（机械设计及理论专业论文）基于网络技术的液压支架icad系统的研究.pdf

太原理工大学硕士学位论文 摘要 随着计算机网络化技术的迅速发展，人们越来越希望能够通过联 网来实现液压支架的智能化、集成化设计。而目前液压支架c a d 系统 的研究大多只是对优化设计、特性分析、图形绘制等各个独立模块的设 计，没有将这些彼此独立的模块有机的结合起来，形成一个网络化、智 能化、集成化的液压支架设计系统。 本文在应用i n t e r n e t i n t r a n e t 技术，专家系统的知识以及各种现代设 计理论和方法的基础上，构造了从工作面地质条件的获取、支架载荷的 预测、架型及结构件选择、四连杆机构优化、运动学分析、力学分析、 一直到基本架型图绘制的一个较完整的液压支架智能化设计系统框架， 并以二柱掩护式支架为例模拟了此系统的设计过程。为液压支架的研究 开发单位、生产制造单位以及使用维护单位提供了相互沟通的桥梁。 关键词：i n t e m e t i n t r a n e t 技术液压支架i c a d 第i 页 f 太原理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to f i n t e m e t w o r k i n gt e c h n o l o g y ，p e o p l ea r ee a g e r t o a c c o m p l i s ht h ei n t e l l i g e n ta n di n t e g r a t e dd e s i g no fp o w e r e ds u p p o r tt h r o u g h t h ei n t e m e t h o w e v e r ，a tp r e s e n t ，t h er e s e a r c ho ft h ep o w e r e ds u p p o r tc a d s y s t e m i s j u s t t h e s e p a r a t e d r e s e a r c ho f o p t i m i z a t i o nd e s i g nm o d u l e ， p r o p e r c ya n a l y s i sm o d u l e a n dg r a p h i cd r a w i n gm o d u l ea n ds oo n ，a n dt h e s e m o d u l e sa r en o tj o i n e da n df o r m e dad e s i g ns y s t e mo fp o w e r e ds u p p o a ， w h i c hi si n t e r n e t w o r k i n g ，i n t e l l i g e n ta n di n t e g r a t e d o nt h eb a s i so f a p p l i c a t i o no f i n t e r n e f f i n t r a n e tt e c h n o l o g y , k n o w l e d g eo f e x p e r ts y s t e ma n dv a r i o u sk i n d so fm o d e md e s i g nt h e o r ya n dm e t h o d ，t h e a u t h o rc o n s t r u c t st h ef l a m eo fp o w e r e ds u p p o r ti n t e l l i g e n c ed e s i g ns y s t e m ， w h i c hc o n s i s to ft h e a c q u i s i t i o n o fg e o l o g i cs i t u a t i o n ，t h ef o r e c a s to f p o w e r e ds u p p o r tl o a d ，t h es e l e c t i o no f s t r u c t u r ea n dp o w e r e d s u p p o r tk i n d ， t h e o p t i m i z a t i o no ff o u r - b a rm e c h a n i s m ，t h ea n a l y s i s o fk i n e m a t i c sa n d m e c h a n i c a lp r o p e r t ya n dt h es k e l e t o n i z i n go fp o w e r e ds u p p o r t t a k i n gt h e t w o c o l u m np r o t e c t i v ep o w e r e ds u p p o r ta se x a m p l e ，t h ep r o c e s so fd e s i g ni s s i m u l a t e d i nc o n c l u s i o n ，t h ec o n n e c t i o na m o n gt h ea c a d e m yo fp o w e r e d s u p p o r t ，t h ef a c t o r yo fp o w e r e ds u p p o r ta n du s e ro fp o w e r e ds u p p o r t i s b u i l t k e y w o r d s ：i n t e m e t i n t r a n e tt e c h n o l o g y p o w e r e ds u p p o r t i c a d 第i i 页 太原理工大学硕士学位论丈 l 综述 1 1 液压支架设计现状及c a d 技术的发展 1 1 1 液压支架设计现状 随着科学技术的不断发展，用于变革煤炭开采工艺新技术、新装备 的综合机械化采煤已成为煤矿开采技术现代化的重要标志。综合机械化 采煤方法是一种高效、安全的采煤方法，而液压支架是保证作业空间和 设备安全的重要设备，占到综采设备投资费用的7 0 以上。液压支架在 我国煤矿中的使用已有二十多年的历史，从消化引进设备开始，到我国 能自己独立研究、设计和制造液压支架，我们已经积累了丰富的经验。 然而时代发展到今天，现代化高产高效矿井建设迫切需要高产高效的设 备，尤其是快速、高效特点的新型液压支架。液压支架体积庞大、结构 复杂、使用及工作条件极为恶劣，因而决定了支架设计工作的特点是小 批量、多品种，先由客户提出使用要求，再由生产厂家进行设计。由于 客户的使用环境各不相同，所以几乎每次都要重新设计，设计周期长、 任务重，而且有些分析计算难以手工进行。近年来，为了提高支架及支 架元部件的可靠性、技术的先进性和设计的合理性，许多单位采用了 c a d 技术。 煤炭科学院北京开采所1 9 8 6 年从美国引进一套c a d 系统( 主机为 c d s 4 0 0 1 ，图形支撑软件为c a d d 8 ) ，经过几年的消化吸收及二次开发， 已实现了液压支架架型、机构的智能化合理选择，结构参数优化，有限 元分析，支架软模型及设计详图绘制的支架智能c a d 一体化。此设计系 统具有一定的智能性，但智能决策部分和图形设计几乎是两部分，其决 策结论以数据文件方式传输到c a d 系统，设计速度不够理想。国外的一 些顶板支架制造商，如英国的伽利克公司、道梯公司、多布森国际公司 第1 页 太原理工大学硕士学位论文 都捌有液压支架c a d 系统和c a d 技术，能够进行液压支架设计方案比较、 强度校核、有限元分析和计算机绘图等工作。 总的来说，白7 0 年代以来，液压支架c a d 研究在优化设计、有限 元分析、强度校核等计算上，已取得了很多成果，在智能化研究方面已 有初步的成果。但是从现在计算机科学和技术的发展来看，液压支架 c & d 研究大大落后于电子工业和其它机械行业。 1 1 2c a d 技术的发展趋势 c a d 的概念从6 0 年代一出现，就引起了人们的研究热潮，并在各 个领域获得了广泛的应用。在7 0 年代，c a d 系统开始商品化，图形标 准被着手研究。到了8 0 年代，分布式联网的工作站已成为c a d 的典型 硬件环境，其性能价格比年复一年的迅速提高。随着计算机图形学的发 展，c a d 方法从绘图进入造型，实体模型系统趋于成熟。进入9 0 年代， c a d 的硬件支撑已从工作占扩展到个人计算机( p c ) ，各种各样的模型 描述方法出现，并逐步标准化。以设计为核心的集成制造系统越来越实 用和普及。c a d 技术逐渐智能化，使c a d 系统更灵活、易用、高效， 并且有创造性。c a d 技术与多媒体的结合，使得设计的结果更易控制， 质量更加提高。 今后c a d 的发展方向可概称为n 即集成化( i n t e g r a t e d ) 、智能 化( i n t e l l i g e n t ) 、网络化( i n t e r n e t w o r k i n g ) 和人机交互化 ( i n t e r a c t i v e ) 。如果将设计、制作、工艺处理、管理等多个步骤用计 算机集成处理，则产品的整个生产效率与质量可获得极大改善。如果将 人工智能引入c a d 领域，并综合发挥设计师与计算机的互补功能，则计 算机可直接用于产品的创新，会极大提高人类的创造能力。人工智能 ( a i ) 技术一般用两种方式介入c a d ：一种是设计专家系统。最常用的 方法是利用已有的专家系统工具，开发针对某种设计的专家系统；另一 种方式是对c a d 的各个环节提供一组人工智能技术。这些a i 技术可以 被结合到人工交互和设计过程中去，结果能提高c a d 的自动化程度。 现在，随着i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的迅速发展，i n t e r n e t 浩瀚 的信息资源给人们带来许多收益，同时给各行各业带来了新的发展机 第2 页 太原理工大学硕士学位论丈 遇。为了共享资源，适应市场，加强单位的内部管理，预计在未来的几 年内，各种企业、事业单位先后都会加入互联网系统。这样越来越多的 产品要求能够通过互联网迅速实现集成智能化设计。因此，如何在i t 产业迅速发展的基础上，将人工智能技术与c a d 技术相结合是当前c a d 研究的前沿。 1 2 液压支架智能c a d 研究方向 液压支架的设计理论随着机构学、结构力学、焊接结构理论、液压 系统分析理论的发展也在不断的发展，它大致经历了三个阶段： ( 1 ) 经验类比分析设计阶段； ( 2 ) 以计算机为工具的c a d 阶段： ( 3 ) 以计算机为设计主体的i c a d 阶段。 目前为止，在液压支架的设计方法及理论上已取得了许多重大进 展，特别是9 0 年代以来，c a d 和计算机图形学( c g ) 有了迅速的发 展，形成了系统的方法和理论。但如何在已有的成果上结合c a d 的发 展成果，研制以计算机为设计主体的智能化设计系统，这一工作才刚刚 开始。现在，在液压支架设计中还必须以人为设计的主体，达不到智能 化或只能局部智能化水平。 设计是一个需要多种专门知识和实践经验，包含分析、综合、评价 等过程，直到实现合理正确目标的一种创造性活动。从问题求解的角度 看，液压支架设计是一类特殊的问题来解，具有以下特点： ( 1 ) 问题的初始状态说明是不完全的，具有随机性和模糊性； ( 2 ) 问题的规模较大，而且比较复杂，包含很多部分，区域性的知识 面大量广； ( 3 ) 设计问题尽管为反馈控制，但它没有真正的反馈，其反馈信息只 影响下一个设计； ( 4 ) 设计过程可分成明显不同的问题求解阶段，或将设计问题分解成 很多模块； ( 5 ) 设计过程中的选择、评价大多依赖于设计者的知识背景。 第3 页 太原理工大学硕士学位论文 因此，研究液压支架智能c a d 技术和方法，首先要研究使用计算机 模拟人的设计活动，将专家的设计思想应用于计算机，使计算机成为设 计主体，这样更能发挥计算机的优势。目前智能c a d 在以下几个方面具 有优势：( 】) 将设计看成是基于搜索的问题求解；( 2 ) 基于规则的设计生成 方法，如形状文法；( 3 ) 基于约束的参数化设计；( 4 ) 基于示例( c a s e ) 的推 理设计方法；( 5 ) 基于原型的设计方法；( 6 ) 基于专家系统的设计方法。在 这几个方面虽然已建立了一定的推理和模型，但从智能c a d 的角度来 说，还是有一定的局限性，它们没有提供一个统一的模型和理论来详细 描述设计活动的认知机制；另一方面局限于现有计算机技术的设计方法 和理论与人的实际活动相差太远，仅停留于浅层的设计模拟，没有体现 出真正的“设计智能与创造性”，还需进行更深入的研究。液压支架设 计的第三个阶段还将持续下去，或许将依赖于未来智能计算机的出现。 1 3 论文主要研究内容及意义 1 3 1 论文研究意义 目前液压支架c a d 主要应用于运动学分析、力学分析、有限元分析、 机械绘图等方面，c a d 效率不能充分发挥，而且支架的架型、结构形式 及工作参数等的设计，一直是凭设计人员各自的经验，缺少科学的统一 的方法，带有一定的局限性，这些都直接影响支架方案设计的效果。并 且，随着计算机网络化技术的发展，给液压支架的研究开发单位、生产 制造单位、使用维护单位提供了相互沟通的桥梁，人们希望通过互联网 来迅速实现液压支架的智能化设计。本课题的研究即是在基于网络技术 的基础上，通过设置各模块接口以及与网络的通信接口，采用专家系统 技术，开发出以原有c a d 软件为基础，以知识库数据库为核心，有推理 帮助和经验辅助功能的液压支架智能c a d 专家系统，实现液压支架的虚 拟异地设计，从而提高设计效率，缩短设计周期，满足用户要求。 第4 页 太原理工大学硕士学位论文 1 3 2 系统总体设计思路 基于网络技术的液压支架智能c a d 系统的开发研究，利用 i n t e r n e t i n l r a n e t 服务器客户端的网络通信模式，首先让客户端即液压 支架的使用单位填写必要的设计调研查询表，然后通过网络文件传输等 一系列服务提交给服务器，服务器接受到此请求后，同本系统建立连接 传送数据，从而实现从支架使用单位准确地获取地质条件、生产工况等 重要信息；利用传输来的信息，应用矿压理论预测支架的载荷；外载荷 和工况条件，应用专家系统确定液压支架的架型及结构件的形式，并形 成相应的选型数据库；应用优化分析的方法对典型支架进行四连杆机构 优化：对一种典型支架建立运动学模型和动力学模型，分析其运动及动 力特性；根据以上所得到的各构件优化几何尺寸和相互关系，利用 a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术自动绘制支架基本结构尺寸架型图，并将各 过程所得数据存于数据库以便输出。系统总体结构框图如图l 一1 所示。 本系统采用面向对象的v i s u a lb a s i c6 0 作为开发工具，v b 6 0 不仅 是一种理想的原型开发工具，而且对其原有的集成开发环境作了许多改 进，特别是对i n t e r n e t 编程作了较大的改进，是基于i n t e r n e t 的计算 机语言和程序开发工具。 应用程序通过设置各模块接口以及与网络的通信接口，采用专家系 统知识，并通过对各种现代设计理论和方法之间的衔接、交叉和综合程 式的研究，以及在虚拟设计网络平台上的表达，建立一个具有快速响应、 不受时空限制的虚拟异地设计系统。 在创建了应用程序后，希望能将该程序自由地发布给使用 m i c r o s o f tw i n d o w s 的任何人。可以使用v b 提供的打包和展开向导来 创建要发布到软盘、c d 、本地或网络驱动器、w e b 上的软件包，从而实 现资源共享。 第5 页 太原理工大学硕士学位论文 驱 动 器 图卜1系统总体结构框图 第6 页 太原理工大学硕士学位论文 1 3 3 论文主要研究内容 奉论文主要研究内容有： 1 应用i n t e r n e t i n t r a n e t 网络通信技术，获取液压支架使用维 护单位的工况条件，如地质柱状图、工作面布置参数、回采工艺等，为 预测液压支架外载荷提供一次参数： 2 应用矿压理论，预测液压支架的外载荷，为液压支架架型、结 构件选择，力学特性分析和结构强度设计提供依据； 3 根掘液压支架外载荷和工况条件，应用专家系统确定液压支架 的架型及结构件( 顶梁、底座、掩护梁等) 的结构形式。采用人机交互 对话的界面形式，用户选择或输入参数，形成支架选型数据库，且该数 据库具有可修改、删除、新增、查询等功能； 4 建立数学模型应用拟牛顿优化方法对支架四连杆机构进行优化 设计，并将优化结果存入数据库中； 5 以一种典型的z y 2 0 0 0 1 4 3 l 掩护式液压支架为例，建立各运动 点之间的相互运动关系，对其进行运动学分析； 6 以z y 2 0 0 0 1 4 3 l 掩护式液压支架为例，建立其受力分析数学模 型，并进行力学特性分析； 7 将主程序、初始化子程序、函数子程序、优化方法子程序，编 译连接形成完整的运行文件，并建立优化结果数据库存储支架总体结构 参数的优化结果，供下一步参数化绘图使用； 8 根据数据库中所存储的各结构件的优化几何尺寸以及相互关系， 利用a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术自动绘制支架的基本结构架型图。 第7 页 太原理工大学硕士学位论文 2 网络技术在液压支架i c a d 系统中的应用 2 1 引言 近年来，以全球信息传播、互助、定制化以及遵守共同的3 t ：放通信 协议等为其主要特点的i n t e r n e t 获得了飞速的发展，并已经进入了社会 生活的各个领域，从根本上改变了信息产业的组织结构、信息产品的开 发模式及信息技术的应用方式。到2 0 0 0 年i n t e r n e t 网的用户数可达到 1 0 亿，特别是基于i n t e m e t 的i n t r a n e t 企业内部网，已经成为连接企事 业内部各部门并与外界交流信息的重要基础设施，在激烈的市场竞争大 潮中将给企业带来活力，并促进企业的进一步发展。预计在未来的几年 内，各种企事业单位先后都会加入互联网系统，这样就能给液压支架的 研究开发单位、生产制造单位、供应商以及使用维护单位提供了相互沟 通的桥梁。它们通过在网上发布各自的主页取得彼此的联系，其具体连 接结构如下图2 1 所示。 图2 1支架设计w e b 页的分层结构 从图中可知，系统管理员拥有最高级的系统访问权限，从主控制页， 系统管理员点击相关连接进入所有站点进行系统维护。液压支架设计单 第8 页 太原理工大学硕士学位论文 位站点、制造单位站点、供应商站点以及使用维护单位站点为次级授权 者，他们各自有权更新自己的主页，但禁止更新其它站点的主页。 i n t e r n e t 是实现从用户一设计者一制造者一供应商一用户的关键， 是实现各企业内部i n t r a n e t 网数据库和此供应链集成数据库的信息通 道。用户通过发布用户主页在网上提出设计要求，设计者、制造者以及 供应商通过i n t e m e t 接受到各自相应的请求后，分别将自己的决策信息 和计划信息提供给供应链主页，生成供应链共享数据库系统，这样用户 便可从供应链数据库中得到满足自己要求的各种信息；同时，当各成员 企业查询供应链主数据库系统时，再转换为适合企业网的数据格式，实 现不同协议网之间的数据交换。 2 2 网络概述 2 2 1i n t e r n e t i n t r a n e t 1 i n t e r n e t i n t e r n e t 网有非常突出的优点，如网络系统的开放性、网络互联性 及跨平台性等，这些优点使它获得了迅速的发展；它也有非常严重的缺 点，主要的缺点有二：一是安全性差，二是难以管理。开放性与安全性 是i n t e m e t 网络的一对矛盾体。 i n t e m e t 的特点是资源共享和高速的信息传输。例如远程终端、文 件传输、电子邮件、文件检索等。尤其是w w w 服务，它使网络方便、 好用。i n t e m e t 把网络技术、通信技术、多媒体技术等融为一体，广泛 应用于新闻、信息、商业、技术、科研、教育、医学等各个领域，成为 一个全球最大的商用化信息网络。 2 i n t r a n e t 在一定意义下，可以认为i n t r a n e t 是取i n t e r n e t 和l a n ( 局域网) 两者之长的产物，也可以认为是将i n t e r n e t 的技术应用于l a n 的产物。 它是在现有的局域网基础上，采用i n t e r n e t 网络技术建立的企业事 业单位内部专用网络。 第9 页 太原理工大学硕士学位论文 i n t r a n e t 网的服务器要基于w w w 技术，在网上提供w w w 服务。这样， 浏览器w w w 服务器构成个完整的系统，将i n t e r n e t 界面友好、统 一的优点移植过来；i n t r a n e t 网的安全性好，在未与i n t e r n e t 网连接 的情况下其安全性与局域网相同；i n t e r n e t 网因规模有限，管理权 限集中，易于管理。进入网络的用户身份鉴别、内部信息管理、配置管 理、行政管理都比较有效。 除了上述特点之外，在i n t e r n e t 网上还可支持多媒体信息：声音、 图象和数据等。j n t r a n e t 的最重要特性是它的跨平台性，即与具体平 台的无关性。 i n t r a n e t 可以连接到i n t e m e t 网上，因此还可以利用i n t e m e t 网提供 的信息资源、享用i n t e m e t 提供的服务。 i n t e r n e t i n t r a n e t 代表着世界范围内以组无限增长的信息资源，正 在将全球无尽的知识宝藏、无限的商业信息和频繁的信息交流联为一 体。网络的功能有很多，其主要部分可归纳为五种。 文件共享 为了实现异种机、异种操作系统之间进行通信，并通过n f s ( n e t w o r k f il e s y s t e m ) 网络文件系统，使网络上不同主机间及主机与用户间实 现文件共享。 信息发布与浏览 目录查询 自从w w w 浏览器问世以来，w w w 的应用服务极大地推动着i n t e r n e t 的发展。w w w 服务采用超文本( h y p e r t e x t ) 方式，为用户提供全球范 围的信息服务。由于i n t e r n e t 的信息都是靠一种内部链接机制组合在 一起的，这种超链接技术使得全球w w w 信息有机地联系起来，有利于信 息的发布、浏览、查询、搜索。 打印共享 打印服务是计算机网络应用中的一项重要服务，打印服务器为网络 用户提供打印服务，实现打印共享。 电子邮件 e - m a i l 是一种利用网络交换文字信息的非交互式服务，是 i n t e r n e t 具有的一项最基本的功能，也是用户应用的最广泛的服务。 e - m a i l 以其速度快、价格便宜以其多功能的明显特点和优势，在网络 第l o 页 太原理3 7 - 大学硕士学位论丈 中得到迅速的发展和广泛应用。 网络管理 i n t e r n e i n t r a n e t 通过制定统一的网络管理协议( s n m p 简单网 络管理协议和c m i p 公共管理信息协议) 来组织和管理t c p i p 互联网 和以太网，为网上数据传输、资源共享以及多种计算机协作处理，实现 分前】式的网络管理系统。 目前，互联网上的数据流量每】0 0 天就翻一番，同时，网上的业务 范围也不断扩大，除了传统的信息检索、电子邮件、远程登陆、文件传 输等业务外，各种新的业务，如电子商务、远程教学、远程医疗、i p 电话与传真、i p 视频会议、网上协同工作、虚拟专用网等，均在蓬勃 发展之中。 2 2 2 建设i n t e r n e t i n t r a n e t 网络的意义 i n t e m e t ( 因特网或国际互联网) 作为当今世界上最流行的信息网络， 是一个建立在各种网络之上的全球性的计算机网络系统，是借助于现代 通信技术和计算机技术实现全球信息传递的一种快捷、有效、方便的手 段。i n t r a n e t ( 内部网) 则是将i n t e m e t 的技术和服务应用到企业内部网 络环境中，通过使用标准的网络协议和更简单的客户程序，建立的企业 事业单位内部专用网络。i n t e m e t i n t r a n e t 构成了当今信息社会和知 识经济时代的基础设施。 i n t r a n e t 最大的意义在于提供了一套建立企业信息系统完整的、开 放的、易于应用和开发的、廉价的构架。 所谓开放，是指基于国际通用的i n t r a n e t 标准协议建立网络应用， 从而使用户的应用可以无差别地运行在各种网络环境和用户端上，使各 种应用可以非常容易地共享信息资源并相互衔接。 所谓完整，指具有信息交流的基本问题：信息发布和共享、信息传 递、讨论交流、安全传输、远程访问等均有成熟的、基于开放标准的产 品和技术解决方式，使用户在建立了i n t r a n e t 框架后，就无需顾忌任何 具体的底层技术实现问题，从而把精力集中于应用的设计。 所谓易于应用和开发，指i n t r a n e t 网络是基于标准性和开放性的， 第1 1 页 太原理工大学硕士学位论文 产品供应商提供了各种基于丌放标准的应用开发系统工具，可以缩短应 用开发的时问和复杂程度，促进i n t r a n e t 网络应用的发展。 所谓廉价的，是指i n t r a n e t 建设以保护已有投资、充分发挥现有设 施的潜能为前提条件。所需的软件一般是低价的，还有许多软件是开发 者免费提供的。i n t r a n e t 是实现以最少的投入，获取最大的有效途径。 通过建设i n t e r n e t i n t r a n e t 网络，可以使我们与世界交流对话，随 时洞悉全球科学技术和政治经济的最新动态，企业可以通过i n t e m e t i n t r a n e t 对外发布广告和交流信息，对内加强联系与管理，提高企业的 运行效率。 2 3 网络服务 2 3 1 网络协议 网络协议是网络中各台计算机之间进行通信的一种语言基础和规 范准则，它定义了计算机进行通信交换所必须遵守的规则。每个计算机 网络都必须有一套统一的协议，否则之间无法进行通信。 事实上，各种计算机网络都有各自特定的通信协议，如n o v c l l 公 司的i p x s p x ，i b m 公司的s n a ，d e c 公司的d n a ( d e c n e t ) 等。 这些通信协议相对于自己的网络都具有一定的排他性。但在很多情况 下，需要把不同的系统连接在一起，以提高不同网络之间的通信能力。 而上列的通信协议由于其专用性，使得不同系统之间的连接十分困难。 例如，使用i p x 协议的n o v e l l 网络就不能与依赖s n a 协议的i b m 大 型机相连接。 为了实现异种机、异种操作系统之间进行通信，必须建立一套网络 协议标准。目前，网络以上层实现系统互连，采用t c p i p 协议标准或 o s i 协议标准。i n t e m e t i n t r a n e t 采用的是t c p i p 协议。 第1 2 页 太原理工大学硕士学位论文 2 3 1 1t c p l p 协议 1 传输控制协议( t c p i p ) i n t e r n e t 互联不同物理网的基本方法是在低层网络与高层应用程 序之间增加一个中间层软件，从而抽象和屏蔽硬件细节，向用户提供通 用网络服务。这个中间层软件就是t c p i p 协议，它分为应用层、传输 层、i p 层、网络层、网络接口层、硬件。 ( 1 ) 传输控制协议( t c p ) t c p 位于传输层，主要功能是保证无连接数据包传递以及正确的传 输顺序，并且它的校验功能能确认包头和包内的数据的准确性。如果在 传输其间出现丢包和错包的情况，t c p 负责重新传输出错的包。这样的 可靠性使t c p i p 协议可选择会话式的数据传输，即c l i e n t s e v e r 的应用 和面向事务的服务。 ( 2 ) 网络协议( i p ) j p 协议为t c p i p 协议集中其他所有协议提供包传输功能。j p 为计 算机上的数据提供了一个最有效的无连接传输系统。它的主要作用是通 过i p 数据包和i p 地址包容物理网络技术的多样性( 桢格式、地址格式 等) ，通过i p 层向上层提供统一的i p 数据包。 1 p 协议的关键是为互联的异种物理网络提供统一的1 p 地址，从而 屏蔽了下层物理网络地址的差异性，统一了不同网络的地址，保证了异 种网互通。 2 t c p i p 协议的特点： ( 1 ) 开放的协议标准、可免费使用以及独立于特定计算机硬件和操作 系统的开发方式。由于得到了广泛的支持，即使你不需要与i n t e m e t 通 信，t c p i p 也是统一不同硬件和软件的理想方案。 ( 2 ) 独立于特定的物理网络硬件。这就使得t c p f i p 可以集成很多不 同类型的网络。t c p i p 可以运行在以太网、令牌环网、拨号线路、x 2 5 网等等多种物理传输介质上。 ( 3 ) 共同的地址规划方案使得整个网络中的任何t c p i p 设备都具有 一个唯地址。 第1 3 页 太原理工大学硕士学位论文 ( 4 ) 标准化的高层协议提供了多种可靠的用户服务。 ( 5 ) t c p i p 的路由选择功能通过网络设备问交换路由信息实现广域 网的连接和信息的迅速、可靠传递。 ( 6 ) 峰固的c l i e n t s e v e r 结构。 ( 7 ) 信息共享。 ( 8 ) 协议的广泛支持和有效性。t c p i p 工具支持目前流行的大多数 计算机系统，各种网络产品都支持t c p i p 协议。 i n t e r n e t i n t r a n e t 是基于t c p i p 协议的。t c p i p 提供了一个开放性 的环境，它能够把各种计算机平台，包括大型机、小型机、工作站和 p c 机很好地连接在一起，从而达到不同网络系统互连的目的。实际上， t c p i p 支持众多的硬件平台并兼容各种软件应用，能够把各种信息资 源连接在一起，满足不同类型用户的需求。随着i n t e m e t 的发展，将会 有更多的网络连入i n t e r n e t ，使用并丰富其信息资源。从这个意义上讲， i n t e r n e t 是以t c p i p 为主同时兼顾各种协议的网络。 2 3 2w w w 服务 w o r l dw i d ew e b ( w w w ) 是当前i n t e m e t 上最受欢迎、最为流行、 最新的信息检索服务系统。w w w 基于i n t e m e t 的查询、信息分布和管 理系统，是人们进行交互的多媒体通信动态格式。它是一种广域超媒体 信息检索原始规约，目的是访问巨量的文档资料，w w w 已经实现给计 算机网络上的用户提供一种兼容的手段，以简单的方式去访问各种媒 体。它通过h y p e r l i n k ( 超链接) 技术将全球的信息资源以h y p e r t e x t ( 超 文本) 的方式联接起来，构筑起虚拟世界中的“地球村落”。 i n t e m e t 的信息都是靠一种内部链接机制组合在一起的。这种超链 接技术使得全球w w w 信息都能够有机地联系起来，更加有利于用户 的查找和使用。这种信息存储在i n t e r n e t 上被称为w e b 服务器的计算机 中，并由提供信息的专门机构进行管理。每个w e b 服务器除了提供它 自身的独特信息外，还利用超链接技术指向其他含有相关信息的w e b 服务器，而那些服务器又指向更多的服务器，从而使w w w 信息服务 覆盖全球。 第1 4 页 太原理工大学硕士学位论丈 超文本( h y p e r t e x t ) 是一种信息组织技术，它将信息划分成许多离 散的信息块，在信息块之间建立一定的链接关系，构成个非线性的超 结构信息网，通过一定的阅读浏览工具，可以让用户在信息刚中自由浏 览和查询所需信息。 主页是在w w w 上出版的主要形式。主页是些h t m l 文本，这 些分布于全球的超文本连接方式集成一体，阅读者可以从一个主页跳跃 到另一个主页。w w w 网作为目前世界上规模最大的超文本文档技术， 是一个由广泛分布的大量h t m l 文档结点和结点间的交叉链构成的巨 大的超文本网，其特点是一个个以独立文件存放的h t m l 文档文件， 这些h t m l 文档构成的文档集合即为w w w 文档。 w w w 的环境非常适合信息的发布、浏览、查询、搜索，全球w w w 信息都存储在i n t e m e t 上被称为w e b 服务器的计算机中。w e b 服务器采 用的是c l i e n t s e r v e r 工作模式。客户端运行w w w 客户程序，它提供 良好的用户界面，并将用户的查询要求送给服务器。w e b 服务器一端运 行服务器程序，当接到网络上某一客户的请求后，首先完成规定的查询 然后将结果送回客户程序。客户程序再将该结果转换成相应的表达格式 显示给用户。 w w w 自9 0 年出现以来在短短几年间得到迅速发展，人们几乎可 以在w w w 上查找到任何门类的信息。目前，w w w 以其使用方便、 界面统一能够快速获得信息等优点，成为访问i n t e r n e t 资源最流行的手 段和实现信息共享的重要方法。 2 , 3 3 网络通信 2 3 3 1h t t p 通信协议 1 传输协议 i n t e m e t 通过采用统一的t c p i p 网络协议，在每个计算机网络以及 网络中各台计算机之间建立起连接，解决了网络互通问题。为了实现网 上信息传输、资源共享、建立网络通信，制定了网络传输协议。网络传 第1 5 页 太原理工大学硕士学位论文 输协议通俗地讲，就是双方传输信息共同遵守的标准。有了它，我们在 网络上才有章可循。 2 超文本传输协议( h t t p ) 如d u 面节所述，w e b 由三部分组成，即服务器、浏览器和通信协 议。服务器监听浏览器发出的端口请求，查询并向浏览器传送w e b 页 面。浏览器用来发送用户请求信息并将服务器的w e b 页面信息，显示 在用户屏幕上。浏览器和服务器打交道时，使用一种叫h t t p ( h y p e r t e x t t r a n s f e rp r o t o c 0 1 ) 的超文本传输协议。 h t t p 是i n t e r n e t 上传输数据时使用最广泛的通信协议之一。它的 主要作用就是请求对驻留在服务器上的某个文档进行相应的操作( 下 载、运行、上传等) ，也可以使用h t t p 向服务器发送用户定义的信息。 2 3 3 2 f t p 文件传输协议 1 f t p 概述 尽管在i n t e r n e t 上，电子邮件可能是最广泛使用的应用程序，但是 网络问的通信以及数据的传输大多是要通过文件传输协议( f t p ) 。因 为i n t e m e t 的一大功效在于，能够让用户共享网上的资源，甚至包括那 些最先进的软件和资料文件。当用户需要从世界的某地将文件拷贝到本 机上时，最常用到的就是f t p 应用程序。 f t p 程序可以实现文件在主机间及主机与用户间的传送，f t p 的数 据传输在i n t e r n e t 的网络流量中占了很大的比例。用户可以通过f t p 进 行文件的上载和下载，可以通过f t p 传输文本文件、图形文件、声音 文件、动画文件、二进制文件等多种文件格式。 f t p 的工作方式采用客户机服务器模式。用户通过f t p 程序与 远程计算机连接，两者都使用t c p 协议进行通信。f t p 的工作过程如 下：用户首先向对方服务器提出文件传输申请，对方服务器找到用户申 请的文件后，利用t c p 将该文件的副本传输到用户处。用户的f t p 程 序再将接收到的文件写入硬盘。文件传输完毕后，用户与远程计算机的 连接自动断开。 2 f t p 的优点 目前，f t p 是i n t e r n e t 中应用较为广泛的服务之一。它之所以长期 第1 6 页 太原理：y - 大学硕士学位论文 一一 广为应用，主要具有以下优点： ( i ) f t p 应用服务方便实用。i n t e r n e t 上很多节点都提供了匿名f t p 服务。该服务允许任何用户访问该节点，并可以从该节点免费拷贝文件。 这些文件的内容往往是非常丰富的，从先进的技术资料到游戏软件；从 最新的开发程序( 往往是测试版的) 到商务数据，其种类几乎无所不包。 ( 2 ) f t p 应川程序容易获得。许多i n t e m e t 软件都需要购买，而f t p 软件不同，几乎所有的i n t e r n e t 节点或工作站都有免费的f r p 客户软件 供用户使用。 ( 3 ) f t p 软件高效易用。f t p 软件容量不大，但工作效率很高。由于 它在文件传输的过程中不进行复杂的转换，因而传输速度很快。而且， 由于其功能集中，所以简单易学。 2 4 网络技术在液压支架设计系统中的应用 2 4 1 应用i n t e r n e t i n t r a n e t 技术的原因及意义 2 4 1 1应用的原因 由于液压支架自身的结构特点以及其特殊的使用工作条件，决定了 支架设计工作只能是小批量、多品种，先由用户提出使用要求，再由设 计单位进行设计。由于用户( 支架使用单位) 的具体使用环境各不相同 中，因而几乎每次都需重新设计。不但设计任务繁重，设计周期长，而 且支架使用单位、设计单位以及生产制造单位很难相互沟通，彼此脱节。 使用单位无法准确实时地将具体地质条件及使用要求提供给设计单位， 设计单位也不能及时便捷地将设计信息反馈给使用及生产制造单位。也 就是说，在传统的企业活动中，各个部门按照自己的目标出发，而很少 考虑与其他机构的相互作用，在企业内部，即使围绕同一种产品的相关 活动过程都是相互独立的。如果某个过程或行为被中断将直接影响其他 部门的工作，降低整个企业的运行效率。 第1 7 页 太原理工大学硕士学位论文 现在，信息技术与其它新技术的迅猛发展，尤其是网络通信技术在 各行各业的广泛渗入及应用给液压支架的设计、生产，使用维护营造了 优越的环境，通过i n t e r n e f f i n t r a n e t 获取丰富的设计资源和知识信息。用 户可以利用i n t e r n e t 的w w w 服务将设计要求以及地质条件通过自己的 主页发布在网上，设计单位在网上得到用户的设计要求后，利用w e b 的客户服务器模式，将用户的地质条件通过w e b 服务台传送给设计 系统的程序，并将设计结果再通过w e b 服务器传送给用户，实现用户 与设计单位的快速反应。这样，支架使用单位不仅能够通过 i n t e r n e t i n t r a n e t 将具体的地质条件和要求提供给设计单位，而且设计及 生产制造单位能及时将设计生产制造在网上反馈给用户，从而在支架使 用单位、设计单位以及生产制造单位之间建立一条快速响应的信息链， 实现液压支架基于网络的设计。 2 4 1 2 预实现的功能及意义 基于网络技术的液压智能c a d 系统，利用先进的i n t e r n e t i n t r a n e t 技术，在遵循统一的网络通信协议的基础上，实现如下功能： 1 建立服务器客户端模式，采用t c p i p 网络协议，实现客户端 ( 支架使用单位) 同服务器的连接； 2 根据t c p i p 协议，建立服务器同本系统的连接； 3 通过h t t p 和f t p 文件传输协议，实现客户端向本系统传输准 确的地质条件情况； 4 在文件传输协议的基础上，实现本系统向客户端的信息反馈； 5 建立本系统的主页，客户端可以方便地访问系统获取信息知识。 本系统针对同一研究对象一液压支架，应用多种现代设计理论和方 法，利用当今最流行、最广泛使用的i n t e r n e t i n t r a n e t 网络通信手段，建 立了基于网络化的现代设计模式，实现了液压支架使用者同设计者之间 的密切联系和资源共享；解决了以往液压支架设计重复次数多、设计周 期长以及设计过程中的相互脱节的问题。建立了一个具有快速响应，不 受时间和空间限制的虚拟异地设计系统，突破了传统的设计概念和设计 手段。 第1 8 页- 太原理工大学硕士学位论文 2 4 2 应用方法及途径 本系统采用v b 6 0 作为应用开发工具，v b 作为一种面向对象的原 型开发环境，在v b 6 0 中增强了强劲的网络通信功能，对v b 6 0 中自 带的网络进行编程，就能实现与i n t e r n e t i n l r a n e t 的通信与数据传输、资 源共享。下面分别介绍本系统中所用到的网络编程控件以及它在此系统 中的具体应用。 1 w i n s o c k 控件及其应用 w i n s o c k 控件是v b 6 0 中一个经常使用的网络通信控件。利用 w i n s o c k 控件可以与远程计算机建立连接，并通过用户数据文报协议 ( u d p ) 或者传输控制协议( t c p ) 进行数据交换，创建客户与服务器 应用程序。w i n s o c k 控件具有较好的灵活性，且其属性和方法简