计算机毕设Springboot大气环境预警与分析平台 基于Spring Boot的大气环境监测与智能预警系统 Spring Boot框架下的大气环境分析与预警平台设计

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随着工业化和城市化的加速，大气环境问题日益成为公众关注的焦点。从雾霾到极端气候事件，大气环境的变化不仅影响人们的健康，也对社会经济产生深远影响。因此，开发一个高效、智能的大气环境预警与分析系统显得尤为重要。该系统旨在通过实时数据采集、分析和预警，为用户提供科学、及时的大气环境信息，帮助人们更好地应对环境变化。

系统功能

• 用户管理：支持用户注册、登录、个人信息维护以及权限管理。

• 城市环境数据管理：录入和管理各城市的大气环境数据，包括温度、湿度、风速、空气质量指数等。

• 天气预报与分析：提供实时天气预报，结合历史数据进行趋势分析，支持用户查询和评论。

• 空气质量监测：实时监测空气质量，支持数据的录入、编辑、删除和导出，同时提供空气质量分析报告。

• 地图功能：支持地图搜索和标注，展示不同地区的环境数据分布情况。

• 系统管理：管理员可进行系统设置、数据备份与恢复等操作。

• 个人中心：用户可查看个人收藏、历史查询记录，并进行个性化设置。

• 数据可视化：通过图表和看板展示大气环境数据的统计分析结果，帮助用户直观了解环境状况。

功能总结

该系统通过整合用户管理、环境数据采集与分析、天气预报、空气质量监测、地图功能以及数据可视化等模块，为用户提供了一个全面、高效的大气环境预警与分析平台。无论是普通用户还是专业人员，都能通过该系统获取实时、准确的环境信息，从而更好地应对大气环境变化，提升生活质量和社会管理效率。

注:完成的毕业设计程序以下面的的环境软件、功能图和界面为准。

系统所需要的环境软件：idea、eclipse+mysql5.7、8.0+Navicat+JDK1.8+tomcat7.0

3.1功能需求分析

需求分析的首要任务是要分析用户的需求，知道用户存在的一些情况，并且要明确用户的使用状况，然后设计规划解决的问题。其中在使用定性的分析以及定量的分析，从这两个方面获取用户的需求。一方面定性的分析获得的应该是用户的基本需求，能够发现现在人们的习惯要求。所以定性的需要主要是为了多与用户交流，从而更为深刻的了解一些存在的需求问题；定量的分析则是发现一些潜在的用户，并且获得不一样的反馈内容。所以定量的需求要让用户来阐述一些情况，一定让使用者清晰的进行客观的描述，这样才能够比较全面的获得用户的需求所在。

其中获得用户需求以后，就要可以将用户需求设计为系统的功能模块。在能及时的分析和发现有关需求的情况下，需要系统同时的跟进需求设计。在大气环境预警与分析管理过程中还需要创建需求工作的数据分析，以便于后面的分析做总结。写入一个需求的报告内容，其中需要包含完整的描述需求、以及功能需求、模型等后续开发过程中还需要用到的部分资料。

需求的分析中用户需求就是比较的重要，而且可以通过各种的路径，以及各用户对于系统的功能需求，你需要对这些内容做出整理以及分类，然后分析这些需求的现实情况下的可能原因，还需要有认真的分析过程，结合现实的情况下最终做出一系列的需求资料。在有关用户的期望分析中能够明确一些可能实现的情况，大气环境预警与分析管理功能是许多个可以测试的功能相结合的，正是由于这些功可以使得用户能够更加积极的提供出需求，让系统功能可以变得更加的完善。这样就可以保证所有设计的功能模块都是可以用到的，而且也是可测试的，对于后续系统的开发能够有比较关键的作用，也能快速完成用户所提供的需求。 

3.2系统可行性分析

3.2.1技术可行性

该系统使用java技术开发，MySQL数据库同SpringBoot框架联合开发并实现。对于以上描述的技术，在当代都是较为成熟的技术和平台，虽然它们都有自已的体系，但在程序员的眼里，它们的配合度是很高的，网上的相关博客中每个创建项目的帖子，它们都会出现，数据库负责管理数据，开发工具负责管理项目，技术负责代码的框架，既相互独立，又相互依赖。以上描述的工具、技术都已转化为自身的技能，所以从技术角色考虑是可行的，工作人员对于技术的关注度并不高，只要程序可用即可。

3.2.2 经济可行性

经济可行性，可分为两种，支出和收入，该系统属于研究型毕业设计，所以收入部分暂不考虑。支出可分为，设备、场地、开发环境、人力、时间等一切需考虑的因素，所有信息都是影响形成系统的一部分。设备：只需一台笔记本电脑，配套的输入设备；场地：暂定为图书馆与校内的自习室；开发环境：良好；人力：自身、指导老师、同学；时间：从选题到毕业为止，大约8个月。从以上描述可知，大部分条件已经满足，所以该系统不会存在经济方面的问题，所以是可行的。

3.2.3社会可行性

社会可行性，广义而讲可涉及到道德方面、法律方面、社会方面，每个方面都会影响系统的形成。本系统的是独立且没有任何传播性质的信息，更涉及不到道德层面，法律层面；本系统也没有触发法律，没有赌博、黄色等类型信息，同时也是遵从国家法律，不会显示任何触发法律层面的信息；社会方面，该系统是为方便客户提供更好的服务，是轻量级的大气环境预警与分析平台，会为人们带来快速并有效查询的功能，也是具有贡献意义的。总体而言，该系统也是具有社会可行性的。 

3.3 系统用例分析 

大气环境预警与分析平台综合网络空间开发设计要求。目的是将传统管理方式转换为在网上管理，完成大气环境预警与分析管理的方便快捷、安全性高、交易规范做了保障，目标明确。大气环境预警与分析平台可以将功能划分为管理员功能和用户功能。

（1）管理员关键功能包含用户、城市、空气质量、地图、天气预报、系统管理、我的资料等进行管理。管理员用例如下：

图3-1 管理员用例图

（2）用户关键功能包含个人中心、修改密码、我的收藏等进行管理。用户用例如下：

图3-2 用户用例图

3.4系统流程分析

流程图是用具体的图形符号和相应的线条来表示系统执行的整个过程。因为这种图可以很容易地描述系统的一系列过程，所以它的所有图形符号都是比较关键的，基本上一个图形符号可以表示一个过程的一个步骤。流程图不仅提供了一个比较完整、全面的实施过程，而且可以发现整个团队协同设计过程中可能存在的缺陷和不足，便于在后续过程中及时对系统进行修正和改进。

通过流程图可以对系统的需求和相关流程进行分析，可以详细细分为各个部分的设计。对于设计人员来说在开发过程中要能够以流程图为基础，能够快速的提高自己的逻辑思维，并且也能够指导后续的操作在系统设计中最重要的部分就是程序的设计，然后具体的编写程序，流程图是设计过程中的重要工具，下面是流程图的部分设计。

3.4.1 登录流程图

登录流程是该系统的第一个流程，登录的第一步是输入账号、密码登录，系统会验证账号与密码是否正确，正确时系统会判断账号类型再进入不同的后台；不正确时，会返回到登录的第一步，输入用户重新执行登录流程。该流程如图3-3所示。

图3-3登录流程图

3.4.2 添加新用户流程图

添加新用户的流程是先查询新用户名是否已存在，如已有该用户名，需重拟用户名并同时输入新用户的其它信息，添加新用户到数据库时会先验证数据是否完整，信息都正确且完整时，返回并刷新用户列表；信息不正确时，会返回输入信息的那一步。该流程如图3-4所示。

图3-4添加新用户流程图

5.1前台功能实现

5.1.1系统首页页面

当人们打开系统的网址后，首先看到的就是首页界面。在这里，人们能够看到系统的导航条，通过导航条导航进入各功能展示页面进行操作。系统首页界面如图5-1所示：

图5-1 系统首页界面

在注册流程中，用户在Vue前端填写必要信息（如用户名、密码等）并提交。前端将这些信息通过HTTP请求发送到Java后端。后端处理这些信息，检查用户名是否唯一，并将新用户数据存入MySQL数据库。完成后，后端向前端发送注册成功的确认，前端随后通知用户完成注册。这个过程实现了新用户的数据收集、验证和存储。系统注册页面如图5-2所示：

图5-2系统注册页面

天气预报：在天气预报页面的输入栏中输入地区、风速、风向、登记日期进行查询，可以查看到天气预报详细信息，并根据需要进行评论操作；天气预报页面如图5-3所示：

图5-3天气预报详细页面

公告资讯：在公告资讯页面的输入栏中输入标题进行查询，可以查看到公告资讯详细信息，并根据需要进行点赞或收藏操作；公告资讯页面如图5-4所示：

图5-4公告资讯详细页面

5.1.2个人中心

个人中心：在个人中心页面可以对进行详细操作；如图5-5所示：

图5-5个人中心界面

5.2后台管理员模块实现

在登录流程中，用户首先在Vue前端界面输入用户名和密码。这些信息通过HTTP请求发送到Java后端。后端接收请求，通过与MySQL数据库交互验证用户凭证。如果认证成功，后端会返回给前端，允许用户访问系统。这个过程涵盖了从用户输入到系统验证和响应的全过程。如图5-6所示。

图5-6后台登录界面

管理员进入主页面，主要功能包括对用户、城市、空气质量、地图、天气预报、系统管理、我的资料等进行操作。管理员主页面如图5-7所示：

图5-7管理员主界面

用户功能在视图层（view层）进行交互，比如点击“搜索、增加或删除”按钮或填写用户表单。这些用户表单动作被视图层捕获并作为请求发送给相应的控制器层（controller层）。控制器接收到这些请求后，调用服务层（service层）以执行相关的业务逻辑，例如验证输入数据的有效性和与数据库的交互。服务层处理完这些逻辑后，进一步与数据访问对象层（DAO层）交互，后者负责具体的数据操作如查看、编辑或删除用户信息，并将操作结果返回给控制器。最终，控制器根据这些结果更新视图层，以便用户功能可以看到最新的信息或相应的操作反馈。如图5-8所示：

图5-8用户界面

城市功能在视图层（view层）进行交互，比如点击“增加、删除、导出、爬取数据”按钮或填写城市表单。这些城市表单动作被视图层捕获并作为请求发送给相应的控制器层（controller层）。控制器接收到这些请求后，调用服务层（service层）以执行相关的业务逻辑，例如验证输入数据的有效性和与数据库的交互。服务层处理完这些逻辑后，进一步与数据访问对象层（DAO层）交互，后者负责具体的数据操作如查看、编辑或删除城市信息，并将操作结果返回给控制器。最终，控制器根据这些结果更新视图层，以便城市功能可以看到最新的信息或相应的操作反馈。如图5-9所示：

图5-9城市界面

空气质量；在空气质量页面可以进行增加、删除、导出、爬取数据空气质量列表，并对空气质量详细信息进行查看、编辑或删除操作；如图5-10所示：

图5-10空气质量界面

地图；在地图页面输入地区进行搜索、增加或删除地图列表，并对地图详细信息进行查看、编辑或删除操作；如图5-11所示：

图5-11地图界面

天气预报；在天气预报页面输入地区、风速、风向、登记日期进行搜索、增加、删除、导出天气预报列表，并对天气预报详细信息进行查看、编辑或删除操作；如图5-12所示：

图5-12天气预报界面

看板；管理员进行爬取数据后可以在看板页面查看到系统简介、城市展示、地区统计、环境监测、空气情况、监测情况、城市总数、空气质量总数、地图总数等实时的分析图进行可视化管理；看板大屏选择了Echart作为数据可视化工具，它是一个使用JavaScript实现的开源可视化库，能够无缝集成到Java Web应用中。Echart的强大之处在于其丰富的图表类型和高度的定制化能力，使得管理人员可以通过直观的图表清晰地把握大气环境的各项运营数据。

为了实现对大气环境信息的自动化收集和更新，我们采用了Apache Spark作为爬虫技术的基础。Spark的分布式计算能力使得系统能够高效地处理大规模数据，无论是从互联网上抓取最新的大气环境信息，还是对内部数据进行ETL（提取、转换、加载）操作，都能够保证数据的实时性和准确性。

在大数据分析方面，系统采用了Hadoop框架。Hadoop是一个能够处理大数据集的分布式存储和计算平台，它的核心是HDFS（Hadoop Distributed File System）和MapReduce计算模型。通过Hadoop，我们可以对收集到的大量数据进行存储和分析。如图5-13所示：

图5-13看板界面

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