道路施工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目:道路施工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 提交日期 摘 要 本文詳細(xì)介紹了利用安卓設(shè)備對(duì)道路施工進(jìn)度信息采集的系統(tǒng)。道路交通的發(fā)展直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，伴隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，未來(lái)我國(guó)道路建設(shè)將繼續(xù)高速發(fā)展。然而，道路建設(shè)中依然缺乏對(duì)施工進(jìn)度信息的有效采集管理，導(dǎo)致道路總體施工進(jìn)度緩慢，無(wú)法優(yōu)化調(diào)度各個(gè)子工作面資源。所以，對(duì)各個(gè)子工作面施工進(jìn)度信息的采集匯總，將極大優(yōu)化施工資源配置，提高整體道路施工進(jìn)度。故本文設(shè)計(jì)了道路施工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)，可以對(duì)各個(gè)子工作面施工進(jìn)度進(jìn)行采集匯總存儲(chǔ)，也可以將施工進(jìn)度數(shù)據(jù)下傳給下位機(jī)。 本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是利用安卓智能手機(jī)對(duì)各個(gè)子工作面進(jìn)行施工進(jìn)度信息的采集與上傳，利用Qt Creator開(kāi)發(fā)軟件開(kāi)發(fā)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)上傳的信息進(jìn)行接收存儲(chǔ)管理。道路施工進(jìn)度信息的上傳采用TCP/IP協(xié)議以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，利用Qt自帶的輕量級(jí)內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和更新修改等功能。最后繼承Qt 的QIODevice類(lèi)編寫(xiě)串口程序，實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的道路施工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)可以對(duì)各個(gè)子工作面的施工進(jìn)度信息有效收集管理，并傳送給下位機(jī)進(jìn)行顯示。 本設(shè)計(jì)旨在通過(guò)道路施工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)，為道路施工總體規(guī)劃與資源調(diào)配提供良好的信息支持，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化各個(gè)子工作面的資源調(diào)度，提高道路整體施工進(jìn)度，保證道路施工工程可以按期竣工。 關(guān)鍵詞：道路施工進(jìn)度；安卓；Qt Creator；SQLite數(shù)據(jù)庫(kù) Abstract This paper introduces a system using Android devices to acquire the progress information of road construction .The development of road traffic affects the nation economic development directly. With the development of our country's economy, the road construction will develop in high-speed in the future. However, Road construction is still lack of effective collection and management about construction information, which lead to slowness progress as a whole .what’s more, It is difficult to optimize the resources of each working face .For this reason .we designed a system that it can acquires and manages the information of road construction’s progress. It is also can transfer the information to lower computer. The article designed system is bases on android phone to acquire progress of each working face. Qt Creator as development software, develop a upper computer to receive and storage the information uploaded by Android Phone through internet .Using TCP/IP protocol to guarantee the reliable transmission of data .then ,Using Qt’s own lightweight built-in SQLite database for data storage and update, etc. Finally, edit serial program by inherit?QIODevice class to realize data communication with the machine. Experimental results show that the system can collect and manage the progress of working face effectively, and transmitted to the machine for display. This design aims to through gather the road construction schedule information to provide a good information support for the management of road construction schedule. Realize the optimization of resource of each working face, improve the overall road construction progress and ensure the road construction project can be finished on schedule. Keyword: road construction progress; Android; Qt Creator; SQLite 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論 1 1.1論文的研究目的 1 1.2 論文的研究背景與意義 2 1.2.1研究背景 2 1.2.2研究意義 3 1.2.3研究現(xiàn)狀 3 1.3本文的研究?jī)?nèi)容 3 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 5 2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 5 2.2 TCP/IP協(xié)議介紹 6 2.3本章小結(jié) 8 第三章 基于安卓平臺(tái)的道路施工進(jìn)度信息采集設(shè)計(jì) 9 3.1操作系統(tǒng)的選型 9 3.2安卓系統(tǒng)的介紹 9 3.3安卓開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建 10 3.4道路施工進(jìn)度信息采集設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 3.4.1軟件需求 12 3.4.2 軟件設(shè)計(jì)框架 13 3.4.3安卓的Activity技術(shù) 13 3.4.4功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 14 3.5本章小結(jié) 19 第四章 上位機(jī)開(kāi)發(fā) 20 4.1開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 20 4.2 上位機(jī)整體架構(gòu) 20 4.3各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 22 4.3.1道路信息接收模塊 22 4.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊 26 4.3.3串口通信模塊 29 4.4本章小結(jié) 32 第五章 功能測(cè)試及測(cè)試結(jié)果 33 5.1 信息采集上傳測(cè)試 33 5.2數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊測(cè)試 36 5.3串口通信模塊測(cè)試 38 5.4本章小結(jié) 38 結(jié) 論 39 參考文獻(xiàn) 40 附錄 實(shí)現(xiàn)上位機(jī)所編寫(xiě)的類(lèi) 41 致謝 42 III 第一章 緒 論 1.1論文的研究目的 　我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊，并且人口總數(shù)超過(guò)13億的國(guó)家，對(duì)于這樣國(guó)家而言，交通的發(fā)展直接影響著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。正所謂“要致富，先修路”，我國(guó)政府已經(jīng)把道路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的排頭兵，以促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)繼續(xù)向前發(fā)展。 改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)已經(jīng)取得了舉世矚目的發(fā)展進(jìn)度，我國(guó)的道路基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。根據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的《中國(guó)公路水路交通運(yùn)輸發(fā)展報(bào)告》顯示，截止到2012年年底，我國(guó)的高速公路通車(chē)?yán)锍踢_(dá)到9.6萬(wàn)公里，公路總里程達(dá)到424萬(wàn)公里[1]。雖然我國(guó)在道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面取得了巨大的成績(jī)，但是不可否認(rèn)，我國(guó)的道路有效供給仍然不夠滿(mǎn)足于我國(guó)的運(yùn)輸發(fā)展的需要。同時(shí)，道路建設(shè)為了適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及帶動(dòng)西部及經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的發(fā)展，必將保持較快的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)我國(guó)交通部的規(guī)劃，我國(guó)的道路基礎(chǔ)設(shè)施將繼續(xù)加快建設(shè)，2020年將在全國(guó)形成五縱十橫的主干線(xiàn)等。目前各個(gè)地方的公路建設(shè)都在按照計(jì)劃緊張進(jìn)行。所以，我國(guó)的道路規(guī)劃建設(shè)仍然將繼續(xù)向前推進(jìn)和發(fā)展[2]。 現(xiàn)階段比較普遍的組織施工的方式主要包含有依次施工、平行施工和流水施工。依次施工是將工程分割成若干個(gè)子工作面，一個(gè)一個(gè)一次完成。顯然這種施工方式現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)單一，工期長(zhǎng)，不利于工程量較大的道路施工工程。平行施工是指幾個(gè)工程隊(duì)在同一時(shí)間不同空間進(jìn)行施工。這種方式工期短，而且存在交叉作業(yè)。流水施工將工程劃分若干個(gè)施工段，按工藝劃分施工過(guò)程，對(duì)所有工程按某一時(shí)間間隔依次施工。目前道路施工方案大多采用流水施工方式，因?yàn)槠淠艹浞掷霉ぷ髅妫铀偈┕みM(jìn)度，是道路建設(shè)工程盡早竣工，發(fā)揮投資效益。然而目前對(duì)各個(gè)子工作面施工進(jìn)度信息的采集方式大多以人工登記并進(jìn)行匯總，無(wú)法提供各個(gè)子工作面的工作進(jìn)度信息實(shí)時(shí)性，導(dǎo)致道路施工進(jìn)度總控制室由于未能接收各個(gè)自工作面進(jìn)度實(shí)時(shí)信息，無(wú)法合理調(diào)度施工資源。所以設(shè)計(jì)一款系統(tǒng)來(lái)采集各個(gè)子工作面的施工進(jìn)度信息，將給道路施工進(jìn)度的總控提供更好的信息支持，提高工程的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，提高各個(gè)工作面施工的可操作性和靈活性。 總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，給道路的建設(shè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境，道路的發(fā)展反過(guò)來(lái)又刺激經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó)的道路建設(shè)繼續(xù)快速發(fā)展，道路施工進(jìn)度信息的采集為道路總體施工建設(shè)提供了信息保證，為道路工程建設(shè)注入了新的技術(shù)。 1.2 論文的研究背景與意義 1.2.1研究背景 信息采集系統(tǒng)應(yīng)用了當(dāng)前比較前沿的科學(xué)技術(shù)其中包括信息學(xué)科的技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，如何利用現(xiàn)代的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)道路施工進(jìn)度信息的采集將是一個(gè)新的課題。 伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，Google公司于2008年9月正式發(fā)布了Android1.0，接著安卓系統(tǒng)不斷更新升級(jí)，安卓設(shè)備銷(xiāo)售量也在呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)，根據(jù)Strategy Analytics市場(chǎng)調(diào)查公司數(shù)據(jù)顯示，單單安卓智能手機(jī)2014年的出貨量已經(jīng)超過(guò)10億臺(tái)，市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過(guò)80%。目前人們的日常生活中隨處可見(jiàn)安卓設(shè)備的蹤影，安卓設(shè)備在生產(chǎn)中的應(yīng)用也是屢見(jiàn)不鮮。由于安卓系統(tǒng)的不斷更新?lián)Q代，除了基本的電話(huà)、短信等功能外還增加了許多新的功能，比如GPS定位、郵件收發(fā)等豐富的功能。正是安卓的強(qiáng)大的信息處理能力和友好的人機(jī)交互界面，使得Android設(shè)備可以適應(yīng)不同行業(yè)的需求。當(dāng)然Android設(shè)備也是適用于道路施工進(jìn)度信息采集，對(duì)比于傳統(tǒng)的采用硬件開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)的成本較高，維護(hù)繁瑣，人機(jī)交互不夠友好等。相反，在Android設(shè)備開(kāi)發(fā)道路施工進(jìn)度信息錄入軟件，實(shí)用性和可操作性都較高。 Android是由谷歌公司于2007年11月對(duì)外公布的手機(jī)操作系統(tǒng)名稱(chēng)，該操作系統(tǒng)是基于Linux平臺(tái)的開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)的推出與當(dāng)時(shí)的主流塞班和iOS形成了三足鼎立的局勢(shì)，之后Android操作系統(tǒng)不斷升級(jí)換代，用戶(hù)活躍數(shù)量不斷增加，于2011年8月2日占據(jù)的全球48%的市場(chǎng)份額，成為全球第一，結(jié)束了塞班的霸主地位[3]。 截止到2015年5月份，安卓系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了大幅度的改動(dòng)，由最初的Android1.0升級(jí)到現(xiàn)在的Android5.0，功能也越來(lái)越豐富，運(yùn)行和處理速度得到大幅提升。正是谷歌的不懈努力，系統(tǒng)的升級(jí)和功能的增加，使得基于Android平臺(tái)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)者和應(yīng)用程序不斷增加。2014年，Android的應(yīng)用商店Google Play 的應(yīng)用數(shù)量已經(jīng)超過(guò)蘋(píng)果應(yīng)用達(dá)到了143萬(wàn)款，開(kāi)發(fā)者總數(shù)也超過(guò)個(gè)蘋(píng)果APP Store 的28.3萬(wàn)，達(dá)到了38.8萬(wàn)?，F(xiàn)在越來(lái)越多的行業(yè)插手移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，把業(yè)務(wù)范圍都擴(kuò)展到安卓設(shè)備端，比如主打社交的“微信”和“陌陌”，有主打購(gòu)物的應(yīng)用“淘寶客戶(hù)端”和“京東手機(jī)客戶(hù)端”，有主打團(tuán)購(gòu)的“美團(tuán)”等等，各行各業(yè)都跟隨者移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的浪潮，借著安卓設(shè)備普及之勢(shì)，紛紛擴(kuò)展自己的產(chǎn)品領(lǐng)域[3]。 Android設(shè)備功能不斷豐富和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，將會(huì)給更多行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇與發(fā)展方式。當(dāng)前處在道路建設(shè)的發(fā)展機(jī)遇期，將Android平臺(tái)與道路施工進(jìn)度信息采集現(xiàn)結(jié)合起來(lái)，開(kāi)發(fā)基于安卓平臺(tái)的道路施工進(jìn)度信息采集軟件，將對(duì)道路施工進(jìn)度和道路建設(shè)管理帶來(lái)新的發(fā)展模式。 1.2.2研究意義 道路施工的按期完成是道路建設(shè)規(guī)劃的基本要求，若某一道路工程施工項(xiàng)目無(wú)法如期完成施工進(jìn)度，將導(dǎo)致后續(xù)道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的正常進(jìn)行，以至于影響整個(gè)道路建設(shè)的正常進(jìn)行。甚至于影響該道路的投入使用，其結(jié)果將直接帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失。顯然，道路施工進(jìn)度對(duì)整體道路建設(shè)起到了至關(guān)重要的作用。 目前絕大多數(shù)的道路施工進(jìn)度的控制都采用預(yù)先制定計(jì)劃，并按照計(jì)劃進(jìn)行施工，然而現(xiàn)實(shí)中經(jīng)常出現(xiàn)許多突發(fā)情況導(dǎo)致一些子工作面施工進(jìn)度較快，一些道路的施工進(jìn)度緩慢，最終的總體道路施工工期將被延長(zhǎng)，以至于無(wú)法按時(shí)竣工。本文將所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)就是能夠?qū)⑺杉母鱾€(gè)子工作面施工進(jìn)度信息上傳到總控制室里，通過(guò)電腦的應(yīng)用程序接收和管理各個(gè)子工作面的施工進(jìn)度信息。并且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)向下傳輸?shù)较挛粰C(jī)（下位機(jī)由三色LED顯示各個(gè)子工作面的施工進(jìn)度）進(jìn)行進(jìn)度信息展示，方便總控制室人員對(duì)每個(gè)施工點(diǎn)的信息掌握與合理調(diào)配施工資源，最終達(dá)到優(yōu)化資源配置，縮短施工工期的目的。 1.2.3研究現(xiàn)狀 項(xiàng)目施工的進(jìn)度控制方法主要包括規(guī)劃、控制和協(xié)調(diào)。為了保證項(xiàng)目施工進(jìn)度的正常進(jìn)行，一般采用動(dòng)態(tài)控制的方式。當(dāng)實(shí)際施工進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度不一致時(shí)，重新調(diào)整計(jì)劃，使得實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃重新重合。施工進(jìn)度的控制就是采用這樣的不斷循環(huán)的動(dòng)態(tài)控制方法。 施工進(jìn)度的信息采集也就是施工項(xiàng)目進(jìn)度控制中的信息反饋。目前道路施工的實(shí)際進(jìn)度主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工人員逐級(jí)向上級(jí)反饋直至將信息反饋到中央控制室，總控制室將各方面的信息進(jìn)行收集的統(tǒng)計(jì)整理，再做出適當(dāng)?shù)挠?jì)劃更改使其能夠滿(mǎn)足原來(lái)的進(jìn)度計(jì)劃和工期目標(biāo)。 1.3本文的研究?jī)?nèi)容 第一部分為緒論。主要描述了道路施工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)的研究目的與意義。同時(shí)，簡(jiǎn)要介紹了安卓智能機(jī)作為采集設(shè)備的背景。并介紹了道路施工進(jìn)度信息的采集技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)，最后介紹了本文的主要研究?jī)?nèi)容。 第二部分主要介紹道路施工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框架，還要對(duì)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行介紹，它是本文中數(shù)據(jù)上傳所采用的協(xié)議。 第三部分將介紹安卓智能機(jī)信息采集的軟件設(shè)計(jì)。其中包括在Windows 平臺(tái)搭建安卓開(kāi)發(fā)環(huán)境，安卓的界面開(kāi)發(fā)和TCPSocket的編程方法。 第四部分詳細(xì)介紹利用Qt Creator 編寫(xiě)上位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理。其中包括利用Qt 的網(wǎng)路通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，利用SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存更新查詢(xún)，最后簡(jiǎn)單介紹上位機(jī)與下位機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn)。 第五部分對(duì)本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的每個(gè)子功能進(jìn)行測(cè)試，并展示測(cè)試結(jié)果。最后進(jìn)行系統(tǒng)的整體運(yùn)行測(cè)試。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 2.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的要實(shí)現(xiàn)的功能是通過(guò)安卓智能機(jī)作為各個(gè)道路施工工作面的施工進(jìn)度信息的采集錄入設(shè)備，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到總控制室的上位機(jī)上，上位機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)和接收信息，并將信息儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將數(shù)據(jù)打包發(fā)送給下位機(jī)，由下位機(jī)負(fù)責(zé)將施工進(jìn)度信息數(shù)據(jù)以L(fǎng)ED顏色展示各個(gè)工作面的進(jìn)度信息?？刂剖胰藛T可以很方便的通過(guò)上位機(jī)的GUI界面訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的查詢(xún)、修改、刪除等操作。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)框架如圖2-1，主要由安卓信息采集軟件和上位機(jī)軟件。上位機(jī)中包含數(shù)據(jù)信息接收功能、數(shù)據(jù)庫(kù)信息管理功能、串口通信功能。 圖2-1 道路施工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)總體框架 下位機(jī)主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并將各個(gè)子工作面的施工進(jìn)度信息以3色LED燈不同顏色來(lái)顯示，如施工進(jìn)度0%用LED燈顯示紅色表示、施工進(jìn)度33%用黃色表示、施工進(jìn)度66%用綠色表示、施工完成用即100%用白色表示。 下位機(jī)采用STC89S52作為主控芯片，該芯片的串行口是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)全雙工通信的可編程接口。下位機(jī)以中斷的方式接收PC上應(yīng)用程序（即上位機(jī)）發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)模塊中。單片機(jī)以一定的周期從存儲(chǔ)芯片中讀出數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到LED節(jié)點(diǎn)，每個(gè)LED節(jié)點(diǎn)代表不同的工作面，LED的顏色用來(lái)顯示各個(gè)工作面的施工進(jìn)度情況。本設(shè)計(jì)的下位機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，主要包括串口通信模塊、中央控制模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊（其中顯示模塊由各個(gè)LED節(jié)點(diǎn)組成）。 圖2-2下位機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖 2.2 TCP/IP協(xié)議介紹 IP（Internet Protocol，Internet協(xié)議 ）通常簡(jiǎn)稱(chēng)IP協(xié)議，IP協(xié)議使得連接到Internet 上的設(shè)備，包括不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)或者不同操作系統(tǒng)，只要都使用IP協(xié)議，雙方就可以互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。IP協(xié)議定義于網(wǎng)絡(luò)層，他負(fù)責(zé)將消息從一個(gè)主機(jī)傳送到另一個(gè)主機(jī)，消息在傳送的過(guò)程中被分割成一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包。IP協(xié)議根據(jù)每個(gè)包包頭所包含的IP地址進(jìn)行尋址，所以同一個(gè)消息報(bào)文的IP包可能會(huì)經(jīng)過(guò)不同的路由器到達(dá)最終的目的主機(jī)。由于IP協(xié)議是面向無(wú)連接的，所以在傳送過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失或出錯(cuò)，所以要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃赃€要TCP協(xié)議的支持。 TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）是一種面向連接和數(shù)據(jù)流的可靠通信協(xié)議[4]。它能夠保證在建立網(wǎng)絡(luò)虛擬鏈路鏈接后，兩端可以進(jìn)行無(wú)差錯(cuò)的通信服務(wù)。TCP協(xié)議位于OSI中的運(yùn)輸層。每一條TCP連接只能有兩個(gè)端點(diǎn)，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。并且TCP提供全雙工的通信方式，TCP在連接的兩端都設(shè)有緩存，可以再合適的情況下把發(fā)送緩存的內(nèi)容發(fā)送出去，在上層應(yīng)用進(jìn)程需要的時(shí)候?qū)邮站彺娴膬?nèi)容進(jìn)行讀取接收。其中需要強(qiáng)調(diào)的是，TCP中“面向字節(jié)流”中“流”是指流入或流出進(jìn)程中的數(shù)據(jù)是以字節(jié)序列的方式進(jìn)行的，TCP把上層應(yīng)用程序交下來(lái)的數(shù)據(jù)看成無(wú)結(jié)構(gòu)的字節(jié)流，因此建立TCP連接的兩端需要定好協(xié)議，才有能力識(shí)別收到的數(shù)據(jù)，提取出有意義的數(shù)據(jù)。 TCP連接的端點(diǎn)叫做套接字（socket），根據(jù)RFC793的定義，端口號(hào)拼接到IP地址即構(gòu)成套接字。所以有socket=（IP：port）每個(gè)TCP連接有兩個(gè)端點(diǎn)組成，所以有TCP連接={socket1，socket2}={（IP1，port1），（IP2，port2）}[4] 這里的socket與接下來(lái)應(yīng)用程序中的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議接口API不同。 TCP的連接建立需要進(jìn)行三次握手。首先，TCP客戶(hù)端向TCP服務(wù)端程序發(fā)送連接請(qǐng)求。處在監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)的服務(wù)端收到連接請(qǐng)求后，判斷是否同意建立連接，若接受連接，則向客戶(hù)端發(fā)送應(yīng)答確認(rèn)信號(hào)。TCP客戶(hù)端在接收到服務(wù)端的確認(rèn)后還要給服務(wù)端發(fā)出確認(rèn)信號(hào)。當(dāng)服務(wù)端接收到客戶(hù)端的確認(rèn)信號(hào)后，TCP連接便建立起來(lái)，接下來(lái)兩個(gè)端點(diǎn)便可以進(jìn)行全雙工通信。圖2-3為用三次握手建立TCP連接。 圖2-3用三次握手建立TCP連接 在完成數(shù)據(jù)通信后需要斷開(kāi)TCP連接，客戶(hù)主機(jī)和服務(wù)器主機(jī)都可以釋放連接。在釋放鏈接之前雙方都處在連接狀態(tài)。客戶(hù)向主機(jī)發(fā)送斷開(kāi)連接請(qǐng)求，并停止發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)器在接收到客戶(hù)端的斷開(kāi)連接請(qǐng)求后向客服端發(fā)送應(yīng)答信號(hào)并通知上層應(yīng)用進(jìn)程，此時(shí)只是釋放了客戶(hù)端到服務(wù)器的連接，所以服務(wù)器仍然可以向客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)服務(wù)器確認(rèn)了連接釋放請(qǐng)求后向客戶(hù)端發(fā)送釋放連接確認(rèn)信號(hào)，此時(shí)服務(wù)器不會(huì)向客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)，而是處于等待關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)客戶(hù)端收到服務(wù)器的確認(rèn)信號(hào)后還要向服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)信號(hào)的確認(rèn)，在服務(wù)器收到客戶(hù)端的確認(rèn)信號(hào)后，雙方都進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。所以TCP連接的釋放需要經(jīng)歷四次握手，如圖2-4所示。 圖2-4 四次握手釋放TCP連接 2.3本章小結(jié) 本章主要介紹了道路信息采集系統(tǒng)的整體系統(tǒng)架構(gòu)，其中包括軟件設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)和下位機(jī)的總體結(jié)構(gòu)。接著，詳細(xì)介紹了TCP/IP協(xié)議，包括TCP的連接建立過(guò)程和連接釋放過(guò)程。 第三章 基于安卓平臺(tái)的道路施工進(jìn)度信息采集設(shè)計(jì) 3.1操作系統(tǒng)的選型 隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，截自2013年據(jù)我國(guó)的手機(jī)擁有數(shù)量已經(jīng)超12億。可見(jiàn)手機(jī)的普及度很高，所以選用手機(jī)作為道路施工進(jìn)度信息錄入采集設(shè)備將是一個(gè)十分方便可行的。目前市場(chǎng)上的手機(jī)采用的主流系統(tǒng)主要有Android、iOS、Microsoft、blackberry等等，根據(jù)Strategy Analytics公布了2014年第二季度智能手機(jī)操作系統(tǒng)全球分布情況入圖3-1可見(jiàn)，Android操作系統(tǒng)的全球市場(chǎng)份兒已經(jīng)高達(dá)84.6%。而iOS系統(tǒng)市場(chǎng)占有率達(dá)13.4%，Microsoft和blackberry平臺(tái)總和也就只有6.2%。通過(guò)這些數(shù)據(jù)可以看出Android的發(fā)展勢(shì)頭很猛而且市場(chǎng)普及率高，非常適合作為軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 圖3-1 2014年第二季度智能手機(jī)市場(chǎng)份額 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)顯示，安卓系統(tǒng)和蘋(píng)果iOS系統(tǒng)占據(jù)了市場(chǎng)90%以上的市場(chǎng)份額。然而由于iOS系統(tǒng)是閉源的。iOS的軟件只能運(yùn)行在蘋(píng)果設(shè)備上，且目前蘋(píng)果產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較高。反觀安卓系統(tǒng)的開(kāi)源性，可移植性強(qiáng)，而且安卓手機(jī)品類(lèi)豐富，價(jià)格相對(duì)便宜。已經(jīng)有很多行業(yè)利用安卓設(shè)備的案例。所以在安卓臺(tái)上進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)具有很好的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。 3.2安卓系統(tǒng)的介紹 Android系統(tǒng)的底層是建立在Linux系統(tǒng)之上的，該平臺(tái)有操作系統(tǒng)、中間件、用戶(hù)界面和應(yīng)用軟件組成[5]。圖3-2顯示了Android的系統(tǒng)體系。 圖3-2 Android系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（Android官方文檔） 安卓系統(tǒng)采用了軟件疊加的方式進(jìn)行構(gòu)建，各個(gè)層實(shí)現(xiàn)各自的功能，層與層之間互相分開(kāi)，當(dāng)某個(gè)層的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的時(shí)候，只要保證層間的接口不變，其他層就可以不作改變。這種分工使得層與層之間的耦合較低，當(dāng)?shù)讓咏Y(jié)構(gòu)改變時(shí)，應(yīng)用程序可以不作改變。 安卓的application frame提供了大量的API供開(kāi)發(fā)者使用，使得開(kāi)發(fā)變得更加簡(jiǎn)單方便，同時(shí)應(yīng)用程序框架也為軟件復(fù)用提供了支持。 3.3安卓開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建 安卓軟件開(kāi)發(fā)的準(zhǔn)備工作就是要搭建出安卓的開(kāi)發(fā)環(huán)境。Android的開(kāi)發(fā)可以在不同的操作系統(tǒng)下進(jìn)行，比如Linux或Windows等，本文中是基于Windows操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。所以下面將介紹Windows下的開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建。 在Windows環(huán)境下的Android開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建主要包括3個(gè)部分Eclipse、JDK 與Android SDK。Eclipse是有Sun公司開(kāi)發(fā)的跨平臺(tái)基于Java集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），同時(shí)它還附帶有JDK（Java Development Kit）。JDK是Java語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)包工具，其中包含有許多Java開(kāi)發(fā)需要的基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)，和工具，是Java開(kāi)發(fā)的重要組成部分[6]。SDK（software development kit）是有Google公司推出的軟件開(kāi)發(fā)工具包，它采用的是Java語(yǔ)言，所以必須預(yù)先安裝好JDK。安裝好以上各個(gè)軟件，基本就完成了Android開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建。為了能在開(kāi)發(fā)過(guò)程中模擬開(kāi)發(fā)軟件的運(yùn)行效果還需要安裝AVD(Android Virtual Device,安卓虛擬設(shè)備)，便可以在Eclipse上Android Virtual Device Manage的創(chuàng)建模擬器。Eclipse軟件開(kāi)發(fā)界面入圖3-3所示，虛擬機(jī)運(yùn)行圖3-4所示 圖3-3 Eclipse 軟件開(kāi)發(fā)界面 圖3-4 安卓虛擬器運(yùn)行界面 3.4道路施工進(jìn)度信息采集設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3.4.1軟件需求 基于Android智能機(jī)的道路施工進(jìn)度信息采集過(guò)程如圖3-4所示： 圖3-5 道路施工進(jìn)度信息采集過(guò)程 由于本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)要上傳到總控制室上位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，所以在手機(jī)本地存儲(chǔ)中不考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。所以在道路施工進(jìn)度信息的采集軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是道路施工進(jìn)度信息的錄入操作與數(shù)據(jù)的上傳這兩個(gè)部分。 針對(duì)數(shù)據(jù)的錄入部分，將通過(guò)人機(jī)交互的界面布局，只要按照依次填寫(xiě)道路施工信息的各方面內(nèi)容就完成信息錄入工作。而對(duì)于數(shù)據(jù)上傳部分，本設(shè)計(jì)考慮到TCP/IP協(xié)議提供可靠的傳輸協(xié)議，并且是全雙工的工作方式，而UDP是非面向連接不提供可靠傳輸。所以采用TCP進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳采用的協(xié)議。 3.4.2 軟件設(shè)計(jì)框架 軟件的設(shè)計(jì)框架是在分析軟件需求的情況之下進(jìn)行的軟件設(shè)計(jì)思路分析，是進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)與必備工作。如圖3-6，從圖中可以看出軟件設(shè)計(jì)框架。軟件的操作過(guò)程大致為：進(jìn)入軟件首先是歡迎界面接著自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到道路施工信息錄入界面，操作人員依次填寫(xiě)施工路段編號(hào)，施工進(jìn)度，并填寫(xiě)主控制室上位機(jī)TCP服務(wù)端的的IP與端口號(hào)，接著就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳工作。 圖3-6 安卓軟件框架 3.4.3安卓的Activity技術(shù) Activity是安卓的重要組件之一，作為安卓設(shè)備中用來(lái)顯示信息和直接進(jìn)行人機(jī)交互的界面。Activity界面可以放大縮小旋轉(zhuǎn)或者浮動(dòng)與其他的界面，允許通過(guò)一個(gè)Activity切換到其他的Activity，頁(yè)面與頁(yè)面之間進(jìn)行切換的時(shí)候，被切換的Activity被壓入棧中，可以在后面的操作中可以進(jìn)行彈出堆?；謴?fù)。堆棧遵循“先進(jìn)后出”的原則，所以可以通過(guò)“返回”按鈕恢復(fù)之前的Activity。圖3-7是安卓中Activity的生命周期[5]。 圖3-7 Activity生命周期 創(chuàng)建一個(gè)Activity首先需要在安卓的配置文件AndroidManifest.xml中聲明這個(gè)Activity。一個(gè)Activity一生成就進(jìn)入onCreat()函數(shù)，之后進(jìn)入onStart()和onResume()進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)Activity切換到后臺(tái)是運(yùn)行onPause()函數(shù)，當(dāng)Activity不可見(jiàn)后調(diào)用 onStop(),只有在關(guān)閉Activity才運(yùn)行onDestory()結(jié)束該Acticity組件。在Acticity之間進(jìn)行切換時(shí)，需要使用Intent對(duì)象為它們傳遞信息，一個(gè)Intent對(duì)象中封裝目的Activity的對(duì)象，通過(guò)startActivity(Intent)來(lái)啟動(dòng)Activity。機(jī)理是通過(guò)AndroidManifest.xml配置文件中的IntentFilter過(guò)濾其他的Component,找到具有相同Component屬性的Activity，若找不到與之相匹配，系統(tǒng)將會(huì)拋出一個(gè)異常。 3.4.4功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 軟件的啟動(dòng)界面可以有軟件的整體功能介紹、風(fēng)格特性等。優(yōu)秀的軟件特別是一些用于商業(yè)用途的軟件，軟件的啟動(dòng)界面可以給人對(duì)軟件的大致功能等有大致的了解。本次的軟件主要功能是進(jìn)行道路施工進(jìn)度信息的采集，所以啟動(dòng)界面的背景采用道路施工圖案，標(biāo)題是“道路施工進(jìn)度信息采集”，啟動(dòng)界面如圖3-8所示 圖3-8 軟件的啟動(dòng)界面 界面xml布局部分代碼如下： 部分功能代碼如下： login.setOnClickListener(new Loginlistener()); class Loginlistener implements OnClickListener { @Override public void onClick(View v) { …//鑒定登陸賬號(hào)密碼是否正確 Intent intent = new Intent();//生成一個(gè)Intent對(duì)象 intent.setClass(MainActivity.this,ActivitySecond.class); //通過(guò)Intent對(duì)象啟動(dòng)另外一個(gè)Activity MainActivity.this.startActivity(intent); } else { Toast toast=Toast.makeText(MainActivity.this, "您輸入的賬號(hào)或密碼不正確", Toast.LENGTH_LONG); toast.show(); zhanghao.setText(""); mima.setText(""); zhanghao.setFocusable(true); } 其中為登陸按鈕綁定監(jiān)聽(tīng)器，當(dāng)按下登錄按鈕時(shí)，執(zhí)行登陸賬號(hào)密碼的校驗(yàn)，若登陸成功則啟動(dòng)intent.setClass(MainActivity.this,ActivitySecond.class)和MainActivity.this.startActivity(intent)啟動(dòng)軟件的道路施工進(jìn)度信息錄入界面。若登陸密碼錯(cuò)誤，將通過(guò)Toast toast=Toast.makeText(MainActivity.this, "您輸入的賬號(hào)或密碼不正確", Toast.LENGTH_LONG)顯示“您輸入的賬號(hào)或密碼不正確”并將賬號(hào)密碼輸入框清空方便使用者繼續(xù)重新輸入。 在道路施工進(jìn)度信息錄入界面如圖3-9，要對(duì)主控制室上位機(jī)的ip、端口號(hào)、施工路段編號(hào)、道路施工進(jìn)度信息進(jìn)行填寫(xiě)之后方可進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。 圖3-9 道路施工進(jìn)度信息錄入 界面布局部分代碼如下： …//四個(gè)單選按鈕 功能代碼如下： @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState)//創(chuàng)建Activity時(shí)自動(dòng)運(yùn)行 { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_activity_second);//加載界面布局 edit=(EditText)findViewById(R.id.gongcheng);//獲取界面中的施工路段編號(hào)輸入框?qū)ο? … class OnCheckedChangelistener implements OnCheckedChangeListener { @Override public void onCheckedChanged(RadioGroup group,int checkid) { if (checkid==R.id.radio0) { …//如果選中第一個(gè)單選按鈕即“0%”，獲取施工進(jìn)度信息 }else if(checkid==R.id.radio1) { … }else if(checkid==R.id.radio2) { … }else if(checkid==R.id.radio3) { … } } } 完成了對(duì)施工進(jìn)度信息的獲取之后，要對(duì)信息進(jìn)行上傳，為了保證信息的可靠傳輸，這一采用之前介紹的TCP/IP協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。手機(jī)作為T(mén)CP客戶(hù)端使用Socket構(gòu)造器來(lái)連接指定的服務(wù)器，由于建立網(wǎng)絡(luò)連接和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信并不是很可靠穩(wěn)定的，而且所消耗的時(shí)間也是不確定的。如果使用UI線(xiàn)程建立網(wǎng)絡(luò)連接、傳輸數(shù)據(jù)將導(dǎo)致UI線(xiàn)程的阻塞，直接表現(xiàn)出界面“卡死”，因此本次設(shè)計(jì)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)資源訪(fǎng)問(wèn)，數(shù)據(jù)傳輸將在新線(xiàn)程中操作。Android應(yīng)用需要訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)需要在AndroidManifest.xml配置文件中授予訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)權(quán)限，配置片段如下： //允許訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò) //允許WiFi操作[5] 下面部分代碼為新線(xiàn)程中的數(shù)據(jù)傳輸部分 new Thread() {@Override public void run() { try { ip=ipaddress.getText().toString(); port=Integer.valueOf(portedit.getText().toString()); Socket socket =new Socket(ip,port); OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); byte[] buffer = new byte[4]; buffer=tobytearry(id, progress);// 數(shù)據(jù)封裝到字節(jié)流中 outputStream.write(buffer); outputStream.close(); socket.close(); }catch(IOException e){ e.printStackTrace();} } }.start(); Java中提供了java.net包中含有Socket通信的類(lèi)[7]，這里利用Socket構(gòu)造一個(gè)指定IP和端口的TCP連接，通過(guò)OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()[9]將連接封裝到輸出流中，這樣就可以通過(guò)輸出流的操作實(shí)現(xiàn)在TCP連接中的數(shù)據(jù)傳輸。由于TCP連接中是面向字節(jié)流的，所以在傳輸數(shù)據(jù)要對(duì)數(shù)據(jù)封裝到字節(jié)流中，然后通過(guò)write()方法發(fā)送出去。最后還要對(duì)輸出流和套接字連接關(guān)閉操作。 3.5本章小結(jié) 本章主要介紹了在安卓操作系統(tǒng)下的道路施工進(jìn)度信息采集軟件實(shí)現(xiàn)。首先對(duì)軟件的功能需求和軟件架構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。接著介紹了安卓的Activity組件技術(shù)。最后詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)傳輸功能的實(shí)現(xiàn)方法。 第四章 上位機(jī)開(kāi)發(fā) 4.1開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 Qt是由奇趣公司于1991年開(kāi)發(fā)的跨平臺(tái)C++應(yīng)用程序和UI開(kāi)發(fā)框架，現(xiàn)已被被諾基亞公司收購(gòu)成為其旗下的編程工具。它具有許多優(yōu)良特性，比如支持在Windows、Linux、Sunos、SCO等等眾多平臺(tái)下運(yùn)行。開(kāi)放Qt源代碼庫(kù)并且開(kāi)放了原來(lái)商業(yè)平臺(tái)的代碼，大量的開(kāi)發(fā)文檔和豐富的API對(duì)開(kāi)發(fā)者提供了有力的支持。Qt是面向?qū)ο?，?duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，良好的封裝機(jī)制使得Qt中各個(gè)類(lèi)的復(fù)用性很強(qiáng)。同時(shí)提供了信號(hào)與槽模式，使得各個(gè)元件與關(guān)聯(lián)代碼之間很夠很好的協(xié)作，使得開(kāi)發(fā)變得易于操作。同時(shí)Qt也支持動(dòng)畫(huà)框架、多媒體框架等等為Qt增加了許多功能[1]。 本文采用的是Qt Creator 2.3 是一種集成了編輯、設(shè)計(jì)、幫助、調(diào)試分析等于一體的輕量級(jí)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），能夠讓首次接觸Qt框架的開(kāi)發(fā)人員迅速上手[11]。 圖4-1 Qt Creator 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 4.2 上位機(jī)整體架構(gòu) 啟動(dòng)上位機(jī)后要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與管理并且支持?jǐn)?shù)據(jù)的串口通信以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展。所以上位機(jī)的整體架構(gòu)可以分為3個(gè)功能模塊。如圖4-2所示 圖4-2 上位機(jī)整體架構(gòu) 道路信息接收模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)現(xiàn)利用TCP/IP協(xié)議在PC上運(yùn)行TCP服務(wù)端程序并監(jiān)聽(tīng)制定的端口。安卓手機(jī)客戶(hù)端作為T(mén)CP連接的客戶(hù)端，當(dāng)服務(wù)端接收到安卓手機(jī)客戶(hù)端的連接請(qǐng)求后，允許連接并接收數(shù)據(jù)。并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊主要是對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)更新等，當(dāng)然也允許管理人員手動(dòng)修改或刪除某些數(shù)據(jù)。也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢(xún)操作。串口通信模塊主要是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的一些信息進(jìn)行打包封裝進(jìn)行傳輸給下位機(jī)。當(dāng)然在傳輸之前要對(duì)串口進(jìn)行設(shè)置比如傳輸波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、校驗(yàn)方式等。 本次上位機(jī)開(kāi)發(fā)中開(kāi)發(fā)的類(lèi)中各個(gè)類(lèi)的繼承關(guān)系主要可以通過(guò)圖4-3層次結(jié)構(gòu)圖表示。 圖4-3 a) 各個(gè)模塊界面繼承QDialog基類(lèi) 4-3 b) 主界面界面繼承QMainWindow基類(lèi) 圖4-3 c) 串口通信中類(lèi)的層次結(jié)構(gòu) 圖4-3d) 串口通信中線(xiàn)程類(lèi)繼承關(guān)系 圖4-3 層次結(jié)構(gòu)圖 4.3各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4.3.1道路信息接收模塊 （1）界面設(shè)計(jì) 道路信息接收模塊的人機(jī)交互界面簡(jiǎn)潔，三個(gè)基礎(chǔ)按鈕“開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)”、“停止監(jiān)聽(tīng)”、“退出”作為控制TCP服務(wù)端的啟動(dòng)與關(guān)閉。同時(shí)由于電腦端口有可能被其他應(yīng)用程序占用，所以設(shè)置輸入框用于設(shè)置監(jiān)聽(tīng)的端口號(hào)，同時(shí)能夠顯示當(dāng)前電腦的IP地址。人機(jī)交互界面如圖4-4所示 圖4-4 道路施工進(jìn)度信息接收界面 Qt 支持XML文件的布局，同時(shí)也可以在設(shè)計(jì)環(huán)境中進(jìn)行拖拽合適的元件，集成環(huán)境會(huì)根據(jù)你的操作生成對(duì)應(yīng)的XML文件。設(shè)置好的界面布局文件要在這個(gè)類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)中添加UI界面，即ui->setupUi(this);以下代碼簡(jiǎn)單展示“開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)”按鈕的XML代碼 開(kāi)始監(jiān)聽(tīng) （2）功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) Qt提供了QTcpServer 類(lèi)用于編寫(xiě)TCP服務(wù)端的應(yīng)用程序，而QTcpSocket 類(lèi)提供了TCP協(xié)議的一些常用的接口，利用QIODevice 類(lèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。圖4-5為T(mén)CP服務(wù)端工作流程圖。 圖4-5 TCP服務(wù)端工作流程圖 首先要在頭文件中進(jìn)行類(lèi)的申明，這里定義tcp 類(lèi)繼承QDialog，在類(lèi)中包含有兩個(gè)最重要的QTcpServer 和QTcpSocket類(lèi)型的成員變量tcpserver和tcpServerConnection。定義如下： QTcpServer tcpserver; QTcpSocket *tcpServerConnection; 通過(guò)Qt的提供的信號(hào)與槽的機(jī)制為各個(gè)按鈕組件添加槽函數(shù)[1]。本文在類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)中對(duì)按鈕與槽函數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。代碼如下： connect(ui->startButton,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(start())); connect(ui->quitButton,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(close())); connect(&tcpserver,SIGNAL(newConnection()),this,SLOT(acceptConnection())); 其中將按鈕的單擊信號(hào)與該類(lèi)的成員槽函數(shù)關(guān)聯(lián)。當(dāng)按下“開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)”按鈕是，先檢查輸入框中是否輸入端口號(hào)，若沒(méi)有則彈出提示框提示是否使用默認(rèn)端口12345，若有則獲取端口號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。判斷服務(wù)端是否正在監(jiān)聽(tīng)該端口，如過(guò)建立監(jiān)聽(tīng)成功，隨時(shí)等待客戶(hù)端的連接請(qǐng)求。否則顯示錯(cuò)誤信息。關(guān)鍵代碼如下： port=ui->portEdit->text().toInt();//獲取端口 while(!tcpserver.isListening()&&!tcpserver.listen(QHostAddress::Any,port)) 當(dāng)客戶(hù)端的連接請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，QTcpSocket會(huì)產(chǎn)生一個(gè)newConnection()信號(hào)進(jìn)而觸發(fā)槽函數(shù)。在槽函數(shù)中可以獲取已經(jīng)建立連接的子套接字，這樣就可以接收很多客戶(hù)端的連接，利用nextPendingConnection()函數(shù)來(lái)獲取連接的指針。對(duì)每個(gè)連接當(dāng)連接中有數(shù)據(jù)可以讀取時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)readyRead()信號(hào)。這里可以通過(guò)建立槽函數(shù)將連接中的數(shù)據(jù)的處理放到一個(gè)槽函數(shù)中進(jìn)行處理，本設(shè)計(jì)用updateServerProgress()函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。接下來(lái)一直保持TCP服務(wù)端處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，只有在按下“停止監(jiān)聽(tīng)”才關(guān)閉服務(wù)端。這樣才不會(huì)因?yàn)榻邮芰艘粋€(gè)連接就關(guān)閉服務(wù)端，才可以不斷的接受來(lái)自不同客戶(hù)端的連接請(qǐng)求。 由于TCP連接是面向字節(jié)流的。所以在數(shù)據(jù)接收也是以字節(jié)數(shù)組的形式從連接中獲取數(shù)據(jù)。在updateServerProgress()函數(shù)中，通過(guò)readAll()函數(shù)將連接子套接字中的數(shù)據(jù)賦予字節(jié)數(shù)組。由于字節(jié)流是沒(méi)有結(jié)構(gòu)的。根據(jù)雙方直接的數(shù)據(jù)通信進(jìn)行解析出有意義的數(shù)據(jù)。字節(jié)流的解析代碼如下： qint16 id=0; qint16 progress=0; id =qint16((0xff & block[0]) | (0xff00 & (block[1] << 8))); progress=qint16((0xff & block[2]) | (0xff00 & (block[3] << 8))); a.no=id; a.pro=progress; 其中a是一個(gè)結(jié)構(gòu)，定義了數(shù)據(jù)幾個(gè)成員變量。block是接收到的字節(jié)數(shù)組。通過(guò)以上代碼把字節(jié)流中的數(shù)據(jù)解析出來(lái)存儲(chǔ)到結(jié)構(gòu)中。接下來(lái)就是要把結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。 本設(shè)計(jì)還提供了一些提示功能，增加用戶(hù)界面的友好性。比如在按下停止監(jiān)聽(tīng)按鈕時(shí)，顯示本次監(jiān)聽(tīng)一共更新了多少條數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)方法是在每次接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，對(duì)靜態(tài)變量進(jìn)行加一，在顯示完后對(duì)該靜態(tài)變量置零操作。同時(shí)，在連接過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，將以對(duì)話(huà)框的形式顯示錯(cuò)誤信息。 4.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊 （1）SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)介紹 SQLite是一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)，雖然它沒(méi)有像oracle、MySQL等等那樣強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，但是它非常適用于少量的數(shù)據(jù)管理而且占用的系統(tǒng)資源很少，只需要幾百K的內(nèi)存就可以運(yùn)行，而且運(yùn)行速度比它們都快快，是一種嵌入式的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。 SQLite是通過(guò)通過(guò)編程語(yǔ)言直接進(jìn)行API調(diào)用，只需要基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)就可以完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本操作。它不像常見(jiàn)的客戶(hù)-服務(wù)器模式的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，它是以嵌入到程序中變成程序的一個(gè)部分，通過(guò)鎖定整個(gè)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。 SQLite可以說(shuō)“麻雀雖小五臟俱全”，雖然只有4.43M左右的大小，但支持的數(shù)據(jù)庫(kù)大小在2T左右且支持ACID事務(wù)，支持多種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言例如C++、Java、C#、C、PHP等等 （2）數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的界面開(kāi)發(fā) 首先總控制室人員可以通過(guò)顯示全部各個(gè)自工作面的施工進(jìn)度信息來(lái)對(duì)整體道路施工進(jìn)度有個(gè)整體性的進(jìn)度了解，所以本設(shè)計(jì)通過(guò)表格的形式將數(shù)據(jù)庫(kù)中施工進(jìn)度表顯示在表格中。這里也支持管理人員手動(dòng)對(duì)表格進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改與更新，也可以通過(guò)施工路段號(hào)快速查找施工進(jìn)度信息。所以界面如圖4-6所示。 圖4-6 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊 （3）數(shù)據(jù)庫(kù)模塊功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) Qt通過(guò)QtSQL模塊模塊為數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)提供支持，使得Qt的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫銜接。它為開(kāi)發(fā)人員提供了與具體數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)無(wú)關(guān)的調(diào)用接口，極大地簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，開(kāi)發(fā)人員熟悉SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE等基本的SQL操作，便可以通過(guò)QSqlQuery直接執(zhí)行SQL語(yǔ)句并處理返回結(jié)果。與此同時(shí)還提供了更加高層的抽象類(lèi)比如QSqlTableModel、QSqlRelationTableModel等，所以Qt對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作提供了很好的支持。 Qt中內(nèi)置SQLite，需要在頭文件加入#include，在工程的.pro文件中加入QT+=sql來(lái)完成數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)的必要操作。本設(shè)計(jì)中通過(guò)在SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中添加道路施工進(jìn)度表格的方式對(duì)道路施工進(jìn)度信息進(jìn)行管理操作。如圖圖4-7顯示了道路施工進(jìn)度表格創(chuàng)建流程圖。 圖4-7 道路施工進(jìn)度表格創(chuàng)建流程圖 關(guān)鍵代碼如下： db=QSqlDatabase::addDatabase("QSQLITE"); db.setDatabaseName("test.db"); db.open(); query=QSqlQuery::QSqlQuery(db); query.exec("SELECT count(*) FROM sqlite_master WHERE type='table' and name='projectprogress'"); if(query.next()) { if(query.value(0).toInt() == 0) { query.exec("create table projectprogress (id INTEGER(16) PRIMARY KEY, progress INTEGER(16))"); } } 通過(guò)QSqlDatabase類(lèi)的成員函數(shù)addDatabase()建立SQLite的連接并setDatabaseName()函數(shù)建立連接名稱(chēng)。通過(guò)QSqlQuery類(lèi)的exec()函數(shù)進(jìn)行底層數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。通過(guò)"SELECT count(*) FROM sqlite_master WHERE type='table' and name='projectprogress'"SQL語(yǔ)句查詢(xún)SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中是否存在 Projectprogress表格。當(dāng)表不存在時(shí)返回0，通過(guò)query.exec("create ta