（机械电子工程专业论文）秦山二期核电站换料设计文件自动生成系统.pdf

四j i i 大学硕士学位论文 y6 5 43 9 3 秦山二期核电站 换料设计文件自动生成系统 机械电子工程 研究生李扬指导教师韩震宇 摘要：目前，国内核电站换料设计方面的软件基本上从国外引进，又鉴于安全上 要求标准的不同，各种安全评价报告文件需要人工完成，造成劳动强度大，周期 长等缺陷。本文依照秦山二期核电站换料设计文件自动生成系统的实现过程，从 调研、需求分析、整体规划、方案拟定、具体实现等方面给予了较为具体的阐述， 并给出了设计和应用上的验证。全文贯穿该项目实现的各个环节，涉及的主要内 容分别如下： 1 阐述了课题的背景、来源，实施该项目目的、内容、意义和相关研究的 发展概况等。 2 从实现目标和技术等方面对秦山二期核电站换料设计文件自动生成系统 进行了较为全面的分析。文中将客户明确的目标需求作为客户的最根本需求和该 项目实现的原始期望，进而阐述了软件在性能上应达到的准确、可靠、方便灵活 的必要性，并从技术角度分析了实现该项目过程中可能遇到的各种技术问题。 3 结合项目的具体特点和前期调研的结果，对可行的实现思路进行比较， 并拟定出切实可行的方案。文中从技术实现的角度提出三种可供选择的实现思 路，随后通过对实现难易度的对比，并结合实际的要求，从中选择比较切实可行 的一种，并给出了基于所选择的实现思路的系统架构客户服务器模型。 4 从网络实现、服务端、客户端和数据交换协议等方面介绍了各功能模块 妹经萍鸡i 一一辩鲻懑 勿尘文公西 四川大学硕士学位论文 实现的细节问题。在服务器端包括基于s o c k e t 套结字的网络通信实现原理、通 信协议的选择和制定、实现方法和应注意的问题 整个服务器程序的构建原理、 实现和数据流向：响应子程序的编码解码过程、搜索原理、实现方法：并发服务 带来的文件共享冲突问题和解决的方法。在客户端包括特征数据的数据库管理、 数据服务请求的网络处理、v c 环境下v b a 接口实现的方法、w o r d 文件操作、图 像处理和异步网络通信的同步控制等。 5 简单的介绍了秦山二期核电站换料设计文件自动生成系统的用户界面和 数据处理接口。 另外，文中也简单的指明了可进一步完善和改进该软件的措施和方法。 全文理论联系实际，既明确阐述了秦山二期核电站换料设计文件自动生成系 统的实现方法原理，又暗含了工程实现的一般步骤和在各个环节中应该考虑的问 题。 关键字：s o c k e t 网络通信文档自动生成v b a 堕型查堂堡主兰堡望奎 q i n s h a n i in u c l e a rp o w e r p l a n ta u t o m a t i cr e l o a dd e s i g ns y s t e m m a j o r , m e c h a t r o n i c s c a n d i d a t e ：l iy a n gs u p e r v i s o r ：h a nz h e n y u i n c h i n a ，t h ec i v i la p p l i c a t i o no fn h c l e a rp o w e ri sc o m p a r a t i v e l y l a t ec o m p a r i n gw i t ht h ed e v e l o p e dc o u n t r y s a c c o r d i n g l yt h et e c h n o l o g y a n dm a n yp r o f e s s i o n a ls o f t w a r ei nt h ef i e l dw a sm o s t l yi n t r o d u c e d o u t o ft h ed e f f e r e n c ei nt h e s a f e t ys t a n d a r d ，m a n yd e s i g n i n g a n d s a f e t y e v a l u a t i n g f i l e sa s k e df o r b y t h e m a n a g e m e n td e p a r t m e n t a r e e a r r i e do u tb yt h ee n g i n e e r sa n dt h ew o r k l o a di sr e l a t i v e l yh u g ea n d o v e r l o a d e dw i t hd e t a i i s ，b yf r e e i n gt h ee n g i n e e r sf r o mt h ew o r k ，q i n s h a n i in u c l e a rp o w e rp l a n ta u t o m a t i cr e l o a dd e s i g ns y s t e m ( q si i a r d s ) w a s p r o g r a n l i n e d t h isp a p e rb a s e do nt h es o f t w a r e 电si i a r d s e x p a tia r e s u p o n t h e i n v e s t i g a t i o n ，r e q u i r e m e n ta n a l y z i n g ，c o n c e p t u a l d e s i g n i n g ，p r o j e c t ，p r a c t i c ea n ds oo n ，a n dt h e nl a y so u tt h eq si i a r d s a s ad e m o n s t r a t i o n t h e f o l l o w i n ga r e i n c l u d e di nt h i sp a p e r ： l - t h ep r e v i o u s i n v e s t i g a t i n gw o r kw h i c hs h o u l d b ec o m p l e t e d 。 2 t h ee o n s i d e r a t e l ya n a l y z i n gf o rq s i i a n d s ，r e s p e c t i v e l yf r o mt h e p o i n t so fv i e wo fp r a c t i c i n ga n dt e c h n o l o g y 。 3 l a y i n g o u tt h r e ef e a s i b l eb l u e p r i n ta n dt h e nt h r o u g hc o m p a r i n go n e w i t ha n o t h e rs e l e c t i n gt h eb e s to n e 。 4 h o wt o a c c o m p l i s ht h ep r o j e c ta c c o r d i n gw i t ht h es e l e c t e do n e 。 四川i 大学硕士学位论文 5 t h em a n m a c h i n ei n t e r f a c eo fq si i a r d s 。 s o m es u g g e s t i o ef o rp e r f e c tt h es o f t w a r eq s i i a r d s i sa l s o1 i s t e d i nt h ep a p e r 。 k e yw o r d s ：s o c k e t n e t w o r kc o m m u n i c a t i o nf i l e sa u t o m a t i o nv b a 四川大学硕士学位论文 1 综述 1 1 课题的背景 核电作为一种洁净而又具有无限潜力的能源，在全世界得到大力发展。截至 2 0 0 3 年3 月底，全世界已有4 4 1 个核电机组在运行1 1 ，供电占全世界电力能源的 1 6 左右，其中法国、比利时、瑞典、日本、德国、英国、美国的核电发展最为 迅速，早在2 0 0 0 年这些国家的核电占总电力分别依次为7 4 6 、5 6 8 、3 9 、 3 3 8 、3 0 6 、2 2 、2 0 1 2 1 。 中国关于核电研究虽然早在1 9 7 4 年就开始了，但直到1 9 9 1 年才实现秦山3 0 万千瓦核电站【3 1 并网发电。在世纪末，核电发电电力仅占总电力的1 2 【2 】，远远 落后于上述各国家的同期水平。2 0 0 3 年全国大范围的出现“拉闸限电”的能源 危机使国家明确提出了核电“远景规划”：到2 0 2 0 年，中国核电装机容量将达到 4 0 g 瓦。相当于4 0 台百万级核电机组，这意味着我国在今后每年至少应建成两 个“大亚湾”【4 5 1 。 经过“以我为主，中外合作，引进技术，推进国产化”的核电发展阶段，国 内的设计院己基本具各了自主设计百万千瓦级压水堆核电站的能力嘲。然而百万 级核电机组的设计中部分关键技术还有赖于国际合作，并不能真正实现完全自 主。同时，国内设计院还承担着已经建成的核电站的安全评估、后期维护、换料 设计等任务，所以要能够实现核电远景规划解决“电荒”问题，需要合理的组织 目前的技术力量，提高工作时效。 计算机技术的发展也促进了核电技术发展。法国的法玛通及其电力公司、美 国的西屋、英国的g e c 、日本、德国等在计算机技术应用于核电领域方面处于世 界领先地位。这也使得他们工作效率得到极大的提高，它们不仅承担本国的核电 站的设计工作，而且还承担着国外部分核电站的设计工作。国内核电设计方面的 软件主要依赖于进口：岭澳核电站和大亚湾核电站是全面引进；仅秦山二期工程， 核工业二院和中国核动力院从法玛通和法国电力公司就引进了成套的百万千瓦 级核电站的程序约1 5 0 个，另外还从其它先进国家引进了包括管道、钢结构、流 体系统分析软件、土壤与结构相互作用软件、核燃料循环程序包等等百余个通用 四川大学硕士学位论文 计算机程序【6 j 。包括最近的秦山三期工程所用燃料管理计算的软件d r a g o n d o n j o n ，也是从加拿大引进”】。 目前国内设计院掌握的软件尚不完整配套【7 】，要完全自主地设计更切合我国 实际国情的核电站、实现2 0 2 0 年的远景目标，不仅需要硬件上的国产化，也要 实现软件上的国产化。每年两个“大亚湾”核电站设计以及逐渐增加的换料设计、 安全评估等任务给国内设计院完成核电设计技术的进一步研究带来了巨大的机 遇，同时由于采用了大量的国外设计软件，本地化工作又带来了巨大的挑战。 1 2 课题的来源 目前国内大部分核电机组的堆芯换料设计任务由中国核动力研究设计院承 担。设计实现的过程中采用由法国引进的先进的核燃料循环程序包进行换料设计 计算，然后由人工进行大量的本地化工作。为提高工作效率、适应我国核电发展 的需要，该院针对秦山二期核电站堆芯换料设计任务决定设计一套软件系统来完 成换料设计文件自动生成的系统，并进行了调研、立项的工作。经过将近4 个月 的考察论证，该院最终委托四川大学机电所来承担该项目的主要研制工作。 1 3 项目的内容、研究目的和意义 与发达国家相比，我国核电起步较晚，第一座核电厂换料设计是在二十世纪 九十年代中期，由于每次换料设计时需要向电厂业主和国家核安全局提供大量的 设计文件，从而使整个换料周期较长。这些文件主要包括：堆芯装载评价报告、 核设计报告、换料堆芯安全评价报告、燃料管理报告、启动物理试验报 告、硼跟踪数据计算报告等。核电站一般每1 2 1 8 个月进行一次换料，大 量复杂的计算，使得换料设计需要在电厂停堆换料前半年时间进行换料设计，即 电厂需要在停堆换料前六个月提供下一个循环发电计划，而原定的发电计划在该 段时间内一方面受电网需求变化的影响经常做出调整，另一方面，由于提前较长 时间预测停堆日期，所预测的停堆日期具有较大的不确定性吼出于上述原因， 型型盔兰堡主堂些! ! 兰 换料设计的计划进度则需要根据停堆换料前的实际情况作相应的调整，这种调整 对换料设计的时间安排造成很大的压力。 从电厂角度考虑，希望换料设计的启动时间尽量推迟，以便电厂提供下一循 环准确的发电计划和当前循环准确的停堆时间：而从换料设计承担单位角度考 虑，则希望在停堆换料前具有足够的时间进行换料设计分析工作a 两者之间在时 间进度上形成矛盾。为了解决核电厂业主和换料设计单位之间时问进度的矛盾， 最可行的解决方法就是提高换料设计的工作效率，缩短换料设计的时间。因此， 研制开发一套核电厂换料设计文件自动生成系统，这对提高设计效率、提高电厂 经济性等具有非常重要的意义。 1 4 国内外的研究情况 法国、日本等国都研制开发出一套适合自己国情的堆芯换料设计自动程序系 统p ，降低了工程师的劳动强度，同时出于提高了工效，相应的缩短了换料设 计周期。 国内目前核电应用方面的软件多体现为文档、数据管理方面。例如：在秦山 三期中应用的上海普华的p 3 软件、深圳吉大远望的中国广东核电集团综合信息 管理系统，深圳用友的e h r 系统、大连圣达i t 咨询的工程管理信息资源规划系 统等。或许由于核电领域的专业性特点，目前国内尚未见关于研制核电设计过程 中文档自动生成的公开报道。在中国核动力研究设计院实现换料设计的过程中， 整个换料计划的形成是通过人工来完成的。相对法国、日本而言，工程师的劳动 强度大，整个设计周期长。 至于自动生成文档部分近两年国内己有类似的文档自动生成系统，如m i s ( 信息管理系统) 中的合同拟制、指挥自动化系统中的命令编写及作战计划的生 成等。但这类系统中的报告自动生成系统主要集中于文字上的处理，对于数据图 表处理甚少，文档的内容相对单一独立，图文并茂的文档自动生成系统更是鲜见。 四川大学硕士学位论文 2 项目的需求分析 2 1明确的目标要求 本研究将针对秦山核电二期工程堆芯换料设计研制一套换料设计文件自动 生成系统q si i - a r d s ，该系统将适用于秦山二期现行堆芯燃料管理模式，采用 s c i e n c e 堆芯设计程序包生成的堆芯换料设计工程文件。 其目标是能实现从s o l a r i s 系统下的堆芯设计程序包生成的工程文件中获 得数据，在w i n d o w s 系统下形成具有某种通用数据格式( 如w o r d 格式) 的中文 报告和相应的图表。这些中文报告文件主要包括：堆芯装载评价报告、核设 计报告、换料堆芯安全评价报告、燃料管理报告、启动物理试验报告、 硼跟踪数据计算报告矧等。 2 2 对软件系统性能的要求 从项目的目标和目的来看，其潜在要求还包括软件运行过程中的“准确”、 “可靠”、“迅速”和“操作方便灵活”。 1 ) 就“准确”和“可靠”而言，要求生成报告的代码实现过程需要经 合作方的协助和认可，尤其是在目标数据的搜索特征指定、目标数据的计算、图 形绘制等方面的实现过程中，要能够真正体现所形成的报告能够作为安全评估或 者工程设计的依据。 2 ) “迅速”就要求在搜索处理、网络传输和对w o r d 报告的处理三方面 要求有良好的速度优化过程，要能够充分体现硬件的良好性能。 3 ) “操作方便灵活”要求系统在功能上能够做到尽可能的完善，能应 对目标报告和原始数据变化，同时操作过程要求简单易行。这一点也是对系统冗 余度的要求。 四川i 大学硕士学位论文 2 3 潜在的技术要求 考虑实现过程中的技术问题，其要求大致可分为五个方面： 1 )原始数据的搜索和抽取： 形成目标文档所需要的数据位于s u n 服务器下不同的原始数据文件中。针对 每一个文档( 格式基本固定) 的不同位置的数据，其数据往往来源于多个数据文 件，因此，实现的过程中必定涉及数据的查找和搜索等方面的算法和技术。 2 ) 特征数据的处理： 为从庞杂的原始数据文件中抽取所需的数据，必须提供相应的搜索特征数 据：如目标数据所在的文件路径、大小范围或者在原始数据文件中的位置、运算 情况等。当原始文档发生变化时，相应的数据特征也可能变化。要僳证目标文档 的准确和可靠，就需要能够灵活地处理( 包括新增、删除、变更等) 这些特征数 据。 3 ) 对w o r d 文档的操作： 因为目标文档被定为p c 机上可以修改的通用型文档，并且微软的w o r d 格式 ( 女d o c ) 作为推荐的目标文档的格式，所以在实现目标文档的过程中要求程序 能够完成类似w o r d 应用程序的功能或者能够借助w o r d 程序的服务功能。 4 )图形处理： 在部分目标文档中含有大量的图形。在人工形成的过程中，这些图形要么通 过专用的绘图软件手工绘制，要么通过第三方软件进行格式转换获取。要能够完 成这些图形，需要程序具有绘图和格式转化的功能，并且根据现有的数据类型自 动完成图形绘制或者图像格式转换。 5 ) 网络传输： 因为原始数据和目标文档位于不同的计算机上，所以无论目标文档是在原始 数据所在的服务器上形成，还是在客户机上形成，都会涉及到网络传输的问题。 而事实上，切合实际要求的还是通过传输原始数据在客户上形成目标报告( 后续 章节有阐述) ，因此网间数据交互相对频繁并且具有针对性，相应的需要采用专 用的应用层协议。 必川犬学坝卜学位论文 上述5 个方面从根本上来讲，属于目标要求实现技术的方向性要求。当然在 具体实现的过程中还会对目标数据计算、图形绘制等方面提出更细的要求。 四川大学硕士学位论文 3 方案的选择和制定 3 1该项目的技术特点 经过与合作方的交流和实地调研，该项目体现了以下几个方面的特点： a ) 需求分析几乎贯穿整个项目的实现过程中。由于目标报告的形成过程不 是一蹴而就，也就不能够一次性提供软件开发过程所需要的全部的基本数据， 相应地带来软件冗余控制和设计上的困难。另外两系统文件处理上存在的差异， 因此在进行数据交互的过程中需要依靠网络通信技术增加相应的处理。 b ) 在s o l a r i s 环境下从数据文件中提取数据。由于原有的工程计算形成的 数据文件较多，各数据文件中的数据格式也不统一，这给有效数据的判定带来 了许多不利因素；另方面由于搜索特征的模糊性，也给确定性搜索带来困难， 需要针对不同的工程数据文件研究不同的特征，并寻求良好的查询算法【1 1 】。 c ) 在w i n d o w s 系统下形成中文w o r d 报告文档。由于微软公司对其定义的 w o r d 文档数据格式并没有对外公开，在编程处理上不能够直接对文档数据进行 操作，借用其他接口技术给程序编制的可控性增加了难度。微软公司保留的对 w o r d 文档进行操作的接口为o f f i c e 软件内嵌的v b a 技术，要能够实现高效的控 制，需要必要的代码优化工作和熟练的o l e 自动化技术【1 0 1 。 d ) 最终的中文w o r d 报告文档不仅要有文字，而且还要有图形、表格、计算 公式等多种内嵌对象。对内嵌对象的操作处理需要使用较为复杂的o l e 技术 e ) 不同操作系统下的数据交互。该项目所针对的操作系统主要为s u n 公司 的s o l a r i s 和m i c r o s o f t 公司的w i n d o w s ，两者在文件、数据管理方式上存在较 大的差别【12 】：在实现的过程中，涉及多个应用程序问数据的动态交换。这就对编 程设计人员提出了较高的要求，不仅要求其所编写的图形绘制程序、图像处理程 序、表格绘制程序、计算公式编排程序等应用程序要具有对象连接与嵌入功能， 而且对w i n d o w s 系统的运行机理及内核要有较深入的了解和掌握。 f ) 由于报告的最终用户是核电站，所以计算机最终形成的文档对准确性有 着更高的要求。为此，程序设计人员必须在编程阶段就要反复不断地对程序进行 仔细检查和修改，程序编制完成后还要进行成倍时间的测试与检验，与设计其它 些型查兰堡圭兰垡婆三 一 软件相比，这体现了更高的时效要求。 g ) 经过调研，针对核电设计方面的自动文档生成系统，在国内还是一项空 白( 国内主要为设计计算软件6 1 ) 。因而，项目实现的过程中，可供直接借鉴的经 验甚少。 3 2可行方案的选取 根据前期调研的情况从技术上分析表明，实现的思路有如下三种： a ) 将s o l a r i s 下的所有设计文件采用邱方式传送到w i n d o w s 系统下或是利 用某些跨平台操作的网络应用软件如s a m b a ，将整个s u n 工作站下的某一目 录映射到p c 终端上，在w i n d o w s 系统下编写一应用程序对这些文件中的数据进 行提取、查找，形成中文报表。 b ) 直接从s o l a r i s 下的工程文件中提取原始数据，并在s o l a r i s 的x w i n d o w 环境下完成文档的自动生成。用户通过客户端上的仿真终端来操作s o l a r i s 下的 文档自动生成软件。 c ) 在s o l a r i s 下编写特征提取与数据传送的服务程序，在w i n d o w s 系统下编 写文档自动生成程序。服务程序负责根据客户端的请求，从s o l a r i s 下的工程文 件中提取原始数据，并传到w i n d o w s 系统下，文档自动生成程序在w i n d o w s 下完 成对这些数据处理，按要求形成目标报告。 仅从技术的角度来看，上述三种实现思路都是可行的： 方法a ) 虽然在设计实现上难度最低，而且所涉及的技术基本上都非常成熟。 诸如l e a p f t p 、s a m b a 实现f t p 传输和服务的软件完全能够满足s o l a r i s 和 w i n d o w s 之间的数据交互功能。在w i n d o w s 下实现中文报告的过程中仅需要将 w o r d 应用程序一系列操作同相应的原始数据文件结合起来。 方法b ) 在设计实现上的难度最高。主要涉及的技术有远程控制与支持、 s o l a r i s 系统的语言包的二次开发等：若要形成通用的可编辑的w o r d 文档，还 需要分析w o r d 文档的基本格式。从软件运行效率的角度来看，该种实现思路显 得集成度较高，资源利用率高( 一次形成，多次可用) ，容易实施对各个环节的 可靠性控制。 四川大学硕二i 学位论文 方法c ) 采用了流行的客户机服务器的架构。在服务器上驻留专用的网络服 务程序来响应客户端程序的请求；在客户机上按照用户选择的目标报告的需要， 通过w o r d 操作接口，将服务程序返回的数据写到w o r d 文档中。该方法可以充分 利用w i n d o w s 系统对中文的良好支持和w o r d 应用程序在桌面平台上的通用性。 虽然三种思路在技术上都是可行的，但从目标要求和用户使用习惯来看，方 法c ) 显然更切合实际的需要。整个课题的实施是希望形成报告的过程迅速、准 确，以达到提高效能的目的。 方法a ) 将s o l a r i s 下需要的工程文件传输到客户端，一方面无效数据传输 太多( 例如只需要某个工程文件中一两个数据) ，会使数据的转移过程长时间占 用网络资源，降低网络效率，增加文档自动生成的总时间；另一方面大量的无效 的数据会占用客户机的硬件资源，同时这样分布的工程文件会带来数据安全的风 险。 由上一节对该课题的技术特点分析可知，整个需求分析可能贯穿整个开发过 程，而且项目实施的时间要求是两年( 实际上不足两年) 。方法b ) 在这个要求下 显然不是切实可行的。 方法c ) 的客户服务器架构，相对方法a ) 而言能够缩短数据交互的时间，减 少对硬件资源的依赖和数据安全风险；相对方法b ) 能够较为灵活控制软件的设 计开发过程，降低了开发过程中的技术难度。 综上所述，对于该项目的实施，方法c ) 的思路显得更切实可行。 33 系统的结构 基于上述实现思路和具体涉及的技术及功能要求，将整个系统的实现分为两 大部分：服务器和客户端。 该项目的最终目标是形成在p c 机上可以阅读、修改的通用的中文报告文档。 目前，微软的o f f i c e 办公软件在桌面文字处理过程中占有主导地位，它在汉字、 特殊符号处理、文字编排、对象嵌入等方面具有很多独到之处。因而w o r d 格式 文档作为期望目标文档格式的首选。 从前期的调研获知，所要形成的报告的原始数据处于s u n 服务器上( 以下称 网川大学硕二l 学位论文 之为“文件服务器”) ，并且所采用的操作系统是s o a r i s 。然而所采用的s o l a r i s 版本对中文处理的支持并不理想。因此，要完成中文汉字的处理，要么在现有 s o l a r i s 版本的基础上完善中文语言支持，要么将现有的原始数据转移到中文操 作平台上进行相关的中文处理。考虑到数据的安全和软件的开发周期，前者显然 不合适。又基于o f f i c e 软件对w i n d o w s 操作平台的依赖性以及这款操作系统对 中文的良好支持、通用性等方面的综合考虑，采用w i n d o w s 系统作为该软件系统 的主要操作平台。 该软件的潜在要求是多个用户可以同时在不同的微机上形成相应的报告。实 际上，一方面要求保持同期生成报告的一致性，另一方面保证多个用户的独立性。 应对这种不同操作平台之间数据交互和资源共享的要求，决定采用客户服务器 这种体系结构；相对于对等网络结构而言，更有时效上的优势。 下面的系统总体架构反映了上述思路与实际的具体结合，而服务器端和客户 端的架构则概略地反映了实际应具有的功能、数据流向和实现的具体思路等。 34 系统总体架构 结合实际硬件资源和该软件功能要求不能完全明了的特点，建立如图31 所 示的客户服务器模型。 图中所示的文件服务器存储有各类原始数据文件。目标报告的形成要依赖于 这些数据文件。 图中所示的数据库服务器用来存放一些用户自定义或变更的参数。这些参数 用来确定在报告形成过程中所需要的具体数据和这些数据在报告中的位置、关系 等，也包含有进行网络连接的一些重要参数。 图中所示的客户端将给出人机交互的接口，用来形成报告或者修改数据库服 务器中的各类参数等。 四川i 大学硕士学位论文 客户终端n 图3 - 1 系统总体结构示意图 3 5文件服务器 数据库服 务器 服务器按响应方式分为并发型和重复型两大类。并发型服务指的是服务器程 序在响应一个客户端的时候能够接受并响应另一个客户端的请求，具有响应速度 快的特点；而重复型服务指的是在响应完一个客户请求之后，才来接受并响应另 外一个客户的请求”“。通常情况下，重复型服务用于无连接协议( 如u d p ) 系统， 而并发型用于面向连接协议的系统。为适应其数据交互的可靠性和多用户的要 求，服务的类型采用并发的方式，传输层协议也选用t c p 。 四i i 大学硕二l 学位论文 在上述体系结构下，文件服务器上需要驻留能够响应客户请求的服务器程 序。按照实际的需要，驻留的服务程序包含如图3 - 2 所示的服务启动、守护进程、 网络处理、解析、文件操作等模块。各模块完成的功能分别如下： 服务启动模块完成网络协议选择、建立网络管套、全局变量初始化的功 能； 守护进程模块完成对网络端口的监听、控制并发响应、避免僵尸进程处 理等： 网络处理模块负责接受来自客户端的数据或者向客户端发送数据； 解析模块根据制定的通信协议从接受的数据中抽取文件操作过程 中所需要的数据； 编码模块根据制定的通信协议将文件操作模块返回的结果集按照 通信协议规定的数据格式进行编码； 文件操作模块根据解析模块传来的数据，到相应的数据文件中抽取客户 端所需要的数据，并将结果集送给编码模块； 图3 - 2 文件服务 婴查堂堡主兰篁堕一 3 6数据库服务器 数据库服务程序采用o r a c l e 或者s o l 服务器。数据库服务器主要负责特征 数据的处理、中文报告形成过程中重要参数和变更内容的记录等操作。根据对原 始数据文件和目标报告的分析，在数据库中采用如下表的数据结构。 表中奇勺报告名限于“堆芯装载评价报告”、“核设计报告”、“换料堆芯安全评 价报告”、“燃料管理报告”、“启动物理试验报告”、“硼跟踪数据计算报告”几种。 该项指明后续数据与要求形成的报告之间的关联； 数据类型分为：“标签”、“连续表格”、“不连续表格”、“绘图”、“图片”；该 项表示w o r d 模板文档中需要修改或增加的数据；例如“绘图”指的是形成图片 的数据，而“图片”是指已有的图片( 具体格式需转化才能被w o r d 识别) ； 数据位簧指w o r d 模板文档中需要修改的数据的位置。 符号运算标识和符号运算附加标识用来表明进行数据运算的字段。 文件服务器上的文件名( 含路径) 该字段用来存放原始数据在文件服务 器下的完整路径。 后续各字段用来标识所要抽取的数据在原始数据文件中的具体位置，为搜索 程序快速定位查询服务。 数数据位符符号文件服第 第相相对处绝误 据置( 在号运算务器上 对 对象理 对差 ， 类模板廷附加的文件关关行列编标行行 型 中)算标识名( 含键键号记数 标路径)字字 识 卜 m a r l c 0 1 堕型查兰堡主兰竺笙兰 ：芭：m a r k 0 2 换标 牡l签m a r k n 设 连 t a b l e v文件名 计 续 o l c o ll 报表 告 格 不 1 1 a b l e v o文件名 连1 c 0 1 续t a b l e v文件名 表0 1 c 0 1 格t a b l e v文件名 0 1 c 0 1 4 t a b l e v 文件名 0 1 c 0 1 绘m a r k绘图数 图据的文 件 一1 4 1 1 9 川大学顸l 学位论文 图m a r k + p s 文 片件路径 ( 十 p s ) 调研还表明目标文档中还有部分数据是人工进行修改或添加的，与原始的数 据文件无关。为便于存放这类自定义的数据，定义了如下的数据结构： 报告名名称代号数据位置变更内容 堆芯换料设计报告0 0 1 ( 档案号)m r j ( 0 1 0 0 1a s f d j i ( a s h 堆芯换料设计报告0 0 2 ( 版次)m r k 0 1 0 0 2 堆芯换料设计报告0 0 3 ( 业主编号)m r k 0 1 0 0 3 堆芯换料设计报告0 0 4 ( 图册名)m r k o l 0 0 4 核设计报告0 0 1 ( 档案号)m r k 0 2 0 0la s f d j k a s h 核设计报告0 0 2 ( 版次)m r k 0 2 0 0 2 表中的报告名跟上一张表相同，限于“堆芯装载评价报告”、“核设计报告”、 “换料堆芯安全评价报告”、“燃料管理报告”、“启动物理试验报告”、“硼跟踪数 据计算报告”几种。 名称代号限于：0 0 1 ( 档案号) 、0 0 2 ( 版次) 、0 0 3 ( 业主编号) 、0 0 4 ( 图册 名) 几种。 四川火学硕士学位论文 数据的位置：同上表。 变更内容：指由用户在使用过程中随实际情况需要变更的内容。 3 7客户端的架构 客户端按照功能要求有人机接口、图像服务、w o r d 文档服务、数据库服务 控制、文件服务控制等模块。通过人机接口对其他各模块进行操作、控制、协调 交互的数据，如图3 3 所示。 w o r d 文档操作模块根据人机接口决定的目标文档的名称，进行相应的文档 模板的选择和检验；若通过检验，该模块为人机接口提供对选中的文档模板进行 操作控制等服务。 图像服务模块根据人机接口的需要和提供的数据进行图形绘制或者图像格 式的变换等，返回的结果集将为w o r d 操作模块中添加图片操作提供数据。 文件服务控制用来提供对文件服务器的操作。主要完成与文件服务器的数据 交互功能，包括网络连接、请求文件服务器响应、特征数据的编码、网络返回数 据的解析、网络错误的处理等。 数据库服务控制模块用来提供与数据库服务器的交互数据过程中所有操作 的服务，包括数据库服务器的连接、对数据库中的数据进行查询、修改、添加、 删除等操作。 注册表操作模块用来完成对w i n d o w s 注册表键值的查询、添加、修改等操 作。主要为软件提供连接数据库所需要的参数及设置与软件运行环境相关的参 数。 人机接口一方面提供人机交互的良好界面和操作，响应用户操作等，另一方 面用来使上述各模块协调工作。通过这两方面的协调，最终形成目标文档。 四j i l 大学硕：l 学位论文 图3 3客户端架构 - 1 7 - 四川i 大学硕士学位论文 4 具体实现过程 4 。1网络实现基础 如果将计算机通信视作不同计算机问通过物理设备的互连以实现数据的交 互，则在软件设计上可采用传统的n e t b i o s 来实现此目标。但是如果将网间的数 据交互视为进程间的通信“。，则可以采用套管( s o c k e t ) 来实现。比较这两种实 现方式，前一种在实现的过程中与硬件系统的联系较为紧密、实现复杂；而后一 种实现了对传输协议和底层接口的封装，实现较为简单。实际上，由于大多数计 算机系统采用了s o c k e t 接口技术，在现今的网络实现过程中s o c k el 已成为事史 上的标准。s o c k e t 实现进程间交互的一般过程如图4 - 1 所示： 进程a进程b 3： js o k e t 套结字 f 网络通信协议服务界面( t c p i p ) if 系统内核 f 1 r i 物理介质 图4 1 s o c k e t 实现进程间通信示意图 四川大学硕士学位论文 411 s o c k e t 套结字及相关系统调用 s o c k e t 主要由三种类型：s o c ks t r e a m ( 流式套结字) 、s o c k _ d g r a m ( 数据 报套结字) 、s o c k r a w ( 原始s o c k e t ) f 1 4 】，另外还有s o c k s e q p a c k e t ( 有序分组管 套) 、s o c kr d m ( 可靠报文投递管套) 两种 _ ” 。其中s o c k r a w 主要用于协议的开 发，常规应用程序不采用。 s o c k o g r a m 定义了- - 4 十无连接的服务，数据通过相互独立的报文进行无序 传输，同时并不进行传输校验。在传输层对应的采用u d p 协议，因而若要保证数 据可靠交互，需要在应用层加以控制。其基本的实现过程如下图所示( 图中的 s o c k e t 调用见下一小节) ： 图4 2无燕接蠹蠖交互 s o c k s t r e a m 定义了一种面向连接的服务，数据通过有序的数据流进行传输 并由传输层来保证数据传输的可靠性。其工作过程一般分为以下几个步骤： a ) 建立s o c k e t 套结字，获取套结字描述符； 四川大学硕l 学位论文 b ) 将网络端口同该套结字进行绑定； c ) 在服务提供方进行侦听绑定的网络端口 d ) 客户端向绑定的网络端口请求服务； e ) 服务方允许连接后双方进行数据交互； f ) 数据交互完毕关闭套结字。 其工作流程如下图所示： 圆4 0 丽渤篷j = 蠹目礅耩交曩盼蜜穗避程 s o c k e t 的基本函数介绍如下： 1 ) 创建套接字s o c k e t0 功能：创建一个s o c k e t 套结字，并返回该套结字的描述符系统将为一个内 部结构分配内存，在此结构中保存此s o c k e t 的信息，并确定s o c k e t 连接使用的 协议。 些! j l 查兰型主兰竺堡兰一一 格式：s o c k e ts o c k e t ( i n tf a m i l y ，i n tt y p e ，i n tp r o t o c 0 1 ) ： 参数： f a m i l y ：通信发生的网络环境。可以为a f u n i x ( u n i x 互连网协议) 、a f _ i n e f ( i n t e r n e t 协议) 、a f n s ( x e r o xn s 协议) 和a f i m p l i n k ( i m p 链路层) 中的 任何一种。 t y p e ：要建立的套接字类型，即为s o c k _ s t r e a m ( 流式套结字) 、s o c k _ d g r a m ( 数据报套结字) 、s o c k r a w ( 原始s o c k e t ) 、s o c k _ s e q p a c k e t ( 9 - 序分组管套) 、 s o c kr d m ( 可靠报文投递管套) 中的某一种。 p r o t o c o l ：使用特定协议的选择项，通常默认为0 ； 一般应用的过程中由f a m i l y 和t y p e 两者组合确定将要使用的协议。组合得 到的协议如下表【1 5 ( 其中“是表示组合有效，空格表示还没有实现) 要i 地址族 a fu n i xa fi n e ta fn s s o c ks t r e a m 是 t c ps p p s o c kd g r a m 是 u d pi d p s o c kr a wi p 是 2 ) 指定本地相关信息b i n d 0 功能：面向连接的服务器则使用b i n d 指定本地信息，向系统注册关联的地 址；使用数据报的客户或者服务器使用b i n d 给s o c k e t 指定本地信息，在发送或 者接收数据时指定远地信息。 格式：i n tb i n d ( s o c k e ts f ，c o n s ts t r u c ts o c k a d d rf a r 女n a m e i n t n a m e l e n ) ： 参数：s f ：是由s o c k e t0 调用返回的并且未作连接的套接字描述符( 套接 字号) 。 返回：没有错误，b i n d 0 返回0 ，否则s o c k e te r r o r 。 地址结构说明： s t l c ts o c k a d d r 叫川大学硕士学位论文 s h o r ts i n f a m i l y ：a f - i n e t u s h o r ts i n p o r t ：1 6 位端口号，网络字节顺序 s t r u e ri n a d d rs i n a d d r ：3 2 位i p 地址，网络字节顺序 c h a rs i n z e r o 8 ：保留 ，； n a m e l e n ： n a i l l e 所占的字节数； 3 ) 建立套接字连接c o n n e c t0 功能：建立客户端同服务程序的连接。对于面向连接的协议该调用过程完成 不同系统之间建立真实的连接，为数据交互建立对话通道。而在无连接的应用中 该调用过程将指定的目的地址信息同建立的套结字联系在一起，在发送数据时不 必每一帧到指定目的地址。 格式：i n tc o n n e c t ( s o c k e ts c o n s t n a m e l e n ) ： 参数：同上。 4 ) 接受连接请求a c c e p t ( ) 功能：该系统调用从连接请求队列中取出一个连接请求，并将先前建立的 s o c k e t 套结字在系统中进行复制。 格式： s o c k e ta c c e p t ( s o c k e t a d d r l e n ) ： 参数：同上。 5 ) 监听连接l i s t e n ( ) 功能：用于面向连接服务器，对指定的套结字进行监听，并指定连接请求队 列的容量。 格式：i n tl i s t e n ( s o c k e ts ，i n tb a c k l o g ) ： 参数：s ： 由s o c k e t 建立的套结字描述符； b a c k l o g ：系统中与该套结字相关的连接请求队列中最大容量。 6 ) 数据传输s e n d 0 与r e c v 0 坚型查兰堡圭鲎垡丝苎 功能：数据的发送与接收。 格式：i n ts e n d ( s o c k e ts ，c o a s t c h a rf a r $ b u r ，i n tl e n ，i n tf l a g s ) i n tr e c v ( s o c k e ts ，c o n s tc h a rf a r b u f ，i n tl e n ，i n tf l a g s ) 参数：s 本地建立的管套描述符： b u r ：指向存有传输数据的缓冲区的指针。 7 ) 关闭套接字c l o s e s o c k e t0 功能：关闭套接字s 格式：b o o lc l o s e s o c k e t ( s o c k e ts ) ： 参数：s 本地建立的管套描述符； 4 1 2w in s o c k 基础知识 w i n s o c k 是w i n d o w s 系统下网络编程的事实标准，与s o c k e t 完全兼容”6 】。 它是以流行的s o c k e t 接口为范例定义的一套m i c r o s o f tw i n d o w s 下网络编程接 口。它不仅包含了人们所熟悉的s o c k e t 风格的库函数；还在此基础上增加了 w i n d o w s 消息驱动机制1 7 】，创建了一组针对w i n d o w s 的扩展库函数。 在w i n d o w s 环境下以动态连接库的形式提供了基本的s o c k e t 函数，也包含 了诸如w s a s t a r t u p 、w s a c l e a n u p 、w s 从s y n c s e l e c t 、w s a g e t l a s t e r r o r 等一系列 用作消息驱动的扩充函数。下面仅将在实现过程中的扩充函数进行补充说明： 1 ) w i n s o c k 初始化函数w s a s t a n u 口( ) 功能：对w i n s