基于Java EE平台的公交车辆运行监控系统的设计与实现.docx

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1、基于Java EE平台的公交车辆运行监控系统的设计与实现学 院：专 业：姓 名：指导老师：计算机学院软件工程缪世力学 号：职 称：160202103550洪媛媛工程师中国珠海二二零年五月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计基于Java EE平台的公交车辆运行监控系统的设计与实现是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日基于Java EE平台的公交车辆运行监控系统的设计与实现摘 要随着经济和城市化地高速发展，市民有多种的出行方式，

2、其中最为重要的是公交车出行。城市公交车需求的数量在快速地增长，它每天会产生大量的实时运行数据急需计算机系统做及时的处理。由于公交车的实时情况需要立即反馈到后台管理人员，通过直观易懂的方式来进行展示，所以公交车辆运行监控系统的开发便尤为重要。这有利于管理者去安排更高效的公交出行时刻，来节省人们日常工作生活的出行时间，提升市民的生活质量。本项目采用SpringBoot框架开发项目，以MySQL作为后台数据库。本系统主要包含以下功能模块：实时公交查询模块，实时监控模块包含路线监控，车辆监控，路线分析模块，后台管理模块包含异常信息管理，用户管理，登录注册模块。关键词：公交车；监控；管理；SpringB

3、oot框架；MySQL 数据库Design and Implementation of Bus Vehicle Operation Monitoring System Based on Java EE PlatformAbstractWith the rapid development of economy and urbanization, citizens have a variety of travel methods, of which the bus is the most important travel method. The number of urban bus demand

4、 is growing rapidly. It will generate a large amount of real-time operating data every day and urgently needs to be processed by the computer system in a timely manner. Since the real-time situation of the bus needs immediate feedback to the background management personnel and is displayed in an int

5、uitive and easy-to-understand manner, the development of the bus vehicle operation monitoring system is particularly important. This will help managers to arrange more efficient bus travel moments, to save peoples daily work and travel time, and to improve the quality of life of citizens.This projec

6、t uses the SpringBoot framework development project, with MySQL as the back-end database. The system mainly includes the following functional modules: real-time bus query module, real-time monitoring module includes route monitoring, vehicle monitoring, route analysis module, and background manageme

7、nt module includes abnormal information management, user management, and login registration module.Keywords: bus; monitoring; management; SpringBoot framework; MySQL database目 录1前言11.1开发背景11.2目的及意义12系统的开发技术与环境22.1系统的开发技术22.1.1 SpringBoot框架22.1.2 SpringMVC框架22.1.3 MySQL数据库22.2系统的开发环境23需求分析33.1功能需求分析3

8、3.2功能详细需求33.2.1查询功能模块33.2.2监控功能模块33.2.3分析功能模块43.2.4后台管理模块43.2.5用户登录注册模块43.2.6数据流图54总体设计54.1系统用例图设计54.2系统功能模块图64.3系统流程图74.4数据库设计94.4.1数据库概念结构设计94.4.2数据库逻辑结构设计105详细设计125.1系统目录的文件夹结构125.2各功能模块实现145.2.1查询功能模块实现145.2.2监控功能模块实现155.2.3分析功能模块实现185.2.4后台管理模块实现195.2.5用户登录注册模块实现216软件测试226.1软件测试的目的及意义226.2软件测试的

9、方法226.3测试用例236.3.1实时公交查询测试用例236.3.2路线监控测试用例246.3.3车辆监控测试用例256.3.4路线分析测试用例256.3.5异常信息管理测试用例266.3.6用户管理测试用例267总结与展望277.1论文总结277.2存在的不足277.3未来的展望27参考文献28谢 辞29附 录301前言1.1开发背景随着经济和城市化的发展，城市人口在快速地增长，人们的出行方式虽然有私家车，出租车，地铁等比较便利的交通工具，但由于公交车车票价格低、有固定线路、车速慢、安全等优点，所以大多数市民出行主要方式是公交车。这使得公交车的使用率在逐步地提高，而且城市的大街小巷基本覆盖

10、了公交车的路线，公交车的数量、站点数量在慢慢地增多，交通网络结构也逐渐复杂。对于经常坐公交车的普通乘客而言，最重要的是准确快速地查询公交线路的公交具体位置，而对于公交车运营的管理人员来说，由于公交车运行的数据在实时地更新与变化，从而产生大量的运行数据有待去处理分析。当车辆运行时出现了异常行为，需要及时地向后台发送异常信息，管理者便可以马上获取当前车辆的运行状态，并通过监控、指挥相关的公交车的运行行为，来提高公交车运行的整体效率，方便人们高效率地出行，提升幸福感。1.2目的及意义为了满足普通乘客需要快速地查找实时公交位置信息、公交车管理者更方便地对公交车实时运行情况进行管理决策的需求，从而开发出

11、本公交车辆运行监控系统。这系统主要面向普通市民用户和管理者，普通用户可以使用本系统提供的实时公交运行站点信息的功能来方便他们高效出行，提高出行舒适度。而对于管理者来说，更简易便捷地管理操作是尤为重要的，为了让管理者更方便地对实时的公交车运行情况进行管理决策，现有的系统还没对这些数据进行有效地分析，而且公交车每天都会产生大量的实时运行数据，急需要开发一套公交车辆运行监控系统来对车辆进行实时的监控，通过技术手段来处理现有的数据、提取更有价值的信息。通过对公交车的当前位置、车速、客流量等数据进行分析处理，并通过地图或者图表的方式来对数据进行可视化。在地图中会直观地通过标记不同颜色的原点来进行展示不同

12、状态下的公交车，在图表中则会对一段时间内的公交车的客流量等数据进行直观的数据可视化。而且由于管理者更偏向于通过电脑端来查看各种类型的数据，为了方便他们对数据进行全方面的决策管理，所以这使得基于Java EE平台下的公交车辆运行监控系统有着十分重要的开发意义。2系统的开发技术与环境2.1系统的开发技术公交车辆运行监控系统主要使用Java和JavaScrip编程语言来进行开发。本系统后台使用SpringBoot框架来进行搭建，Web层采用SpringMVC对页面发送的请求进行响应，响应的视图采用Thymeleaf模版引擎来进行渲染，Dao层采用MyBatis框架来对数据库进行交互。数据库方面使用M

13、ySQL来对数据进行增加、查找、修改、删除操作，并且使用Druid 数据库连接池。前端方面采用Html+css+JavaScrip作为基础，使用jQuary+Ajax技术来对页面进行数据交互。数据采集方面则使用高德地图API来获取详细的公交线路数据，通过请求微信公众号公交数据接口来获取实时的公交运行信息。2.1.1 SpringBoot框架SpringBoot继承了Spring框架原有的优势，它设计目的是使用较少的配置来快速地搭建生产级别的Spring应用，简化Spring 应用的搭建和开发过程，它集成了大量优秀框架的各种依赖包来解决框架间的版本冲突、不兼容、不稳定等问题。它设计的理念是“习惯

14、优于配置”，即默认配置了许多框架的使用方式，无需考虑过多的配置即可立即使用，让项目快速地搭建并运行起来。2.1.2 SpringMVC框架SpringMVC是Spring框架的一个基于MVC架构设计模式的web模块，它拥有中央前端控制器DispatcherServlet它负责发送每个请求到合适的处理程序，使用视图来返回最终响应的结果，对Web层进行解耦。它基于请求驱动指的是使用request-response模型，SpringMVC框架就是简化Web开发过程。2.1.3 MySQL数据库MySQL在WEB应用方面是最流行的关系数据库管理系统之一，它将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一

15、个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。它的主要功能在于管理并组织大型、复杂的信息，由于它的强大功能、灵活性、丰富的应用编程接口API和精巧的系统结构，使得基于数据库的动态网站提供了强大的支持。2.2系统的开发环境本项目公交车辆运行监控系统对系统的要求如下：硬件推荐要求：1. CPU：Intel Core i7-7700 3.60GHz2. 内存：12GB3. 磁盘空间：300MB4. 显示：1920*1080，256色软件要求：1. 操作系统：Windows 102. 开发环境：IntelliJ IDEA 2019.1.33. 数据库：MySQL 83需求分析3.1功能需求分析本系统是基

16、于珠海市的公交运行数据来进行开发，它不仅可以提供便民的公交车辆运行位置的基本查询功能，还能给管理者提供便捷的监控管理公交车的功能。由于每天会产生大量的实时运行公交车GPS数据，而管理者对数据没有简洁直观的视觉感受，该系统需要提升查看公交车详细信息的体验，设计这个系统的初衷是为了通过现有的技术手段来对车辆进行可视化的实时监控，并且能快速地对大量的GPS历史数据进行分析处理，以此来展示出相应的图表、地图等信息，这有利于管理者做出相应的决策。本系统按照功能模块来进行开发，查询功能模块包括：实时公交查询。监控功能模块包括：公交路线监控、具体车辆监控。分析功能模块包括：公交路线分析。后台管理模块包括：公

17、交车异常信息管理、用户权限管理。登录注册模块包括：用户登录、用户注册。3.2功能详细需求3.2.1查询功能模块主要面向普通用户来提供快速便捷地公交车辆实时查询。在输入框内输入要准备搭乘的公交车线路编号，系统会提示相应的公交线路提供用户来进行选择，用户选择相应的公交车线路，系统会立即显示该公交线路站点和该线路的实时公交运行站点信息。3.2.2监控功能模块面向管理者提供路线监控、车辆监控功能。路线监控功能，管理员输入要查询的公交线路，系统会自动提醒相关的公交车，点击相关的公交车，系统会在地图上展示实时公交车运行详细情况，并根据目前实时公交车所处的状态来为它添加不同颜色的点来做相应的标识。蓝色原点表

18、示车辆处于正常的运行状态，黄色原点表示目前公交车车速处于超速运行状态（速度70km/s）、低速运行状态（速度实时公交查询按钮，来到查询公交线路的功能界面。在输入框内输入想要查询的公交车线路名，系统会根据输入内容自动提示相关的公交线路提供给用户来进行选择，输入提示功能如图5.2所示：图5.2 输入提示功能界面点击选择要查询的公交线路的方向，系统就会显示该公交线路的站点信息和实时公交运行位置，实时公交查询功能演示如图5.3所示：图5.3 实时公交查询功能演示图5.2.2监控功能模块实现当管理员用户登录到系统后，点击左侧菜单栏实时监控-路线监控按钮，来到路线监控的功能界面。系统默认提供一条线路来进行

19、监控展示，地图的左上角输入框内输入要查询的公交线路，它会根据所输入的内容来进行自动提醒，如图5.4所示：图5.4 路线监控输入提示功能界面在提示栏中选择相应的公交车线路、点击查询按钮或输入内容后不做任何操作（系统会自动查询），系统会去发送请求高德地图API，通过返回结果来获取当前线路的详细信息包括公交行驶路线、站点信息，再去系统后台数据库获取当前实时公交GPS数据并且对返回的公交数据添加上详细信息（车牌号，车速，载客数，载客率，公交运行状态）添加到每辆车的实时GPS园标记点里。当点击地图上的颜色不同的原点时，地图就会显示当前公交车的详细信息，路线监控功能演示如图5.5所示：图5.5 路线监控功

20、能演示图如果输入的无效的公交线路名称，系统会有弹窗来提醒用户输入有误或没有实际公交的线路，输入异常如图5.6所示：图5.6 输入异常提醒图点击左侧菜单栏实时监控-车辆监控按钮，来到车辆监控的功能界面。在左上角的输入框内输入具体要查询的公交车车牌号，便可以查询具体公交车的历史行驶线路，而且还能显示该公交线路的预期行驶路线，车辆监控功能演示如图5.7所示：图5.7 车辆监控功能演示图5.2.3分析功能模块实现当管理员用户登录到系统后，点击左侧菜单栏数据分析-路线分析按钮，来到路线分析的功能界面。在输入框内输入公交线路名，系统会自动提示相应公交车的公交线路便于用户进行选择，路线分析功能和输入提醒功能

21、如图5.8、图5.9所示图5.8 路线分析功能演示图图5.9 路线分析输入提醒功能界面如果输入的无效的公交线路名称，系统会有弹窗来提醒用户输入有误或没有实际公交的线路，输入异常如图5.10所示：图5.10 路线分析输入异常图5.2.4后台管理模块实现当超级管理员用户登录到系统后，点击左侧菜单栏后台管理-异常信息管理按钮，来到异常信息管理的功能界面，在这个界面可以查看有多少异常状态的公交车，并且可以对异常状态的车辆进行查看详情，查看该异常车辆出现了什么运行时的异常，也可以对当前该异常公交的信息进行删除操作，异常信息管理界面如图5.11所示：图5.11 异常信息管理界面演示图点击具体公交车的查看按

22、钮后，界面便会显示该异常车辆的历史GPS数据记录点的信息，而且还会显示该车辆原本应该行驶的公交线路，异常车辆运行如5.12所示：图5.12 异常车辆运行图点击左侧菜单栏后台管理-用户管理按钮，来到用户管理的功能界面，该界面能对系统中已经注册了的账户进行管理，点击修改按钮可以修改用户详细信息，点击删除按钮能删除当前行的用户，用户管理界面如图5.13所示：图5.13 用户管理界面点击修改按钮来到修改用户的界面，如图5.14所示：图5.14 用户修改页面5.2.5用户登录注册模块实现输入正确的用户名和密码则会进入到系统功能的界面，登录界面如图5.15所示：图5.15 登录界面新用户登录系统前需要先注

23、册一个账户，如果能提供相应权限的权限码，则在注册账户的时候能直接赋予相应的权限，否则注册的账户是一个拥有普通权限的普通账户，注册界面如图5.16所示：图5.16 注册界面图6软件测试6.1软件测试的目的及意义软件测试在软件设计开发里面是一个不可缺少的质量检测环节。它利用软件测试工具并且按照详细的测试方案和流程来对系统进行测试。为了检验系统输出的结果是否满足预期中的结果，需要根据软件开发的各个阶段的需求说明和程序内部代码来精心设计一批软件测试用例。虽然在软件开发的过程中做了大量的质量审查，但由于很难避免机器或人为的问题而出现的错误，在系统正式投入到生产环境中使用之前必须要执行严格的软件测试。所以

24、在软件测试阶段最重要的目的及意义就是尽早地发现缺陷并修改缺陷，直至系统能长时间稳定执行系统功能。6.2软件测试的方法传统的软件测试方法包含黑盒测试、白盒测试、灰盒测试等软件测试方法。黑盒测试也称为功能测试，测试开始时，只需要把系统当作一个“黑盒”，只需要通过输入实际的数据给系统，等待系统返回结果，通过查看系统的实际输出数据是否符合需求的预期结果，该测试方法主要对系统界面功能进行测试。白盒测试也称为结构测试、透明盒测试。在实际的检测中，经常与黑盒测试一起使用，首先使用黑盒测试对系统的外部接口进行测试，如果向系统输入数据，系统输出的结果和预期中需求中的结果相同，则说明系统内部功能未出现问题，此时从

25、代码层面来进行测试。如果出现问题，则使用白盒测试方法来对代码内部结构进行测试，直到解决问题。本系统主要采用了黑盒测试方法来对系统进行功能测试。6.3测试用例6.3.1实时公交查询测试用例表6.1 实时公交查询输入提醒功能测试用例实时公交查询输入提醒功能描述在输入框内输入要查询的公交线路名，系统会提醒相应公交线路用例目的为了让系统能否正常输出提示内容前提条件用户登录系统后，点击实时公交查询按钮来到该功能界面实际输入数据预期输出实际输出22路（香洲-城轨珠海站）2路（城轨珠海站-香洲）2路（香洲-城轨珠海站）2路（城轨珠海站-香洲）10a10A路（拱北口岸总站-城轨唐家湾站）10A路（城轨唐家湾站

26、-拱北口岸总站）10A路（拱北口岸总站-城轨唐家湾站）10A路（城轨唐家湾站-拱北口岸总站）2路2路（香洲-城轨珠海站）2路（城轨珠海站-香洲）2路（香洲-城轨珠海站）2路（城轨珠海站-香洲）888无结果返回无结果返回表6.2 实时公交查询测试用例实时公交查询功能描述系统会显示该公交线路的所有站点信息和实时车辆的位置信息用例目的为了看系统能否正确的显示公交的实时位置前提条件在输入框内选择系统提示的公交车线路实际输入数据预期输出实际输出2路（香洲-城轨珠海站）未进站的公交车在车站之间的位置显示，进站的公交车则在它相应的公交车站位置显示与预期结果一致6.3.2路线监控测试用例表6.3 路线监控输入

27、提醒功能测试用例路线监控输入提醒功能描述在输入框内输入要查询的公交线路名，系统会提醒相应公交线路用例目的为了让系统能否正常输出提示内容前提条件管理员登录系统后，点击路线监控按钮来到该功能界面实际输入数据预期输出实际输出22路2xx路（多条路线选择）2路2xx路（多条路线选择）2路2路2路888无结果返回无结果返回表6.4 路线监控测试用例路线监控功能描述点击查询按钮或点击提示列表公交路线信息，系统会显示相应公交运行路线，且会显示实时GPS公交位置用例目的为了让系统能否正常显示对应的公交GPS位置前提条件在输入框内已经输入要查询的公交线路名实际输入数据预期输出实际输出输入10点击10A路10A路

28、车相关公交车10A路车相关公交车输入10点击查询按钮10路车相关公交车10路车相关公交车输入10不做任何操作15秒后显示10路车相关公交车15秒后显示10路车相关公交车输入888点击查询按钮弹窗显示：“没有此公交”弹窗显示：“没有此公交”表6.5 路线监控车辆详情测试用例路线监控车辆详情功能描述点击不同颜色的公交车原点标记，显示不同状况的公交车信息用例目的为了让系统能否正常显示对应颜色原点标记的车辆详情信息前提条件公交车线路已经查询完毕实际输入数据预期输出实际输出点击蓝色原点车辆状态显示正常车辆状态显示正常点击黄色原点车辆状态显示超速、低速或串车车辆状态显示超速、低速或串车点击红色原点车辆状态

29、显示改线车辆状态显示改线6.3.3车辆监控测试用例表6.6 车辆监控测试用例车辆监控功能描述输入要查询的具体公交车车牌号点击查询按钮用例目的为了让系统能否正常显示对应颜色原点标记的车辆详情信息前提条件管理员登录系统后，点击车辆监控按钮来到该功能界面实际输入数据预期输出实际输出粤C07759D公交车的历史GPS位置记录点公交车的历史GPS位置记录点粤C08888D弹窗显示：“没有找到相关车辆”弹窗显示：“没有找到相关车辆”6.3.4路线分析测试用例表6.7 路线分析输入提醒功能测试用例路线分析输入提醒功能描述在输入框内输入要查询的公交线路名，系统会提醒相应公交线路用例目的为了让系统能否正常输出提

30、示内容前提条件管理员登录系统后，点击路线分析按钮来到该功能界面实际输入数据预期输出实际输出22路2xx路（多条路线选择）2路2xx路（多条路线选择）2路2路2路888无结果返回无结果返回表6.8 路线分析测试用例路线分析功能描述点击查询按钮或点击提示列表公交路线信息，系统会显示相应公交线路的客流图用例目的为了让系统能否正常显示对应的公交的客流量图表前提条件在输入框内已经输入要查询的公交线路名实际输入数据预期输出实际输出输入10点击10A路10A路车客流量图10A路车客流量图输入10点击查询按钮10路车客流量图10路车客流量图输入888点击查询按钮弹窗显示：“当前公交线路没有历史运行记录，请更换

31、公交线路”弹窗显示：“当前公交线路没有历史运行记录，请更换公交线路”6.3.5异常信息管理测试用例表6.9 异常信息管理测试用例异常信息管理功能描述点击查看按钮能来到对应的公交车的历史记录的地图界面，点击删除按钮能删除该异常线路的信息用例目的为了让系统能否正常地修改、删除异常车辆信息前提条件超级管理员登录系统后，点击异常信息管理按钮来到该功能界面实际输入数据预期输出实际输出点击查看按钮来到该车辆的预期行驶路线的地图，并且会显示该车辆运行所有的记录来到该车辆的预期行驶路线的地图，并且会显示该车辆运行所有的记录点击删除按钮删除当前异常公交信息删除当前异常公交信息点击查看按钮，并修改异常信息：该线路

32、改线界面会显示当前公交处理信息已经被修改界面会显示当前公交处理信息已经被修改6.3.6用户管理测试用例表6.10 用户管理测试用例用户管理功能描述点击修改按钮能来到对应的用户的详细信息界面，点击删除按钮能删除该用户的信息用例目的为了让系统能否正常地修改、删除用户信息前提条件超级管理员登录系统后，点击用户管理按钮来到该功能界面实际输入数据预期输出实际输出点击修改按钮，修改密码123该用户的密码更改为123该用户的密码更改为123点击修改按钮，修改权限为所有权限该用户的权限更改为所有权限该用户的权限更改为所有权限点击修改按钮，修改密码123、权限修改为所有权限该用户的密码更改为123、权限更改为所

33、有权限该用户的密码更改为123、权限更改为所有权限点击删除按钮删除当前用户信息删除当前用户信息7总结与展望7.1论文总结为了研究本课题，自己查找大量的公交行业的业务规则，熟悉相关的业务逻辑有利于后续的系统开发。通过查阅国内公交行业的技术论文，了解到公交行业已经做了大量的技术研究，不同的研究成果也逐步地趋于完善。本人开发这套公交运行监控系统的时候参考前人的一些研究成果，虽然只是学到很浅显的理论知识，但是这足以满足我完成本系统的开发。除了在校内所学的专业理论知识以外，自己还主动学习更多的主流框架技术以便于应对错综复杂的应用环境。本系统基本上使用了主流前沿的技术来进行开发，本研究课题的成果也已达到预

34、期的效果。7.2存在的不足在程序开发之前，自己花费大量的时间去学习新的框架技术。原本学习的时候，似懂非懂的知识点在项目真正开发的时候，才发现自己不懂太多东西了。这才明白实践的重要性，不单只要学习，而且还要时刻地实操训练。在项目开始的时候，按着自己脑中的功能需求来开发系统功能，做了一段时间的时候才去查看自己原本的是什么需求，然而已经偏离原项目的需求，后面只能删除已经做好的功能。这让我更深刻地体会到需求的重要性，不能偏离需求来开发项目。7.3未来的展望未来学习新技术新技能的时候要立即去实践，实践才能知真理。以后接到新项目的时候需要了解清楚系统的整体架构、功能需求等，当遇到自己难以解决的问题，需要学会请教他人。我相信在自己不断地努力下，未来遇到多大的艰难险阻也要勇于跨越过去。参考文献1 宋成举，张亚