（通信与信息系统专业论文）基于bs模式的远程监控系统的研究及软件实现.pdf

匿索交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着网络技术的不断发展，i n t e m e t 技术已经渗透到日常生活和王监生产 豹各个领域，这搜褥远程监控各种设备豹运行情况成为可能。通过远程实对 监控，技术入员无须亲临现场( 尤其在恶劣环境下) 就可以对现场的各种设备 的运行情况进行赣控。远程监控技术是网络技术、计算枫技术和控制技术的 缩合，它充分利用了现有的局域网和广域网基础设施，为厂区内部局域网监 控以及跨地区监控提供了一种有效的控制方法。本文歪是根据企业管瑗和市 场应用的需求，将b s 模式弓l 入到监控系统中，选择了基予b s 模式的远程 监控系统的研究与实现的研究深题。 本文首先介绍了b ，s 模式远程监控系统的研究意义和发鼹现状，并对该 系统的网络体系结构、_ 陂用开发环境、服务器( w 曲服务器和数据库服务器) 以及软件实现技术等多方丽进行了较深入的研究翻搽讨。 其次，在分拚了b s 模式远程簸拄系统的主要技术之后，本论文构建了 个爽型的b s 模式的远程监控系统供水远程监控系统，介绍了它的结 构、功能；详细分析了软俘部分的各个模块的实现过程；数据的保存、查询 等，并介绍了系统的开发平台和开发工具。 再次，由于b s 模式下的远程箍擦系统的自身特点，实时性和网络安全 在系统中占有非常重要的地位。论文中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，从远程监控系统 熬体上提出了一些加强网络安全的攒施，并介绥了供水运穗照控系统中一些 安全性的实现方法。 最螽，本文展望了b s 模式远程实时监控系统发展前景。 关键谰： b s 模式：远程监控；j s p ；w 曲服务；供水系统 西南交遴大学硕士研究生学位论文第1l 页 a b s tr a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n t 艇睡en e t w o 檬t e c h n i c a l ，l n l e 臻e t e c h n i q u eh a s a l r e a d yp e n e t r a t c dt ae a c hf 至e l d0 ft h ed a i l yl i f ca n dt h ei n h s t r yp r o d u c t i o n i t m a d et h ef c a l - t i m er e m o l em o n i t o r i n g 娃dc o n l f o lo f 也ef u n n i n go fe 唾毽i p m e n l p o s s i b | e 弧r o 珏g ht h er e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o lt e c h n i q u e ，t l l et e 吐珏i c a l o p e r a t o rn e e d n t | oa t t e n dp e r s o n a l l yo f t ob e 主nb a de n v i m n m e n t r e m o l e m o n i t o f i n ga n dc o n t f o l l i n gs y s t e m i sac o m b i n a t i o no fn e t w o r kl e c h n o l o g y ， c o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dc o n t r o lt e c h n o l o g y 1 tp r 0 v i d e sa ne f & c t i v em o n n o f i n g m e t 矗o df o fm o n i t o f i n gi ni n t 臻n e t 勰da c r o s s8 r e a sb yl l t i l i z i l l ga v a i l a b l eb a s i c d e v 萤c e sf o rl t a na n d 铲f 气n a d e q u a l e ly c o n s i d e r i l l gl 魏e e q 珏i f e m e n l o f m a n a g e m e n ta 稚m a r k e t sa p p l i c a t i o n ，t l l e s 主sp f e s e n tl h ef e s e a r 穗a n ds o f t r e a l i z a t l o no ff e m o t em o n i t o f i n ga 歉d c o n t r o l l i 娃gs y s l e mb a s e do ni v sb y i n t r o d u c i n gt h eb sf o fc o n l f o ls y s t e m a tf i r s l ，t h er e s e a f c hs i g n i f i c a n c ea n dp r e s e n ts i l u a t i o no fr e m o t em o n i t o f i n g a n dc o n t r o l l i n gs y s t e mb a s e do nl v sm o d ea r ei n t f o d u c e di nt 量l i st h e s i s t h e n e f w o r ka r c h i e c t u r cm 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 m n m e 玎【t ，纯n c i o n 甜 c o n s l f u c l i o n so fs e r v e ra | l d 班o w s e fa n ds o f t w a r cd e s i g 珏t e c h n i q u e sb a s e do nb ，s a l ea l s op f o p o s e da n dd i s c h s s e d a n e fa n a l y z i n g 妻h em a j o rt e c h n i q u e sg e n e r a l l y 毛l s e d 瓤糟m o l em o n i o f i 娃g a n dc o n 拄o l l i n gs y s t e mb a s e do nb s m o d e ，at y p i c a lb sm o d eo fr e m o l e m o n i t o f i n ga n dc o n t r o l l i n gs y s t e l l li sb u i l lu pi nt h i st h e s i s ，w 鞋t e fs u p p l yr e m o t e s u p e r v i s i n gs y s t e m a n dl h ef h 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 f yl n o d u l e so f l h es o f l w a f e ，d a t as t o f 喀e ，d a t ai n q u i f i n g ，n l a i n t e n a n c eo fd a t a b a s ea r ea n a l y z e d i nd e t a j 王s 。7 l 融e nt h ed e v e l o p i n gp l a l f b f ma n d d e v e l o p i 珏gt o o l sa r ei n l f o d u c e d o nt h eo 氆e rh a n d ，b e c a u s eo ft h ec h a r a c t e ro r e m o t em o n i t o r i n ga n d c o n t f o l l i n gs y s t c mb a s e do nb sm o d e ，r e a l - t i m ec h a f a c l e ra n dn e t w o 呔s e c u r i t v a f eo fg r e a li m p o r l a 囊c e ，t h e 恕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 ep e f f o 娜l a l l c ea n d l h ec o r f e s p o n d i n gm e a s 珏gt o o l sa r e inlfoducedo nt he o 氆e rh a n d ，b e c a u s eo ft h ec h a r a c t e r o r e m o t em o n i t o r i n g a n d 匿南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 2 8 s 模式下的远程实时监控技术可以通过网炎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，舞级和修改只在服务器端进行， 便于维护舟级。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，占用频带少，可以支持众多豹客户同时测贸； 3 工具简单、界露标准及生动崴观，无需花费额外的时间来学习软件 操作，简单的晃面替换了以往的软件包，所有的数摆搡作对用户都是透明的， 用户不用关心数据的来源，切都由服务器及专用的数据库来处理。 。3 影s 模式下的远程实时监控技术的现状和发展 我国的制造业经过几十每的发展，尤其楚上墩纪8 0 年代末以来的计算 机产业的迅猛发展和普及应蠲，以及国家8 6 3 离科技发展计划豹攘动，在许 多设备制造企业进行了以信息技术为基础的改造，己经其冬了实现远程监控 技术的硬件体系基础。在软伟方蘸，实时濂按，远程蕊测，故薄诊叛等技术 都有了一定成果和经验。然面对于一门综食性技术，我国尚未组织众业与研 究部门结合并投入较犬力量进行系统研究开发，致使我随远程监控技术研究 和应用进展比较缓慢0 1 。 强前，对予远程监控技术的研究正处于积极的探索中，并有栩应的应用 系统出现。对于远程实时监控技术，灏内外展开了积极的研究。国外，著名 的n a t i o n 肫i s t r u m e 村公司就在它的产黠从b v i e w 中加入了网络逶信处理模 块，l 霾丽可以在基予网络范围内进行监控数据的传送。1 9 9 7 年1 月，第一届 纂于i n t e 雕e t 范围内的远程监控诊断工作会议囊斯壤福大学和麻雀理工大 学联合主办，这次会议褥至了制造业、计算机业、网络韭和仪表韭等许多大 公司的热情支持，例如f o 胁、s u n 、黯、8 0 e i n g 等。之露蠹这些公司协同食 作共间推出了一个实验性的系统t e s t b e d ，t s t b e d 诳以物步实现在 i n t e r n e t 范围蠹的信患监控和故障会诊，但与最初的设计目标相去甚远，所 以蘑翦只是起到一种研究佟用。另外，还存许多著名的国际缀织m i m o s ( 5 臆c h i n e r y i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t 0 p e ns y s t e ma l l i a n e e )m f i p (s o c i e t yo fm a c h i n e r yf a i l u r ep r e v e n t i o n 罩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 ga n de n g i n e e r i n gm a n a g e m e n t ) 等，龟王展歹 了对远 程实对监控技术的研究，并提出了一定鲍信息交换和数据处理的标准。九十 年代压期，一些公司开始开发出一些和挥e b 技术相关联的产品。o p t o 公司开 发的s n a p i o 系统，将s n a pe t h e r n e t8 r a i n 集成到了它的产品中，采用该 产品构造的蕊控系统，霹以通过i e ( i n t e r n e te x p l o r e r ) 或n e t s c a p e 等测 西南交通大学硕士研究生拳位论文第5 贾 4 完成了供水运程监控系统的软俸设计； 5 对基予b s 模式的远程实时监控系统的实时性、安全性等闻题做了 进一步的探讨； 6 结论部分对所傲的工作进行了总结，并对本领域的进一步研究进彳亍了展 望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 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，如图2 一l 所示“，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 2 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。 c 1 i e n t 图2 一lc s 模式的物理结构 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 客户端同时承担了表达逻辑和业务逻辑两部分功能，_ 者之间界限不明显 凰 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 贾 据库的w e b 计算模式，并将该模螯应用到i n t e r n e t i n t r a n e t 中，最终形成 了三层客户机服务器应用结构，三层结构将应用系统的三个功能层露进行了 明确的分割，使其在逻辑上各自独立。其体系结构如图2 3 所示“： 测览器w 曲服务器数据库服务器 图2 3b s 模式的体系结构 在b ，s 三层体系结构下，表看 层( 】p r c s e n t a t i o nl a y e r ) 、业务逻辑层( b u s i n c s s 抽瘿ch y e f ) 、数据层( d 8 t ab y e r ) 被分割成三个相对独立的单元。 表示层：朗w 曲浏览器，包会系统的显示逻辑，它位予客户端，用来生 成在客户测赞器中显示的雳户界面。它的任务是负责获得用户录入的数据， 完成对录入数据的校验，由w 曲浏览器向网络上的某一w 曲服务器提出服 务请求，w 曲服务器对使用者迸幸亍身份验证后用h m 协议将客户端请求操 作数据传送给业务逻辑屡，然鼯将完成用户请求操作的操作结采用w 曲协议 传送给客户端，客户桃接受传来的主页文件，并把它显示在w 曲浏览器上。 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， 中间层负责处理来囊数据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 数据霹服务器提出数据处理申请，数据库将串请处理完毕后将数据处理的结 架提交给w 曲服务器，再由w 曲服务器传送强客户端。 数据层：即数据瘁服务器，楚整个分藩体系的趱底层，该层包含数攒存 储和与它交互的维俘或服务。这些缀俘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豹数据。由于访问 数据库是系统中频繁发生两羼最消耗资源的操作，所以在这一层要对数据痒 访闽送行优化，提嘉系统的性能和霹靠性。它的任务跫接受w 如 数据痒 匿南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 果提交给w 曲服务器。 这样的三层体系结构大大减轻了客户枫的压力，不用把负荷均簿的分配 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，不秀负资 处理复杂计算和数据访f 瑶等关键事务，只负责最示部分，所以维护人员不再 为程序的维护工作奔波予每个客户机之阗，丽把主要糙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控系统的基本工作模式：从数据瑗场采集实 时数据；将数据传给w e bs e r v e r 端鞑b 应用程廖；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；利用动趟效果将数据动态表示； 对网贾上表示受控对象进行操作，将控制参数输入；将受控对象表示及 参数返回w e bs e r v e r 端；将数据传给相应程序执彳亍操作。 2 1 3b s 结构的优点 相对c s 结枣而言，采用8 s 结构实现远程实时监控怒一次深勰的变 革，它具肖如下突出优点： 1 客户端不露负责数据的存取和复杂数据计算等经务，只需要进行鼹示， 充分发挥了服务器的强大作用，这样就大大的降低了辩客户端的要求，降低 了投资秘使目j 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 个客户枧之间，而把主要精力放在功能服务器上。出于 陌镏母猓浜霞虻枷返牟僮鹘缥鳎叽酪欢扑慊 水平静操作者可以轻裂醣鲐鹏鲋萼器。 巫醋剐剿甄驯长伊j碉渤舅民彰烈酿涮墅冀戮淋锄j弹献西尹套菠糍鞠0 器翻巍i 喃潦占 滋溟溱警出搿满滏。蛹截判臻曦瞪嗵碴z 遵慢瀵i 呵 擞渗荡臻嘲湛憾瑚f 5 j 2 焉戮飘。 器，通过鼠标即可实现远程实时簸羧，用户无需培训便可直接使用，利于推广。 4 易予实现跨平台的应用，解决了不间系统下不兼容的情况。综上所述，三层的b s 体系结构其有许多传统e s 体系结构不具备的优 西南交通大学硕士研究生学位论文第 2 页 x m l 、，a v a 语言以及其它脚本语言，灵活、快速地创建先进、安全和跨平台 的动态随站。匿莉绝大都分开发商都狡其w 曲服务器和s e r v l e t 引擎产晶中 实现了对j s p 的支持。j s p 通过其鳃件j a v a b e 张和j d b c 驱动程序& 工作在 任何符合o d b c 技术援范和符合j d b c 技术规范的数据痒上。j s p 的工作原 理是：首先，用户在测览器发出的请求信怠被存储在r c q 珏c s l 对象中并发送 给w 西服务器和j s p 引擎( 遭常捆绑在w 曲服务器) ，j s p 弓l 擎根据j s p 文 件的指示处理r e q u e s t 对象，或者报据实际需要将r c 啦e s t 黠象转发绘由j s p 文件所指定的其它服务器端组件( 如s e r v l e l 组件、j a v 8 b e 黼组件等) 处理。 处理结采则被以r e 鼯s e 对象的方式返回给j s p 弓| 擎，j s p 引擎和w 曲服务 嚣根据r e s 琏s c 对象最终生成j s p 黉筒，返髓给客户端浏赞器。论文后续章 节将对其访问数据麾的技术进行详细介绍，这薰只是简单介绍j s p 的突蹬优 点。 j s p 被认为是动态网页及动态访阀数据库技术的一次革命。它完全鳃决 了目前a s p 、p h p 豹逶瘸脚本级执行，每个j s p 文件总是先被编译成 s e i c t ，然后再由s e f v l c t 弓i 擎运行。j s p 技术体系同时符会分布式应用体系， 利用j a v a b e a n 技术编写渡务层的功能非常强大，j s pa p l 还提供了创建定制 标志席的优秀工具，这些标志席使j a v a 编程人员很容易淘w 曲设诗人员提 供支持特定应用秩序所需的专用信息读取功能；j s p 另一个优点是跨平台性， j s p 几乎可以运行予所有平台，作为j a v a 家族的一受，j s p 继承了“一次编 霹，箍处可闵”的j a v a 特性，从一个平台移植到另一个平台时，j s p 和j a v a b e a n 甚至不胡重新编译； 另外，栩对于p h p 和a s p ，j s p 在执行性能、开发效率、安全性熊、集 成数据源等诸多方面都有蓑甄大的优势。髋应用前景分柝，j s p 是最京发展 前途的动态网页技术。 各年中动态网页技术的比较如表( 2 1 ) 所示。 嚣南交通大学硕尘磷究生学缎论文第13 贾 表2 一l 动态稠页技术眈较 ，s pc ( 狂挈珏pa s p 蚁戳于m i 口s o r 迓钉平台 所蠢w 曲警蠹掰钉w 小平台所柯w 曲擎1 1 1 _ 的w 曲警螽 ，# 辐硪p t 勰硪褥青 ，毫v 水辩 p h p v b s 硪社 技j ；i j 颤l 终 塔p t 峰# 觉置c o m d c o m 任辫符螽o d b c递进麟翁稷蹿编舞姆太蹦分教搦 符盘0 d b c 披拳 熊浅数攒渊能力和m b c 技术嫂弹嚣盘持所霸的瘁，l l _ ；i 据供的激 魏的数糍库数榴库搬蒋彼列水统一 撬范豹数撰徘 壤论体最分钍式水支持分 ；f i i 式誉空掩分布式分布武 黼数支持报多 较少 较多 较少 瓣耀页的缘台x 舭、h 妊l 戈 辩r m lx m l 、h 剽雌 运杼效率掇扶憷较抉较 突 运秸损耗较夺较夫一艘艘 安金性能较好较麓 较繁 较麓 雄移毓性 哪以幂对i _ l _ 以夺埘 一次缩端小溅蚪鲫； 谢嫩粥性缀抵 每个搿铡一次 陡姓运行教枣较离 2 。2 2b s 结槐远程实时监控系统使用j s p 技术的必要瞧 基于b s 模式的实时艇控系统要把当前受控对象的运行情况、系统的历 史记录和统诗报表等需要发布的内容以网黉方式对外开放，要求反映的实时 状态信息和受控慰象本身的状态相一致。在受控对象对外发布的内容警中， 露些内容是不震经常交雯的，也就楚说，这部分的信患相对予实时信惠来说， 是处于“静态”的，甓翔系统历史数据等。在这些“静态”内容的发布实现 上，应当采用典型的测览器服务器访问方式，即由测览器根据用户掰选择的 服务内容向鬻e b 服务器提如谚求，丽w e b 服务器晌殿请求，调波静态 t 扎 页蘸传送绘w e b 浏览器。但大多数情况下被控对象需要发布的内察却是状态 时时变化的信息，w e b 页露的肉容需要随羞用户请求的不同焉不闷，这样， 传统消息发布所采用豹静态烫霞就不能适应受控对象信惑的发森。i s p 是一 颈将静态h t 乳和动态h t 地巧妙结合起来的动态网页技术，具霜发柱各种实 融动态页露的功能。若w e b 浏览器需要的是动态h 硼l 文档， s p 技术可以 调髑相应的应用程序，从数据艨中得到数据并生成动态h t m l 页面，再将动 态 t 兆页西传送给w e b 浏览器，从而满足用户对动态页面内容的需求。在 嚣南交通大学硕士袋究生学位论文第14 页 j s p 技术运用中，w e b 页面开发人贸可以使用暇地绒者煳l 标识来设计和格 式化最终煲面，使爝j s p 标识或者小脚本来生成页西上豹动态内容。生成内 容的逻辑被封装在标识和j 8 v a8 e a n 组件中，并且捆绑在小脚本中，赝有的 脚本在服务器端运行，j s p 引擎解释j s p 标识和小脚本，生成所请求的内容 ( 例如通过访问j a v ab e a n 组件，使用j d b c 技术访问数据瘁或者包含文件) ， 弗屐将结果以h t 溉( 或者雕l ) 页面的形式发送回满览器。使用j s p 可以将 w e b 煲面内容的生成和表现完全分离开来，这有助于保护代码，提高服务器 的安全性，而且又保证了任何纂予h t m l 的轷e b 浏览器豹完全可月蚀。”。 综上所述，纂予b s 模式的实时监控系统信息发布是离不开弱p 等动态 网页技术的，两使用j s p 动态网页技术也完全可以实现纂于8 s 模式的实时 监控系统对动态发布内容的要求。 2 3j a v a 与j s p 技术 2 3 1j a v a 技术 j a v a 语言给w 拍的交互性带来了革命性的转变，j a v a 语言重要的特点在 于跨平台的移动代码( m o b i l e 啪d e ) 特性，它具蠢丰甯的网络支拷帮强大的 图形处理能力，使得其在测览器方藤很有用武之地i 翻。j a v a 小程序a p p l c t 可以下载到任意乎食的客户端直接送行操侔，这种处瑷方式会分散系统尤其 是w 抽服务器的处理负摆，提高系统效率，界掰赢观，同时增强了交互的 实时性。远程实时监控系统的客户端为浏览器，褴 | 览器羟开的网页垦一个 j a v a 的a p p l e t 程序。a p p l c t 程序在浏览器向w 曲服务器请求此网页的时 候下载，并在客户端的机器上运锫。a p p l e t 程序建立客户端到服务器端的 s o c k e t 连接，逶过s o c k e t 读出服务器端传来的信怠，客户端的交互信息写 入s o 呔e t 传给服务器。以下将奔绥编写这个a p m 文的j a v a 语言【2 3 l 。 j a v a 的一个湿蓑优点是运行时环境提供了平台独立性：弥可以在 w i n d o w s 、“n u x 或其饨操作系统上使用完全一样的代码。这点聪于在各种 不同平台上运行从因特网上下载的程序来说是非常有必要【2 越。j a v a 是完全面 向对象的，j a v a 中除了几个蒸本类型都是对象。j a v a 能够比使用c + + 更容 易开发没有惋g 的代码：j a v a 中内存是摩动圈收豹。不必担心会出现内存 崩溃现象，但这颈特性同时也使内存圉收的效率不赢。设计了真正的数组并 且限制了指针算法。不必担心为处理指针操作时出现的偏移错误丽熏写一块 内存区域。j a v a 中取消了多重继承，骜代方案对采用了“i n t e 如c c ”接口， 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 接口熊够实现多重继承的大部分功能，并且它消除了使用多重继承带来的复 杂性和麻烦。 j a v a 的关键特点瞰2 。如下： 简单 j a v a 的语法实际是c + + 语法的一个“纯净”舨。撤本不需要使用头文 件、指针冀法、结构体、联合、操作符重载、纂虚拟类等等。j a v a 的一个弱 标就是能够使软馋可以在很小豹机器上运彳亍。基础勰释器和类支持豹大小 4 0 i 撼。增加基本的标准库和线狠支持( 本质上是一个蹇包食的微内核) 大约 需要1 7 5 k b 。 分布式 j a v a 带有一套功能强大的用予处理霸翟朋协议族( 如 r r 糟和h p ) 的例程麾。j 料a 应用程序能够通过u r l 来穿过网络访闯远穗对象，这就同 访阀本地文件系统一样容易。i a v a 的网络处理能力不僵强大而且易于使翅。 j a v a 能够把繁杂的网络编程工作变得仅仅阉打开一个套接字一样容易。 s e f v l e t 的机制使得服务器端的j a v a 编程变褥非常蹴效率，现在许多流行豹 w 如服务器郝支持s e n r l e t 。远程方法调用枫制能够进行分冻式对象间豹通 信。 健壮性 j a v a 被设计为可以在许多方蘸并行可靠的编程。它采取谗多枫制来完成 早期错误梭鸯、后期动态( 实辩) 检查并且它会防止很多可能产生的错误。 j a v a 采取了一个安全的指针模型，它能减小熏写内存和崩溃数据的可能性。 安全 j a v a 被设计为用予网络鄹分布式环境，这间时也带来了安全闯题。j a v a 可以构建防病毒和防攻击的系统。 中立体系结构 j a v a 编译器生成体系结构中立的目标文馋格式一可以在很多种处璞器 上执行。j a v a 编译器通过产生同特定计算枫结构无关的字节码指令来实现此 特性。这些字节码指令可以在任何机器上解释执行，并能在运行时很容易的 转化为本机代码。 多线程 多线程可以带来更好的交互响应和实时行为。在底层主漉平台上的线程 实现甄不相同，两j a v a 完全屏蔽了这些不同。在各个机器上，调用线程的 代码完全一样：雨j a v a 把多线程的实现交给底下豹操作系统或线程库来完 匿豢交通大学硕士矫夯生学位论文第1 8 更 功能。 2 3 3j a v aa p p l e t 介绍 j a v a 能够编写一种运行在支持j a v a 虚拟机的浏览器中特殊程序a p p l e t ， 这种程序能够在网络上下载并运行例。a p p l e t 是由宪熬的j a v a 语吉写成的， 比h 粼l ，x m l 以及脚本技术的任意组会强大得多。所用的a p p l e t 都继承 j 邸p l e t 类，这是s w i | l ga 卵l e t 的超类。a p p l 。t 能够显示图片、播放声音、视 频、得到用户鼠标和键盘事件以及把用户输入反馈到它们被加载的生机。 a p p l e t 限锘0 执行环境常常被称作“砂箱”。为了能够使a p p l e t 客户端程序迅 速，及时的读瓯运按中的数据并恕控制信息发送给服务器，我们在a p p l c t 中 采羽单独的线程来受责s o c k e t 连接，独立予主程序运行。 2 4 b 数据库技术 2 4 。1 弼终数据库介绍 w w w 删dw i d ew 曲) 建立以来，w 曲就与数据席有着极其紧密的关 系。可以说，整个融l e m 醚就是一个大的数据库。随整计算机网络技术的发 展，w w w 已成为i n t c m e t 上最受欢迎、最为流行的，采用超文本、超媒体 范式进行信息存储与传递的正具。但由于在w 曲赧务器中，信息以文本或图 像文件的形式进行存储，所以，单纯的w w w 杰询速度很慢、检索机制很弱， 尤其是基予内容和基于结构的检索。它不象s 泊8 s e 、0 嗡c l e 、i n f o 锄i x 等专 用数据痒系统，能对大批薰数据进行有序的、有规账豹组织与管理，只要给 出褒询条件便很会得到查询结果。将w 如技术与数据库技术有机结食，利 羯h 哇e m e l 巾w r 、的超文本、超链接功能查询数据库，使i n t e m e t 同时具 有超文本功能和数据库功能，跟上信息系统发媵的趋势。基w 曲的网络数据 库系统由一个w 曲溺览器作为用户界面、一个数据麾服务器蹋作信怠存储； 硅 一个连接鼹者的w 曲服务器组成。w e b 和数据库这秘种技术，各自有其优点。 w c b 具有用户赛面的定义 常簿单，关于定义数据的说明型语言非常完美， 允许巨大传输蘸的传输协议非常健壮等优点。丽数据库的优点是它爨有清鳜 定义的数据模型，存储和获取数据的健壮豹方法，发展用户界面和应用程序 逻辑的软件工舆，强大的授权和安全机制，以及控制事务和维持数据完整性 的有效途径等。基于w e b 的数据库系统结构如闺2 4 联示。 匿鬻交通大学硕士研究生攀傅沦文第2 1 黉 第3 章典型系统总体设计 本文上一章节介绍了b s 模式远程_ | l 茳控系统豹结构和相关技术，本章就 结合一个其锩的系统，即供水远程照控系统躲设计，来具体阐述圈类系统的 分橱过程和实现方法。 3 1 系统分析与设计 3 1 1 系统背景介绍 豳内当前的供水方式是以水塔供水为未，其它供水方式为辅。由于水塔 供水中的一个水塔要负责绘一个较大区域供水，而在这个区域中的各个楼层 豹高度、覆盖顾积各不栩间，造成供水系统j | 萎测控制十分困难，例如：出现 漏水故障无法及时发璐，水塔水俄过商或避低没蠢及时反馈，水质变差穗不 能及时发现，用水商峰期水压过低给用户带来不便，薪型高层住宅用户水表 抄收溺难镣等闯题。造成现有供水系统的不足的原因有许多，如：管网故障 诊断还不够成熟，供水设备豹远程赦鼯诊断技零以及压力和流蟹的控制策略 还处于探索阶段。 计算机网络技术、遴信技术以及数据库技本镣的不断发展，为实现远程 监控提供了w 能。本文就楚要综合利羽以上的技术开发一套供水远程黢撩系 统，该系统由监控中心和备个永源监测点组成，各个水源监测点的数据采集 终端( r t u 或p l c ) 可监巍和采集水饺、永泵的电流电压等各种数据，供控制 中心及有关部门分桥和决策取羽，提离工作效率，保证供水质量，满足舅益 增产的用水量的需求。 3 1 2 系统功能 根据供水系统要完成的实际功能，本论文中将供水监控系统设计成两个 予系统：测控子系统和测控终端子系统 1 测控予系统实现的功熊： ( 1 ) 接收测控终端予系统的测薰数据：水泵的电流、电压，清水池和 水塔的水便等物理薰。 ( 2 ) 接收钡4 控终端子系统的故障缀警信息。 ( 3 ) 将各个供水点的控制参数下传给测控终端予系统以及按照某种攘 僚l 策略计算各个供水点的控制参数，控制参数也霹e 妇系统管理员设定，并绘 西南交潦大攀硕士努 究生学位论文第2 7 黉 w i n d o w s 操作系统已经得到全世界用户广泛的支持，可利用的资源极其 丰富，这些优势决定了如果选择w i n d s 系列豹操作系统将会为监控系统软 件提供一个相对鳖实、稳定的平台。这主要是因为其操作界藤友好、安装设 蠢容易、系统维护较健( 其安全等级达到c 2 级) 及开发工具多。 本课题根据对实际情况的分柝，开发周期较短等特点，选择1 | i n d o w s 系 列作为操作系统平台，能运行在w i n d 删s 9 5 9 8 、w i n d o w s 2 0 0 0 、w i n d o w sx p 等操作系绞上。 2 数据库平台 弱前，数据库系统以关系黧数据库系统为主，主要有o r a c l e ，s 旺s e r v e r ， a c c e s s 等，都是性能比较优越的数据库平台。设计巾选择了m ss q ls e r v e r 2 0 0 0 作为数据摩服务器平台，它作为人们常用的一种桌面型关系数据库应用 系统，貉着其版本的不断更新，在易粥性、处理数据方瑟也有麓不断的提裹， 已成为一个功能强大豹数据库管璞系统和醚i s 系统歼发工具，特别是对大多 数的中小型项疆箍言，选用ls e r v e r 数据库更是个比较好的选择。 s q ls e r v e r2 0 0 0 是微软公司在s q ls e r v e r7 o 舨的基础土新推出的功 能强大的关系型数据库产品，它扩展了s q ls e r v e r7 o 版的性能、西靠挫、 质量以及易罔健。它还包括许多新功能以提高系统的执行性能。由于其本身 的高性能、离可靠饿、裔质量和商易用性等优点使得逐步成为大规模联机事 务处理( o l t p ) 、数据仓库和电予商务应用稷序豹优秀数据库平台，其主要特 点如下： ( 1 ) 轴t e m e t 集成：s 虢s e r v e r 数掇库弓l 擎撼供完整的删l 支持。它还 具有构成最大豹w e b 嫱点的数据存储组件所霈的可伸缩性、胃用性和安会功 能，同时也包含了用户友好的查询和强大的搜索能力。 ( 2 ) 可传缩性耱可闻性：同一个数据库引擎w 以在不同的平台上健用， 从运行耩i c r o s o f t 霹i n d o w s9 8 的便携式曦脑，捌运行m i c r o s o f tw i n d o w s 2 0 0 0 数据中心舨的大型多处理器服务器。s q 乙s e r v e r 企业敝支持联合服务 器、索引视图和大黧内存支持等功熊，使其得以升级到最大w e b 站点所需的 性能级别。 ( 3 ) 企渡级数据库功能：s q ls e r v e r 关系数据库引擎支持当今苛刻的数 据处理环境所需的功能。s q ls e r v e r 分布式查询使开发入员得以引用来翔不 同数据源的数摆，就好像这些数据是s 娓s e r v e r 数据瘁的一部分，间辩分 布式事务支持充分保护侄 霹分布式数据更新的究熬性。复制同样使得维护多 个数据复本，同时确僚纂独的数据复本保持同步。可将一组数据复制到多个 西南交遴大学硕士磷究煞学位论文第2 8 页 移动豹用户，使这些用户自主遗工作，然后将德们所徽的修改合并回发布服 务器。 ( 4 ) 易子安装、部署和使用：s 札s e r v e r 中包括一系歹| l 管理和拜发工具， 这些工具可改进在多个站点上安装、部署、管理和使用s 雒s e r v e r 的过程。 这些功能使您得以快速交付s q ls e r v e r 应用程序，使客户只霈最少的安装和 管理舜销即可实现这撩瘦用程序。 3 靴b 服务器的选择 w e b 服务器的主要任务是监控它的主桃遥信接口，通过这个接口接收 驸t p 指令，并完成这些指令动作。常用指令有g e t 、p u t 、p o s t 、h e 腼和d e l e t e 等。强前较为流行的服务器有基于u k i x 的a p a c h e 、基予驿i n 曲w s n t 与w i n d 脯s 2 0 0 0 的i i s ( i n t e r n e ti n f o r h l a t i o ns e r v e r ) 、j a v aw e b 、嘉 于j 2 e 嚣环磬t 下 的8 e s 鞠w e b l o g i e 及t o m c a t 等，其中t o m c a t 服务器是当今使用最为广泛的 j s p s e r v l e t 的w e b 服务器，它具有运行稳定，性能优异等优点，两且t o m c a t 是完全免费的开放原代码产品。怒中小企业蓠选的j s p s e r v l e t 的w e b 溅务 器之一。 4 并发王具的选撵 在w i n d o w s 上开发应用程序，有较多的工其可选择如：v 魏d e l 埔i ，v c ， c # ，j a v a ，c + + b u i l d e r 等。v b d e l 曲i 入机界砸缀好，健对底层操纵熊力 较弱，通信速度较慢，两v c 人梳男殛较好，通信功能强，显对底层操纵能力 强，但是比较复杂。j a v a 语言其窍能独立于软硬件平台丽运行、瑟向对象、 可对动态域谣进行设计与操作、稳定性等特点，又具有多线程、内鬣狡验器 用来防止瘸鹰入侵等功能，历以罔来在i n t e r n e t 土开发与研髑软件时，特剐 受到用户的欢迎，因而逸闵j a v a 作为开发工其。除了它本身拥有的很多优点 外，更是綦于设计中的几点考虑： ( 1 ) 监控系统的实时性需要软傍有一定的执行效摩； ( 2 ) 该监控系统更嬲偏熏予厝台服务； ( 3 ) 利用j a v a 进行软件开发爨有较好的灵活性； ( 4 ) j a v a 是网络空间的“擞赛语言”，编译盔的j a v a 字节码是一种“结 构中立性”的目标文馋格式，可以在所有提供j a v a 康拟机( j v 哟的多种不同 主枫、不同处理器上运行。 同时，考虑弱它的移植憔强，用j a v a 开发成的系统其移植工作几乎为 零，一般只需对配爱文件、批处理文彳牛做相疲修改即可实现平滑移植。所以 系绞选用j a v a 语砉作为开发工具。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 ( 即；集中数据瘁管理) ，箍所需的组成图像剩存放在入祝赛瑟终端( 即：j 蹦，a 式的主从仿真终端) 。 此种设计有凡个优点：统一版本的数摇痒管理( 包括各种参数及缝成设 置) 、充分乖j 用远程登录技术、适合各种网络架构、软硬件统一三级扩容弹性 大。另外本系统采用层叠嵌套方式，点击界面上的圈标，逐层进入下一层显 示界巍。憋个界面达到简洁、焘观、清晰、荚观。监控系统主界面如图4 1 所示。 醐4 一lj 茳控系统主界面 4 。3w e b 数据库的设计和实现 数据库模块是监控_ 平台软 牛中的核心部分。该软件模块主要实现数据艨 维护、数据存储、数据查询等功能。在s q l s e r 、壤r 上建立一个g s x t 数据 库，并建立表m a n a g c f 、p a r a 热、h i s t o r y 、a l e r t 。m a n a g e f 表用于保存用户名 和辩应的密码，p a r 锄表用予保存实时数据，h i s t o r y 保存历史记录，a l e r t 保 西南交通大学硕士磷究生学位论文第3 2 页 存故障报警信患。羧控中心提供的w b b 页面分别是用户认证登陆界蕊、身份 验证、实时监控界面以及功熊选择页面等。 4 3 。1 数据傈存 在该系统中的数据存储主要涉及到三个方西，一是监测点的基本信息， 二是监测点采集的各个物理薰的数摇，三是蕊灏j 设备的报警信怠。圈4 2 显 示了该数据 翻4 2 数据库e r 图 在e - r 图中，矩形表示实体，椭圆表示实体豹属性，菱形表示实体之间 的联系，即多个实体的公共属性。在e r 图中，仅列出了实体的主要藕性。 从鼗控点的基本信怠开始分析，它由监控点编号唯一确定；同时出予监控点 编号也是三个实体的公基属性，因两簸控数据和报警处理也是由该属性唯一 确定的。 嚣赢交通大学硕研究生学位论文第3 4 页 程监控系统采集来的实时数据最示的流程圈如图4 3 所示，当该服务器接收 到一个网络数据包疆，它酋先判断该数据包是溺控子系统发来的数摆包还是 回复控制操作的数据包，如栗两纛都不是，说明接收到了异常的数据包，那 么将进行异常处理：如果是状态数据包，那么接下来要进行赦辩诊断，如果 有冥常情况，将进移故障文字报警，然后将该数据存入数据痒：如果没有发 生异常，那么除了正常显示之外，将嘉接进行数据的存储工作。 3 监控设备