矿井充水水源判别系统的Web网站设计与实现
2015-01-12李永军
李永军，姚 轲，孙 浩，李 琛
(1 华北科技学院 安全工程学院，北京 东燕郊 101601；2 华北科技学院研究生院，北京 东燕郊 101601)
0 引言
在矿山建设和生产过程中，水害一直作为一个制约环节存在。众多突水案例证明，不同的突水水源所形成的的充水模式和灾害强度不同，及时准确地判别充水水源是矿井突水事故防控的关键环节[1-4]。
国内外学者采用诸多分析方法进行判别煤矿充水水源研究，多元统计学方法[5]和非线性分析方法[6-8]的研究已趋渐成熟；利用水化学特征识别充水水源是一种简便有效的方法，该方法通过绘制 Piper 三线图揭示矿区不同地下水含水层的水化学特征，并结合出水点与背景值的水文地球化学特征，可正确判断出矿区突水水源[9-10]；基于判别分析法和模糊综合判别法的“底含”数据库模拟管理系统也可正确判断矿区突水水源[11-12]。
目前，国内外所设计的软件或判别系统集成了系统聚类分析算法[13]、贝叶斯判别分析算法[14]及灰色关联度分析算法[15]，但仅限于计算机单机操作，无法完成数据的云存储和云传输等。因此，设计与开发基于Web网站的矿井充水水源判别系统，在网站中实现水源判别具有一定的研究价值。
1 系统总体设计
1.1 总体框架
系统总体设定为六大模块，分别是基础信息设置模块、检测项模块、图表绘制模块、数据库管理模块、数理判别模型模块及管理员选项模块，如图1所示。
图1 系统设计总体框架图
1.2 总体功能设计
系统开发完成后，以网站形式公布，使用者可输入用户名及密码登陆系统，进行权限内的各项操作。网站开发所用到的基本软件平台如下：
数据库：Mysql 10.0 数据库
开发环境：Microsoft.NET Framework Version :4.0.30319
ASP.NET Version:4.0.30319.1
开发工具：Microsoft Visual Studio 2012
开发语言：C#语言
信息服务器：IIS 5.0或更高
通过参照全国各大煤矿的水质台账，制定数据库标准，该标准包括数据录入形式、数据所包括的指标及各指标的常用单位。
(1)资源共享
矿井充水水源判别系统的Web网站(设计网址为http://www.haotter.com/waters/)可实现多用户登录，并共享网站内所存储的数据，共用网站所设计的判别功能。Web网站应
用原理如图2所示。
图2 Web网站应用原理图
(2)数据存储功能
存储功能是判别系统的基础功能，旨在收集不同地区不同煤矿的水质资料，为不同地区不同煤矿的充水水源判别提供参照样本。通过单项录入和批量导入并通过校验的数据均被存储到系统中。
(3)常规水化学特征判别功能
系统设计了常规水化学特征判别所需的各类图表的绘制功能，主要包括Piper三线图、Zaporozec水质图、离子含量分布柱状图、离子浓度比值对比表及库尔洛夫表达式。
(4)数理模块判别功能
数理判别模块设计了三种数理统计法的算法：系统聚类分析算法、贝叶斯判别分析算法及灰色关联度分析算法。
2 数据库设计
2.1 数据库的分类
数据库中包含煤田信息库、含水层信息库和水质信息库。每个信息库中均设有“新建”、“修改”及“删除”命令，使用者可添加国内外煤田、矿名称及煤矿所属的煤炭集团名称，可添加与水样所属含水层相符的层位信息，需对含水层做其他说明的可在备注一栏注明。水质信息库的设计囊括了系统对水样进行多种分析所需的主要阴阳离子指标、PH值、矿化度或TDS、硬度、酸碱度等，并设定了与每个指标匹配的浓度单位以及对水样进行化验的机构名称。
2.2 数据库关联与管理
(1)数据库关联
为便于数据的查询与搜索，系统将煤田信息、含水层信息及水质信息关联到一起，即在水样数据录入或导入之前需时先设定其所属的煤田(包括煤矿)及所属含水层，如此实现数据库的完整性，在查询或搜索某一煤矿全体数据时仅需在查询(搜索)栏键入煤矿名称即可。
(2)数据录入
数据录入分为单项数据录入和多组数据导入。
单项数据录入适用于数据量小，数据来源不统一，或某些离子指标缺失的情况。录入内容包括样本来源信息、采样信息、水样物理性质、阴阳离子含量、PH值、硬度、矿化度或TDS以及微量成分；批量数据导入适用于数据量大、数据来源统一、水源判别时所需分析指标完整且单项录入耗时多的情况。
(3)数据校验与导出
数据校验是数据入库之前的一项检查工作，是确保数据及必需信息完整的关键环节。数据导入后进入“分配校验信息”界面，由管理员指定专业人员校验数据，管理员也可自行进行校验工作。
数据库中的所有数据均可导出为Excel格式的文件。
3 网站各功能的设计与实现
系统各功能的设计以便捷和高效为原则，即通过简洁的界面设计使用户能够快速高效判别水质、水源类型。
3.1 网站前台登录功能
用户在浏览器网站搜索栏键入http://www.haotter.com/waters/，即可进入系统登录界面。界面中设置有用户名、密码两个输入栏，用户通过输入正确的用户名和密码并点击“登录系统”按钮即可登录系统主页。其部分程序代码如下：
用户名：
密 码：
function isLoginSub() {
var userName = document.getElementById("TextUserName").value;
alert("输入用户名！");
return false;
}
var password = document.getElementById("TextPassword").value;
if (password == "") {
alert("输入密码！");
return false;
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}
return true;
}