（信号与信息处理专业论文）基于bs模式的流变仪远程监测系统的研制.pdf

哈尔滨理t 人学丁学硕：学位论文 基于b s 模式的流变仪远程监测系统的研制 摘要 随着网络技术的不断发展，i n t e m e t 技术已经渗透到同常生活和工业生产 的各个领域，这使得远距离监测各种机电设备的运行情况成为可能。通过对机 电设备的远程实时监测，技术人员就无须亲l 临设备工作现场( 尤其是在恶劣条 件下) 就可以对现场的各种机电设备的运行情况进行监测，这是制造业以及其 他许多行业所一直期待解决的问题之一。远程实时监测技术是网络技术、计算 机技术和数据采集技术的结合，它能充分利用现有的局域网和广域网基础设 施，为小范围监测以及跨地区监测提供了一种有效的控制方法。本文正是根据 市场应用和方便设备维护的需求，将b s ( 浏览器朋务器) 模式引入到监测系 统中，选择了基于b s 模式的流变仪远程监测系统的研究课题。 本文首先介绍了b s 模式远程监测系统的研究意义和发展现状，并对该 系统的网络体系结构、应用开发环境、服务器( w e b 服务器和数据库服务 器) 以及动态网页实现技术等多方面进行了较为深入的研究和探讨。 其次，在分析了b s 模式远程监测系统的主要技术和流变仪设备的特点 以及相关技术之后，本文构建了基于b s 模式的流变仪远程实时监测系统。 把网络技术、数据库技术和动态网页技术有机的结合起来，将w e b 数据库 和a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s 动态网页) 技术应用到远程监测系统中，介绍了 整个系统的结构、功能；详细的设计了该系统软件部分的各个模块以及w e b 数据库的设置和连接方法。 再次，由于b s 模式远程监测系统自身特点，实时性和网络安全在系统 中非常重要。本文对实时性的基本定义以及采取的相应措施作了阐述；对网 络通信中的基本安全技术进行了介绍，并从b s 模式远程监测系统上出发， 介绍了该系统中一些安全性的实现方法。 最后，本文展望了b s 模式远程监测系统的发展前景和方向。 关键词流变仪；远程监测；b s 模式；a s p 坠尘堡堡二查兰三兰堡! ：兰些丝圣 t h er e m o t e m o n i t o r i n gs y s t e mw i t hb sm o d e f o rr h e o m e t e r a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h en e t w o r kt e c h n o l o g y , i n t e r n e tt e c h n o l o g yh a s a l r e a d yp e n e t r a t e dt oe a c hf i e l do ft h ed a i l yl i f ea n dt h ei n d u s t r yp r o d u c t i o n i t m a d et h er e a l t i m er e m o t e m o n i t o r i n g o ft h e e q u i p m e n to p e r a t i o n p o s s i b l e t h r o u g ht h er e m o t em o n i t o r i n gt e c h n i q u e ，t h et e c h n i c a lo p e r a t o rn e e d n t t oa t t e n d p e r s o n a l l y o rt ob ei na b o m i n a b l ee n v i r o n m e n t c o n s i d e r i n gt h e r e q u i r e m e n to fm a n a g e m e n ta n dm a r k e t sa p p l i c a t i o n ，t h e s i sp r e s e n tt h er e s e a r c h a n ds o f tr e a l i z a t i o no fr e m o t e m o n i t o r i n gs y s t e m b a s e do nb s ( b r o w s e r s e r v e r ) b yi n t r o d u c i n gt h eb sf o rr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m a tf i r s t ，t h er e s e a r c hs i g n i f i c a n c ea n dp r e s e n ts i t u a t i o no fr e m o t em o n i t o r i n g s y s t e mb a s e do nb sm o d ea r ei n t r o d u c e di nt h i st h e s i s t h en e t w o r ka r c h i t e c t u r e m o d e l ，a p p l i c a t i o na n de x p l o i t i n ge n v i r o n m e n t ，f u n c t i o n a lc o n s t r u c t i o n so fs e r v e r a n db r o w s e ra n ds o f t w a r ed e s i g nt e c h n i q u e sb a s e do nb sa r ea l s op r o p o s e da n d d i s c u s s e d a f t e ra n a l y z i n gt h em a j o rt e c h n i q u e sg e n e r a l l yu s e di nr e m o t em o n i t o r i n g s y s t e mb a s e do nb sm o d ea n dt h ec h a r a c t e r i s t i co fr h e o m e t e r , at y p i c a lb s m o d eo fr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mi sb u i l tu pi nt h i st h e s i s ，r e m o t em o n i t o r i n g s y s t e mf o rr h e o m e t e rw h i c hi sac o m b i n a t i o no fn e t w o r kt e c h n o l o g y ，d a t a b a s e t e c h n o l o g ya n dd y n a m i cp a g et e c h n o l o g y w e bd a t a b a s ea n da s p ( a c t i v e s e r v e rp a g e s ) t e c h n o l o g ya r eu s e di n t h i sr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m ，a n dt h e f u n c t i o n ，s t r u c t u r e sa r ed i s c u s s e d ；e v e r ym o d u l e so ft h es o f t w a r e ，d a t as t o r a g e ， d a t ai n q u i r i n g ，m a i n t e n a n c eo fd a t a b a s ea n dw e bd a t a b a s ec o n n e c t i o na r e a n a l y z e di nd e t a i l s o nt h eo t h e rh a n d ，b e c a u s eo ft h ec h a r a c t e ro fr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m b a s e do nb sm o d e ，r e a l t i m ec h a r a c t e ra n dn e t w o r ks e c u r i t ya r eo fg r e a t i m p o r t a n c e ，t h e f u n d a m e n t a ld e f i n i t i o no fr e a l - t i m e p e r f o r m a n c e a n dt h e c o r r e s p o n d i n gm e a s u r ea r ee x p o u n d e d t h e nt h eb a s i cs e c u r i t yt e c h n i q u e sf o r - i i 竺! ：薹塞三尘兰三兰至! ：兰堡丝三 n e t w o r kc o m m u n i c a t i o na r ep r e s e n t e d ，a n ds o m es t e p sa r eb r o u g h tf o r w a r df o rt h e w h o l er e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m a tt h ee n ds o m es a f e t yr e a l i z i n gw a y so f a r ed i s c u s s e db r i e f l y a tl a s t ，s o m er e a l t i m er e m o t em o n i t o r i n g t e c h n o l o g yi sp r o s p e c t e d k e y w o r d sr h e o m e t e r ；r e m o t em o n i t o r i n g ；b sm o d e ；a s p 1 1 1 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于b s 模式的流变仪远程 监测系统的研制，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期 自j 独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包 含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。 作者签名：昊磊同期：砷年；月，乒日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 基于b s 模式的流变仪远程监测系统的研制系本人在哈尔滨理工大学 攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈 尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全 了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关 部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内 容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密日。 ( 请在以上相应方框内打4 ) 作者签名吴压 翩躲丝号 r 期：c 啦刁年月，乒日 日期：驴p 7 年月幺日 哈尔演理t 夫学t 学硕f 学位论文 第1 章绪论 本章首先介绍了研究远程实时监测技术以及b s 模式下的远程实时监测的 意义，然后介绍了国内外远程实时监测技术以及b s 模式下的远程实时监测的 研究动态，最后介绍了本篇论文完成的工作。 1 1 远程实时监测系统概述 监测系统是集计算机技术、数据采集技术、网络技术为一体的产品，具有 控制功能强、操作简便和可靠性高等特点，它可以方便地用于工业装置的生产 监测和经营管理。目前监测系统之含义是比较统一的，是指具有数据采集、监 视功能的计算机系统。计算机监测系统是以计算机为主体，加上检测装置、执 行机构，与被监测控制的对象( 生产过程) 共同构成的整体。在这个系统中， 计算机直接参与被监测对象的检测( m o n i t o r ) 、监督( s u p e r v i s e ) 和分析 ( a n a l y s e ) 。一般计算机监测系统有如下特点：实时性、可靠性、可维护性、 数据自动采集处理、通信功能、自动运行与报警、管理功能”，。 结合网络技术的发展，各种先进的技术不断涌现，例如远程监控、远程制 造、远程教学等。远程实时监测是指本地计算机通过网络系统对远端的设备进 行检测与监督，包括设备的远程数据采集、远程监测和远程维护。能够实现远 程监测的计算机软硬件系统称为远程监测系统。对远程实时监测技术进行深入 研究有如下意义： 1 ) 采用远程实时监测技术，管理人员不必亲l 临现场( 尤其在恶劣环境 下) 就可以对现场的工作情况进行监视，及时的完成相关参数设置与调整，进 行故障恢复等，大大提高了劳动生产率； 2 ) 远程实时监测技术可以充分利用异地的智力资源。处于异地的专家学 者可以通过网络获得远程的监测数据，进行分析和处理，找出问题所在，提出 改进的意见，从而大大提高产品的科技含量，增强产品的竞争力”； 3 ) 远程实时监测技术可以充分利用的物质资源。任何个生产实体或科 研单位都不可能拥有全部的生产和科研设备。通过该技术，就可以利用异地先 进的物质设备进行研究和探索； 4 ) 远程实时监测技术可以获得现场生产运行数据以及相关重要信息，对 远程故障诊断技术提供了物质基础； 哈尔演理t 大学下学硕l 学位论文 5 ) 通过实时监测技术，可以加强企业间合作，可以更合理的安排生产， 加强企业的竞争力。 一般，远程监测系统有两种类型，一种是生产现场没有现场监测系统， 而是将数据采集来后直接送到远程计算机进行处理，这种远程监测与一般的现 场监测没有多大的区别，只是数据传输距离比现场监测系统要远，其他部分则 和现场监测系统相同；另一种是现场监控与远程监测并存，这种情况下，远程 监测系统一般只具有监督功能，专家们可以利用现场监测系统处理过的数据和 设备运行情况的相关信息，提出设备维护方案，以及进行生产过程分析预测， 并对各个生产过程的生产现况进行归纳总结，以便提出新的生产计划”1 。 传统的远程监测存在如下不足之处：普遍采用m o d e m 进行数据传输、长 期占用网络资源、使用成本高、工作效率低、可靠性不高和传输速率低。系统 专用性强，开放性不足，整个系统处于封闭或半封闭状态，可扩展和可移植性 也不高。 1 2 研究b s 模式下的远程实时监测技术的意义 b s 模式下的远程监测系统是以w e b 作为通信平台的监测系统，w e b 技 术以h t t p 技术为基础，具有简单、高效、跨平台等优点，已经成为信息网络 的一种最普遍应用的信息交互平台，由于采用浏览器作为统一的客户端，相对 于传统的客户n 务器( c s ) 模式，它具有许多显著的优点：用户界面一致、 友好，方便了用户的使用；软件的安装、维护和升级容易，客户端只要拥有一 个浏览器即可访问系统：系统具有良好的可扩展性，功能扩展的工作只需在服 务器上完成，所有客户端软件都不需要改动，这些特点正是c s 模式所缺乏 的，w e b 技术大大减少了系统的费用，方便了用户”1 。 研究b s 模式下的远程实时监测技术的意义，为未来远程实时监测的发展 趋势做了很好的尝试，研究b s 模式下的远程实时监测技术意义可以综合总结 如下： 1 ) b s 模式下的远程实时监测技术无需客户端软件安装，所有客户只要 安装有浏览器( i e 4 0 以上) ，通过i n t e r n e t i n t r a n c t 就可以监视生产过程，无须 安装其他支撑软件或插件，便于推广到i n t e r a c t 广域网络，在保证网络通讯的 情况下可以实现全球范围内的远程实时监测； 2 ) b s 模式下的远程实时监测技术可以通过网页链接极其方便地集成， 维护简单，所有的数据和软件都在服务器端，升级和修改只在服务器进行，便 哈尔演理丁大学t 学硕 学位论文 于维护升级。支持客户机数目多，由于在监视过程中，数据服务器只提供实时 变化的数据和一些设备运行时的参数，占用频带少，可以支持众多的客户同时 浏览： 3 ) 工具简单、界面标准及生动直观，无需花费额外的时间来学习软件操 作，简单的界面替换了以往的软件包，所有的数据操作对用户都是透明的，用 户不用关心数据的来源，一切都由服务器及专用的数掘库来处理。 1 3b s 模式下的远程实时监测技术的现状和发展 我国的制造业经过几十年的发展，尤其是上世纪8 0 年代以来的计算机产 业的迅猛发展和普及应用，以及国家8 6 3 高科技技术发展计划的推动，在许多 设备制造企业进行了以信息技术为基础的改造，已经具备了实现远程监测技术 的硬件体系基础。在软件方面，实时监控，远程监测，故障诊断等技术都有了 一定成果和经验。然而对于一门综合性技术，致使我国远程监测技术研究和应 用进展比较缓慢。 目i j i ，对于远程监测技术的研究正处于积极的探索中，并有相应的应用系 统出现。对于远程实时监测技术，国内外展开了积极的研究。国外，著名的 n a t i o n a l i s t r u m e n t 公司就在它的产品l a b v i e w 中加入了网络通信处理 模块，因而可以在基于网络范围内进行监测数据的传送。1 9 9 7 年1 月，第一届 基于i n t e r n e t 范围内的远程监测诊断工作会议由斯坦福大学和麻省理工大 学联合主办，这次会议得到了制造业、计算机业、网络业和仪表业等许多大公 司的热情支持，例如f o r d 、s u n 、h p 、b o e i n g 等。之后由这些公司协同合 作共同推出了一个实验性的系统t e s t b e d ，t e s t b e d 可以初步实现在 i n t e r n e t 范围内的信息监控和故障会诊，但与最初的设计目标相去甚远，所以 目前只是起到一种研究作用。另外，还有许多著名的国际组织m i m o s ( m a c h i n e r yi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to p e ns y s t e ma l l i a n c e ) m f i p ( s o c i e t yo f m a c h i n e r yf a i l u r ep r e v e n t i o nt e c h n o l o g y ) 、c o m a d e m ( c o n d i t i o nm o n i t o r i n g a n d e n g i n e e r i n gm a n a g e m e n t ) 等，也展开了对远程实时监测技术的研究，并提 出了一定的信息交换和数据处理的标准。九十年代后期，一些公司开始开发出 一些和w e b 技术相关联的产品。o p t o 公司开发的s n a pi o 系统，将s n a p e t h e m e tb r a i n 集成到了它的产品中，采用该产品构造的监控系统，可以通过 i e ( i n t e m e te x p l o r e r ) 或n e t s c a p e 等浏览器来查看参数和现场数据，利用网络 浏览器来监控现场。 堕查堡矍三查兰三茎堡! ：兰堡丝三 国内，对于远程实时监测技术也开展了积极研究。目前，西安交通大学、 哈尔滨工业大学、华中理工大学、上海交通大学、合肥工业大学等的研究成果 较为先进，例如华中科技大学开发出的“汽轮机工况监测和诊断系统 k d t g m d ”、哈尔滨工业大学的“微计算机化机组状态监视与故障诊断专家系 统m m m d e s ”、南京理工大学c i m s 研究所承担了国防科工委长春f m s 实验 中心检测监控系统的研制任务，对柔性制造系统中几个子系统的检测监控技术 进行了初步集成。这些大学也都建立了宣传远程监控技术的站点，例如由西安 交通大学联合其他几所高校共同创建的c e r n e t 、合肥工业大学的全球范围内 的智能网络数控系统( i n e t c n c ) 等”1 。 1 4 本论文的选题背景及主要研究内容 远程监测的对象是实验现场的转矩流变仪的控制系统，因此，用户的每一 步操作都影响到实际的生产过程，这就要求整个远程监测应该完整地考虑这个 特殊性。首先，保证实时性，即要求在限定的时日j 内j 下确地完成数据的传输、 处理，控制系统的大部分是实时系统，实时性尤显重要；其次是可靠性和容错 性，即要求在系统出现故障的情况下，能够自动或半自动地( 需人工干预) 采 取相应的措施，保证系统恢复j 下常运作：另外，基于b s 模式的远程监测通常 要通过i n t e m e = t 这个大型的公共网络传输数据包，数据包在传输过程中可能会 被窃听、篡改或受到重播攻击，因此安全问题也不可忽视，这些问题的存在对 整个系统的设计与实现产生较大的影响。 基于b s 的远程监测系统不同于一般的管理信息系统，综合其特点主要表 现在三个方面：数据传送的实时性要求、数据的事件驱动、数据源主动传送。 采用何种方法能将网络实时监测系统的数据及时、安全、便捷的反映到浏览器 上，针对现有远程监测系统的缺点，本文结合计算机技术、网络技术和数据采 集技术，对远程监测系统做了大量的分析和研究。 本文完成如下主要工作： 1 ) 对国内外远程监测现状做了分析和研究； 2 ) 对基于b s 模式的远程监测系统所涉及的关键技术做了深入剖析； 3 ) 介绍了转矩流变仪远程监测系统的总体设计，包括系统的结构、功能 设计等方面的内容，并对系统所有开发工具和系统运行环境进行了简要介绍； 4 ) 完成了转矩流变仪远程监测系统的软件设计； 5 ) 对基于b s 模式的远程实时监测系统的实时性、安全性等问题做了进 哈尔演理t 人学丁学硕i 。学位论文 一步的探讨； 6 ) 结论部分对所做的工作进行了总结，并对本领域的进一步研究进行了 展望。 哈尔滨理t 大学t 学硕i 学位论文 第2 章b s 模式体系结构以及相关技术 2 1 基于b s 模式实时监控系统结构功能分析 2 1 1 传统的c s 模式的体系结构 传统的客户机服务器( c s ) 结构是伴随着网络数据库技术的应用发展起 来的，c s 模式的体系结构最初出现在8 0 年代，一般两层结构即“胖客户 端”结构是最典型、也是最普遍的一种形式。这种形式的c s 模式的体系结构 分为两层，如图2 1 所示，第一层是在客户机系统上结合了用户界面与业务逻 辑( 客户端程序里) ；第二层是通过网络结合了数据库服务器，系统任务分别 由客户机和服务器来完成”。在c s 模式的两层结构中，客户端保持着应用程 序，直接访问数据库；服务器端存放着所有数据；每个客户与数据库保持一个 连接。客户端通过应用程序向数据服务器发出请求，数据服务器据此请求对数 据库进行操作，并向客户端返回应答结果。服务器具有数据采集、控制和与客 户机通信的功能；客户端则包括与服务器通信和用户界面模块。c s 结构将一 个复杂的网络应用和生动、直观的用户界面相分离，将大量的数据运算交给了 后台去完成，提高了用户交互反应的速度；应用开发简单，开发工具多而成 熟，对网络数据库的应用起到了较大的推动作用。 客户端服务器端 显 数据 ，、 事务 = 箩 不 处理处理 、一 逻 逻辑逻辑 辑 图2 1c s 模式体系结构图 f i g 2 1t h ea r c h i t e c t u r ef o rc sm o d e 但随着信息技术的发展，c s 结构暴露出一些问题。由于c s 结构中，客 户端同时承担了表达逻辑和业务逻辑两部分功能，二者之间界限不明显，无论 哈尔演理丁大学t 学硕j ：学位论文 在功能划分上还是具体程序实现上，两个层面往往交织在一起。因而客户端需 要安装大量的软件，机器需要较高的配置，客户端维护频繁，系统的强健性下 降，用户也需要进行专门的培训才能操作。这样，运行成本一直呈上升趋势， 从某种程度上限制了网络的应用范围。这种“瘦服务器肥客户机”的模式， 随着信息管理的复杂化、网络系统集成的高度化发展，逐渐显示了它的局限 性，具体表现在如下几个方面： 1 ) 部署困难，除了要安装服务器软件外，对每台客户机都要安装客户软 件的一份拷贝； 2 ) 满足不了客户端跨平台的要求。一般来说，客户端的操作系统是不同 的，与此对应的客户端程序也是不同的。但是，为每一种操作系统设计一个客 户端程序是不现实的。而要求客户放弃已有的操作系统来购买新的操作系统会 使客户付出很大的代价； 3 ) 管理、维修费用高、难度较大。需要对每个客户端进行维护，比如软 件升级、软件故障排除等等，都需要大量的人力物力。如果客户端距离较远， 维护起来则更为麻烦。 2 1 2b s 模式的体系结构 由于c s 结构的这些不足，我们可以在传统的c s 结构中间加上一层，把 原来客户机所负责的功能交给中日j 层来实现，这个中问层即为w e b 服务器 层。这样，客户端就不负责原来的数据存取，我们只须在客户端安装浏览器就 可以了。把原来的服务器作为数掘库服务器，在数据库服务器上安装数据库管 理系统和创建数掘库。w e b 服务器的作用就是对数掘库进行访问，并通过 i n t e m e t i n t r a n e t 网传递给浏览器。这样，w e b 服务器既是浏览器的服务器，又 是数据库服务器的浏览器”“。 在这种模式下，客户机就变为一个简单的浏览器，形成了“肥服务器瘦客 户机”的模式，这就是我们所研究的b s ( 浏览器朋艮务器) 模式。基于浏览器 服务器( b s ) 模式的结构将w e b 与数据库相结合，形成的基于数据库的 w e b 计算模式，并将该模型应用到i n t e m e t i n t r a n e t 中，最终形成了三层客户 机j l l i 务器应用结构，三层结构将应用系统的三个功能层面进行了明确的分 割，使其在逻辑上各自独立。其体系结构如图2 2 所示： 哈尔滨理_ t 丈学t 学硕1 学位论文 浏览器w e b 服务器 数据库服务器 显，、 数据 = 箩 、一 不事务 逻处理 处理 逻辑 辑逻辑 图2 - 2b s 模式体系结构图 f i g 2 - 2t h ea r c h i t e c t u r ef o rb sm o d e 在b s 三层体系结构下，表示层( p r e s e n t a t i o nl a y e r ) 、业务逻辑层 ( b u s i n e s sl o g i cl a y e r ) 、数据层( d a t al a y e r ) 被分割成三个相对独立的单 元。 表示层：即w e b 浏览器，包含系统的显示逻辑，它位于客户端，用来生 成在客户浏览器中显示的用户界面“”1 。它的任务是负责获得用户录入的数 据，完成对录入数据的效验，由w e b 浏览器向网络上的某一w e b 服务器提 出服务请求，w e b 服务器对使用者进行身份验证后用h r r p 协议将客户端请 求操作数据传送给业务逻辑层，然后将完成用户请求操作的操作结果用w e b 协议传送给客户端，客户机接收传来的主页文件，并把它显示在w e b 浏览器 上。 业务逻辑层：包括一个或者多个组件服务，它们应用业务规则实现应用程 序逻辑并完成应用程序运行所需要的数据处理“。作为这个过程的一部分，中 问层负责处理来自数掘存储或者发送给数据存储的数据。它的任务是接受用户 的请求，执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接，通过对等方式向数据库 服务器提出数据处理申请，数据库将申请处理完毕后将数据处理的结果提交给 w e b 服务器，再由w e b 服务器传送回客户端。 数据层：即数据库服务器，是整个分层体系的最底层，该层包含数据存储 和与它交互的组件或服务“。这些组件和服务在功能上和业务逻辑层相互独立 ( 尽管在物理上不必一定相互独立) 。数据层为业务逻辑层提供服务，根据业 务逻辑层的要求从数据库中提取数据或者修改数据库中的数据。由于访问数据 库是系统中频繁发生而且最消耗资源的操作，所以在这一层要对数据库访问进 行优化，提高系统的性能和可靠性。它的任务是接受w e b 服务器对数据库操 作的请求，实现对数据库的查询、修改、更新、打印等功能，把运行结果提交 哈尔演理t 人学t 学顶i 学位论文 给w e b 服务器。 这样的三层体系结构大大减轻了客户机的压力，不用把负荷均衡的分配给 w e b 服务器。由于客户机把事务处理逻辑部分分给了服务器，不再负责处理 复杂计算和数据访问等关键事务，只负责显示部分，所以维护人员不再为程序 的维护工作奔波与每个客户机之间，而把主要精力放在功能服务器上程序的更 新工作。这种三层结构层与层之间相互独立，任何一层的改变不影响其它层的 功能。 b s 模式下的远程实时监测系统的基本工作模式：1 ) 从数据现场采集实 时数据；2 ) 将数据传给w e b 服务器端的w e b 应用程序：3 ) 应用程序将数 据在网页上显示，并能定时对数据进行动态刷新；4 ) 利用动态显示效果将数 据曲线动态显示。 2 1 3 b s 结构的优点 相对c s 结构而言，采用b s 结构实现远程实时监控是一次深刻的变革， 它具有如下突出优点： 1 ) 客户端不再负责数据的存取和复杂数据计算等任务，只需要进行显 示，充分发挥了服务器的强大作用，这样就大大的降低了对客户端的要求，降 低了投资和使用成本。 2 ) 易于维护、易于升级。维护人员不再为程序的维护工作奔波游走于各 个客户机之间，而把主要精力放在功能服务器上。由于用户端无须专用的软 件，当企业对网络应用进行升级时，只需要更新服务器端的软件，减轻了系统 维护与升级的成本与工作量。 3 ) 用户操作使用简便。b s 结构的客户端只是一个提供友好界面的浏览 器，通过鼠标即可实现远程实时监测，用户无须培训便可直接使用，利于推 广。 4 ) 易于实现跨平台的应用，解决了不同系统下不兼容的情况。 综上所述，三层的b s 体系结构具有许多传统c s 体系结构不具备的优 点，用的是基于i n t e m e t 的w e b 技术，结合传统检测原理，拓展了传统的监 测应用的功能，更适合时代的发展，是技术发展的大事所趋。 2 2 动态网页技术的实现方法 对于一个b s 模式的远程实时监测系统而言，能提供动态的w e b 页面 哈尔演理t 大学t 学硕i 。学位论文 在i n t e m e t 上进行数据实时显示是最基本的要求。但是普通的w e b 页面都是 静态的，是将预先做好的页面放到服务器上供用户访问“。这种方式对于工业 生产监测系统来说是根本不适用的，作为实时监测系统的w e b 数据库必须能 根据数据库中的相关数据实时的生成相应的w e b 页面，这就需要使用动态网 页技术。动态网页是有服务器根据客户提交的请求参数与后台数据库的交互， 通过数据库动态产生处理结果，并以w e b 形式返还客户的页面。最先能够实 现动态网页的是公共网关接口c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ) 技术，而目 前市场上比较流行的动态网页技术有m i c r o s o f t 的a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e ) 技 术，t c x 的p h p ( h y p e r t e x tp r e p r o c e s s o r ) 技术和s u n 的j s p ( j a v as e r v e r p a g e ) 技术，它们又各有利弊。下面对它们作以比较。 1 c g i 技术c g i 是最早的后台w e b 程序语言，其工作原理为：客户机 通过w e b 浏览器输入查询信息，浏览器通过h t l p 协议向w e b 服务器发出 带有查询信息的请求，w e b 服务器调用c g i 程序，并使用客户机传递的数据 作为c g i 的运行参数，c g i 程序将其转化为h t m l ( h y p et e x tm a r k u p l a n g u a g e ，超文本标签语言) 后返回结果给w e b 服务器，w e b 服务器将结果 返回到客户机w e b 浏览器，并关闭连接。c g i 技术是一个通用的标准，几乎 所有的w e b 服务器都支持该标准，同时c g i 的客户端可操作性也很高，i e 或 n e t c a p e 浏览器均可以轻松实现操作。但是c g i 在服务器端的配置相当复杂， 需要大量额外的复杂编程，c g i 程序作为独立的外部程序也加大了w e b 服务 器的负荷，直接导致其运行缓慢。c g i 还需要编译，这也意味着编程人员在进 行c g i 编程时每做一点修改都需要重新编译，重新生成可执行文件，严重增加 了编程人员的负担。同时c g i 还存在扩展受限、可移植性差、开发周期长等问 题，目前的动态网站已经很少使用c g i 技术了。 2 p h p 技术p h p ，是英语“超级文本预处理语言”( h y p e r t e x t p r e p r o c e s s o r ) 缩写。由r a s m l l sl e r d o r f 于1 9 9 4 年提出的，它是嵌入到h t m l 文件中的一种脚本语言，其语法大部分都是从c 、j a v a 、p e r l 语言中借鉴过 来，耦合形成了p h p 自己的特性，它可以比c g i 更快速的生成动态网页。其 工作原理如下：客户机通过w e b 浏览器输入查询信息，浏览器通过h t t p 协 议向w e b 服务器发出带有查询信息的请求，w e b 服务器首先检查该请求是否 存在需要在服务器端处理的脚本，即是否存在p h p 的标志( 如“” 。 a s p 突出的特点，大致有以下几个： 1 ) 编译：a s p 脚本集成于h t m l 当中，容易生成，无须编译或链接即可 直接解释执行。 2 ) 易于生成：使用普通的文本编辑器( 如w i n d o w s 下的记事本) 就可以 进行a s p 页面的编辑设计。 3 ) 独立于浏览器：用户端只要使用可执行h t m l 码的浏览器，即可浏览 a s p 所设计的网页内容，因为a s p 的运行是与浏览器无关的。 4 ) 面对对象：在a s p 脚本中可以方便的引用系统组件和a s p 的内置组 件，还能通过定制a c t i v e x 服务器组件来扩充功能。 5 ) 完成网站应用程序快：使用了v b s c r i p t 等简单的脚本语言，可以快速 的完成网站应用程序的编写。 6 ) 源代码不会外漏：a s p 脚本在服务器端执行，传到用户浏览器上的只 是a s p 的执行结果所生成的常规的h t m l 代码，这样可以保证辛苦编写出来 的程序代码不会被他人盗取”。 2 3 1 1a s p 访问数据库的原理a s p 是服务器端的脚本执行环境，可用来产 生和执行动态的高性能的w e b 服务器程序。当用户使用浏览器请求a s p 主页 时，w e b 服务器响应，调用a s p 引擎来执行a s p 文件，并解释其中的脚本语 言( j a v a s c f i p t 或v b s c r i p t ) ，通过o d b c 连接数据库，由数据库访问组件 a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t s ) 完成数据库操作，最后a s p 生成包含有数据查询结 哈尔演理t 人学t 学硕 学位论文 果的h t m l 主页返回用户端显示“。 由于a s p 在服务器端运行，运行结果以h t m l 主页形式返回用户浏览 器，因而a s p 源程序不会泄密，增加了系统的安全保密性。此外，a s p 是面 向对象的脚本环境，用户可自行增加a c t i v e x 组件来扩充其功能，拓展应用范 围。 2 3 1 2a s p 可运行的三种环境： 1 ) w i n d o w sn ts e r v e r 4 0 运行i i s3 0 ( i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ) 以上。 2 ) w i n d o w sn tw o r k s t a t i o n4 0 运行p e e rw e bs e r v e r 3 0 以上。 3 ) w i n d o w s9 5 9 8 运行p w s ( p e r s o n a lw e bs e r v e r ) 。 其中以n ts e o l v e r 上的i i s 功能最强，提供了对a s p 的全面支持，是创建 高速，稳定的a s p 主页的最佳选择“”。 2 3 1 3a s p 的内建对象a s p 提供了六个内建对象，供用户直接调用： 1 a p p l i c a t i o n 对象负责管理所有会话信息，可用来在指定的应用程序的 所有用户之间共享信息。 2 s e s s i o n 对象使用s e s s i o n 对象来存储莫一具体用户会话所需要的信 息。只被该用户访问，在s e s s i o n 对象中存储的变量在用户应用页面问跳转 时，不被丢弃。恰恰相反，这些变量在访问页面的应用中一直被保留。也可以 使用s e s s i o n 方法来清楚地结束一个会话并为一个闲置的会话设置暂停时段。 s e s s i o n 对象需c o o k i e 支持。 3 r e q u e s t 对象用r e q u e s t 对象来获取任何随h r r p 请求一同发送的信息 是a s p 读取用户输入的主要方法，这包括多个名称数值，这些名称数值对来 自所使用的p o s t 或g e t 方法，以及c o o k i e s 和客户机认证的h t m l 格式。 r e q u e s t 对象还能允许你访问送发给服务器的二进制数据，比如文件上载等。 4 r e s p o n s e 对象用r e s p o n s e 对象来控制送回用户的信息，这包括向浏览 器送交信息，重定向浏览器到另一个u r l ，或设置c o o k i e 值。 5 s e r v e r 对象s e r v e r 对象提供了对服务器上方法和属性的访问，最经常 使用的方法是建立c o m 组件( s e r v e r ，c r e a t eo b j e s t ) 的一个实例。其它方法包 括添加u r l 或h t m l 编码给字符串，对物理路径的映射虚拟路径，和为一个 脚本设置超时限制。 6 o b i e c tc o n t e x t 对象i i s 4 0 新增的对象，用来进行事务处理，此项功能 需得到m t s ( m i c r o s o f tt r a n s c a t i o ns e r v e r ) 管理的支持。 2 3 1 4a s p 的主要内置组件a s p 提供了丰富的内置组件，可以直接用于网 页的优化设计： 坠尘堡矍二叁兰三兰堡! ：兰堡丝兰 1 a dr o t a t o r 组件用来按指定计划在同一页上自动轮换显示广告，用于 w w w 上日益重要的广告服务。 2 b r o w s e rc a p a b i l i t i e s 组件确定访问w e b 站点的用户浏览器的功能数 据，包括类型，性能，版本等。 3 d a t a b a s ea c e s 组件提供a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t s ) 来访问支持 0 d b c 的数据库。 4 f i l ea c c e s s 组件提供对服务器端文件的读写功能。 5 c o n t e n tl i n k i n g 组件生成w e b 页内容列表，并将各页顺序连接，用 于制作导航条。 2 3 2a d o 技术 在程序的丌发过程中，开发者群体需要具有简单接口的现代开发工具以快 速访问数据，微软对此问题的回答是用u n i v e r s a ld a t aa c c e s s ( u d a 通用数据访 问) 体系结构“。简单的说，u d a 是一种将o l ed b 应用于实际的理论。通用 数据访问技术建立在m i c r o s o f t 的c o m ( 组件对象模型) 基础上，它包括一组 c o m 组件程序，组件与组件之日j 或者组件与客户程序之间通过标准的c o m 接口进行通讯。微软的u d a 为任何数据源提供了高性能的一致的访问接口， 这些数据源包括关系和非关系数据库，电子邮件，文件系统，文本，图形以及 自定义业务对象等等。同时，也为企业级应用多层软件结构提供了数据接口标 准。 。 通用数据访问包括两层软件接口，分别为o l ed b 和a d o ( a c t i v e xd a t a o b j e c t ，a c t i v e x 数据对象) ，对应于不同层次的应用开发。o l ed b 是 v i s u a l c + + 开发数据库应用中提供的新技术，它基于c o m 接口，因此，o l e d b 对所有的文件系统包括关系数据库和非关系数据库都提供了统一的接口。 这些特性使得o l ed b 技术比传统的数据库访问技术更加优越。与o d b c 技 术相似，o l ed b 属于数据库访问技术中的底层接口，直接使用o l ed b 来设 计数据库应用程序需要大量的代码。在v c 中提供了a t l 模板，用于设计 o l ed b 数据应用程序和数据提供程序。o l ed b 提供了底层软件接口，可在 c ，c + + 语言中直接使用。a d o 提供了高层软件接口，可在高级编程语占中使 用。a d o 以