基于網站可視化開發技術的建筑風險評估系統的設計與實現

李海強 黃芬梅 黎宇 黃彩成 黃升

(廣西城市職業大學 廣西崇左 532100)

隨著信息技術的不斷進步，計算機應用領域的進一步擴大、普及化后，各種新功能軟件層出不窮，網絡安全問題日益突出且復雜多樣起來。目前，我國的建筑行業對于互聯網應用軟件開發還不夠成熟，而信息技術與傳統產業之間的融合發展，為其帶來了巨大挑戰與機遇。

1 網站可視化開發技術介紹

網站可視化開發技術是指借助網頁技術實現用戶界面操作與信息存儲處理功能。在網站可視化開發技術中，網站與用戶、服務器之間相互連接，系統可視化設計了數據信息顯示、數據統計分析等功能模塊，用戶通過操作這些功能模塊便可實現信息瀏覽、數據查詢等操作。此外，在網站可視化開發技術中還包括了一些高級輔助功能。本文使用的網站可視化開發技術主要包含開發工具、數據庫以及顯示框架3個部分。

1.1 開發工具

由于網站的可視化開發對程序的執行速度、用戶體驗和交互等方面都有很高的要求，因此，本項目選用了VS2015 和Nginx 作為系統的服務器端框架，VS2015是微軟提供的可視化開發軟件，主要用于網站前端可視化制作和前端代碼編寫，Nginx是目前流行的Web服務器框架，該框架的出現給Web 服務器提供了一種靈活高效的解決方案。本文在網站建設過程中主要使用VS2015 和Nginx 作為服務器端框架，從而使網站的開發更加方便快捷。

1.2 數據庫

由于建筑風險評估系統需要存儲大量數據，而采用傳統數據庫技術很難滿足這些需求，因此選用了MySQL 數據庫進行數據存儲。本系統采用MySQL 作為數據庫服務器，該數據庫主要存儲建筑風險評估相關數據，包括了基本信息、建筑概況、房屋結構圖等多個方面的數據。

1.3 顯示框架

由于建筑物的復雜性，對建筑風險評估系統進行可視化開發時需要考慮到交互、顯示等因素，因此選用了WPF框架作為顯示框架。WPF是一個輕量級的、面向對象的前端框架，可以很好地滿足用戶對界面樣式、交互和展示效果等多方面的需求。

2 系統開發關鍵技術

2.1 開發工具

本項目采用的開發工具是B/S 模式中的框架結構。其中，數據庫作為一個數據模型，它可以存儲大量信息，并能支持一些用戶操作。在該平臺上，所有頁面都被放置到了服務器端供其使用；而對于管理員來說，則需要對整個系統進行全面管理、控制以及維護等功能模塊：當出現錯誤或者漏洞時，能夠及時發現并且做出相應處理，通過更改漏洞等措施來保證網站的正常運行。B/S 模式中的數據存儲方法是基于分布式數據庫，這種數據庫的結構比較簡單，易于維護，可以存儲大量數據，并且在使用時也很方便[1]。

2.2 數據流

數據流的定義是指數據從數據庫中存入。在本項目開發過程中，以E-R 系統作為基礎，將風險評估、信息管理和控制這3 個模塊緊密結合，形成一個完整結構[2]。從用戶身份認證到管理員登錄注冊，再到操作者權限確認等一系列環節組成了整個項目的循環鏈條；同時，通過對各個功能模塊之間的關聯性進行分析來實現數據流的整體優化與統一化處理。在開發過程中，使用MySQL 數據庫建立起可視化系統平臺為基礎，構建出風險評估體系框架，實現系統的數據流信息管理。

2.3 系統可行性

系統的可行性研究是一項非常復雜而且十分艱巨的任務，其涉及很多方面，如用戶使用界面是否友好、輸入數據能否正確輸出等[3]。在項目的開發過程中，必須對其進行技術、經濟、操作等方面的可行性分析。

2.3.1 技術方面

從項目立項開始，由公司內部人員來完成操作；而外部開發人員則主要負責后期維護工作以及數據庫管理功能的實現與完善，使系統完全是可以運行，并達到預期目標效果。

2.3.2 經濟方面

在開發過程中，所需要的資金是相當大一部分，所以系統完全可以免費使用，且用戶對項目的了解程度、理解能力都非常高。而且系統還具備友好性、易用性等特點，符合當今社會對信息的要求，因此該技術已經足夠成熟可行。

2.3.3 操作方面

本系統的開發語言是開源的，使用起來非常方便，在開發過程中完全可以很容易地進行修改，這也符合目前社會對信息的要求和標準。

3 建筑風險評估系統的設計與實現

3.1 系統開發環境

本項目采用的系統開發環境是基于B/S 模式，即在Web 界面前，用戶可以使用瀏覽器進行各種操作。其中主要包括以下幾個方面。

（1）登錄注冊模塊。該功能為用戶提供了一個安全可靠的輸入密碼；同時還支持多種身份驗證和找回信息等其他權限；此外，管理員也允許客戶通過不同方式對自己所需數據進行修改、查詢或刪除相關內容，以及查看數據中未被添加到系統文件夾、數據庫日志記錄，并可以在后臺界面上根據需要設置相應權限來實現各種操作。本系統是為建筑項目開發的，需要有一個穩定、安全、可靠、可擴展性強的運行環境。（2）界面。界面設計時應考慮用戶操作方便易懂、簡單明了；同時也要與其他頁面之間保持一定距離，以保證信息傳遞效率以及數據存儲空間充足。此外，還應該注意一些特殊功能，如系統中的報表字段不能用中文來代替、顯示內容必須做到簡潔大方。

3.2 系統接口

接口的設計是系統開發中最重要環節之一。如果沒有接口將整個項目信息集成到數據庫，那么這個軟件也就是一個數據管理系統。

首先，選擇MySQL作為項目的核心進行封裝存放和操作控制庫，并且使用JSP 語言實現系統與用戶之間交互界面的搭建、功能模塊劃分等內容。其次，通過對Java API 來完成相應的設計工作，并建立對應關系表，以保證接口可以正確順利運行該網站后再開發出來。本項目中涉及的技術有很多種，如防火墻技術、Java語言和數據庫等。本文采用Java作為接口來實現系統的內部數據交互。

3.3 基于ASP的建筑風險評估模型

在建筑風險評估系統中，對于不同的項目類型，需要分別進行可視化分析和屬性賦值。

例如：對于大型工程項目的數據信息量比較大時（如地鐵、橋梁等），可以將其視為有形資產。對這些數據信息進行加工后得到的結果就是屬性賦值；而那些規模比較小或者是沒有足夠大樣本數據庫，或其他外部因素影響導致無法獲得準確數值來描述風險發生概率，則需要根據實際情況確定風險等級，根據不同等級賦予權重。對于大型工程項目來說，其風險評估的內容比較大，需要對項目的類型進行劃分，一般包括大、中型項目，小型和微型類的項目類別。高危建筑等危險系數較高，或有外部因素影響而導致無法確定風險發生概率時，可以直接定義為不可控范圍所帶來后果或損失（如人員傷亡事件）。對于大型工程項目來說，其風險評估的內容比較大。

3.4 建筑風險評估

建筑風險評估系統分為首頁、后臺兩大部分，前幾部分包括數據庫的建立、數據的采集和處理、如用戶權限管理等。后臺則是對整個項目的運行狀況進行實時監控。

在本項目中，主要用到了兩種技術實現可視化方法：RBACA、E-mail 模塊（如管理員登錄頁面）。這兩個功能都可以用一種簡單有效且簡便易行的方式來完成，即前幾部分利用文本框輸入與輸出信息相對應，而后幾部分則是利用文本框輸入與輸出信息相對應，最后通過Java 語言進行可視化操作，對結果的分析來得出風險評估結論。首頁主要介紹了建筑項目開發過程中可能遇到各種風險問題。在本項目的實際研究階段發現，RBACA 設計方法簡單、易于實現，且容易被接受，但此技術也有一定局限性和不足之處。例如：無法通過文本框輸入與輸出信息進行可視化操作；無法對數據處理結果進行分析；等等。這些缺點導致該技術的適用范圍較小。RBACA 是一個功能較為全面的可視化開發技術，不僅可以將風險評估系統從文本框中提取出來，而且還能實現對數據信息進行處理、存儲和展示等。

在本項目中，使用E-mail 模塊來完成操作界面設計。E-mail 模塊是一個將項目文件進行發送，并實現與客戶的溝通的功能。在本系統中使用了JSP技術和JavaService 服務器，完成設計內容以及數據庫之間數據轉換等工作后，再利用JavaWeb 應用程序來完成風險評估結果分析、可視化界面展示，以及風險評估結果展示的操作過程。

3.5 風險評估技術

3.5.1 頭腦風暴法

該方法也稱為“思維共振法腦力激蕩法”，是一種通過發散性思維來預測和識別潛在的危險因素、提出各種可能發生事故的概率或過程。由于計算機網絡系統具有開放性特點，導致其難以存儲數據量龐大，且難以保存下來，因此這種方法很難在數據庫中查到大量信息，不適合本項目開發，也難以應用到其他領域中。

3.5.2 系統分析法

該方法是指利用數據庫來收集和處理信息的方法，基于靜態數據庫進行開發和維護、數據挖掘等活動。系統分析法可以在一定程度上彌補傳統的風險評估方式所存在的缺陷，但是由于數據量大且復雜多樣，無法準確地預測出其可能帶來的一系列不確定性問題，需要耗費大量人力、物力資源去識別并消除，這也導致其對數據庫存儲空間和安全要求較高。

3.5.3 模糊綜合評判法

該方法將風險評估分成多個因素與各個指標相互聯系，并通過一定的數學模型加以量化計算，從而得到一個相對客觀化系統；在風險評價結果中加入相應權重系數，使其具有更多科學合理性、高準確率等特點，來應對各種可能出現的情況，同時也能為以后類似項目開發提供參考依據和建議。例如：針對建筑火災，分析建筑火災發生的起因和過程，對可能導致火災發生的各種因素進行較全面的考察；建立高層建筑、人員密集場所、地下建筑和倉儲建筑等建筑類型的火災風險評估指標體系。

3.6 系統業務

本項目中的所有風險評估都應該在報文生成模塊進行，如用戶登錄、修改密碼以及提交審核等功能。管理員可以對用戶信息管理、賬號管理和權限設置。當注冊成為會員后，可查看自己所有用戶是否為該網站發布了新消息，并添加至數據庫里；如果是已成功登陸并且沒有被注銷的話，則會跳轉到相應的頁面中，也可查詢當前已經注冊過或系統未加入的賬戶，若存在就直接退出登錄界面進行修改密碼等操作，如果沒有注銷則會跳轉到相應的頁面中。管理員可以對用戶信息管理、賬號管理和密碼設置進行修改，同時還為未成功登錄且已注冊會員用戶提供一個新賬戶。

對于同一個項目，在不同界面間可以選擇不一樣的解決方案，如防火墻、入侵檢測等。本文中所涉及的技術有：（1）通過對前文分析總結出該系統功能模塊圖；（2）利用MySQL數據庫實現數據管理和查詢操作；（3）根據用戶權限進行相應信息設置及操作，以防止非法訪問或其他原因導致整個系統癱瘓而造成損失，以及影響網站運行效率等問題的出現；（4）在項目完成后，將結果整理出來，以供管理員參考。

3.7 建筑風險評估系統功能

本文提出的系統基于Web 服務器開發，具有可視化的特點，其功能包括了歷史數據查詢、風險信息查詢、用戶管理以及數據統計分析等功能，具體如下。

（1）數據管理。通過對數據進行分類和排序，為用戶提供相應的查詢功能，將相關信息呈現給用戶，方便用戶查詢。（2）風險分析。在建筑風險評估系統中，對建筑的各種因素進行風險分析，包括建筑的建設年代、建筑類型、建設規模、當地氣候、環境等方面。其中，對不同類型的建筑可以建立不同的風險評估模型。（3）信息展示。在系統中可以通過瀏覽查詢和篩選功能顯示相關的風險數據。（4）用戶管理。在用戶管理模塊中，可以添加新的用戶或刪除已有用戶。另外，該系統支持不同角色訪問權限控制，可以對用戶的基本信息、操作記錄等進行查看和修改，并且對操作權限進行了細化，方便不同角色的人員進行操作。（5）安全評估。根據安全評價理論，確定評價指標體系包括危險因素、危害因素和薄弱環節這3個方面。危險因素主要包括人員因素、自然因素和管理因素等；危害因素即破壞作用，如地震、爆炸、火災等；薄弱環節主要是指關鍵部位和薄弱環節。（6）數據統計功能。提供對各個建筑的安全風險指標數據的統計，主要包括指標分布情況和歷史趨勢變化情況。（7）風險分析。根據風險分析的結果對建筑進行風險分級，可以查詢評估結果詳情頁面顯示不同風險級別對應的損失等級。例如：建筑A級時事故等級為0級，B級時事故等級為10級。（8）綜合查詢。主要是指相關指標數據和風險指標數據進行綜合查詢。例如：根據用戶輸入的關鍵字查詢建筑基本信息、事故情況等信息[4-5]。

3.8 系統架構設計與關鍵技術實現

本系統基于B/S結構設計，采用“Spring MVC+Mybatis+ SQL Server”架構，客戶端主要基于Web服務器實現。系統主要包括以下幾個部分。

（1）數據層。主要處理Web 頁面中的數據，將數據存儲在數據庫中。（2）業務邏輯層。該層是整個系統的核心部分，包括用戶管理、風險評估、信息查詢等功能，是整個系統的核心。（3）Web 應用層。該層主要用于訪問數據與服務，包括與數據訪問層交互的Web 應用層（Web App）、提供給用戶服務的Web 服務層（Servlet）。（4）數據接口層。負責與用戶進行交互的接口。該部分實現了數據庫連接池、分布式事務處理、持久化存儲等功能。服務提供給用戶一些基本的查詢和報表需求，并能與數據庫進行交互。其中，在數據訪問層面，主要完成對數據庫中存儲的數據的操作以及對用戶訪問行為進行控制。在用戶界面層面，主要提供給用戶顯示圖形、文字以及表單等。整個系統通過SSM 框架將業務邏輯和Web 服務進行結合，極大地提高了系統的穩定性和可靠性。本系統使用了Web-Socket接口作為本系統的通信協議，WebSocket可以作為Web 服務器與客戶端之間的通信協議，主要是通過HTTP協議發送數據給服務器進行處理。WebSocket接口具有通信與處理數據兩個主要功能。通信可以通過網絡數據包中的TCP/IP 協議完成，而處理數據可以通過HTTP 協議進行，數據包中包含了被處理的對象（HTTP協議定義的對象）。本系統使用了ECharts組件來完成交互展示，其使用的核心是List、HashMap 等函數，其特點是簡單易用，功能強大?；贓Charts 組件開發出的網頁能夠自動顯示用戶所關心的數據信息，將各種風險信息通過圖形化的方式展現給用戶，使用戶能夠更加便捷地獲取所需信息[6]。

4 結語

本文在工程項目可視化的基礎上，基于網站的開發技術，對風險評估系統進行了詳細介紹，并結合實際情況完成了系統需求分析、概要設計和主要功能模塊設計。通過項目需求、開發模式以及設計要求分析，為用戶提供了一個方便快捷、安全可靠的界面操作平臺。