跨平台电路图纸WEB交互系统的设计与实现

跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 I 跨平台的电路图纸 摘 要 随着手持平板、智能手机等技术的普及，行业用户有越来越高的需求将电路图纸完全 ，并通过各种嵌入式设备随时随地查看图纸及相关信息，于是跨平台的电路图纸 互应用需求被越来越多的厂商提出。目前，各制图厂商和软件公司也为纸发布到网上为共享设计方案和设计信息提供了一些解决方案， 如： 期发布的 S 网站，利用 术将自己 的 式图形文件嵌入到网页中可以以 件为开发平台，采用 程语言，调用 数来实现；将件格式转换为 位图文件格式 或 文档文件格式后再在 上方案主要的缺陷有：（ 1）跨平台兼容性差；（ 2）不具备人机交互属性。 本文在已有工作的基础上，根据 示图形原理和技术，首先分析比较了现有图形显示方式，然后总结了 技术特点，并在此基 础上研究了 其它技术融合的实现方式。在分析实时数据动态发布的传统模型后，设计了基于 动态数据 布模型，采用 件格式为核心显示元素，基于 术和 台，实现了电路图纸的网络发布、图形交互等功能。 在系统设计方面，本文根据 设计思想开发了基于 用框架的系统，把 动态交互功能、基于 电路图纸动态数据 布模型与后台数据 务器集成统一到该系统中，验证了本文提出的上述设计思路。系 统主要包括以下几个功能模块：图纸文件转换模块、前端网页客户端、后台 务器、数据库控制模块。 本文的主要创新内容如下： (1) 跨平台的工业图形交互方案。 以往的 设计图纸网络发布，大多依赖厂家提供的各种软件或浏览器插件。本方案可以在各平台（含 移动设备）主流浏览器上原生的实现在线图形交互，无需安装额外模块，且操作流畅，可扩展性强。通过加载方式的改进，优化了平板电脑浏览器加载 件的性能，提高了 15%的效率。通过遍历算法的优化和缓存的利用，提高 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 页面元素筛选的性能达 6，从而提 高了系统整体响应速度 (2) 格的轻型 架。 采用面向资源的架构设计，应用 格 计实现，将企业 用传统的 重型设计开发框架转为更为敏捷、高效、易于维护的轻型框架。通过 输文本格式的优化，将前台数据解析效率提高了 2，页面加载时间整体提高了一倍以上。 截止 2012 年 10 月，该项目一期开发已接近尾声，主体功能已上线正常工作，并已在部分自有风力发电场交付用户使用。 关键词 电路图纸， 形交互， 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 on of of EB of on AD WF by on S be as on WF by or PI AD IF on on 1)is a of 2) of is on of of by VG as on 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 IV so In an to VG in AM of 1)2)3)4)of (1) AD on of or on of of C it (2) OA is to of by PI of so of eb to to By 012, of is an it is to of 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 V 目 录 1 绪论 . 1 究背景 . 1 究目的和意义 . 1 究目标和内容 . 2 究目标 . 2 究内容 . 2 有图纸发布方案综合分析 . 3 台 . 3 动平台 开发框架类型总结及其衍生产品 . 3 文结构 . 4 2 国内外研究现状及分析 . 5 路图纸 . 5 换为 . 5 他在线图纸控件 . 5 换为 . 6 . 6 用 . 7 业级 架构 . 8 于 . 8 于 . 8 流移动应用中间件 /框架 . 9 动应用发展趋势 . 9 . 9 发模式和技术要求的区别 . 10 缺点对比 . 10 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 计方案 . 11 讨论及适用场景 . 11 讨论和适用场景的分析 . 13 结 . 16 3 系统整体架构设计 . 17 统需求分析 . 17 统总体需求 . 17 统分期上线运行 . 18 统架构设计 . 20 统设计原则 . 20 统架构设计 . 21 统内部接口及集成 . 24 统外部接口及集成 . 26 目对公司的影响 . 27 结 . 27 4 系统模块设计及实现 . 28 块设计及方案选型 . 28 能模块整体划分 . 28 期实现模块功能划分 . 29 动开发过程中的方案设计 . 33 形方案设计 . 36 块实现及关键技术研究 . 37 纸文件转换模块 . 37 纸文件 . 42 . 45 . 48 端网页 用 . 49 结 . 50 5 系统实施结果及测试 . 51 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 回结果文件格式性能测试 . 51 件大小测试 . 52 件解析效率测试 . 53 面加载时间测试 . 55 论 . 57 板电脑浏览器加载 . 57 . 58 . 58 载效率对比 . 59 论 . 60 . 60 终显示效果 . 60 试数据： . 61 论 . 63 结 . 64 6 总结和展望 . 65 结 . 65 望 . 65 展行业应用领域 . 65 化移动平台体验 . 66 布数据平台 . 66 参考文献 . 67 致 谢 . 69 攻读学位期间发表的学术论文 . 70 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 1 1 绪论 究背景 随着计算机技术的发展，计算机辅助设计（ 经在机械、建筑、电子等电子设计领域被广泛采纳。另外一方面，网络通讯技术与计算机技术在最近几年的迅速发展，为人们提供了一种全新的工作方式，使 术的应用由单机版向网络化的方向发展。 以往用户大多是进行单机设计、开发，使用磁盘文件共享设计成果，而在当前网络发达的信息时代，用户迫切希望能快速、高效地共享设计方案和设计信息，因此促使 络的协同设计方向发展。将 纸发布到网上为共享设计方案和设计信息提供了很好的解决方案，但是由于图纸保密、格式不合适等诸多因素导致 纸不宜或无法在网页中直接显示，这给用户带来了很大的不便 1。 另一方面，电路图纸本身并不具备人机交互的属性，即便通过厂商的一些工具转换发布到网页后，并不能实现动态的查询元件功能、回路功能、故障区域以及与其他系统相关联的库存、维修等信息，图纸仅具备孤立的翻看功能，并没有一整套解决方案来满足更多场景的需求。 此 外，随着手持平板、智能手机等技术的普及，行业用户有越来越高的需求将图纸完全电子化，并在工业生产环境，如风电厂、变电站、生产车间、矿山开采、石油勘探等工作环境下，随时随地通过各种嵌入式手持设备查看图纸及图纸相关设备、元件的功能信息和物料库存等实时信息。 于是跨平台的电路图纸 互应用需求被越来越多的厂商提出。 究目的和意义 随着互联网技术的迅猛发展和 0 时代的到来，客户端需要具有更加丰富的表现形式，更强的交互能力，由此提出了富客户端 (概念。传统光栅图形并不能满足这种需求 ，于是大量的矢量图形标准被提出来，包括： 。其中， 一种可伸缩矢量图形标准，各种基于 术的设计方案正被越来越多的系统设计者所采纳 2。 同时，人们对图形 /图纸元件等数据可视化也有了新的需求。如在工业制图领域， 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 2 一直以来的设计方案是开发商各自提供其领域的文件交换格式以及基于这种文件格式的图形可视化平台。为了便于各种异构控件几何数据的网络统一发布，需要提供一种统一的空间数据管理和展示 方案。可扩展标记语言 )已经日益成为互联网上的标准数据存储格式和交换格式，作为基于 术也自然是这一方案的实践者。 传统的 面只能为用户提供静态页画，不利于空间数据的表现。而 容语言并符合 规范。这就意味着 可扩展、可样式化、可脚本化和易于集成的。 以很好的跨平台工作，解决外部输出、色彩、带宽等相关问题 3。 当前 要应用集中在数据表格、图像地图等领域。本项目进 一步扩展了 用场景，在电路图型设计发布交互的各个环节以及针对移动平台的优化开发都提出了创新的设计和解决方案 4。 究目标和内容 究目标 本次课题主要基于 技术，以 格的系统架构设计实现电路图纸的网络发布、图形的交互等功能，并探索一条企业 用在 架之外的更为敏捷、开放的开源设计开发道路 5。 究内容 (1) 图纸文件格式转换。 将 制图工具导出的 件转换到 式文件，并保留原有元件及线路的相关信息。 (2) 跨平台 前端网页。 基于 跨平台前端网页，通过 术将 形转换为 象和 象，绑定后响应页面操作的事件，以此实现用户动态选取元件、线路、故障区域等交互需求。 (3) 后台 务器。 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 3 格设计，以面向资源的方式，将图纸，元件，线路，回路以及相互关联关系等抽象成资源，通过前台的 用实现数据的输入和导出。 (4) 数据库相关。 架实现数据持久化任务以及与企业其他业务 系统（如 ）的数据交互。 有图纸发布方案综合分析 (1) 技术落后，跨平台兼容性差 源占用巨大，开发效率及使用效率都较低；位图和文档等文件格式除了本身体积较为庞大外，放大缩小时容易导致图形失真等问题；而通过 操作系统、浏览器甚至运行环境都有严格的限定，移动平台上完全不能兼容，无法实现真正地跨平台应用。 (2) 不具备人机交互属性 电路图纸本身并不具备人机交互的属性，即便通过厂商的一些工具转换发布到网页后，并不能实现动态的查询元件功能，回路功能，故障区域以及与其他系统相关联的库存，维修等信息，图纸仅具备孤立的单向查看功能，无法实现动态的图形交互，并没有一整套解决方案来满足更多场景的需求。 台 对于 务的开发而言， 格各有千秋。 有更为详尽的标准化成果和开源工具。除此之外，现在，有许多集成开发环境能够在现有代码的基础上，依据接口方法自动生成 果 项目 需要使用 者需要一些安全功能如消息签名和加密，那么， 保消息的安全性。另一方面，如果项目希望使用简单接口来公布一些信息，而不需要繁琐的处理过程，那么， 最佳选择。 动平台开发框架类型 总结 及 其衍生产品 (1) 客户端类型 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 4 核心价值在于客户端的全面的 供了跨平台的开发便利性，但其 仅限 于客户端应用。 (2) 平台类型 于综合的移动中间件，其核心价值在于提供了业务数据的接入能力，并和客户端融合为一体 ，其客户端的 基于 以上两种类型的移动中间件，市场还有众多的衍生产品， 以客户端类型为主导线的，如 类，他们的共同点在于针对 式进行的高一层封装，虽然还是提供了大量的 是让开发者方便的免去了原生开发环境的搭建。由于进行了高一层封装，又导致了不可避免的调试问题，当封装层出现问题的时候，开发者无能为力。 平台类型为主导的市场也有众多衍生产品，根据各自官方网站的资料分析，平台类型的移动中间件多用于企业级行业用户，比如 类，这类 衍生 多是开发项目中的模块的简单提炼，并没有形成产品化的平台，虽然官方资料号称中间件产品 ，这类产品还不够成熟，尚且达不到公开发版测试的程度。 作为移动应用，如果计划采用移动中间件，作为选型的标准，应当根据自身的业务特点类型来选择。如游戏、社交、电商、等类型建议采用 类的 对于企业数据应用、 类，则建议采用 类的中间件，以获得成熟的网络和数据接口基础 。 文结构 全文由以下 5 章组成： 第一章为绪论，阐述了本项目的研究背景、目的、意义、目标、内容和论文的结构。 第二章是同类应用的国内外研究现状分析。 第三章阐述系统的整体架构设计。 第四章阐述模块划分及实现，其中包括技术方案选型、具体实现以及实现过程中的关键技术。 第五章给出本项目实施的实验结果。主要包括： (1) 回结果文件格式性能测试； (2) 平板电脑浏览器加载 件的性能测试； (3) 件元素遍历筛选的性能测试。 第六章是本项目及该类应用的总结和展望。 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 5 2 国内外研究现状及分析 本章将针对该系统的几个关键技术点，如电路图纸 布的格式转换技术、企业级 动平台开发框架及中间件等国内外研究现状进行深入分析，对比各种方案的 优劣，分析实际项目开发使用中遇到的问题，探讨针对本项目需求更适合的研究方向。 路图纸 转换为 形格式 )是由 发的一种开放、安全的 文件格式 ，它 高度压缩，比设计文件更小，传递起来更加快速，无需一般 形相关的额外开销（或管理外部链接和依赖性）。使用 计数据的发布者可以按照他们希望接收方所看到的那样选择特定的设计数据和打印样式，并可以将多个 文件中的多页图形集 中 发布到单个 件中。 供了两种查看器 : 些查看器为不使用 团队成员提供了一种检查数字设计的方法。 一种小巧、快捷的免费查看器，用于按比例查看和打印 件，包括新的 文件格式。 一种功能齐全的数字设计 检查工具 ，用来查看、标记、测量、绘制和打印 形，包括 档，但不能修改原始文件。 如需在线 浏览这种格式的文件，要求访问者的外部浏览器（只能支持微软公司的 安装 并 且 这种文件与客户的交互功能比较弱 ,只能将图纸整体作为一个显示单元，仅仅实现了基本的显示功能， 这在一定程度上 限制了交互访问的要求。 其 他在线图纸控件 主要是其他厂家通过对原始格式解析支持所提供的第三方插件。 这些插件均为 二维 需要 通过这些的积累，这类空间在图形的显示方面已经有了长足的进步。另外这些控件不仅有直逼处理效率，而且性能非常的稳定。它能够拥有这么强大的优势，最主要的 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 6 原因是他们不仅有自己的空间搜索算法，而且在很多时候都可以采用高效的汇编语言进行优化。 这种类型的控件主要能够提供的两种版本类型。 供之接口 非常的相似，在这里我们可以运用我们学过 的 几乎所有语言进行开发，比如说常见的 、 C#、 有 相对 不太常见的 可以。 么那些熟练掌握了 因为通常情况下该类控件用的是 #开发，控件对 32位 /64位 能支持，但对 系统并不能支持。为了做到和 家 们采取的办法通常是仅仅支持 010之间的 对于比较新和比较老的文件格式，支持速度上有一定延迟 ，稳定版本推出的时间也会相对较久。 但是， 这类控件还有一个优点 ，即 能够支持用户自定义的文件格式，它的扩展名通常情况下为 这种自定义格式不仅可靠、稳定，而且还能比较完美的支持 图片的预览、加密。 模块 可以 封装 成 装， 其中， 件可在网页中自动安装控件。 同样，浏览器也只能支持微软自家的 览器，对 完 全不具备扩充能力。 转换为 使用 件解析转换后通过 布。 一个功能丰富的组件，可以用来编辑图形，可视化数据，监控数据等等。使用这一工具让你可以很容易的生成一个复杂的拓扑结构图等等。该组件用纯 写，可以部署到 种平台，支持各种不同的部署技术，如 面应用， 客户端或者 件的形式。 该方案目前暂无对移动平台的全面支持。 制图软件均可以直接输出为 件或 有第三方软件可以将 换完成后再作为一般图形/ 文档资源发布到网页上。 该种解决方法会严重丢失原有图纸的基本信息，仅保存了图像信息。且由于位图文 跨平台 电路图纸 互系统的设计与实现 7 件的特点，图形文件本身体积较大，占用资源较多。如控制文件大小，则图形发布后放大缩小失真严重，屏幕大小及分辨率对最终查看效果也有很大的影响。另外由于图形文件是将单张图纸作为整体来处理，完全无法实现对图形元素的交互，用户体验比较糟糕。 应用 针对单张图纸动态生成对应的 件，然后在网页上发布。典型应用如 S。网址 。 采用 术主要存在以下明显弊端： (1) 二进制格式 要实现 式 的， 可被解析器等引擎自 动分解、发布的。 而 二进制格式与这个趋势是背道而驰的。 即 无法进行搜索，也无法如 先进技术进行图形交互应用。 (2) 标准非公开 限制了它的应用范围，也限制了 基于 于 相对 主流的浏览器，例如 应版本的 件。 这