热风炉节能模拟系统的UML建模与分析摘要该文以UML技术.docVIP

热风炉节能模拟系统的UML建模与分析 摘要：该文以UML技术为依据，结合开发实例，使用UML对该系统进行建模，给出了基于 UML的分析。 Abstract：The paper is ground on the theory of UML technology and software engineering, combined the development of a steel factory抯 hot blast stove energy saving and simulating system, modeled the system by UML, and analyzed the hot blast stove energy saving and simulating system which is based on the UML. Keywords：Hot-blast stove；UML modeling；Energy saving；Simulating 引言 热风炉是高炉冶炼过程中很重要的热交换设备，是提高高炉产量、降低能耗、提高生铁质量和降低生铁成本的有效措施之一，它的能耗十分巨大，因此提高热风炉热效率具有十分重要的意义。但由于热风炉本身的复杂性，如何更有效的提高其热效率，到目前为止，仍然是一个刺手的问题。通过使用标准面向对象语言UML进行系统面向对象分析和设计[1]，运用现有的面向对象技术的Delphi 6.0等工具软件研制的热风炉节能模拟系统，可一次性完成从热风炉的参数输入到热平衡计算、传热模拟、燃烧优化、操作优化等全过程，为提高热风炉的热效率提供有益的途径，而且该系统具有使用方便、直观等优点，避免了不必要重复劳动，节省了时间，提高了工作效率。 1 热风炉节能模拟系统需求模型和静态模型的建立 热风炉节能模拟系统是一种复杂软件，为了使其能顺利实现，在分析各种开发模型的基础上，结合热风炉节能模拟系统的自身特点和用户需求，我们通过应用软件开发理论进行软件工程分析，宏观上采用反复增量型开发模型进行软件规划，局部采用适用面向对象技术的喷泉模型进行分析设计建模。并用标准面向对象语言UML对软件进行分析建模，以便更新。即首先对热风炉进行热平衡计算，其余的如传热模拟、燃烧优化、操作优化等在增量开发中不断补充进来。为了便于使用面向对象技术，在每次增量开发中可以采用支持面向对象开发过程的喷泉模型。 该热风炉节能模拟系统通过操作员、管理员参与，操作员主要对热风炉进行热平衡计算、传热模拟、过程优化等工作，而管理员则对一些物性等数据库等进行增加、修改、更新等管理工作。其热风炉节能模拟系统的高层用例图如图1所示。它只表现了该系统的一个最基本的用例模型，是系统的高层抽象。在随后的模型精化阶段中，图中每一个用例，都可以且应当演化出更为详细的用例图。以下对图1中的主要用例简要描述。 （1）热平衡计算。当操作员输入干高炉煤气成份、干烟气成份、收入热参数、支出热参数，如果掺混焦炉煤气，则也要输入其干成份，该系统自动把干成份转化为湿成份、查找计算物性数据，进行热风炉收入热计算、支出热计算、燃料燃烧计算，最终生成热平衡图表，并且保存和显示热平衡计算初始、中间、结果变量和图表，以备传热模拟、过程优化 时读取。其热平衡计算用例如图2所示。 （2）传热模拟。进行热风炉传热模拟时，需用到理论燃烧温度、冷风带入的热量等热平衡计算过程中的变量，因此需在传热模拟之前，进行热平衡计算。操作员可输入蓄热体参数、模拟精度参数。模拟结束后可显示和保存传热模拟温度分布图。同样，保存模拟结果数据。 （3）过程优化。主要是对热风炉进行燃烧优化和操作优化。操作员可输入操作优化参数、燃烧优化参数、优化精度参数。同样，保存优化结果数据。 该热风炉节能模拟系统分为热平衡计算（即燃料燃烧计算、收入热计算、支出热计算）、传热模拟、过程优化（即燃烧优化、操作优化）、数据输入输出、图表显示（即热平衡图表、模拟）等五大部分功能。为了发挥现有编程工具的优点，软件采用了建立好系统的静态模型之后开始进行系统的动态建模。对于动态模型，主要是建立系统的图5是热风炉节能模拟系统中的操作员进行热平衡计算的顺序图，它表示了系统内各对象类的交互过程，以及它们是如何一起工作来进行热平衡计算的。操作员使用热风炉节能模拟系统进行热平衡计算时，首先发出新建热平衡计算消息，该系统进入热平衡计算用户窗口；操作员发出输入气体成份消息，气体成份响应该消息，输入高炉煤气成份、烟气成份，如果掺混焦炉煤气，则要输入掺混比例，系统自动把干成分转换为湿成份；操作员发出输入支出、收入热参数消息，支出、收入热参数响应该消息，之后输入支出、收入热参数，系统自动计算查找比热等相关参数；操作员发出热平衡计算消息，系统进行支出热计算、收入热计算