基于SpringBoot的居民用电计费管理系统 - 源码深度解析

JavaJavaScriptHTMLCSSSpringboot框架SSM框架MavenMySQL
2026-02-0711 浏览

文章摘要

本项目是一款基于SpringBoot框架开发的居民用电计费管理系统，旨在为电力公司或物业管理部门提供一套高效、准确、自动化的电费核算与管理解决方案。系统核心业务价值在于解决传统人工抄表、手工计费过程中存在的效率低下、数据易错、对账困难等痛点，实现从用电数据采集、费用计算到账单生成的全流程数字化管理，...

在传统居民用电管理中，人工抄表、手工计费的方式存在效率低下、数据易错、对账困难等诸多痛点。针对这些问题，本文介绍一款基于SpringBoot的企业级智能电费管理平台，该系统通过数字化手段实现了从用电数据采集、费用计算到账单生成的全流程自动化管理。

系统架构与技术栈

该平台采用典型的三层架构设计，技术选型注重成熟度和开发效率。后端基于SpringBoot 2.x框架，极大简化了传统Spring应用的配置和部署流程。控制层使用Spring MVC处理HTTP请求，返回统一的JSON数据格式；业务逻辑层封装了复杂的电费计算规则，支持阶梯电价、分时电价等多种计费模式；数据访问层采用Spring Data JPA实现与MySQL数据库的交互。

前端技术栈包含HTML5、CSS3和JavaScript，结合Thymeleaf模板引擎实现页面渲染。项目使用Maven进行依赖管理，配置文件采用YAML格式，提高了配置的可读性和维护性。

# 应用配置文件示例
spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://www.csbishe.cn/ssm_juminydjf?useSSL=false&serverTimezone=Asia/Shanghai
    username: ssm_juminydjf
    password: ssm_juminydjf
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver
    dbcp2:
      max-wait-millis: 10000
      min-idle: 5
      initial-size: 5
  
  jpa:
    show-sql: true
  mvc:
    view:
      prefix: /WEB-INF/page/
      suffix: .html

server:
  port: 8080
  servlet:
    session:
      timeout: -1

数据库设计深度解析

用户权限管理体系

系统设计了完善的RBAC（基于角色的访问控制）模型，通过sys_user、sys_role_menu、sys_user_role三张核心表实现灵活的权限控制。

-- 系统用户表结构
CREATE TABLE `sys_user` (
  `user_id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `username` varchar(50) NOT NULL COMMENT '用户名',
  `password` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '密码',
  `email` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '邮箱',
  `mobile` varchar(100) DEFAULT NULL COMMENT '手机号',
  `status` tinyint(4) DEFAULT NULL COMMENT '状态 0：禁用 1：正常',
  `create_user_id` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '创建者ID',
  `create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `type` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '用户类型',
  PRIMARY KEY (`user_id`),
  UNIQUE KEY `username` (`username`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=13 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='系统用户'

该表设计具有以下技术亮点：

  • 使用bigint(20)作为主键，确保大规模用户数据下的唯一性
  • username字段设置唯一索引，避免用户名重复
  • status字段采用tinyint类型，仅需1字节存储空间，优化存储效率
  • create_time字段记录用户创建时间，便于审计和追踪
-- 角色菜单关系表
CREATE TABLE `sys_role_menu` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `role_id` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '角色ID',
  `menu_id` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '菜单ID',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=168 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='角色与菜单对应关系'

此表设计实现了多对多关系解耦，通过中间表的方式，使得角色和菜单可以灵活配置，支持动态权限分配。

业务核心表设计

fix表负责管理报修业务流程，体现了复杂业务状态的管理能力：

CREATE TABLE `fix` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `project` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '报修项目',
  `price` double(10,2) DEFAULT NULL COMMENT '费用',
  `reason` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '报修原因',
  `user` bigint(20) DEFAULT NULL COMMENT '报修人',
  `state` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '维修状态',
  `content` text DEFAULT NULL COMMENT '维修说明',
  `time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '缴费截止时间',
  `gmtTime` datetime DEFAULT NULL COMMENT '添加时间',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=6 DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='报修信息'

该表设计的精妙之处在于：

  • price字段使用double(10,2)类型，精确到分，满足财务计算需求
  • state字段采用varchar类型，支持多种状态描述（如"待处理"、"维修中"、"已完成"）
  • content字段使用text类型，满足长文本的维修说明存储需求
  • 双时间戳设计（time和gmtTime）分别记录业务时间和系统时间，便于业务追踪和系统维护

报修信息管理

核心功能实现详解

1. 用户认证与权限控制

系统采用Shiro安全框架实现用户认证和授权。抽象控制器AbstractController提供了统一的用户信息获取方法：

@Component
public abstract class AbstractController {
    @Autowired
    private SysUserService sysUserService;
    protected Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());
    
    protected SysUserEntity getUser() {
        SysUserEntity sysUserEntity = ShiroUtils.getUserEntity();
        SysUserEntity sysUserEntity1 = sysUserService.queryByUserName(sysUserEntity.getUsername());
        return sysUserEntity1;
    }

    protected Long getUserId() {
        return getUser().getUserId();
    }
}

具体的业务控制器继承该抽象类，即可获得当前登录用户信息：

@RestController
@RequestMapping("/sys/user")
public class SysUserController extends AbstractController {
    
    @Autowired
    private SysUserService sysUserService;
    
    @GetMapping("/info")
    public R info(){
        SysUserEntity user = getUser();
        return R.ok().put("user", user);
    }
    
    @PostMapping("/updatePassword")
    public R updatePassword(String password, String newPassword){
        Long userId = getUserId();
        boolean flag = sysUserService.updatePassword(userId, password, newPassword);
        if(!flag){
            return R.error("原密码不正确");
        }
        return R.ok();
    }
}

用户登录

2. 电费计算引擎

系统核心的电费计算功能采用策略模式实现，支持多种电价计算规则：

@Service
public class ElectricityBillingService {
    
    @Autowired
    private ElectricityPriceConfigService priceConfigService;
    
    public BillingResult calculateBill(Long userId, Double currentReading, Double previousReading) {
        Double usage = currentReading - previousReading;
        ElectricityPriceConfig config = priceConfigService.getCurrentConfig();
        
        BillingStrategy strategy;
        if ("TIERED".equals(config.getType())) {
            strategy = new TieredBillingStrategy();
        } else if ("TIME_BASED".equals(config.getType())) {
            strategy = new TimeBasedBillingStrategy();
        } else {
            strategy = new StandardBillingStrategy();
        }
        
        return strategy.calculate(usage, config);
    }
}

// 阶梯电价策略实现
@Component
public class TieredBillingStrategy implements BillingStrategy {
    @Override
    public BillingResult calculate(Double usage, ElectricityPriceConfig config) {
        Double totalAmount = 0.0;
        Double remainingUsage = usage;
        
        for (Tier tier : config.getTiers()) {
            if (remainingUsage <= 0) break;
            
            Double tierUsage = Math.min(remainingUsage, tier.getLimit());
            totalAmount += tierUsage * tier.getPrice();
            remainingUsage -= tierUsage;
        }
        
        return new BillingResult(usage, totalAmount, config.getType());
    }
}

电费管理

3. 报修业务流程管理

报修功能实现了完整的工单生命周期管理，从报修提交到维修完成的全流程跟踪：

@Service
public class FixService {
    
    @Autowired
    private FixRepository fixRepository;
    
    @Transactional
    public FixEntity createFixOrder(FixRequest request) {
        FixEntity fix = new FixEntity();
        fix.setProject(request.getProjectId());
        fix.setReason(request.getReason());
        fix.setUser(request.getUserId());
        fix.setState("PENDING"); // 初始状态：待处理
        fix.setGmtTime(new Date());
        fix.setTime(DateUtils.addDays(new Date(), 3)); // 默认3天内处理
        
        return fixRepository.save(fix);
    }
    
    @Transactional
    public FixEntity updateFixStatus(Long fixId, String status, String content) {
        FixEntity fix = fixRepository.findById(fixId)
                .orElseThrow(() -> new RuntimeException("报修记录不存在"));
        
        fix.setState(status);
        if (content != null) {
            fix.setContent(content);
        }
        
        return fixRepository.save(fix);
    }
    
    public Page<FixEntity> getUserFixOrders(Long userId, Pageable pageable) {
        return fixRepository.findByUserOrderByGmtTimeDesc(userId, pageable);
    }
}

报修项目管理

4. 停电通知管理

news表专门用于管理停电通知信息，支持按片区定向发布：

@Entity
@Table(name = "news")
public class NewsEntity implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    
    private String title;
    private String time;
    private String pian; // 片区代码
    private String content;
    
    @Column(name = "gmtTime")
    private Date gmtTime;
    
    // getter和setter方法
}

@Service
public class NewsService {
    
    @Autowired
    private NewsRepository newsRepository;
    
    public List<NewsEntity> getNewsByArea(String areaCode, Date startDate, Date endDate) {
        Specification<NewsEntity> spec = (root, query, cb) -> {
            List<Predicate> predicates = new ArrayList<>();
            
            if (areaCode != null) {
                predicates.add(cb.equal(root.get("pian"), areaCode));
            }
            
            if (startDate != null && endDate != null) {
                predicates.add(cb.between(root.get("gmtTime"), startDate, endDate));
            }
            
            return cb.and(predicates.toArray(new Predicate[0]));
        };
        
        return newsRepository.findAll(spec, Sort.by(Sort.Direction.DESC, "gmtTime"));
    }
}

停电通知管理

实体模型设计

系统采用JPA实现对象关系映射，实体类设计遵循Java Bean规范：

/**
 * 列属性实体 - 用于代码生成器
 */
public class ColumnEntity {
    private String columnName;    // 列名
    private String dataType;      // 列名类型
    private String comments;      // 列名备注
    private String attrName;      // 属性名称(首字母大写)
    private String attrname;      // 属性名称(首字母小写)
    private String attrType;      // 属性类型
    private String extra;         // 额外信息（如auto_increment）
    
    // 完整的getter和setter方法
    public String getColumnName() {
        return columnName;
    }
    
    public void setColumnName(String columnName) {
        this.columnName = columnName;
    }
    
    public String getDataType() {
        return dataType;
    }
    
    public void setDataType(String dataType) {
        this.dataType = dataType;
    }
    
    // 其他getter/setter方法...
}

这种设计支持自动化的代码生成，提高了开发效率。实体类与数据库表的映射关系通过注解配置：

@Entity
@Table(name = "sys_user")
public class SysUserEntity {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long userId;
    
    @Column(unique = true, nullable = false, length = 50)
    private String username;
    
    @Column(length = 100)
    private String password;
    
    @Column(length = 100)
    private String email;
    
    // 其他字段和方法...
}

功能展望与优化方向

1. 引入Redis缓存提升性能

当前系统在频繁查询的电价配置、用户信息等数据方面可以引入Redis缓存：

@Service
public class CachedElectricityPriceService {
    
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, ElectricityPriceConfig> redisTemplate;
    
    @Autowired
    private ElectricityPriceConfigService priceConfigService;
    
    private static final String PRICE_CACHE_KEY = "electricity:price:current";
    
    public ElectricityPriceConfig getCurrentPriceConfig() {
        ElectricityPriceConfig config = redisTemplate.opsForValue().get(PRICE_CACHE_KEY);
        if (config == null) {
            config = priceConfigService.getCurrentConfig();
            redisTemplate.opsForValue().set(PRICE_CACHE_KEY, config, Duration.ofHours(1));
        }
        return config;
    }
}

2. 消息队列实现异步处理

对于短信通知、账单生成等耗时操作，可以引入RabbitMQ实现异步处理：

@Component
public class MessageQueueService {
    
    @Autowired
    private AmqpTemplate rabbitTemplate;
    
    public void sendBillNotification(Long userId, Bill bill) {
        BillMessage message = new BillMessage(userId, bill);
        rabbitTemplate.convertAndSend("bill.exchange", "bill.notification", message);
    }
}

@Component
public class BillNotificationConsumer {
    
    @RabbitListener(queues = "bill.notification.queue")
    public void processBillNotification(BillMessage message) {
        // 异步处理短信发送
        smsService.sendBillMessage(message.getUserId(), message.getBill());
    }
}

3. 微服务架构改造

将单体应用拆分为微服务，提升系统可扩展性和维护性：

  • 用户服务：负责用户管理和认证
  • 计费服务：专用于电费计算和账单生成
  • 报修服务：处理报修业务流程
  • 通知服务：管理停电通知和消息推送

4. 移动端适配与PWA支持

开发响应式前端，支持PWA（渐进式Web应用）技术，提供接近原生应用的体验：

// 注册Service Worker
if ('serviceWorker' in navigator) {
    navigator.serviceWorker.register('/sw.js')
        .then(registration => {
            console.log('SW registered: ', registration);
        });
}

// 实现离线缓存策略
const CACHE_NAME = 'electricity-app-v1';
const urlsToCache = [
    '/',
    '/styles/main.css',
    '/script/app.js'
];

5. 大数据分析与预测功能

集成大数据分析平台，实现用电趋势预测和异常检测：

@Service
public class ElectricityAnalysisService {
    
    public ConsumptionTrend analyzeTrend(Long userId, int months) {
        List<ElectricityUsage> usageData = usageService.getHistoricalUsage(userId, months);
        
        // 使用线性回归分析趋势
        SimpleRegression regression = new SimpleRegression();
        for (int i = 0; i < usageData.size(); i++) {
            regression.addData(i, usageData.get(i).getUsage());
        }
        
        return new ConsumptionTrend(
            regression.getSlope(),
            regression.predict(usageData.size() + 1)
        );
    }
}

总结

该智能电费管理平台通过SpringBoot框架实现了居民用电计费的全流程数字化管理。系统采用清晰的三层架构，结合JPA实现数据持久化，通过RBAC模型保障系统安全。数据库设计考虑了业务复杂性和性能需求，核心功能涵盖用户管理、电费计算、报修处理、通知发布等关键业务场景。

从技术实现角度看，系统的代码结构清晰，采用了面向对象的设计原则，具备良好的可维护性和扩展性。通过引入缓存、消息队列、微服务等现代化技术手段，可以进一步提升系统性能和用户体验。该平台为传统电力管理业务数字化转型提供了可靠的技术解决方案，具有良好的推广应用价值。

本文关键词
SpringBoot电费管理系统源码解析系统架构数据库设计

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