煤矿安全综合监管系统软件设计与实现第5章.docx
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煤矿安全综合监管系统软件设计与实现第5章
第五章软件测试与结果分析
前面几个章节介绍了煤矿安全综合监管系统的软件总体设计和主要功能的详细设计与实现。
为了验证设计方案的可行性，必须通过软件测试，对测试结果进行分析。
由于本课题来源于校企合作研发的项目，相关研发工作仍在继续中，本文测试内容来源于实验室的相关测试结果。
5.1测试方案介绍与选择
软件测试是发现软件中错误和缺陷的主要手段，是软件质量的保证。
常用的软件测试方法主要有两种：
白盒测试和黑盒测试。
具体的测试方法要根据验证软件的需要进行选择。
软件测试就是利用测试工具按照测试方法和流程对软件进行各方面性能评估，测试过程与整个软件开发过程是平行进行的。
下面分别介绍白盒测试和黑盒测试，并根据需要指定合理的测试方案。
5.1.1白盒测试
白盒测试也称结构测试或者单元测试。
它是在已知产品内部工作的情况下，可以通过测试来验证产品内部是否按照规格说明书的规定正常进行，按照程序内部的结构进行测试，重点在于检验程序中的每条同路是否能按预定要求正确工作，而不测试其的功能是否能够实现[]。
白盒测试需要对程序模块进行如下检查：
1保证一个模块中的所有独立路径至少被执行一次。
2对所有逻辑判定，“真”与“假”两种情况都能至少被测试一次。
3在循环的边界和运行的界限内执行循环体。
4测试内部数据结构，以确定它是否具有有效性。
白盒测试通常使用的是穷举路径法。
在使用此方法时，测试者必须检查程序的内部结构，从检验程序的逻辑着手，得出测试数据。
但是，贯穿程序的独立路径是天文数字，实际测试过程中根本不可能全部检测。
5.1.2黑盒测试
黑盒测试也称功能测试。
它是在已知产品具有的功能情况下，通过测试来检测每个功能是否能够正常使用。
测试中完全不用考虑程序内部结构和内部特征，只需要根据程序的需求规格说明书和用户手册，检查程序的功能是否符合它的功能说明，以及性能是否满足用户要求[]。
黑盒测试主要是为了发现一下几类错误：
1软件是否有不正确或者遗漏的功能。
2在接口上，对于输入信息正确接收，对于输出信息是否能得到正确的结果。
3是否有数据结构错误或者外部信息访问错误。
4性能上是否满足用户需求。
5是否存在初始化或者终止性错误。
黑盒测试通常使用的是穷举输入法。
在测试时，要求测试者把所有可能的输入都进行尝试，但实际测试情况有无穷多个，工作量非常大。
5.1.3测试目标与方案选择
在SDLC（SoftwareDevelopmentLifeCycle，软件生命周期）中，软件测试工作和软件编码工作是同步进行的。
其中白盒测试必须伴随着开发人员的代码编写而进行，有利于发现代码中的书写错误与逻辑错误。
完成某个功能模块之后再对该模块进行功能测试。
本文测试目的主要是验证设计的各个功能模块是否达到了设计要求，能够正常完成监控工作。
测试工作包括：
搭建测试平台，测试各功能模块的正确性，系统运行的稳定性，界面的可用性等。
根据以上的分析本文采用黑盒测试方法作为本文的测试方案，可以满足测试要求。
通过前文的设计与实现，测试预期目标可总结为以下几个方面：
1能够通过登录界面正常登录客户端软件，并判断登录者权限。
2能够正常接收中间件传来的数据，对数据进行列表和曲线显示。
3能够进行异常处理。
4与数据库连接正常，能够进行报表管理，可实现报表打印。
5定位功能正常，能实现标签的区域定位。
6时间差预警正常工作。
7远程数据安全查询方法能够正常工作。
8软件系统能长时间稳定运行。
在实际测试中不大可能采用穷举输入法，因此本文主要根据功能需求，对软件相关模块基本功能进行测试，如果测试通过，则说明能够顺利工作。
5.2测试平台搭建
搭建测试平台是完成测试的第一步，测试环境网络拓扑结构如图5.1所示。
硬件环境主要由标签、读卡器和计算机组成。
根据项目需要，环境参数测试采用SAWRFID标签，人员定位测试采用普通RFID移动标签，标签与读卡器之间通过无线射频进行通信，中间件与应用软件通过网络进行连接。
图5.1测试环境网络拓扑结构
软件测试除了需要以上硬件设备外，还需要软件环境的支撑，例如操作系统、运行环境等。
为方便测试进行，将C/S架构下的服务端和客户端在同一台计算机上运行。
测试所需硬件应用环境和软件应用环境分别如表5.1和表5.2所示。
表5.1软件测试硬件应用环境
名称
配置描述
CPU
IntelCore2Duoi5-2410M2.30GHz
内存
4G
硬盘
500G
网络环境
局域网
表5.2软件测试软件应用环境
名称
配置描述
操作系统
MicrosoftWindows7旗舰版
数据库
SQLServer2005
调试工具
VisualStudio2010
5.3测试内容及结果分析
搭建好测试平台之后，就需要对测试内容进行针对性的测试。
通过对软件模块和功能的分析，在软件功能测试的过程中，数据采集和数据显示功能可以在其他功能的实现中得以证明，本节主要对系统管理、异常处理功能、人员定位功能、时间差预警功能、异常处理功能、远程查询功能和软件性能进行测试，得出结果并进行分析讨论。
5.3.1系统管理功能测试
系统管理功能分为以下两个方面进行测试：
1用户登录
测试目的：
验证软件是否能够与数据库进行连接，并在登录时验证用户的权限、用户名和密码。
测试方法：
在用户登录界面输入已经存在于数据库中的用户（权限：
管理人员，用户名：
U001，密码123456），输入输出界面和登录结果如图5.2和图5.3所示所示。
图5.2监管软件登录输入界面
图5.3用户登录成功提示界面
测试结果分析：
输入用户的正确信息后，点击登录系统，出现“欢迎登录煤矿安全综合监管系统”的字样，说明登录成功。
当用户输入的信息并非完全正确时，会提示用户重新输入。
此结果证明了软件与数据库能够正常的连接，并且能读取数据库中的用户信息，对用户输入的权限、用户名和密码进行验证。
2员工管理
测试目的：
验证管理人员能否添加新员工信息到数据库中，并且通过软件能否查询到员工信息。
测试方法：
用管理人员用户登录软件系统，使用添加新员工功能，添加“张三”的信息，如图5.4所示。
使用查询功能，查询“张三”的个人信息，如图5.5所示。
图5.4新建员工信息界面
图5.5员工信息查询
测试结果分析：
对员工信息的操作是管理人员特有的权限，当技术人员或者值班人员登录时将不能使用该功能。
管理人员登录的情况下添加员工信息，添加完毕之后可以按照员工编号进行查询，对比图5.3和图5.4可知，员工信息确实已经添加成功，并且能够查询。
此结果证明软件实现了数据在数据库中的存储和读取。
由于系统管理中的参数设置功能其实也是对数据库中信息的存储与修改操作，本文将不再对该功能进行测试。
5.3.2人员定位功能测试
人员定位功能主要分为两个部分：
人员定位模拟图显示和考勤管理。
1人员定位模拟图显示
测试目的：
验证软件是否能根据标签和读卡器信息进行区域定位，通过人员定位模拟图显示出来，并且列表显示当前人员情况。
测试方法：
在三个地点（A、B、C）放置三个读卡器，ID分别为005R01，005R02，00503，并各自连接一台电脑（作为中间件），利用软件添加标签和读卡器信息，其中A为模拟1号巷道，B为模拟2号巷道，C为模拟3号巷道。
绘制模拟井下地图，在数据库中记录读卡器安装坐标，携带标签的人员进出不同区域，采集数据后进行显示，如图5.6所示。
图5.6人员定位显示模拟图
测试结果分析：
将三个标签放置在三个人（张三S00004、李四S00005、王五S00006）身上，用软件在数据库中写入3个人分别携带的ID为46215600，46215601和46215602的RFID移动标签。
从图5.6可以看出，软件能够实现标签数据的采集工作，并识别读卡器与标签的对应关系，根据读卡器的安装位置完成人员在模拟图中的区域定位。
在人员定位模拟图的下方，能够实时统计当前停留在各个巷道的总人数，右边可以列表显示当前井下人员的具体信息。
当出现异常情况时，比如某个人在危险地点停留时间超过规定上限，将会进行异常提示，并采取一系列预警措施。
此结果证明，软件能够采集RFID移动标签数据，并正常实现人员定位功能。
2考勤管理
测试目的：
验证软件能否实现考勤管理功能
测试方法：
利用测试①中所述场景，S00004号2次进入地点A，每次停留5分钟；S00005号4次进入地点B，每次停留3分钟；S00006号1次进入地点C，停留6分钟；然后在考勤管理中进行查询，结果如图5.7所示。
图5.7考勤管理界面
测试结果分析：
在考勤管理中界面中，查询类型选择日考勤，查询条件选择按部门查询，并查询开采部门2014年2月4日的考勤记录，在右边显示查询结果，可以看出查询结果只有两个人，说明软件在查询时筛选掉了监控部门的S00004号，并且统计出了每个人的下井次数和下井累计时间。
结果证明考勤管理功能能够正常使用，可以为员工工资及奖金发放提供依据。
5.3.3时间差预警功能测试
测试目的：
验证软件时间差预警功能是否能正常工作。
测试方法：
将61225734标签放置在A区域的正常温度环境中，61225735标签逐渐靠近B区域的50℃热源，61225736标签逐渐靠近C区域的100℃热源。
设置温度上限为28℃，标准时间差为240s，为120s，为60s，实验效果如图5.8和图5.9所示。
图5.8实时温度显示
图5.9预警信息公布界面
测试结果分析：
图5.8中监测参数为61225735标签的温度实时数据，在50s时温度开始升高，由于温度变化速度快，系统自动选取6个点作为拟合序列。
平行于时间轴的直线为温度上限，从图中可以看出，拟合曲线到达温度上限的时间为210s，而此刻时间为100s，计算得出时间差，此时，触发Ⅱ级预警。
从图5.9可以看出，靠近100℃热源，温度变化应当变化最快的61225736标签预警信息也被显示出来，所以软件系统能够后台处理不同标签的数据，如果发现异常，则进行预警，满足设计要求。
5.3.4异常处理功能测试
测试目的：
验证软件能否对连接异常信息进行判断与处理。
数据异常和短信预警在其他功能测试中可以得到证明，本节不再单独进行测试。
测试方法：
将正常接收数据的系统中，突然断开中间件与读卡器的连接或者断开软件与中间件的连接，测试结果如图5.10和图5.11所示。
图5.10中间件与读卡器连接断开异常测试图
图5.11软件与中间件连接断开测试图
测试结果分析：
在时间差预警功能中已经测试了环境参数的异常处理。
在正常数据采集过程中，保证中间件与软件正常连接的情况下，突然断开中间件与读卡器006R01的连接，软件界面弹出图5.10中所示异常告警；在保证中间件与读卡器正常连接的情况下，拔掉软件所在客户机的网线，软件界面弹出图5.11所示的异常告警。
测试结果证明软件能够接收来自中间件的连接异常信息，进行告警，并能够判断与中间件的连接是否正常。
5.3.5报表管理功能测试
测试目的：
验证软件能否实现报表统计与打印。
测试方法：
根据时间差预警功能测试结果，查询当日的模拟量报警日报表，结果如图5.12和图5.13所示。
图5.12模拟量报警日报表主表
图5.13模拟量报警日报表子表
测试结果分析；选择查询时间为时间差预警测试时的日期，主报表根据标签不同显示当日报警总体信息，点击每项信息后面的蓝色“详细”字样，进入该标签的详细子报表，即实现了主报表和子报表的超链接，方便用户查看报表信息。
报表界面左上角可以实现报表导出与打印。
结果证明软件实现了报表管理功能，可以进行报表统计、导出、打印等功能。
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