同时调节的过程和自动控制的难度也不断增加，这就对船舶工作人员的技术水平和熟练操作程度提出了更高的要求。调查显示，在所有船舶事故中，人为因素导致的事故占很大比重，不仅会对国家和个人的经济造成很大的损失更会产生人员伤亡。所以为了船舶锅炉能够安全、平稳、高效的运行，操作人员不仅要有扎实的专业知识，还必须拥有熟练的操作技术和处理突发事故的能力。目前，全国航海类院校对海员的培养大部分还停留在理论知识层面，对实际操作技术的培养还远远达不到要求，主要是由于船舶锅炉系统所处环境及其应用的特殊性决定的。实际锅炉系统的建造不仅复杂、占用大量场地而且所需费用比较高，在后期的实训过程中还涉及到油、水、电的消耗，停用保养也需要大量的资金。最需要注意的是由于学员经验的不足以及技术的不熟练，在训练过程中往往会发生重大事故造成人员伤亡和经济损失。鉴于以上种种因素，仿真模拟软件就成为了一个比较合适的选择，即经济又安全而且不受场地的限制。本文所设计的仿真软件在传统的单机仿真基础上，借助Web技术的飞速发展又向前走了一步，实现了远程操作，使得训练的场地扩大到了任何有网络的地方，而且对训练设备的要求进一步降低了，家庭个人CP就可以实现，更加的方便高效。1.2 相关领域研究动态对于锅炉的研究，国外始于上个世纪六十年代末，并且取得了一定的成果。例如，美国EPRI（Electrical Power Research Institute）在1984年成功的研发出了MMS（Modular Modeling System），并将其应用于火电锅炉机组动态特性分析领域和各种内部或外部扰动工况对机组影响的评价领域1。70年代末，德国Stuttgart大学成功设计出了一款运行特性分析的非线性模型及响应的计算机软件，且适用于火电锅炉机组大状态变动工况下，并于1984年得到了实验性的验证2。同时世界上的其他国家也取得了一定的研究成果。国内对锅炉的研究早于国外，始于上个世纪三十年代，但是对问题的研究比较简单，且研究对象多是电站锅炉3。总之国内外的早期研究重点都是理论方面，而且主要是对火电锅炉和电站锅炉的研究。随着电子及计算机技术的迅猛发展，对锅炉系统的仿真培训系统的研发开始萌芽。美、日、德等国家从上个世纪八十年代起先后纷纷使用计算机仿真系统对工人进行操作培训4。我国在1983年自行研制出了第一台200MW的燃煤锅炉机组仿真培训系统，随后更大功率的火电锅炉机组和核电站模拟机组也相继投入使用5。但是船舶锅炉由于其所处环境及应用的特殊性，对其展开的仿真研究工作却并不多见。国外主要是对小型船舶火管锅炉的动态建模与仿真展开工作，对大型油轮的研究极其罕见。国内的研究主要集中在各大航海类院校，也处于研究的萌芽期6。综上可知，本文的研究无论在国内还是国外都是没有先例的，对于虚拟技术的远程操作在船舶锅炉方面有一定的探索意义。1.3 论文结构本文的结构如下：第一章：引言。主要介绍了课题背景和意义、相关领域的研究动态以及课题的总体框架。第二章：船舶锅炉。介绍了船舶锅炉本体、系统及锅炉附件。第三章：系统开发软件。简略的介绍了本仿真系统所需的软件以及开发环境。第四章：仿真系统的软件开发。主要详述了仿真系统的软件设计过程和实现方法，以及如何在局域网发布。第五章：仿真系统的设计和功能测试。详细介绍了仿真系统的功能和各个部分的测试结果，并对系统的如何操作做了简单的说明。第六章：总结和展望。对本课题的工作做了简单的总结，并对未来的发展前景做了简要的分析和展望。第2章 船舶锅炉系统简介锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃烧中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉的转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。在以柴油机为动力装置的船舶上，船舶锅炉产生的蒸汽主要用于辅机燃油加热或者生活所需。在对船舶锅炉仿真操作系统深入讨论之前，首先介绍船舶锅炉本体、锅炉系统以及锅炉附件，在硬件方面给读者一个感性的认识。2.1 船舶锅炉本体及附加设备2.1.1锅炉本体锅炉的本体部分由汽包及其附件，各受热面，联箱及其连接管道，汽水系统管道和附件，燃烧设备，烟风管道，构架（包括平台、扶梯）和炉墙组成7-10。下面我们将介绍锅炉本体的重要组成部分，包括汽包、联箱和水筒、炉膛和燃烧器。（1）汽包汽包亦称锅筒，是自然循环锅炉中最重要的受压元件，汽包的作用主要有，连接上升管和下降管，组成水循环回路，同时接受省煤器的给水，以及向过热器输送饱和蒸汽。因此，汽包是工质加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，保证锅炉正常的水循环。内部有水汽分离装置和连续排污装置，保证锅炉蒸汽品质。有一定水量，具有一定蓄热能力，在锅炉工况发生变化时，能减缓气压的变化速度，起到稳定气压的作用。汽包上有压力表、水位计、事故放水安全阀等设备，保证锅炉安全运行。作为一个平衡容器，提供水冷壁汽水混合物流动所需的压力。锅炉启动时，会先检测汽包水位值，若水位值过低，将不允许锅炉启动。（2）联箱和水筒 联箱和水筒都是用来固定蒸发受热面管束的，以使水冷壁管内形成正常的水循环。它们还能将锅炉水中沉淀出的泥渣通过下排污管道将其排除。（3）炉膛炉膛是由炉墙包围起来供燃烧的立体空间，是燃油雾化、燃烧、释放化学能的场所。炉膛的作用是保证燃料尽可能的燃烧，并使炉膛出口烟气温度冷却到对流受热面安全工作允许的温度。因此，炉膛应有足够的空间，并布置足够的受热面。此外，应有合理的形状和尺寸，以便于和燃烧器配合组织炉内空气动力场，使火焰不贴壁、不冲墙、充满度高，壁面热负荷均匀。（4）燃烧器 燃油锅炉的燃烧器是由喷油器和配风器组成的。是将燃料和空气按照要求的比例、速度、浓度和混合方式送入炉膛中，并使燃料能在炉膛内稳定燃烧的装置。在燃烧系统里，往往配有比例控制器调节风油比，助燃空气不足或过量，都会使燃料达不到最高燃烧率，浪费能源，增加经济成本。2.1.2附加设备（1）蒸汽过热器锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件。它接受从汽包中过来的饱和蒸汽，经过其加热后，向外界输送过热蒸汽。它的位置根据外界对过热蒸汽温度高低的要求而定。（2）省煤器 省煤器就是锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收的是比较低温的烟气，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器。（3）空气预热器 空气预热器就是利用锅炉尾部烟道中的烟气通过内部的散热片将进入锅炉前的空气预热到一定温度的受热面。用于提高锅炉的热交换性能，降低能量消耗。既回收了热量，又改善了燃油的燃烧条件。2.2 船舶锅炉系统及锅炉附件2.2.1 燃油系统船舶燃油系统是通过管道和燃油输送泵为船舶各种设备提供燃油的管系。其主要任务是向主机、副机及锅炉提供数量足够和质量可靠的燃油。主要由燃油舱、沉淀柜、日用柜、驳运泵、调驳阀箱、分油机、粗细滤器、低压输送泵、加热设备及有关的管路和阀门等组成。上述设备按其功能不同主要分为：注入、贮存、测量、驳运、净化、供应等几个部分。其具体过程为，燃油系统中的驳油泵将燃油从油舱送到日用油柜，再由燃油泵抽出，经过加压、加温和过滤后，送至燃烧器燃烧。只有在良好的燃油系统下才能实现其自动控制11。本仿真系统有着清晰的过程图示，可以在操作的过程中观察到系统的运行情况。2.2.2 汽水系统锅炉的汽水系统主要由给水管路、省煤器、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热蒸汽以及主再热蒸汽管路等组成。其主要作用是使水吸热、蒸发，最后变成有一定参数的过热蒸汽。具体包括给水系统、凝水系统、蒸汽系统和排污系统。给水系统的任务在于向锅炉提供符合条件的锅水。在前面介绍锅炉本体中的汽包时提到过，锅炉失水会导致严重的事故。因此，为了保证锅炉稳定安全的运行，每台锅炉都设有两套给水设备，一套使用时，另一套备用，防止一套发生事故时，给水不及时造成事故。整个给水系统包括锅炉给水输送管道、加热器、给水泵以及调节阀。凝水系统主要由凝结水泵、低压加热器、除氧器以及凝汽器组成。其主要任务是对各处的蒸汽凝水进行回收。锅炉供应的蒸汽，在释放出其热量后会凝结成水，经过凝汽器等设备后，流回热水井。这样可以节约用水，降低成本。蒸汽系统由锅炉、蒸汽减压阀组、蒸汽分配站、输送管路、大气冷凝器、热井、锅炉给水泵等组成。其主要作用是把锅炉中产生的蒸汽经过减压阀组减压后输送出去，蒸汽经分配站为各油舱、设备、蒸汽伴行管等需要加热的地方提供高温的蒸汽，加热后回到凝水管，再经过大气冷凝器由低温淡水冷却后，直接流入大气冷凝器下面的热井，另外当废气锅炉产生过量蒸汽时会通过过量蒸汽阀自动将多余蒸汽排至大气冷凝器再回到热井。当锅炉需要补水时给水泵就从热井抽水从而形成闭口循环。排污系统是排除锅炉水面浮油和底部污垢的管路及附件的总称。主要由积渣盘、上下排污阀和止回阀等组成。上排污阀主要是排除漂浮在水面上的油污、悬浮物等，锅炉底部的沉淀物则通过下排污阀排除。应到注意，锅炉每天都要通过上排污阀进行表面排污，而通过下排污阀的底部排污则一般在熄火停炉后或锅炉负荷较低时进行。如果一次没有排除干净的话，可以进行多次排污。2.2.3 锅炉附件锅炉的附件指用来检测水位、压力、监督燃烧等保证锅炉安全经济运行的装置和仪表。其中最重要且任何锅炉都必备的主要附件包括水位计、安全阀和压力表。（1）水位计 在前面我们已经介绍过，锅炉运行时，锅炉失水或是满水都会造成事故发生。因此，随时了解锅炉中的水位至关重要。一般情况下，每个锅炉配备两个水位计，分别在左右两侧。主要有两个作用，一是为了当另一个损坏时可以备用；二是，当船舶摇摆或是倾斜的时候可以通过两个水位计的值来判断锅炉中的水位情况。锅炉在正常工作情况下，炉水水位应该是在最高工作水位和最低工作水位之间。 水位计一般有玻璃管式、平板玻璃式、云母片式、低水位计等几种形式。（2）安全阀 安全阀是用来限制锅炉的最大工作汽压，防止气压过高对锅筒和受热管束造成损坏，确保锅炉安全的必要保护设备。每台锅炉至少装设有两个安全阀。当锅炉的工作压力超过一定的数值时，安全阀自动打开，将多余的蒸汽排放出去，使压力降低，当压力回到正常值时，安全阀自动关闭。之所以安装两个安全阀也是为了安全考虑，当一个安全阀失灵之后，另一个安全阀仍然可以工作，降低了因压力过高而发生爆炸事故的概率。（3）压力表压力表是用来显示锅炉中蒸汽压力大小的装置，与锅筒直接相连，每台锅炉至少需要安装一台灵敏可靠的压力表。常用的压力表为弹簧管式压力表。该类型的压力表是利用椭圆形弹簧管内壁两侧的受压面积不等，产生随汽压变化而变化的作用力，从而用弹簧管变形度的改变来指示压力。2.3 本章小结本章简要的描述了船舶锅炉本体部分的组成、附加设备以及锅炉的附件，着重阐述了船舶锅炉的燃烧系统和汽水系统。可以使读者对船舶锅炉有了基本的认识，也为下一步的仿真做了一个简单的硬件方面的简介，有利于读者对仿真软件应用的理解。第3章 系统开发软件本系统使用的开发平台是Microsoft公司推出的新一代建立动态Web应用程序的ASP.NET。所使用的后台编程语言是C#，数据库采用的是SQL Server 2008，局域网发布使用的是IIS技术。3.1 ASP.NETASP.NET是微软公司推出的新一代建立动态Web应用程序的开发平台，是一种建立动态Web应用程序的新技术。它是.NET框架的一部分，可以使用任何.NET兼容的语言（如Visual Basic.NET、C#和JScript.NET）编写ASP.NET应用程序。当建立Web页面时，可以使用ASP.NET服务器端控件来建立常用的UI（用户界面）元素，并对它们编程来完成一般的任务，可以把程序开发人员的工作效率提升到其他技术都无法比拟的程度。ASP.NET是目前主流网络开发技术之一，它本身具有许多优点和新特性，具体介绍如下。高效的运行性能由于ASP.NET应用程序采用页面脱离代码技术，即前台页面代码保存到aspx文件中，后台代码保存到cs文件中，这样当编译程序将代码编译为dll文件后，ASP.NET在服务器上运行时，可以直接运行编译好的dll文件，并且ASP.NET采用缓存机制，可以提高运行ASP.NET的性能。简单性、灵活性很多ASP.NET功能都可以扩展，这样可以轻松的将自定义功能集成到应用程序中。例如，ASP.NET提供程序模型为不同数据源提供插入支持。可管理性ASP.NET中包含的新增功能使得管理宿主环境变得更加简单，从而为宿主主体创建了更多增值的机会。生产效率使用新增的ASP.NET服务器控件和包含新增功能的现有控件，可以轻松、快捷的创建ASP.NET网页和应用程序。新增内容可以提供系统级的功能，此类功能通常可能会要求开发人员进行大量的编写程序的工作。新增数据控件、无代码绑定和智能数据显示控件已经解决了核心开发方案问题。ASP.NET的运行原理是当一个HTTP向服务器请求并被IIS接收后，首先，IIS检查客户端请求的页面类型，并为其加载相应的dll文件，然后，在处理过程中将这条请求发给能够处理这个请求的模块。在ASP .NET中，这个模块叫做HttpHandler，之所以aspx文件可以被服务器处理，就是因为在服务器端有默认的HttpHandler专门处理aspx文件。IIS将这条请求发给能够处理这个请求的模块之前，还需要经过一些HttpModule的处理，这些都是系统默认的Modules。HTTP请求传到HttpHandler之前要经过不同的HttpModuls处理有四个好处，一是为了一些必要的过程；二是为了安全性；三是为了提高效率；四是为了用户能够在更多的环节上进行控制，增强了用户的控制能力12。3.2 C#语言C#语言是微软公司开发的基于.NET Framework的一种编程语言，它继承了C/C+优良传统，又借鉴了Java的很多特点。微软对C#语言的定义是：“C#是从C和C+派生出来的一种简单、现代、面向对象和类型安全的编程语言。C#主要是从C/C+编程语言家族移植过来的，试图结合Visual Basic的快速开发能力和C+的强大灵活的能力。C# 具有如下的特点：通用，支持跨平台。C#程序的客户端可以运行在不同类型的客户端上，如 PDA、手机等。简单，主要体现在垃圾收集、指代等特性上。垃圾收集机制将减轻开发人员对内存的管理负担，而指代功能更是可以让开发者不经过内部类就调用函数。利用C#的这些功能，可以使开发者通过较少的代码来实现更强大的应用程序，并且能够更好的避免错误发生，从而缩短了应用系统的开发周期。面向对象设计，C#具有封装、继承和多态等面向对象程序语言的特征，而且提供了完善的错误和异常触发机制。与Web应用紧密的结合，C#支持绝大多数的Web标准，如HTML、XML、SOAP等。这是C#最大的特点，使用它可以轻松开发各种企业级应用平台。兼容性，C#遵循.NET的公共语言规范（CLS），能够保证与其他语言开发的组件兼容。灵活的版本处理技术，C#在语言本身内置了版本控制功能，开发人员可以更加容易的开发和维护13。 从上述的描述中我们可以看出C#语言在所有的开发语言中具有非常大的优势，这也是我们本次仿真为什么选择C#语言作为我们的后台运行程序的编程语言的原因。 3.3 SQL Server 2008当今时代是个信息大爆炸的时代，我们把信息存入电脑中就变成了数据，数据的集合就叫做数据库。SQL Server是目前最流行的数据库开发平台之一，而SQL Server2008是最新的版本，这就是本课题选择其做为后台数据库的原因。SQL Server2008系统由四个部分组成分别是数据库引擎、Analysis Services、Reporting Services以及Integration Services，提供了两种类型的数据库，系统数据库和用户数据库。主要对象包括数据库关系图、表、视图、同义词、存储过程、函数、触发器、成像机、类型、规则和默认值等。在具备所有以前版本的优点之外还新增加了如下特点：简单的数据加密，可以对整个数据库、数据文件和日志文件进行加密，而不需要改动应用程序，这样就增加了数据库的安全性以防止未授权的用户访问。外键管理，为加密和密钥管理提供了一个全面的解决方案。为了满足不断发展的对数据中心的信息的更强安全性的需求，公司投资给供应商来管理公司内的安全密钥。SQL Server 2008通过支持第三方密钥管理和硬件安全模块产品为这个需求提供了良好的支持。增强了审查，可以是你审查你的数据的操作，从而提高了遵从性和安全性。改进了数据库镜像，提供了更可靠的平台。包括页面自动修复功能和提高了性能。加强了可支持性，包括了新增加的执行计数器，似的可以更细粒度的对数据库管理系统日志记录不同阶段所耗费的时间进行计算；还有动态管理视图和对现有的视图的扩展，用来显示镜像回话的更多信息。热添加CPU，为了在线添加内存资源而扩展SQL Server中的已有支持，热添加CPU使数据库可以按需扩展。CPU资源可以添加到SQL Server 2008所在的硬件平台上而不需要停止应用程序14。总而言之，SQL Server 2008是一个功能丰富的关系型数据库管理系统，具有可信任的、高效的、智能的特点。3.4 Visual Studio 2008Visual Studio 是一套完整的开发工具，用于生成 ASP.NET Web 应用程序、XML Web services、桌面应用程序和移动应用程序。Visual Basic、Visual C# 和 Visual C+ 都使用相同的集成开发环境 (IDE)，这样就能够进行工具共享，并能够轻松地创建混合语言解决方案。Visual Studio提供了丰富的开发环境，包含如下特性：页面设计：使用Web表单设计器可以通过拖拽的方式来设计页面，这可以省去很多编写HTML代码的麻烦。自动错误检测：Visual Studio能够自动的报告出代码编写中的错误，这样不用经过调试就可以发现那些诸如语法错误的错误，可以节省代码调试时间。调试工具：Visual Studio提供了强大的调试工具，使用这些调试工具可以查看运行中的代码和跟踪变量的内容。智能感知：在代码编辑过程中，Visual Studio能够识别变量并自动列出该对象的信息以方便代码的编辑。Microsoft Visual Studio 2008是面向Windows Vista、Office 2007、Web 2.0的下一代开发工具，是对Visual Studio 2005一次及时、全面的升级。VS2008引入了250多个新特性，整合了对象、关系型数据、XML的访问方式,语言更加简洁。使用Visual Studio 2008可以高效开发Windows应用。设计器中可以实时反映变更,XAML中智能感知功能可以提高开发效率。同时Visual Studio 2008支持项目模板、调试器和部署程序。Visual Studio 2008可以高效开发Web应用，集成了AJAX 1.0，包含AJAX项目模板，它还可以高效开发Office应用和Mobile应用15。3.5 Web技术的发展Web是World Wide Web的简称，中文称之为万维网，是用于发布、浏览、查询信息的网络信息服务系统，由许多遍布在不同地域内的Web服务器有机地组成。Web的不断完善都是基于各种Web技术的不断发展，Web的应用架构是由英国人Tim Berners-Lee在1989年提出的，而它的前身是1980年Tim Berners-Lee负责的Enquire(Enquire Within Upon Everything的简称)项目。1990年11月第一个Web服务器nxoc01.cern.ch开始运行，由Tim Berners-Lee编写的图形化Web浏览器第一次出现在人们面前。1991年，CERN(European Particle Physics Laboratory)正式发布了Web技术标准。目前，与Web相关的各种技术标准都由著名的W3C组织(World Wide Web Consortium)管理和维护。Web技术的发展主要分为三个阶段，大体总结为静态技术阶段、动态技术阶段和Web2.0新时期。Web技术的第一阶段主要是静态的Web页面。在这个阶段，HTML语言就是Web向用户展示信息的最有效载体。HTML的全程是超文本标注语言，它通过提供超文本格式的信息，在客户端的用户机上显示出完整的页面。Web服务器使用HTTP超文本传输协议将HTML文档从Web服务器传输到用户的Web浏览器上。由于受HTML语言和旧式浏览器的制约，Web页面只能包含静态的文本和图像信息，限制了资源的共享。Web技术发展的第二个阶段是动态技术阶段，人们将传统单机环境下的编程技术引入互联网与Web技术相结合，形成了新的网络编程技术。Java语言的问世和CSS、DHTML的加入真正的使HTML页面变得动态起来。其后语音、视频插件的发展使页面变的更加丰富起来，我们将要用到的C#语言就是微软为了对抗Java语言而专门设计的一款网络编程语言。Web发展的第三个阶段是Web2.0新时期，目前对Web2.0还没有一个准确的定义，在这一阶段，用户可以自己主导信息的生产和传播，从而打破了原先所固有的单向传输模式。具有更好的交互性，Web2.0的精髓就是以人为本，提升用户使用的体验性16。Web技术的发展为我们的仿真系统提供了技术层面的支持，把我们从传统网络技术中解脱了出来。3.6 本章小结本章主要介绍了本次仿真系统开发过程中所用到的各种软件以及开发平台，简述了Web技术的发展历史以及各个软件的优点。对仿真系统的软件方面做了一个简要的介绍，有助于读者对接下来设计章节的理解。第4章 仿真系统的软件开发4.1仿真系统的实现4.1.1 总体设计思路由于本设计是基于Web的远程控制仿真系统，所以我们最先要解决的是用户的登录和注册问题。我们首先需要设计出一个登陆界面和一个注册界面，从而导致一个必然的结果，我们还需要对用户的信息进行储存，为了解决数据存储的问题，我们必须建立一个后台数据库。解决上述问题之后我们需要考虑的是仿真界面的设计，这就设计到了我们上面介绍过的关于锅炉方面的知识，经过多次的讨论以及结合实际，我们设计了出了五个界面，主界面、燃烧界面、水循环界面、蒸汽循环界面和控制面板界面。接下来就是要通过我们选择的软件来实现各种我们需要的仿真功能，功能的实现会在接下来的讨论中给与说明，最后是在局域网中发布网站。4.1.2 登录和注册页面的实现注册及登录验证模块设计实现了一个Web网站中最为普遍的登录及用户信息管理的功能。（1）数据库设计本仿真软件采用的是SQL Server 2008数据库系统，在该系统中新建一个数据库，将其命名为guolu。创建用户信息表（tb_User），用于保存用户基本信息，表结构如表4.1所示表4.1 用户信息表tb_User的结构字段名称类 型是否主键描 述UserIDint是用户编号UserNamenvarchar用户名PassWordnvarchar密码Emailnvarchar电子邮箱Rolebit管理员权限（ture为管理员，false为非管理员）（2）登录页面的实现过程登录页面实现了用户登录的功能，是整个Web应用程序的起始页，对于未注册的用户还提供了注册的功能。主要用到的技术是数据查询。首先是页面设计我们用系统自带的控件来实现，主要用到了四种常用的控件，分别是2个TextBox控件，2个Button控件、2个Label控件和1个Image控件。具体属性设置如表4.2所示。表4.2 登录页面中控件属性设置及用途控件类型控件名称控件主要属性设置用 途标准/TextBox控件txtUserName输入用户名txtPwdTextMode属性设置Password输入密码标准/Button控件btnLoginText属性设置为“登录”实现用户登录btnRegisterText属性设置为“注册”实现用户注册标准/Label控件Text属性设置为“用户名”标明用户名Text属性设置为“密码”标明密码标准/Image控件美化页面然后是实现登录功能，用户单击登录按钮，触发按钮的Click事件。在按钮的后台中编写程序，程序实现的功能是，提取输入的用户名和密码，然后通过数据库验证用户名和密码是否正确，如果正确用户登录成功跳转到指定的页面，如果不正确，提示用户登录失败返回登录页面。由于代码比较庞大，我们把代码放到附录中。最后是实现注册新用户的功能，当用户没有用户名和密码时，单击注册按钮，通过后台的代码将会跳转到用户注册页面。代码如下：protected void btnRegister_Click(object sender, EventArgs e) Response.Redirect(/Register.aspx);/跳转到用户注册页面 登录页面的实际运行效果我们会在之后得章节里看到，在这里就不重复的显示了 。（3）注册页面的实现过程注册用户页面主要实现添加用户的功能，主要用到的技术是验证控件，用户添加成功后就可以访问系统页面了。注册用户页面的设置和登录页面有很多相似的地方，在这里重复的地方就不再重复介绍了。首先是页面的设计，我们除了用到了登录页面中的控件之外还用到了以下新的验证控件，RequiredFieldValidator控件、CompareValidator控件、RegularExpressionValidator控件。她们的具体属性设置如表4.3所示。表4.3注册页面中控件属性设置及用途控件类型空间名称主要属性设置用 途标准/TextBox控件txtUserName输入用户名txtPwdTextMode属性设置为Password输入密码txtRepwdTextMode属性设置为Password输入确认密码txtEmail输入电子邮箱标准/Button控件btnOk实现用户注册btnBack返回登录界面标准/LinkButton控件lnkbtnCheckCausesValidation属性设置为false检测用户名是否存在Text属性设置为“检测用户名是否存在”验证/RequiredField-Validator控件RequiredFiel-dValidator1ControlToValidate设为txtUserName验证用户名输入是否为空ErrorMessage属性设置为“*”RequiredFiel-dValidator2ControlToValidate设为txtPwd验证密码输入是否为空ErrorMessage属性设置为“*”RequiredFiel-dValidator3ControlToValidate设为txtRepwd验证确认密码是否为空ErrorMessage属性设置为“*”RequiredFiel-dValidator4ControlToValidate设为txtEmail验证Email输入是否为空ErrorMessage属性设置为“*”验证/CompareValidator控件CompareVali-dator1ControlToValidate设为txtRepwd比较用户输入密码和确认密码是否相同ControlToValidate设为txtPwdErrorMessage设为“确认密码不符！”验证/RegularExpressio-nValidator控件RegularExpre-ssionValidat-or1ControlToValidate设为txtEmail验证Email输入格式是否正确ErrorMessage设为“Email格式不对！”其次是检测用户名是否存在，在注册一个新用户之前，提供了一个对用户希望注册的用户名进行检查的功能，以帮助检查那些注册的用户名还没被使用。可以通过单击“检测用户名是否存在”超链接来实现这一功能，实现的代码放在按钮的Click事件中。由于代码过于庞大我们同样把他放到附录中。再此是注册新用户的功能，这个功能通过单击注册按钮来完成。该按钮需要实现如下的几个功能：第一如果用户名已经存在，将给出“用户名存在！”的提示消息；如果用户名不存在，就把用户的信息存储到数据库中。如果添加成功，则弹出“注册成功！”；否则弹出“注册失败！”提示信息。具体代码同样放在附录中。最后是返回功能，单击返回按钮，用户跳转到登录页面，具体代码如下： protected void btnBack_Click(object sender, EventArgs e) Response.Redirect(/Login2.aspx);/返回登录页面 至此我们的登录和注册页面都已经设计和制作成功了，同样的注册页面的运行效果我们也将会在之后的章节中看到。4.1.3 仿真页面的设计4.1.3.1总体设计思路 本仿真软件的主要目的是训练学员的操作水平，所以为了记录学员的操作是否正确我们需要知道学员的操作情况，这就必然会产生数据存储的问题，也就是说我们需要一个数据库来储存学员的操作情况。其次是页面的显示问题，操作说的简单一些就是一系列的有顺序逻辑关系的阀门的开闭和按钮的旋转过程，而产生的结果就是页面上各种管道中的液体的流动情况和锅炉炉膛的点火情况。为了给予学员视觉上更加真实的感受，我们需要使页面动起来，本仿真软件采取的解决方法是图片的替换，这就又产生了一个问题就是局部更新，为了使页面运行的更加高效流畅，我们不可能每一次都进行整个页面的更新，那样占用的资源太多，并且下载过程需要很长的时间，用户体验性不高。由于我们采用了五个页面，所以又产生了页面之间参数相互传递的问题，这样才能让五个页面的互动性更强，和实际的情况更贴近。下文我们将讨论怎样解决上述和我们制作过程中遇到的问题。4.1.3.2核心问题的解决 （1）母板页问题 制作过程中我们发现五个页面中有许多相同的地方，如果分别制作的话需要花费很多的时间和精力，而且修改的时候也需要花费大量的时间和精力。母板页的使用解决了这个问题。使用母板页可以为ASP.NET应用程序页面创建一个通用的外观，我们可以先利用母板页创建一个单页布局，然后将其应用到多个内容页中。这样的话我们不仅在制作时节省了大量的时间，而且如果需要修改的话也只需要在母板页修改就可以了。母板页的扩展名不同于一般的网页，扩展名为.master这一点需要注意，在制作母板页时还有一点需要注意，就是对ContentPlaceHolder控件的应用，因为在母板页制作成功之后，添加的内容也只有在ContentPlaceHolder控件内的内容是可以改变的。当然母板页的知识不仅仅于次，还有嵌套母板页等等，由于此次仿真系统开发过程中没有用到，我们在这里就不作介绍了。母板页的运行效果同样会在以后的章节中看到。（2）局部更新的问题由于本仿真系统的实现需要进行大量的图片替换，所以局部更新是一个亟待解决的问题也是一个核心问题，否则系统在用户体验方面没有任何优势可言。经过研究分析，我选择了UpdatePanel控件，此控件的主要功能就是实现局部更新的功能，当控件内的内容更新时不会影响到网页其它地方的内容，只更新控件内部的内容就可以减少下载图片的时间大大的提高了网页的运行效率，从而提供了更舒适的用户体验。我们举一个简单的例子来说明控件的使用方法，控件的效果我们可以在使用时体验到。 这是一个Button控件实现局部更新的代码，我们可以看出应用时非常方便，只需要把需要局部更新的控件放入UpdatePanel控件之中就可以，不需要另外的编程支持。从这里可以看出对开发软件选择的重要性，如果选择了一款不含有此控件的开发软件，在解决这一问题上可能需要花费大量的时间和精力。（3）图片定时替换问题前面我们已经讨论过，为了使用户的体验更真实，我们需要使网页动起来，采用的方式是图片替换。问题是怎么使图片按照我们的要求定时替换呢。对常用控件稍加研究之后我们可以有一个很好的选择timer控件。与前面的局部更新相同，timer控件也是一个功能十分强大的控件，可以在一个页面中添加多个timer控件，每个控件按照你的实际需要设定循环执行的时间。我们可以在控件的Timer_Tick事件中通过编程来实现我们需要的功能，而且一个timer控件可以执行多个循环程序。代码如下：前台代码： 后台代码： protected void Timer1_Tick(object sender, EventArgs e) 实现图片替换的代码在控件的Interval属性中可以设定Timer_Tick事件执行的间隔时间，和前面的局部更新控件相结合就可以实现图片的定时替换了。（4）弹窗问题在开发过程中发现，页面中出现最多的就是阀门，阀门有开和关两个状态，这样的话我们就需要在点击阀门时可以弹出一个窗口供我们选择是开还是关，这就涉及到了弹窗问题。也就是在我们点击阀门的时候会在父页面上弹出一个子夜面，当关闭子页面时父页面刷新，这样阀门的状态就可以在父页面上显示出来了，这里需要介绍一个函数page_load，这个函数的作用是每次页面刷新的时候都会重新加载一次函数中的程序，我们可以把显示阀门状态的代码放在其中。开发中我们发现常规的弹窗函数Response.Write()无法使用，经过大量的实验和分析之后得出问题的原因是我们使用了局部更新控件UpdatePanel。显然软件的开发者也意识到了这个问题，所以他们专门针对这个问题给出了解决办法。分为两种情况，单纯的信息提示窗口我们可以使用这个语句：ScriptManager.RegisterStartupScript(this.UpdatePanel1,this.GetType(), updateScript,alert(你需要提示的信息);, true);当需要弹出能够传递参数的函数时我们需要使用下面的语句：System.Web.UI.ScriptManager.RegisterStartupScript(ImageButton11,this.GetType(), null,window.showModalDialog(famen.aspx,null,dialogWidth=300px;dialogHeight=100px;center:yes;status:no;);, false);弹窗的效果我们同样会在下面章节看到。 （5）参数传递问题 由于每个页面是不可能单独存在的，页面之间是相互联系的，所以不可避免的会有页面之间参数传递的问题。目前为止，比较常用的页面之间参数传递的方法有五种，第一种方法：通过URL链接地址传递；第二种方法：通过post方式；第三种方法：通过session；第四种方法：通过Application；第五种方法：通过Server.Transfer。经过分析可知，第一种、第二种和第五种页面跳转的方法在这里是不适合的，第四种方法传递的参数容易丢失，所以我们选择第三种方法，优点是易于实现，并且提供较高的安全性和持久性，可以应对IIS 重启和辅助进程重启，可在多进程中使用。缺点是耗用服务器端的内存。但是我们传递的参数数量很小，所以对内存的影响可以忽略不计。当然还有其他的传递方法，在这里我们就不一一讨论了。使用方法是在一个页面中设置Session变量之后，在另一个页面内就可以针对这个变量进行操作和使用了。设置方法是：Session变量名 = 值; （6）数据库的设计、连接和更新 弹窗问题中我们已经提到了阀门有两种状态，而对阀门的操作情况是我们判断一个学员操作正确与否的一个关键，这就出现了一个问题