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故障数据分类检测系统设计与实现论文
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故障数据分类检测系统设计与实现
ThedesignandimplementofFaultdataclassifydetectionsystem
故障数据分类检测系统设计与实现
摘要故障数据分类检测系统是典型的信息管理系统（MIS）,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。
对于前者要求建立起数据一致性和完整性强、数据安全性好的库。
而对于后者则要求应用程序功能完备,易使用等特点。
本论文包括需求分析、系统功能、系统设计、程序设计、系统测试及存在问题等方面，较为系统地介绍了“故障数据分类检测系统”课题开发的整个过程。
关键词：
计算机故障数据分类管理系统数据库
ThedesignandimplementofFaultdataclassifydetectionsystem
AbstractFaultdataclassifydetectionsystemisatypicalapplicationofmanaginginformationsystem（knowasMIS）,whichmainlyincludesdevelopingtheapplicationinterfaceoffront-endandbuildingupandmaintainingthedata-baseofback-end.Theformershouldmakethefunctionofapplicationintegratedandtheusageiseasy,thelatterrequiredadatabasewithpowerfulconsistencyandintegrality,andnicesecurity.
Thisthesisincludesrequirementanalysis,systemfunction,systemsdesign,programmingandthesystemtestsandexiststheaspectssuchasquestionetc,andcomparativelysystematicallyintroducedthewholecourseof"Faultdataclassifydetectionsystem"subjectdevelopment.
KeywordsComputerfailuresdetectionclassifyDatabaseMIS
目录
第一章开发语言和数据库2
第二章软件开发3
2．1问题定义3
2．2可行性研究3
2．3需求分析4
2.3.1模块结构流程图4
2.3.2数据流图6
2.3.3概念模型设计8
2.3.4系统逻辑模型9
2.4概要设计11
2.4.1业务流程图11
2.4.2数据库设计11
2.4.3系统功能设计13
2.4.4系统开发方法13
第三章详细设计15
3.1登录窗体15
3.2系统管理15
3.3故障检测16
3.4留言表17
第四章系统的运行与测试18
4.1黑盒测试18
4.1.1测试环境配置18
4.1.2功能性测试18
4.1.3容错性测试18
结论22
致谢23
参考文献24
附录A25
引言
计算机的应用及普及到经济和社会生活的各个领域。
使原本的旧的管理方法越来越不适应现在社会的发展。
许多人还停留在以前的手工操作。
这大大地阻碍了人类经济的发展。
近年来，随着个人电脑的日益增多，电脑故障也越来越频繁。
随之而来的是检测市场工作日趋复杂繁重，要耗费大量人力、物力，而现有电脑故障检测的管理水平不高，一直以来人们使用传统人工的方式管理信息，这种管理方式存在着许多缺点,如:
效率低、保密性差,另外时间一长,将产生大量的文件和数据,这对于查找、更新和维护都带来了不少的困难。
这样的机制已经不能适应时代的发展，已愈来愈成为管理工作的一个瓶颈。
在信息时代这种传统的管理方法必然被计算机为基础的信息管理所取代。
在科学技术的不断提高,计算机科学日渐成熟的今天，计算机已经要成为我们学习和工作的得力助手。
今天，计算机的价格已经十分低廉，性能却有了长足的进步，它以及被应用于许多的领域，计算机之所以如此流行的原因主要有以下几个方面：
首先，计算机可以代替人工进行许多的复杂的劳动。
其次，计算机可以大大的提高人们的工作效率。
第三，计算机可以节省许多资源。
第四，计算机可以使敏感文档更加安全。
我作为跨世纪的一代学计算机的年轻人，希望在这方面有所贡献。
改革的总设计师邓小平同志说过：
科学技术是第一生产力。
我希望能用所学的知识编制一个适用的程序来帮助生产单位企业进行更有效的管理。
在下面的各章中我们将以开发一套故障数据分类检测系统为例,谈谈其开发过程和所涉及到的问题及解决方法。
第一章开发语言和数据库
系统基于Windows平台，采用VisualBasic6.0编程和Access数据库技术。
本管理系统采用的数据库是Access2000数据库，开发语言为MicrosoftVisualBasic6.0（简称VB6.0）。
VB6.0作为前台的开发工具，用Access2000作为后台支持数据库，通过VB6.0的数据库控件来连接Access2000中并对其编程来实现各种功能。
因为Access2000与VisualBasic有着很好的兼容性。
VB是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发Windows环境下的各类应用程序。
它简单易学、效率高，且功能强大可以与Windowsr专业开发工具SDK相媲美。
在VisualBasic环境下，利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具，使用Windows内部的广泛应用程序接口（API）函数，以用动态链接库（DLL）、对象的链接与世隔嵌入（OLE）、开放式数据连接（ODBC）等技术，可以高效、快速地开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。
随着版本的提高，VisualBasic的功能也越来越强。
5.0版以后，VisualBasic推出了中文版，与前个版本相比，其功能有了很大提升。
数据库选择Access2000就是关系数据库开发工具，能汇集各种信息以供查询、存储和检索。
Access的优点在于它能使用数据表示图或自定义窗体收集信息。
它是一种关系数据库工具，关系数据库是已开发的最通用的数据库之一。
Access作为关系数据库开发具备了许多优点，可以在一个数据包中同时拥有桌面数据库的便利和关系数据库的强大功能。
硬件环境：
处理器：
IntelPentiumPIII或更高处理器。
内存：
128MB或更高。
网络：
局域网。
以上只是最低配置，强烈建议选用高性能的机器，这样效果会更佳。
软件环境：
开发语言：
VisualBasic6.0
数据库：
MicrosoftAccess
运行环境：
WindowsXP
第二章软件开发
2．1问题定义
故障诊断技术是一门综合性技术，它的开发涉及多门学科，如现代控制理论、可靠性理论、数理统计、模糊集理论、信号处理、模式识别、人工智能等学科理论。
故障诊断的任务，由低级到高级，可分为四个方面的内容：
（1）故障建模。
按照先验信息和输入输出关系，建立系统故障的数学模型，作为故障检测与诊断的依据。
（2）故障检测。
从可测或不可测的估计变量中，判断运行的系统是否发生故障，系统一旦发生意外变化，就发出报警。
（3）故障的分离与估计。
如果系统发生了故障，则给出故障源的位置，区别出故障原因是执行器、传感器和被控对象等存在问题或者是特大扰动。
故障估计是在弄清故障性质的同时，计算故障的程度、大小及故障发生的时间等参数。
（4）故障的分类、评价与决策。
判断故障的严重程度，以及故障对系统的影响和发展趋势，针对不同的工况，采取不同的措施，其中包括保护系统的启动。
2．2可行性研究
随着人们生活水平的不断提高，计算机在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
但是随之而来的是各种故障。
所以有必要设计这样一个系统来帮助用户根据自己遇到的现象来查询到解决问题的方法，而不用再去维修店，这样可以自己动手解决一些基本的问题，可以省去一笔费用。
所以开发这个系统是非常有必要的。
用户在遇到计算机故障时可以通过这个系统查询到自己计算机所发生的故障源及故障原因和故障解决方法，可以自己动手解决一些故障，而不需要请他人维修。
这样既节省了时间和金钱而且还锻炼了自己的动手能力，下次再遇到如此类型的故障时便能够独立分析并解决。
而且由于系统内含多种类型的故障信息，所以同时也可以作为一个先进的学习系统对计算机故障学进行系统的学习，通过此系统用户可以解决大部分常见的硬件、软件及网络方面的应用故障。
由于本系统主要面向于大众用户，所以并没有涉及到更深层次的原理性的故障，这也是本系统以后进行拓展的方向。
总而言之，任何用户通过本系统都可以解决自己计算机所出现的问题，达到了系统设计的目的。
2．3需求分析
随着科学技术的发展，计算机在各个领域得到了快速发展，成为了人们学习、生活、工作不可缺少的工具。
但是计算机的工作寿命是有限的，如果维护得好，它的使用寿命就会延长，且一直处于比较好的工作状态；相反，一台无人维护或维护得不好的机器，不但会大大缩短计算机的使用寿命，而且重要的数据有可能会无缘无故地丢失，操作系统可能会三天两头地出错，预定的工作无法完成。
所以，做好计算机的故障数据分类与分析及日常维护是十分必要的。
系统设计的目的是确定系统如何完成预定的任务，也就是确定系统的物理配置方案，并且进而确定组成系统的每个程序的结构。
自顶向下逐步求精是进行软件结构设计的常用途经，但是，如果已经有了详细的数据流图，也可以使用面向数据流的设计方法，用形式化的方法由数据流图映射出软件结构。
在进行详细的过程设计和编写程序之前，首先进行结构设计，其好处在于可以在软件开发的早期站在全局高度对软件结构进行优化，在这个时期进行优化付出的代价不高，却可以使软件质量得到重大改进。
2.3.1模块结构流程图
模块化是软件设计和开发的基本原则和方法，是总体设计的主要工作之一。
模块是指一个独立命名的，拥有明确定义的输入、输出和特性的程序实体。
把一个管理信息系统设计成若干模块的方法称为模块化。
将系统设计成由相对独立、单一功能的模块组成的结构，从而简化研制工作，防止错误蔓延，提高系统的可靠性。
在这种模块结构图中，模块之间的调用关系非常明确、简单。
每个模块可以单独被理解、编写、调试、查错与修改。
模块结构整体上具有较高的正确性、可理解性和可维护性。
模块结构流程图：
如图2-1。
图2-1系统流程图
2.3.2数据流图
构造逻辑模型的工具是数据流图和数据字典。
以下是对系统模型进行过细化的第二层数据流图。
如图2-2所示：
在上图的基础上，经过分解得到二层数据流图。
图2-3主要表明系统主要组成部分的主要功能。
在上图的基础上可按需要进行再次分解，得到第三层数据流图。
其中故障维护如图2-4所示：
其中检测管理如图2-5所示：
2.3.3概念模型设计
数据库建模
经过分析，抽取以下几个关键的实体：
用户信息、故障信息、留言信息，它们的实体图分别如图2-5、图2-6、图2-7所示：
在找出实体的基础上，进一步分析各实体之间的联系，得到实体联系图，即E-R图，如图2-8所示：
2.3.4系统逻辑模型
数据流图描绘系统的逻辑模型图，其中没有任何具体的物理元素，只是描绘信息在系统中流动和处理的情况。
因为数据流图是逻辑系统的图形表示，即使不是专业的计算机技术人员也容易理解，所以是极好的通信工具。
此外，设计数据流图只需考虑系统必须完成的基本逻辑功能，完全不需要考虑如何具体地实现这些功能，所以它也是软件设计的很好的出发点。
《本管理系统》主要是为了对电脑故障信息及其它解决方法信息等进行计算机管理。
所以主要的数据源应是故障有关方面的各种信息，它们在系统中流动和处理详细见下面的图。
如图2-9、图2-10所示。
用户管理
系统管理密码管理
数据库备份
图2-9系统管理
故障类型
故障管理故障原因
故障信息
图2-10故障管理
数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。
任何字典最主要的用途都是供人查阅对不了解的条目的解释。
数据字典的作用是在软件分析和设计的过程中给人提供关于数据的描述信息。
数据流图和数据字典共同构成系统的逻辑模型，没有数据字典，数据流图就不严格，然而没有数据流图数据字典也难于发挥作用。
只有数据流图和对数据流图的精确定义放在一起，才能共同构成系统的规格说明。
系统开发时，常用卡片的形式书写保存描述一个数据元素。
下面给出本系统的主要数据元素的数据字典索引卡片：
图3-5流水号
2.4概要设计
2.4.1业务流程图
业务流程图是系统分析人员作进一步系统分析的依据。
业务流程图是系统分析人员、管理人员相互交流思想的工具，系统分析员可以直接在业务流程图上拟出计算机要处理的部分。
利用业务流程图可以分析业务流程是否合理。
本系统业务流程图如2-11所示。
图2-11业务流程图
2.4.2数据库设计
数据库设计是在选定数据库管理系统的基础上建立数据库的过程,具体包括概念设计、逻辑设计和物理设计三个部分。
1.概念设计
实体:
指客观存在并相互区别的事物，实体可以是具体的，也可以是抽象的。
联系:
实体和实体之间的关系被抽象为联系。
联系分为一对一，一对多或多对多三种。
属性:
指实体的特征。
主键:
能唯一地标识该实体的属性或属性组。
2.逻辑设计
逻辑结构设计是在概念设计的基础上完成的。
设计数据表:
按以下规则从数据关系模型中映射出数据库中的数据表。
每一个实体应该映射为数据库逻辑结构中的一个数据表。
每一个n:
m关系也应映射为数据库逻辑结构中的一个数据表。
每一个1:
n关系也可映射为一个独立的数据表。
每一个1:
1关系可映射为一个独立的数据表，也可以与跟它相连的任意一端或两端的实体合并组成数据表。
3.物理设计
数据存储结构。
数据索引与聚集。
数据完整性。
根据系统功能设计，把数据库命名：
database，在Access2000数据库创建以下几个表：
图2-12用户信息表
图2-13故障信息表
2.4.3系统功能设计
故障数据分类检测系统是为了对电脑故障计算机自动化的管理，以提高工作效率，方便用户。
系统不但含有检测电脑日常出现的故障的解决方法，而且还包含了对信息的统计分析的功能。
该系统是基于SDI窗体，以VB连接Access2000数据库进行开发的故障数据分类检测系统，力求可以检测日常电脑故障的功能，旨在达到使电脑故障处理的自动化,数字化，使之更加方便快捷，以提高工作效率。
在功能上设计如下：
系统管理主要包括：
用户管理模块包括：
为系统新用户设置用户名及口令和修改本管理员密码。
用户密码管理模块包括：
用于非管理员用户更改自己的系统口令。
数据库备份包括:
对数据库的备份。
故障管理主要包括：
民族模块包括：
显示添加修改删除保存。
故障类型模块包括:
显示添加修改删除保存。
故障信息模块包括:
显示添加修改删除保存。
检测管理主要包括:
故障检测：
对现在故障进行检测。
故障查询：
对故障信息进行查询。
系统帮助主要包括：
系统关于：
介绍软件的作者。
系统帮助：
软件的帮助文件。
2.4.4系统开发方法
建立一个故障数据分类检测系统，是一项复杂的软件工程的实施。
近30多年来，软件工程发展成为新科学，至今已经成为IT产业的重要支柱。
一开始，人们往往使用手工作坊式的软件开发方法，靠个人的力量编写各种小型程序；但是随着计算机硬件技术的飞速发展，计算机软件在各个领域中的作用日益突出，那种多年来被人们沿用的手工作坊式的开发方法，已经在软件产品的质量、成本及开发时间等方面无法满足需求。
1结构化生命周期法简介
结构化生命周期法是一种传统的管理信息系统开发方法，其基本思想是把整个系统开发过程分成若干个阶段，每个阶段进行若干活动，每项活动应用一系列标准、规范、方法和技术，完成一个或多个任务，形成符合给定规范的产品。
2快速原型法简介
快速原型法是80年代发展起来的，旨在缩短开发周期，提高开发效率和用户对系统的满意程度。
其基本思想是在系统开发的初期，尽快构造出系统的原型，使用户能及早地运行这个系统原型，通过使用它、熟悉它，受到启发并取得经验，然后对系统的目标和功能提出更精确、具体的要求，研制人员据此逐渐修改和完善原型，使它满足用户的需求，最后完成系统的开发。
该方法大大提高了系统开发效率，弥补了结构化生命周期法开发时间长的缺陷。
3本系统开发方法的选择
基于以上开发方法的优劣和本系统的实际情况，本系统总体上采用结构化生命周期法进行系统规则、系统分析和系统设计，但在系统实施阶段采用原型法。
4系统的非功能性需求
1）．用户界面需求简洁、易用、易懂，美观、大方、标准，具备一定的兼容性。
2）．软硬件环境需求
软件环境：
兼容当前主流操作系统Windows/2000/XP和office2000/xp等。
硬件环境：
P4以上计算机，打印机、扫描仪等。
3）．软件质量需求
易用、健壮、兼容性好、运行稳定、有一定安全保障。
5系统标准与规范
制定界面设计标准规范的目的是为了规范和统一软件界面设计制定软件界面设计标。
首先考虑标准化，在标准化的基础上进行界面的美工设计。
简单易用、简洁明了、兼容性好、标准、规范。
界面约定，除主界面外，所有子界面均采用模式窗体，即该窗体不消失，不可以在本程序内将焦点移出子窗体。
编码设计标准与规范，为了在编码过程中，能够快速的、有效的阅读，我们有必要为为对象约定一个规范的编码命名约定。
第三章详细设计
3.1登录窗体
登录界面是用户最先看到的系统的界面，所以直观上给用户的感觉很重要，所以做一个好的界面，提高软件的亲和力。
本管理系统登录界面如图3-1所示。
图3-1登录界面
根据登录模块的功能，管理员和普通用户界面统一在一起。
系统自动判断用户的要权限。
管理员有所有的权限，普通用户只有检索和改本人的密码权。
如果三次登录都出错，系统自动退出。
数据库的连接采用的是ADO对象。
连接代码如下：
IfCN.StateThenCN.Close
CN.ConnectionString="Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;DataSource="&App.Path&"\database.mdb;PersistSecurityInfo=False"
CN.Open
引擎采用Jet来连接Access2000数据库。
详细代码实现请参考附录程序源代码。
3.2系统管理
登录系统后进入主界面如图3-2所示。
在系统功能设计中，系统维护功能主要有添加用户，删除用户和管理员密码修改。
只有管理员用户才有权限进入本界面。
添加、删除用户是在数据表用户信息表中添加和删除用户及权限。
初始管理员用户和密码都为admin。
管理员密码数据库的用户信息表项里。
代码实现请参考附录程序源代码。
添加用户：
在用户名称中输入要添加用户的名，原始密码为12345，可以修改，之后点添加。
完毕。
如果系统已经添加的该用户，系统自动提示，重新添加。
删除用户：
选中要删除的用户，直接点删除、系统有提示是否真的删除，点是，就删除了此用户。
图3-2管理系统主界面
3.3故障检测
检测管理包括，检测和查询管理。
如图3-3所示。
把把故障导出成txt文件。
图3-3故障检测
3.4留言表
管理员对用户提交的留言进行查看和回复，用户可以在本软件没有查找到所需要的故障信息的时候在用户留言表中输入留言内容，以便管理员进行解答。
如图3-4所示。
图3-4留言板
第四章系统的运行与测试
软件测试的目的决定了如何去组织测试。
如果测试的目的是为了尽可能多地找出错误，那么测试就应该直接针对软件比较复杂的部分或是以前出错比较多的位置。
如果测试目的是为了给最终用户提供具有一定可信度的质量评价，那么测试就应该直接针对在实际应用中会经常用到的商业假设。
测试是程序的执行过程，目的在于发现错误；一个好的测试用例在于能发现至今未发现的错误；一个成功的测试在于发现了至今未发现的错误。
4.1黑盒测试
4.1.1测试环境配置
管理信息系统在完成系统实施、投入正常运行之后，就进入了系统运行与维护阶段。
硬件配置要求：
CPU：
1GHz以上；内存：
256MB以上；硬盘：
20GB以上（可用空间最好在5GB以上）。
软件配置要求：
WINDOWS2000/xp中文版操作系统；office2000以上。
本系统运行：
首先启动Windows2000/XP，将本系统拷贝到硬盘相应地目录下，运行“EXE文件”即可。
4.1.2功能性测试
系统维护的目的是保证管理信息系统正常而可靠地运行，并能使系统不断得到改善和提高，以充分发挥作用。
换言之，系统维护就是为了保证系统中的各个要素随着环境的变化始终处于最新的、正确的工作状态。
系统维护的工作量往往是很大的，其费用大约占整个生命周期的60%，所以我们必须对系统维护给予足够的重视。
4.1.3容错性测试
测试一：
输入异常数据及异常操作
当用户登陆时用户名输入非法字符或用户名为空时，程序将会提示输入正确的用户名并返回到初始状态。
如图4-1所示：
图4-1输入错误
等价类划分，如表4-2所示：
输入数据
有效等价类
无效等价类
用户名
1英文字母
2数字
③空值
④中文字符
⑤非英文字母和数字的字符
对应数据
⑥A~z
⑦0~9
⑧ASC码小于零
ASC码在27和47之间或ASC码在58和64之间或ASC码在123和126之间
表4-2“用户名输入”的等价类划分
测试用例及实际结果，如表4-3所示：
测试数据
期望结果
测试范围
实际结果
B
输入有效
①、⑥
输入有效
d
输入有效
①、⑥
输入有效
不能为空
③
不能为空
3
输入有效
②
输入有效
AB
输入有效
①、⑥
输入有效
H
输入有效
①、⑥
输入有效
+++
答案不合要求
答案不合要求
表4-3“用户名输入”的测试用例及实际结果
测试二：
用户可以更改自己的密码，但要成功更改，必须先正确输入自己的旧密码，并且两次输入同样的新密码，才能操作成功。
如果用户输入的信息不符合上述要求，系统拒绝接收，并且显示“密码错误”、“两次输入新密码不同”等出错信息。
等价类划分，如表4-4所示：
输入数据
有效等价类
无效等价类
旧密码
①用户旧密码
②非用户旧密码
第一次新密码
③任意字符串
④空值
第二次新密码
⑤与第一次新密码相同
⑥与第一次新密码不同
表4-4“更改密码”等价类划分
以用户super为例，它的密码为super
测试用例及实际结果，如表4-5所示：
测试数据
升级会员 