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独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我 所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究 成果,也不包含为获得 ( 注:如没有其他需要特别声明的,本栏可空) 或其他 教育机构的学位或证书使用过的材料。与我。同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示谢意。 。卜7 学位论文作者签名:拿厅欠 导师签字 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解! 邈有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许沦文被查阅和借阅。本人授权! 墩可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编 学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 筝砍 导师签字 签字日期:2 0 0 6 年4 月1 6 晶 签字同期:2 0 山东师范大学硕士学位论文 摘要 当今计算机网络和移动应用技术不断发展,工业领域的仪表监视的要求也随之不断升 级。移动监视可以使用户不受地域限制获取仪表数据,而且智能化的仪表监视系统更适应 现代工业需求。 本文对数字仪表的移动监视模型架构和实现技术进行了研究,使得仪表监视具有了远 程化、智能化、易扩展更新的特征,论文主要论述了以下几个问题: ( 1 ) 采用s m a r tc l i e n t 技术构建数字仪表的移动监视系统模型,功能的模块化划分 和接口的定义使得系统开发重点分别集中在各个模块的功能实现上。 ( 2 ) 研究了数字仪表监视系统通信模式,为适应跨平台的软件需求,设计了粗粒度的 w e bs e r v ie e s 来传输数据。 ( 3 ) 设计了本系统模型下的x m ls c h e m a ,使用符合此架构的x m l 封装数据,使得系统 业务功能的扩展与改变与数据交换无关,x m ls c h e m a 的应用更好的符合了w e bs e r v i c e s 设计目标和系统模块化要求。 ( 4 ) 研究了如何基于模块化的设计思想扩展仪表数字识别方法,使移动监视系统具有 自适应性和容错能力。 ( 5 ) 软件编程,实现本文论述的数字仪表移动监视系统的基本功能,证明了系统模型 的可行性。 本文研究设计的可交互的、智能的、易扩展的、移动终端和监视端之间一对多关系的 数字仪表的移动监视模型不仅满足数字仪表的移动监视需求,而且还可以将此模型应用到 其他移动应用系统中,因而具有较高的研究价值和一定的实用价值。 关键字: 移动监视,数字仪表,s m a r tc 1 i e n t ,x m ls c h e m a ,w e bs e r v i c e s ,智能化 第3 页 山东师范大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ea d v a n c eo fc o m p u t e rn e t w o r ka n dm o b i l ea p p l i c a t i o n ,t h eh i g h e rd e m a n d o fm e t e r sm o n i t o r i n gs y s t e mc o m e sa l o n g m o b i l em o n i t o r i n gm a k e si te a s i e rf o ru s e r s t og e tm e t e rv a l u ew i t h o u tr e g i o n a l1 i m i t ,a n dt h ei n t e l l i g e n tm e t e rm o n i t o r i n g s y s t e ma c c o r d sw it ht h er e q u i r e m e n t so fm o d e r ni n d u s t r y t h i sp a p e rs t u d i e dt h ea r c h it e c t u r ea n di m p l e m e n t a t i o nt e c h n o l o g yo fm o b i l e m o r t i t o r i n go fd i g i t a lm e t e r s r e s e a r c he m p h a s e sa r el a i do nt h ef o l l o w i n gi s s u e s : ( 1 ) s m a r tc 1 l e n tt e c h n o l o g yisu s e dt oe s t a b l i s hs y s t e ma i c h i t e c t u r e b yt h e p a r t i t i o no f f u n c t i o n m o d u l ea n dd e f i n i t i o n o f i n t e r f a c e ,t h ee m p h a s e s o f d e v e l o p m e n ta r el a i do ni m p l e m e n t a t i o n so fe v e r ym o d u l ef u n c t i o n s ( 2 ) s y s t e me o m m u n i c a t i o np a t t e r ni ss t u d i e d ,a n dc o a r s e g r a i n e dw e bs e r v i c e s a r ed e s i g n e dt ot r a n s m i td a t af o rs a t i s f y i n gt h er e q u i r e m e n to fc r o s s p l a t f o r m ( 3 ) i na c c o r d a n c ew i t ht h eg o a l so fw e bs e r v i c e sd e s i g na n dm o d u l a r i z a t i o nd e m a n d o fs y s t e m ,x m ls c h e m ai sd e s i g n e df o rt h i s s y s t e mm o d e l ( 4 ) t h em e t h o do fd i g i t a lm e t e rv a l u er e c o g n i t i o ni se x t e n d e d i nt h i sw a y , m o b i l em o n i t o r i n gs y s t e mh a ss e l f - a d a p t a b i l i t ya n df a u l tt o l e r a n ta b i l i t y ( 5 ) b a s i cf u n c t i o n so ft h i ss y s t e ma r ei m p l e m e n t e db ys o f t w a r ep r o g r a m m i n g t h em o d e ls t u d i e di nt h i sp a p e rn o to n l ys a t i s f i e st h er e q u i r e m e n to fm o b i 】e m o n i t o r i n go fd i g i t a lm e t e r s ,b u ta l s oa p p l i e st oo t h e rm o b i l ea p p l i c a t i o ns y s t e m , t h e r e f o r e ,t h i s ,m o d e lh a sg r e a ts c i e n t i f i er e s e a r c hv a l u ea n db r o a dp r o s p e c t k e y w o r d s : m o b i l em o n i t o r i n g ,d i g i t a lm e t e r ,s m a r tc 1 i e n t ,w e bs e r v i c e s ,i n t e l l i g e n t 第5 页 山东师范人学硕士学位论文 1 1 课题背景 第一章概述 在工业领域,仪表不仅仅是工业时代的“工具”,而且是当今信息时代的“源头” s 4 , 3 8 。 工业生产过程中流量、温度、压力、物位通称为四大过程参数,人们通过这些参数的检测 处理,对生产过程进行监视,然后根据处理结果对系统进行控制,保证生产过程安全经济 运行,从而提高产品质量,降低物质消耗,增加经济效益,这是企业实现科学管理的基础。 但是随着工业现场的日益庞大和复杂,工业现场监视线路铺设工作量大、费用高、施工难 度大等问题日益严重,传统的监视系统( 由摄像仪和显示器通过视频通讯连接而构成,实 现对固定几何范围内的普通对象做被动监视) 已经很难适应现在日益庞大的工业现场需求。 随着移动通信的迅速发展,手机、p d a 、便携式计算机等移动终端设备的迅速增多,移 动应用程序开发技术的不断进步,第三代移动通信系统的不断完善,为解决这一难题提供 了条件,实现无线视频监视成为可能。但是,视频监视又很难达到高效、及时、多点监视 的要求。 1 。2 研究现状和发展趋势 仪表监视属于工业现场监视的重点,现今多采用的是网络化视频监视的方法。 ( 1 ) 基于i p 的数字视频监视。”3 模式是通过监视中心和网络服务器之间i p 地址的寻 址来实现。这种模式运行稳定,但很难扩展到i n t e r n e t 上。 ( 2 ) 二十世纪九十年代末,视频监视步入了全数字化的网络时代,称为第三代远程视 频监控系统。基于软件的数字化远程监视1 提出了把视频采集端和视频回显端之间加入对 视频数据的压缩和解压缩的开发方案。 ( 3 ) 基于异构平台的网络监视则是第三代远程视频监视系统的必然产物。 ( 4 ) 数字仪表监视技术的发展趋势是实现智能化、数字化、网络化。”。计算机连接仪 表来完成数据采集,然后由计算机软件实现数据分析,这样在硬件设施不变的情况下,计 算机中用于仪表数据分析的软件系统具有通用性、通俗性、可视性、可扩展性和升级性, 能为用户带来极大的利益,具有传统的仪表监视所无法比拟的应用前景和市场。 无论是以上何种监视系统,都是在监视人员与监视端以一对一的方式实现监视。这样 第7 页 数字仪表的移动监视模型研究q 醴汁 的方式很难在i n t e r n e t 上做到监视人员与仪表问一对多的监视模式,而且整个监视过程中 无法实现人与监视端的远程交互,更无法实现各监视端之间的协同分析工作。在这个各种 先进技术快速发展时代,利用计算机技术、网络技术、移动终端技术对传统的产业进行改 造。已是大势所趋。把这些技术与传统数字仪表监视结合,实现不受地域限制的智能数字 仪表监视系统,将会在仪表监视领域得到广泛的应用。 1 3 研究目标和主要工作 本论文研究目标是将智能客户端技术、网络技术、计算机数字识别技术应用于数字仪 表监视,研究构建一种“监视端- n 务器一移动终端”的数字仪表移动监视模型。这种监 视模式下,网络传输的不是视频图像,而是仪表示值字符串。设计一个可交互的、智能的、 易扩展的、移动终端和监视端之间一对多关系的数字仪表移动监视系统。 本论文的主要工作包含以下几个方面: ( 1 ) 使用智能客户端技术设计数字仪表监视模型。发挥智能客户端的优点,服务器端 和若干个智能客户端之间交互协作,处于监视端的智能客户端应用程序向服务器提交识别 出的数据,二者协作检查出错误识别的数据:而处于移动设备端的移动客户端应用程序可要 求服务器对所得到的数据进行横向或纵向分析,对于可能的仪表或摄像头故障进行判断并 提供报警功能。整个监视系统向上可以为移动终端提供有价值的数据,向下可以为各个仪 表或仪表示值识别程序提供智能决策。 ( 2 ) 研究监视系统各模块问通信模式,设计用于数据交换的x m l 文档的架构定义。从 监视端到服务器端,再到移动终端,整个过程要进行跨平台的通信。将w e bs e r v i c e s 技术 应用到整个数字仪表移动监视系统,这样在各种异构平台之上构筑了一层粗粒度的、松耦 合的、与平台无关的信息交换接口。 ( 3 ) 研究如何扩展数字仪表识别方法。数字仪表分为有数字输出接口仪表和无数字输 出接口仪表。有数字接口的仪表可通过硬件接口直接获取仪表示值。而获取无数据接口仪 表示值时,必须先用摄像头将仪表屏幕采集到计算机中,然后对采集到的数字仪表屏幕图 像进行数字识别后获得仪表示值。如何在系统中实现智能化的数字识别本文研究内容。 ( 4 ) 实现本文论述的数字仪表移动监视系统的基本功能。这需要对整个系统进行合理 的模块划分,编写程序模拟实现这种架构下的数字仪表移动监视系统。 第8 页 山东师范大学硕士学位论文 第二章构建数字仪表移动监视模型的几项关键技术 2 1 数字仪表识别 数字仪表识别属于数字模式识别的范畴。数字仪表识别过程可分为三个步骤。”1 :首先 用摄像头获取仪表屏幕的连续视频帧,由计算机自动定位分割帧图像中的数字区域;然后 将分割出的数字区域图像进行二值化和数字切分处理,获得单个数字的二值图像;最后对 单个数字图像提取一组具有高区分度的特征,并将特征值输入识别器,从而实现数字仪表 显示值的实时识别。数字仪表识别的目的是研制能够自动识别数字仪表示值的机器系统, 以便代替人完成分类和辨别的任务。 图2 1 给出了传统的数字仪表识别算法的主要组成部分及流程1 。 2 2 智能客户端技术 图2 1 数字仪表显示值实时识别流程图 智能客户端是易于部署和管理的客户端应用程序“5 剐,它通过统筹使用本地资源和到分 布式数据资源的智能连接,从而为用户提供适应的、快速响应的和丰富的交互式体验。智 能客户端结合了w i n d o w sf o r m s 桌面应用程序的优点和w e b 应用程序的优点。 智能客户端具有下列特征: ( 1 ) 利用本地资源。 智能客户端应用程序都具有的一个特性是具有利用本地资源的能力,例如,用于存储、 处理或数据捕获的硬件( 例如,c p u 、摄像头和扫描仪) 。智能客户端解决方案通过充分利 第9 页 数字仪表的移动脯祝模型1 i j f 究与设计 用操作系统平台提供的所有功能,为最终用户提供高保真体验。例如,w o i d 、e x c e l 、甚至 有些p c 游戏都是广为人知的智能客户端应用程序。与基于浏览器的应用程序不同,智能客 户端应用程序依赖于p c 、便携式电脑、t a b l e tp c 、s m a r tp h o n e 或智能设备。 ( 2 ) 利用网络资源。 智能客户端可以通过网络消耗和使用不同的服务和数据。它是从许多不同的源检索数 据的有效方式,并且可以设计为对数据进行分析或整合,从而使用用户能够进行更为有效 和明智的决策。例如,智能客户端可以使用映射服务来提供有关地点和驾驶方向的详细信 息。 智能客户端应用程序应该尽可能地连接,并且应该利用可以通过网络使用的资源和服 务。它不应该是独立的应用程序,并且应该总是构成更大的分布式解决方案的一部分。智 能客户端应用程序起码应该使用有助于维护该应用程序以及提供部署和更新服务的集中式 服务。智能客户端应用程序的连接性质使其可以提供有价值的数据整合、分析和转换服务。 它使用用户可以实时地或者在一段时问内协作完成任务。在许多情况下,智能客户端应用 程序可以向用户提供类似于门户的功能,从而将完全不同的数据和服务加以协调并集成到 总体解决方案中。 ( 3 ) 支持偶尔连接的用户。 可以将智能客户端设计为向偶尔连接到网络的用户提供功能,从而使用户可以在明确 脱机、使用低带宽或高延迟网络,或者连接时断时续的情况下继续高效地工作。对于移动 应用程序,智能客户端还可以优化网络带宽。例如,通过将请求批量发送到服务器,以便 更好地使用代价昂贵的连接。 即使当客户端大多数时间都连接到网络时,智能客户端应用程序也可通过以智能方式 缓存数据和管理连接来改善性能和可用性。例如,在低带宽或高延迟环境中,智能客户端 应用程序可以用特殊的方式管理连接,即不损害应用程序的可用性和响应性,并且用户可 以继续高效地工作。 通过使用户能够在断开连接或只偶尔连接的情况下工作,提高了用户的工作效率和满 意度。智能客户端应用程序应该致力于在脱机时提供尽可能多的功能。 ( 4 ) 提供智能安装和更新。 传统胖客户端所具有的一些最大的问题发生在部署或更新应用程序的时候,许多胖客 户端应用程序具有大量复杂的安装要求,并且可能通过注册组件以及在公共位置安装d l l 来共享代码,从而导致应用程序脆弱性和更新困难。 第1 0 页 山东师范大学硕士学位论文 可以对智能客户端应用程序进行设计,以使其按照远比传统胖客户端应用程序更智能 和灵活的方式来管理它们的部署和更新。它们可以避免上述常见问题,从而有助于减少应 用程序的管理成本。 有许多部署智能客户端的不同方式。这些方式包括:简单地将文件复制到本地计算机; 使用非接触式部署自动从中央服务器下载代码:或者使用企业推技术如m i c r o s o f ts y s t e m m a n a g e m e n ts e r v e r ( s m s ) 来部署w i n d o w si n s t a l l e r 软件包,具体选择的方法将依赖于 应用程序的特定情况。智能客户端应用程序可以在其运行时或者位于后台时对自身进行自 动更新。这一功能使其可以逐个角色地进行更新;以分阶段的方式更新,从而可以将应用 程序推介给先导小组或受限的用户组;或者按照制定的时间表更新。 ( 5 ) 提供客户端设备灵活性。 智能客户端还可以提供灵活且可自定义的客户端环境,从而使用户可以将应用程序配 置为支持自己喜欢的工作方式。智能客户端应用程序没有被限制到桌面计算机或膝上型计 算机。随着小规模设备的连接性和能力的增加,愈发需要能够提供对多个设备上重要数据 和服务的访问的有用客户端应用程序。与n e t 框架压缩版一起,n e t 框架提供了一个可 用来生成智能客户端应用程序的通用平台。在许多情况下,需要设计多个版本的智能客户 端应用程序,每个版本都面向特定的设备类型,以便充分利用该设备所支持的特定功能。 因为小规模设备通常在提供完整范围的智能客户端应用程序功能方面受到限制,所以它们 可能只提供对功能完善的智能客户端应用程序所提供的数据和服务子集的移动访问,或者 它们可用于在用户移动时收集和整合数据。最后,可以由功能更加完善的智能客户端应用 程序或服务器端应用程序来分析或处理这些数据。 ( 6 ) 能够感知目标设备的功能和使用环境,以及能够制定应用程序以提供最适当的功 能。 2 3x m l a n dx m ls c h e m a 2 3 1x m l 简介 x m l 是e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ( 可扩展标记语言) 的缩写,是国际互联网联合组 织( w 3 c ) 于1 9 9 8 年2 月发布的标准“”,以便于软件丌发人员和内容创作者在网页上组织 信息,其目的不仅在于满足不断增长的网络应用需求,同时还希望借此能够确保在通过网 络进行交互合作时,具有良好的可靠性与互操作性。 第1 1 页 数字仪表的移动捕视模型研究与设计 x m l 的本质是表达知识的语义,它是一种文本标记语言,其主要特征包括 ( 1 ) 表示和内容分离 ( 2 ) 良好的数据存储格式 ( 3 ) 可扩展性 ( 4 ) 高度结构化 ( 5 ) 便于网络传输 ( 6 ) 广泛的适用性 由于x m l 是一个开放的基于文本的格式,在网上传输起来非常便捷。不允许递归定义 的简单树形层次结构,易于构造,易于处理。而且由于基于x m l 的数据是自我描述的,数 据不需要有内部描述就能被交换,适合当网络客户必须在不同的数据库之间传递信息时的 应用,这个优势使网上不同平台不同系统不同设备之间的数据交换得以方便实现。这些特 性使x m l 成为了网络上分布式计算的最佳载体“6 。1 。 2 3 2x m l 的应用 x m l 具有良好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化、便于网络传输等特点,符合数 字仪表移动监视系统需要,所以充分了解x m l 的应用,有利于研究设计数字仪表移动监视 模型。 由于x m l 能针对特定的应用定义自己的标记语言,这一特征使得x m l 可以在电子商务、 政府文档、报表、出版等领域中一展身手。总的说来,x m l 的应用可分为下列四类”1 : ( 1 ) 应用于客户需要与不同的数据源进行交互时。数据可能来自不同的数据库,他们 都有各自不同的复杂格式。但客户与这些数据库问只通过一种标准语言进行交互,那就是 x m l 。由于x m l 的自定义性及可扩展性,它足以表达各种类型的数据。客户收到数据后可以 进行处理,也可以在不同数据库间进行传递。总之,在这类应用中,x m l 解决了数据的统 一接口问题。但是,与其他的数据传递标准不同的是,x m l 并没有定义数据文件中数据出 现的具体规范,而是在数据中附加t a g 来表达数据的逻辑结构和含义。这使x m l 成为一种 程序能自动理解的规范。 ( 2 ) 应用于将大量运算负荷分布在客户端,即客户可根据自己的需求选择和制作不同 的应用程序以处理数据,而服务器只须发出同一个x m l 文件。仍以上例为论,如按传统的 “c s ”工作方式,客户向服务器发出不同的请求,服务器分别予以响应,这不仅加重服务 器本身的负荷,而且网络管理者还须事先调查各种不同的用户需求以做出相应不同的程序, 第1 2 页 山东师范大学硕士学位论文 但假如用户的需求繁杂而多变,则仍然将所有业务逻辑集中在服务器端是不合适的,因为 服务器端的编程人员可能来不及满足众多的应用需求,也来不及跟上需求的变化,双方都 很被动。应用x m l 则将处理数据的主动权交给了客户,服务器所作的只是尽可能完善、准 确地将数据封装进x m l 文件中,正是各取所需、各司其职。x m l 的自解释性使客户端在收 到数据的同时也理解数据的逻辑结构与含义,从而使广泛、通用的分布式计算成为可能。 ( 3 ) 应用于将同一数据以不同的面貌展现给不同的用户。这一应用也可在上例中体现 出来。它又类似于同一个剧本,我们却可以用电视剧、电影、话剧、动画片等不同形式表 现出来。这一应用将会为网络用户界面个性化、风格化的发展铺平道路。 ( 4 ) 应用于网络代理对所取得的信息进行编辑、增减以适应个人用户的需要。有些客 户取得数据并不是为了直接使用而是为了根据需要组织自己的数据库。比方说,教育部建 立一个庞大的题库,考试时将题库中的题目取出若干组成试卷,再将试卷封装进x m l 文件, 接下来便是最精彩部份,在各个学校让其通过一个过滤器,滤掉所有的答案,再发送到各 个考生面前,未经过滤的内容则可直接送到老师手中,当然考试过后还可以再传送一份答 案汇编。此外,x m l 文件中还可以包含进诸如难度系数、往年错误率等其他相关信息,这 样只需几个小程序,同一个x m l 文件便可变成多个文件传送到不同的用户手中。 由以上几种不同类型的应用可以看出,x m l 可以使同一数据满足不同的客户,各取所需。 具体说来,w e b 制作者只是尽量全面地考虑今后有可能会被用到的信息,并将其完整、规 范地制作成x m l 文件,服务商则不会被拘禁于特定的脚本语言、制作工具及传输引擎,而 是提供种标准化、可独立销售、有级别操作的领域,极大限度地满足不同用户客户的不 同需求。 2 3 3x m ls c h e m a x m ls c h e m a 是用一套预先规定的x m l 元素和属性创建的“7 ,这些元素和属性定义了 x m l 文档的结构和内容模式,相应的一套精巧的规则指定了每个s c h e m a 元素或者属性的合 法用途。x m ls c h e m a 不仅可以定义x m l 文档的结构而且还允许你约束文档的内容。另外, 一个x m ls c h e m a 自身就是一个x m l 文档。 下面是一个简单的x m ls c h e m a 文档示例: 第1 3 页 数字仪表的移动_ | i 视模型研究与设计 ( x s :s e q u e n c e x s :e l e m e n tn a m e - 4a u t h o r t y p e - x s i s t r i n g m a x o c c u r s - u n b o u n d e d n x s :a t t r i b u t en a m e - i d t y p e = x s 。璐? u s e :4r e q u i r e d 。n m i d n i g h tr a i n 2 2 6 6 在这个x m l 文档中定义了两个主要的元素:根元素c a t a l o g 和其子元素h o o k ,它们用 在书目文档内,后者采用了两个e l e m e n t 元素。这些元素都包含了定义名字的属性和各个 元素准许的内容。在这种情况下,c a t a l o g 元素被定义为c a t a l o g t y p e 类型,而b o o k 元素 则被定义为b o o k t y p e 类型。这两种类型在其s c h e m a 文档中已经被定义过。而b o o k 元素的 子元素a u t h o r 、t i t l e 、p r i c e 、p u b l i s h d a t e 和属性i d 也都必须是在s c h e m a 定义过。 x m ls c h e m a 具有强制文档内容和结构的能力,它是x m l 世界中的一种不但重要而且强 大的新标准。在这篇文章里,我仅仅浮光掠影地大致解释了其基本原理,但我希望这些阐 述能给你打下一个继续前进的基础。 第1 5 页 数字仪表的移动临视模型研究j 设计 2 4w e bs e r v ic e s 技术 w e bs e r v i c e s 是一种通过u r i 标示的软件应用,其接口及绑定形式可以通过x m l 标准 定义、描述和检索,w e bs e r v i c e s 能够通过x m l 消息及i n t e r n e t 协议完成与其他软件应 用的直接交互”“”1 。为满足w e b 服务的技术需求,w 3 c 等国际标准组织制定了一系列的w e b s e r v i c e s 标准,如w s d l 、u d d i 、s o a p 等“。 图2 2w e bs e r v i c e s 框架 图2 2 描述了w e bs e r v i c e s 的基本架构。该架构由3 个参与者和3 个基本操作构成3 个参与者分别是服务提供者、服务请求者和服务代理,而3 个基本操作分别为发布、查找 和绑定。服务提供者将其服务发布到服务代理的一个目录上;当服务请求者需要调用该服 务时,它首先利用服务代理提供的目录去搜索该服务,得到如何调用该服务的信息;然后 根据这些信息去调用服务提供者发布的服务。当服务请求者从服务代理得到调用所需服务 的信息之后,通信是在服务请求者和提供者之间直接进行,而无须经过服务代理。w e b 服 务体系使用一系列标准和协议实现相关的功能,例如:使用w s d l ( w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) 来描述服务,使用u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ,d is c o v e r y ,i n t e g r a t i o n ) 来发布、查找服务,而s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 被用来执行服务调用。 从技术角度来看,w e bs e r v i c e s 可以被认为是一种部署在w e b 上的对象( w e bo b j e c t ) , 因此,具有对象技术所承诺的所有优点;同时,w e bs e r v i c e s 是以x m l 和开放的w e b 规范 技术为基石,因此,具有比任何现有对象技术更好的开放性。 从表面上看,w e bs e r v i c e s 就是一个应用程序,它向外界提供一个可被w e b 调用的应 用程序接口。也就是说,用户可用编程的方法通过w e b 来调用这个应用程序。其基本概念 是:把软件做成服务,且遵从相应的标准,让不同的系统可以跨越平台,彼此相互兼容, 具有无缝通信和数据共享的能力。 w e bs e r v i c e s 作为一种部署在w e b 上的对象组件,具有以下几方面特点: ( 1 ) 完好的封装性。 第1 6 页 山东帅扎大学删l 学位论文 w e bs e r vjc e s 应用了面向对象的思想,具有良好的封装性,用户能看到且仅能看到该 对象提供的功能列表。 ( 2 ) 松散耦合。 这一特征源于对象组件技术。对于用户来玑只要操作界面不变,w e b 实现的任何变 更对他们来既都是透明的。对于松散耦合而言,特别是对于i n t e r n e t 环境下的w e b s e r v i c e s ,需要一种适合i n t e r n e t 环境的信息交换协议,而x m l s o a p 是目前最适合的信 息交换协议。 ( 3 ) 使用标准协议规范。 其所有公共协约都使用开放的标准协议进行描述、传输和交换。 ( 4 ) 高度可集成能力。 w e bs e r v i c e s 采用简单的、易理解的标准w e b 协议作为组件界面描述和协同描述规范, 完全屏蔽了不同平台的差异,无论c o r b a 还是d c o m 都可通过这种标准协议进行互操作,实 现了当前环境下的最高可集成性。 2 5iic r o s o f t n e tf r a m e w o r ka n d n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 2 5 1m i g r o s o f t n e tf r a m e w o r k n e tf r a m e w o r k 具有两个主要组件“:通用语言运行时( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e , 简称c l r ) 和n e t 框架类库( f r a m e w o r kc l a s sl i b r a r y ,简称f c l ) 。公共语言运行时是n e t f r a m e w o r k 的基础。使用时可以将运行库看作一个在执行时管理代码的代理,它提供内存 管理、线程管理和远程处理等核心服务,并且还强制实施严格的类型安全以及可提高安全 性和可靠性的其他形式的代码准确性。 通用语言运行时( c l r ) 是n e t 框架的核心,它是一个可被各种不同的编程语言所使 用的运行时。实际上,在运行时,c l r 对开发人员用何种编程语言来完成源代码一无所知。 这意味着开发人员可以对开发语言进行选择,选择适合自己的编程语言来进行项目的开发, 前提是我们使用的编译器能够编译面向c l r 的代码。目前,微软已经创建了几种面向c l r 的语言编泽器:托管c + + 、c # 、v i s u a ib a s i c 、j s c r i p t 、j # ,咀及一种中问语言( i n t e r m e d i a t e l a n g u a g e ,简称i l ) 汇编器。我们可以用任何支持c l r 的编程语言来创建源代码文件。然 后用相应的编译器来做语法检查和源代码分析。但是不管使用的何种编译器,最后生成的 结果都是一个托管模块( m a n a g e dm o d u l e ) 。托管模块是一个需要c l r 才能执行的标准 箱1 7 砸 数。产仪表的移动监视模型研究。j 吐汁 w i n d o w s 可执行文件。 c l r 实际上并不和托管模块打交道,它直接打交道的是程序集( a s s e m b y ) 。当,士成一 个e x e 程序集时,编译器链接器会产生一些特殊的信息,并将它们嵌入剑结果程序集的 p e 文件表头及其各个组成文件的t e x t 部分。当e k e 文件被凋用时,这些特殊信息将导致 c l r 被加载并初始化。c l r 随后会定位到应用程序的入口点方法,从而以此来启动应用程序。 在n e t 框架中包括一组n e t 框架类库程序集,其中含有几千个类型的定义,每一个 类型都提供了某种功能。n e t 框架类库( f c l ) 中包含了数以千计的类型,所有的这些类 型放在一个由命名空间( n a m e s p a c e ) 组织的集合中提供给丌发人员。例如:s y s t e m 命名 空间中就包含了o b j e c t 基类型,所有其他的类型或者间接由此继承而得。另外s y s t e m 命 名空问还包括了整数、字符、字符串、异常处理、控制台输入输出,以及许多实用类型, 它们可以用来安全地转换数据类型、格式化数掘类型、产生随机数以及执行各种数学运算。 所有的应用程序都会用到s y s t e r n 命名空间中的类型。为了获取n e r 平台的各种特性,我 们应该知道自己需要的类型包括在哪个命名空间中。如果希望能够定制某些类型的行为, 可以从期望的f c l 类型中继承得到自己的类型。面向对象是n e t 框架为软件开发人员提 供的个一致的编程范式。另外,我们也可以很方便地创建一些命名空问来包含自己的类 型,这些命名空间和类型可以与面向对象的编程范式无缝地结合在一起。相对于传统w i n 3 2 编程范式,这种新的方法大大简化了现代软件开发。 2 5 2mic r o s o f t n e tc o m p a c tf r a m e w o r k m i c r o s o f t n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 是n e tf r a m e w o r k 的部分,是为了在移动设 备上允许n e t 环境下开发的程序而设计的。它包含n e tf r a m e w o r k 中的类库的子集,同 时还包含为了在其上运行而设计的专有类。m i c r o s o f tn e l c o m p a c tf r a m e w o r k 是针对 m i c r o s o f t n e t 计划的智能设备开放框架,是实现m i c r o s o f t 随时随地在任何设备上为客 户提供良好体验的目标的关键所在。n e tc o m p a c tf r a m e w o r k 将托管代码和w e b 服务带给 了智能设备,它允许安全的、可下载的应用程序在诸如个人数字助理( p d a ) 、移动电话和 机顶盒等设备上运行。 第1 8 页 山东师弛大学7 始i 学位论文 第三章模型架构及关键问题的解决方案 要构建合理高效的数字仪表移动监视系统,在设计开发过程中要考虑很多因素。本章 从系统模型架构、数据交换方式、数字识别方法几个方面分别讨论构建数字仪表移动监视 时需要考虑的问题及其对应的解决方案。 3 1 数字仪表监视系统模型设计思想 基于计算机的仪表监视系统已经成为这类系统的一种重要模式。若要将传统模式推广 到i n t e r n e t 和移动终端上来实现,传输图像需要占用大量的带宽,因而很难达到满意的效 果。所以,依据数字仪表移动监视的特殊需求,我设计了一种面向工业现场的移动监视系 统解决方案。 图3 1 移动监视系统解决方案图 如图3 1 所示,本系统的设计思想是,在仪表前架设一台数字摄像机,该摄像机将仪 表屏幕实时地采集到p c 计算机中,计算机中的仪表数字识别算法实时地从屏幕图像中识别 出仪表示值。为将该仪表示值发送到i n t e r n e t 上,我们建立了一个i n t e r n e t 服务器,并 设计了仪表端a g e n t 和服务器端a g e n t ,这两种a g e n t 通过通讯将客户端识别出来的数字 仪表示值及时地存储到i n t e r n e t 服务器的数据库中。然后我们在i n t e r n e t 服务器上建立 了w e bs e r v i c e s 系统,在移动设备上部署客户端,以使监视人员可以使用移动设备获得数 字仪表示值、查看仪表分析结果以及对监视系统进行设置操作等。 3 2 模型构架 当今的软件结构中,b s 架构成为应用开发的主流架构,浏览器成为客户端的唯一工具, 第1 9 页 数i 仪表的移t 州氍祧模型t y f j zr 改h 这种不需要部署的软件应用确实给了很多人无限的期待。独立软件开发商( i n d e p e n d e n t s o t w a _ r ev e n d o r ,i s v ) 、解决方案提供商( s o l u t i o np a r t n e r ) 及其企业用户纷纷不约 而同地提出采用b s 架构作为企业信息应用的架构,因为那样呵以免除之前c s 时代高昂 的部署和升级费用,使其能够快速适应不断变动的企业业务。渐渐地,他们发现自己不断 复杂化的业务通过简单的页面浏览已经无法满足要求,这个时候相关的客户端脚本技术开 始走上舞台。为了沿袭c s 结构下的界面使用体验,开发人员不得不利用大量的 a v a s c r i p t 和d h t m l 去实现或者说去“模拟”传统应用程序的使用界面,比如菜单、工具 条,还有那复杂的图形和表格。也正因此,f f e b 丌发成为当今最火爆的应用领域竞技场, 无数的开发人员和各种各样的技术在其中竞相角逐,相关的服务器开发技术如a s p 、p h p 、 s p 还有后来的王者a s p n e l l ,客户端技术则包括了h t m l 、c s s 、 a v a s c r i p t 、d h t m l 等技 术。 移动浏览器是为无线设备开发的上网软件,主要应用于手机、p d a 等无线通讯发备,为 其提供无线上网、数据通讯和移动计算等功能。构建数字仪表移动监视系统,可以考虑采 用b s 架构。 然而,在解决了部署和更新的问题之后,b s 架构虽然得到了最好的支持,但是对于不 断出现的新的需求,依旧有心无力,b s 同样引入了一些令人头痛的问题: ( 1 ) 始终没有一个非常标准的技术规范来约定,由此造成了各个浏览器在w 3 c 之外

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