基于S2SH框架的雅砻江虚拟研究中心系统研究与设计

华中科技大学硕士学位论文基于S2SH框架的雅砻江虚拟研究中心系统研究与设计姓名：刘波申请学位级别：硕士专业：空间信息科学与技术指导教师：周建中2011-03摘要雅砻江流域水电开发是一项宏伟而复杂的工程，虽然具有得天独厚的优越地理条件，再加上二滩水电站建设的成功经验，但在整个流域水电开发中仍面临一系列世界级的关键技术问题。以二滩公司为核心，组建雅砻江水电开发虚拟研究中心是解决上述问题行之有效的方法。雅砻江虚拟研究中心致力于依托网络平台实现信息交流和资源共享，并通过组织开展科研项目、学术交流、技术咨询等多种形式的科技活动，凝聚国内水电科技领域优势科研力量组成一个柔性研发组织。本文以流域梯级水电开发工程实践为研究背景，以水电开发中的实际科技问题的知识化管理为研究对象，以建立具有知识共享、项目管理、信息发布、学术交流等功能的雅砻江虚拟研究中心系统为研究目标，开展了一系列创新性工作。针对系统需求的不确定性和多变性，采用了快速原型开发模式，首次将结对编程思想用于系统开发之中，并从功能性和非功能性角度进行系统需求分析，给出了详细的系统模块设计方案，通过引入软件工程理论，制定软件研发工作计划和系统版本控制策略；从安全性和保密性的要求出发，设计了系统的硬件拓扑结构，针对系统扩展性和可维护性设计的难点和实施困难，提出了基于轻量级JavaEE开发框架（S2SH）的软件体系架构设计，详细论述了分层理论思想和Struts2、Spring和Hibernate在三层体系架构中的作用，给出了系统开发所用的工具以及系统实际运行环境；通过采用基于RBAC和SpringAOP的权限管理策略，解决了传统的自主式访问控制策略和强制式访问控制策略开发工作量大、用户功能单一和授权不灵活、不方便等问题；基于项目管理流程的复杂性，提出了一种面向二进制流的项目管理策略，极大的简化了项目流程管理；通过引入基于Squid的反向代理—负载均衡机制，有效的保证了Web服务器的安全，避免了系统机密信息被盗的可能；将由里而外—至下而上的混合式设计模式用于系统数据库设计之中，给出了系统数据库的概念结构设计和逻辑结构设计，详细论述了系统基于Hibernate的数据层、基于Spring的业务层以及基于Struts2的表示层的实现过程，给出了系统相关模块实现效果的展示。雅砻江虚拟研究中心于2011年1月10日在成都正式成立，系统自投运以来运行良好，受到了业界的一致好评。关键词：虚拟研究中心，Struts2/Spring/Hibernate，访问控制，反向代理，负载均衡II华中科技大学硕士学位论文AbstractThehydropowercascadedevelopmentinYalongRiverAreaisamagnificentanddifficultproject.ThoughwehavetheexperienceoftheconstructionofErtanHydropowerStation,therearemanychallengeswehavetofaceinthewholeriverbasincascadedevelopment.UsingtheErtanCompanyasthemainparttobuildariverbasindevelopmentvirtualresearchcenterisagoodwaytoresolvethisproblem.VirtualResearchCenterofYalongRiverfocusoninformationexchangeandresourcesharingthroughtheinternetplatform,andorganizingvariouskindsoftechnicalactivities,suchas:academiccommunication,technicalconsultingandscientificprojectlaunchedtomakeanexcellentflexiblescienceandresearchteaminthehydropowerfield.Withbackgroundofthehydropowerdevelopmentpractice,thispaperfocusonthetechnologyproblemsinthehydropowerdevelopmenttobuildaVirtualResearchCenterSystemofYalongRiver,whichisusedtosharingknowledge,managingproject,publishinginformation,andcommutatingacademicproblems.Becauseofthenondeterminacyandpolytropeofthesystem,weusetheRapidPrototypeModel,andusethePairProgrammingforthesystemdevelopmentforthefirsttime.Whilewemakethesystemdemandanalysisfromfunctionalityandnon-functionality,givethedetailsofthesystemmoduledesign,andweintroducethesoftwareengineeringtheorytomakethesoftwaredevelopmentplanandthecontrolstrategyofthesystemedition.Consideringthesecurityandconfidentiality,wegivethehardwaretopologicalofthissystem,andgivethesoftwarearchitecturedesignbasedlightJavaEEframeworkbecauseoftherequirementoftheexpandabilityandmaintainability,then,wedescribethehierarchicalmodelandthefunctionsoftheStruts2,Spring,Hibernateinthismodelrespectively,andintroducethetools,whichusedinthedevelopment,therealoperatingenvironment.Inthetraditionaldiscretionaryaccesscontrol(DAC)andmandatoryaccesscontrol(MAC)model,thechaosproblemwillappearduringaccessrightsconfiguration,grant,inheritanceandretrieve.WeusetheRBACandSpringAOPbasedrightsmanagementstrategytoresolvethisproblem.Wegiveabinarystreamscateredprojectmanagementstrategytosimplifytheprojectprocessmanagement,becauseofthecomplexityoftheprojectprocessmanagement.WeguaranteethesecurityoftheWebservereffectively,andmakebreachofconfidenceimpossiblebySquidbasedreverseproxy-loadbalancingmechanism.Weusethefromtheinsideout–fromuptodownhybridstrategytodesignasystemdatabaseforthefirsttime,andwegivetheconceptualandlogicalstructuremodelofthesystemdatabase,analysistheimplementationprocessoftheHibernatebaseddatalayer,Springbasedbusinesslogiclayer,III华中科技大学硕士学位论文andtheStruts2basedpresentationlayer.Atlastwedisplaytheimplementationresultofthissystem.VirtualResearchCenterofYalongRiverwasfoundedinChengduonJanuary.10th.2011.Untilnow,itworkswell,andgetslotsofpraise.Keywords：VirtualResearchCenter，Struts2/Spring/Hibernate，AccessControl，ReverseProxy，LoadBalancing独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日本论文属于1华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题背景与意义雅砻江流域地处我国西南地区，拥有非常丰富的水能资源，其中、下游河段已列为全国十三大水电开发基地之一，总的装机容量已超过2600万千瓦，占雅砻江干流的88.8%[1]。其水利资源丰沛，自然落差巨大，无航运、灌溉之责，少移民搬迁之累，因山势陡峭，人迹罕至，很少淹及森林土地，在全国的优质水电能源基地中名列前茅。目前，雅砻江流域水电开发已成为国家实施能源战略和西部大开发战略的重要组成部分，在西南地区乃至全国的经济发展和社会进步中都发挥着极其重要的作用。雅砻江流域水电开发是一项宏伟而复杂的工程，虽然具有得天独厚的优越地理条件，再加上二滩水电站建设的成功经验，但在整个流域水电开发中仍面临一系列世界级的关键技术问题，主要包括如下几个方面[2][3]：（1）高拱坝的设计准则与安全评价标准。包括高拱坝真实工作性态以及基于真实工作性态的设计、高拱的失效破坏机理与安全、300米级超高土石坝土石材料工程特性以及300米级超高坝土石坝变形分析与安全控制等。（2）水力学关键技术与泄水建筑物安全检测和健康诊断。包括河流健康状况监测、300米级高坝水力学关键技术与安全监测和时变分析以及二滩电站水电开发与生态环境协调发展的问题等。（3）高压大量裂隙水环境下隧洞施工运行与安全。包括深部岩体的工程特性与分区方法、深部岩体应力的测量与岩爆预报方法、施工期和运行期深埋长大引水隧洞安全与预测、施工期高压大流量裂隙水与地质超前预报以及深埋巨型洞室的稳定性与控制等。（4）岩土高边坡安全及预报研究。包括岩土高边坡形成和发育的动力学过程及其稳定机理、卸荷条件下岩土力学特性及深部裂缝形成机理和工程影响、岩土高边坡稳定性控制技术及设计以及岩土高边坡失稳判据与大型滑坡预警指标和准则等。（5）水电工程建设与企业管理。包括高拱坝快速施工与实时控制、流域梯级电站下水电站联合优化运行的负责协调控制以及市场条件下水电企业集团化管