（电力电子与电力传动专业论文）基于web的电梯远程监控软件设计与电梯群控策略研究.pdf

垄些查芏壁芏堡垒查 丝! 型兰! d e s i g no fw e b b a s e dr e m o t ee l e v a t o rm o n i t o r i n gs o f t w a r ea n d r e s e a r c ho nc o n t r o ls t r a t e g yf o re l e v a t o rg r o u p a b s t r a c t e l e v a t o rr e m o t em o n i t o r i n gc a nh e l pt h ee l e v a t o rr e p m r e rf i x i n gt h ee l e v a t o rf a u l t o n l i n e i nt h i st h e s i s ，aw e b b a s e de l e v a t o rr e m o t em o n i t o r i n gs o f t w a r ei sd e s i g n e d w eg i v e t h eo v e r a l ld e s i g no ft h i sm o n i t o r i n gs y s t e m ：i t ss t r u c t u r i n ga n di m p l e m e n t i n g ，e s p e c i a l l y r e m o t em o n i t o r i n gu s i n ga c t i v e xo nw e b ，a n dt h en e t w o r kt e c h n i q u e s t h e n ，w es h o wt h e r u n n i n gs y s t e m t h ee l e v a t o rg r o u pc o n t r o ls y s t e m sm o n i t o ra n da n a l y z et h eo p e r a t i o ns t a t e so fe l e v a t o r g r o u pi nr e a lt i m e ，t h e no p t i m i z er e g u l a t i o na n da s s i g nr a t i o n a l l yf o re v e r ye l e v a t o ra c c o r d i n g t od i f f e r e n ta c t u a lc o n d i t i o n s ，a n dt h e nr e a l i z et h eg o a lo ft h ei m p r o v i n go ft h ee l e v a t o r s y s t e m ss e r v i c eq u a l i t ya n de f f i c i e n c y t h i sm e s i sa n a l y z e st h er e q u i r e m e n to ft h ep a s s e n g e ro nt h ee l e v a t o rg r o u pc o n t r o l s y s t e ma n dt h ec h a r a c t e r i s t i co f t h es y s t e m ，s u m m a r i z e st h ee x i s t i n gc o n t r o lm o d e s ，s e t su p t h em o d e lo ft h et r a n s p o r t a t i o np a t t e r nb yf u z z yi n f e r e n c ew h i c hi su s e dt op r e d i c tt h et r a f f i c f l o wa c c o r d i n gt ot h es t a t i s t i c a li n f o r m a t i o ni nc e r t a i nt i m es l o t ，a n da n a l y z e st h eg r o u p c o n t r o l l i n gs t r a t e g y , w h i c hs e t su pt h ea s s e s s m e n tf u n c t i o nb a s e do nm u l t i o b j e c t i v ep l a n n i n g a n de m p h a s i z e sd i f f e r e n tr e q u e s t su n d e rd i f f e r e n tt r a f f i cm o d et h r o u g hw e i g h t s t h ee l e v a t o r c a l lb ea s s i g n e dt h r o u g ht r a n s f e r r i n gd i f f e r e n tg r o u pc o n t r o l l i n gs t r a t e g ya c c o r d i n gt ot h e t r a f f i cm o d ep r e d i c t e d f i n a l l y , t h i st h e s i sh a sv e r i f i e dt h ev a l i d i t yo ft h es t r a t e g yt h r o u g h s i m u l a t i n gt h em o d e l t h em a n a g e m e n ts t r a t e g yu n d e rd i f f e r e n tt r a f f i cm o d ea c c o r d i n gt ot h ec o m p l i c a t e d c h a r a c t e r i s t i co ft h ee l e v a t o rg r o u pc o n t r o ls y s t e mi sd e s i g n e di nt h et h e s i s t h es y s t e m p e r f o r m a n c ec a nb eg r e a t l yi m p r o v e dt h r o u g hu s i n gt h em o s ts u i t a b l es t r a t e g yi nd i f f e r e n t t r a f f i cm o d e k e yw o r d s ：w e b b a s e d ；b s ；e l e v a t o rr e m o t em o n i t o r ；c o n t r o ls t r a t e g yf o re l e v a t o rg r o u p ； f u z z yi n f e r e n c e ；m u l t i - o b j e c t i v ep l a n n i n g ；a c t i v e x ；n e t w o r kc o n t r 0 1 i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为 获得其他学位而使用过的材料。与我一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。 学位论文作者豫魏垂睁 日期：曲7 、二土7 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规 定：即学校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，允许论文 被查阅和借阅。本人授权东北大学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、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意。) 学位论文作者签名：导师签名 签字日期 签字日期： 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题背景 第一章绪论 基于沈阳市科技课题“中美传动系统的网络控制实验室建设”和蓝光公司横向课题 “永磁同步电梯的控制系统”完成本文。 传动系统的网络控制载体有两种，一种是专为控制而搭建的专用网络，另一种则是 公用因特网。前者由于其专用的特点，可利用的带宽较大，能够保证控制所需的实时性， 已有成型的商业产品，但由于成本的原因只能在小规模内实现，如工业控制常用的令牌 环网和局域网、城域网等；后者范围广阔，几乎可以覆盖全球，但限于网速、拥塞等问 题，难以保证控制信号的实时性，不利于闭环控制的实现，所以目前基于因特网的网络 控伟尚未有成熟产品出现。 基于w e b 的监控系统研究目前还较少，见于国内刊物的有“基于a s p n e t 框架的 发电厂厂用电抄表系统”【3 8 】、“基于w e b 服务的分布式铁路信号电源远程监控系统” 3 6 1 等少数成果，且其控制信息耍使用服务器端数据库作为主控方和被控方的媒介，实耐性 较差。而基于w e b 的电梯监控系统研究则尚未发现。论文的研究正是在这样的背景下展 开。 ( 1 ) 电梯远程监控 电梯作为现代人们生活中的必不可少的“交通工具”，在城市发展、高层建筑大量 涌现的今天，其应用日益广泛和普及。中国电梯业的发展，经历了从无到有、从小批量 到大批量的发展过程，特别是近几年来，随着技术的不断引进，已基本解决了电梯的可 靠性、运行舒适感及整体性能等技术问题。但如何提高维护保养、售后服务的技术和管 理水平，已成为各大电梯企业和电梯服务业急需解决的问题。经常发生的情况是：电梯 出现故障，维修人员不能及时赶到故障电梯的现场；电梯内缺乏有效的通讯工具，维修 部门既不了解故障现状又不能提供必要的安抚，使受困人员承受着巨大的身心压力：维 修人员不能及时地获得对电梯日常运行的记录和监测资料，增加了分析与排除故障的难 度，大大延长了维修的时间。随着计算机控制技术和网络通讯技术的发展，电梯的远程 监控应运而生。它作为一种全新的产品概念和服务观念，越来越多地受到电梯业内人事 及用户的关注。 电梯远程监控系统r e m ( r e m o t ee 1 e v a t o rm o n i t o r ) 是当今电梯控制领域的先进技 术，是电梯的管理、维护和确保电梯安全运行的需要，是及时发现故障，并进行分析和 排除的必要手段。电梯的远程监控是指通过电话线路或专用线路，对分布在各地的电梯 东北大学硕士学位论文第一章绪论 进行远程监视、操作及服务。远程监控的主要目的是对处于运行的电梯进行远程数据维 护、远程故障诊断及处理、故障的早期预告及排除以及对电梯运行状态包括群控状态、 使用频率、故障次数、故障类型等的统计与分析。概括起来，电梯远程监控系统一般可 实现以下功能：电梯的档案管理；故障的早期预报：故障的分析判断与处理；电梯的远 程操作；电梯的远程调试；电梯状态的监视；故障的记录与统计；关于电梯的运行频率、 停靠层站、呼梯的统计，以便于完善群控。通过电梯的远程监控，可实时地监视电梯的 运行状态，并进行故障的早期预告，变被动的故障维修为主动的维护保养。当电梯出现 故障时，一方面及时通知维修人员并进行分析判断，协助维修人员尽快排除故障，减少 停机时间，另一方面可采取应急操作，及时释放被困乘客，从而提高服务水平和质量， 提高产品和服务的竞争力。 ( 2 ) 电梯群控系统 在客流量大的建筑物内，单台电梯常常是不能应付全部客流的，因此需要并排设置 几台电梯，这样便产生了电梯相互联接的问题。某个建筑物内设置有多台并列的独自操 作的电梯，由于人们往往会同时按下几台电梯的召唤按钮，使得几台电梯的轿厢去响应 同一呼梯信号，降低了工作效率，增加了能耗，而且在频繁的需求下会造成轿厢聚集现 象。因此，安装在一起的多台电梯的合理使用要求单台电梯的控制系统相互联动，且具 有自动监控系统。于是出现了用集中方式控制的并列两台电梯的联动控制方式。但是， 在大型的办公楼里，上班时的上行乘客、午饭时的上下行乘客、下班时的下行乘客非常 多，轿厢需要频繁地往返运行，这时就显示了这种方式的不足之处，它不能适应这种客 流量的剧烈的变化规律，难以克服轿厢的频繁往返，也无法改善在某段时间内必然出现 的长候梯现象。显然单靠增加电梯的荷载、速度、台数不能改善这种现象。因此，关键 问题在于对这群电梯的协调调度，要根据轿厢内的人数，上下方向的停站次数，层站及 轿厢内的呼梯信号以及轿厢所在位置等因素，来分析实时客流的变化情况，自动选择最 适宜于客流情况的输送方式。为解决这个问题，二十世纪四十年代，美国两大电梯制造 公司一一奥的斯电梯公司和西屋电机公司研究出一种新的电梯控制方式，即电梯群控方 式。它能根据客流情况的变化，高效率地对所有各层进行充分的服务，一经推出，这种 控制方式的电梯需求量迅速增加。 国外研究电梯群控系统的著名学者主要有：qc b a r n e y 、c e i m r a k 、k h a m k i 、b r e n t r o b e r t s o n 等。特别是gc b a r n e y ，他是电梯群控研究的开创者，对电梯群控及交通仿 真系统进行了大量的基础性研究，为电梯群控的研究奠定了坚实基础，他的学生c e m r a k 则提出了一种具有神经网络的电梯群控系统。而日木三菱电梯的i m a s a k i 和k u b o 则成功研制出了具有模糊神经网络模型的电梯群控系统f e j 1 0 f , e j 1 0 0 f , e j 1 0 0 0 f n 系 列) ，使对电梯群控系统的研究进入智能化阶段。目前国外学者对电梯群控研究最多的 。2 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 是电梯调度算法，运用模糊理论、神经网络、专家系统、动态最优化等新方法研究适合 电梯调度的有效算法，以进一步提高电梯的服务效率，如ys o g a s a 等在常规的长候梯 时间最小化算法和基于区域控制算法的基础上提出一种模糊区域算法；m i n gh o 和b r e n t r o b e r t s o n 提出了一种使用模糊逻辑的控制算法；g g c l a r k 等提出了一种基于知识的电 梯控制算法。其中许多研究都得到实现，并被证明比常规的控制算法具有明显得优越性。 电梯群控系统自二十世纪四十年代至今己经发展了几代。随着智能建筑的兴起和对 电梯群控系统的要求的提高，人工智能技术开始应用于电梯群控系统中。同时国际上各 大电梯公司相继推出了与自己群控系统相适应的控制算法，如：曰立公司的时间最小最 大群控法，迅达公司的综合服务成本群控方法，奥的斯公司的相对时间因子群控方法， 三菱公司的综合分散度群控方法等等 1 1 】。 现今随着人工智能的不断发展，国内外很多的研究人员将专家系统、模糊控制、人 工神经网络以及计算机视觉等应用到电梯群控系统【1 5 1 ，使系统的性能进一步提高。 1 2 行业现状 ( 1 ) 电梯远程监控系统 电梯远程监控系统也随着监视监控技术的进步而不断更新和发展，电子计算机的普 及和网络通讯技术的不断进步，为电梯远程监控系统的产生奠定了基础。同时，电梯远 程监控系统的重要性越来越引起了人们的注意，国外各大电梯公司如日本三菱、美国的 奥的斯等公司起步较早，都有不同水平的与自己的电梯系统配套的电梯远程监控系统和 电梯监控系统。 3 3 1 蒂森公司的远程监控系统具有控制电梯的功能，能检测和识别滥用或误操作紧急呼 救功能；能较好地掌握电梯的运行状况，并进行分析与处理，转化为图表来显示各行驶 方向和每层楼的呼叫次数、呼叫与处理时间曲线等；自动故障报警，该系统同时可以监 控电梯、自动扶梯和楼内其他设备；但是该系统仅适用于其本公司生产的电梯和自动扶 梯。 奥的斯公司自行开发的电梯监控系统，具有分级报警的功能。监控系统自动发出电 梯服务中断的信号，显示地点、性质、问题及乘客状况资料。当电梯的运行表现不符合 预定的界限时，系统发出报警信号。 日立电梯远程监控系统以计算机系统2 4 小时监控用户电梯的运行状况，为每一台 电梯建立运行状态数据档案，定期进行检查保养，有效防止电梯故障的发生，大大延长 电梯的使用寿命。当电梯发生故障时，信号自动接通监控中心，监控装置显示电梯的故 障资料并立即向电梯故障发生地的维修人员发出指令，确保第一时间赶到现场。 一3 东北大学硕士学位论文第一章绪论 三菱电梯监控系统用于三菱电梯运行状态的监控以及在灾害和故障情况下的应急 控制系统，系统主机软件采用v b 5 0 设计开发，各数据接1 2 1 板用8 9 c 5 l 设计开发。该 系统实质上是一个集散控制系统，主机通过通讯线路从各个节点控制器获得数据，并可 根据情况发出控制信息。同时还有交通流量统计等附加功能。【3 6 】 以上介绍的这些电梯远程监控系统相对来说都是仅适用于本公司生产的电梯，一旦 换成其他公司生产的电梯，则无法与之相兼容。而且其成本较高，价格十分昂贵，在国 内没有形成广阔的市场，仅有那些财力雄厚的用户才能使用和购买。这与现今电梯这种 交通工具广泛的进入住宅小区的形势不相适应。同时由于这些系统开发时间较早，基于 较低的计算机平台，不能实现网络通讯、数据库管理、语音报警等功能。 国内的一些电梯生产企业也积极的投入财力、人力，开发自已的电梯远程监控系统。 目前已有一些系统投入使用。如： 北京冲云机电有限公司远程监控系统当电梯出现故障时应急运行，避免乘客受困。 及时广播电梯异常情况，安抚语音，与监控中心直接通话 2 9 1 。 广卅i 市易达讯电子科技有限公司开发的电梯远程监控系统通过交互式的界面实现 对电梯的监视和控制。当电梯出现故障或紧急情况时，自动向监控中心报警，在中心的 监控计算机上显示故障类型、故障发生的时间、地点和故障发生的具体部位，同时打印 故障清单并自动拨通电梯维修人员的移动电话，以便电梯维修人员及时处理。该系统可 以自动建立电梯运行的数据库，维护人员可通过数据库对电梯运行历史进行查询和分 析，设置相应的参数，对诸如接触器，控制电路，刹车阀等重要部件的使用次数和寿命 等进行统计，实现电梯维护的智能化、网络化。 总的来说，由于价格及产品定向等原因，国外的电梯远程监控系统在中国的实际应 用有一定的局限性。国内自主研制和开发的远程监控系统往往因为涉及到计算机、电梯 系统控制、网络通讯、高级语言编程等各个部分，成熟的产品还比较少，功能也有待完 善。利用先进的计算机技术、网络通讯技术及多媒体技术和数据库技术实现对电梯远程 控制信号、视音频信号、报警信号进行有效管理系统的开发仍处于起步阶段。 ( 2 ) 电梯群控系统 随着人工智能控制技术的发展，电梯群控系统开始应用专家系统、模糊控制、人工 神经网络等更先进的控制技术跚。1 9 9 0 年，棚桥彻等人研制出带有模糊控制的人工智 能电梯群控系统e l e x 系列，平均候梯时间比常规系统减少1 5 - - 2 0 。1 9 9 2 年，神经 网络技术开始应用于电梯群控专利中。1 9 9 4 年，k i t a i - im a r k o n 等人将神经网络引入电 梯群控系统中，接着日本东芝公司开发出使用神经网络的电梯群控装置e j 1 0 0 0f n ， 以适应各种建筑物的交通变化条件，表明带有神经网络的电梯群控系统已进入实用化阶 段。 4 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 在我国，电梯群控的研究最早见于1 9 9 0 年，主要研究电梯群控系统和人工智能。 近几年我国在这方面的工作主要表现在引进国外先进技术和产品上，在此基础上力争推 出自己的产品。例如1 9 9 4 年，上海电梯有限公司制造出智能化电脑网络控制电梯 g p s g p m 型，具有缩短候梯时间，设置服务楼层，消除错误指令及为用户提供保安召 唤等功能。1 9 9 6 年，迅达电梯公司公布最新电梯技术，其中包括将“m i c o n i c v x t m a t m ” 用于电梯的人工智能技术，使电梯群控系统能改变运行参数，具有学习功能。1 9 9 7 年， 北京西意恩英特电梯系统有限公司引进美国的电脑神经元智能控制技术和产品部件，在 此基础上力争推出自己的产品。虽然我国电梯业大量引进国外先进技术，但是很多停留 在产品引进上，对关键电梯群控技术仍未能消化或根本未能引进。因此国内这方面的研 究仍落后于国外，有待进一步赶上。 1 3 论文研究的主要内容 本论文完成的主要工作如下： 1 ，基于w e b 的电梯监控软件设计 与以前监控系统所采用的c s ( 客户端服务器) 结构不同，本文提出了一种基于b s ( 浏览器服务器) 结构的远程监控软件，使之在完成远程监控功能的基础上，还具备 平台无关性、易维护性和软件升级更方便等优势。 2 ，客户端浏览器访问页面的设计 b s 结构的特点就是客户端软件被取消，而代之以存放在服务器端的w e b 页，使客 户在访闯服务器时调用这些网页所实现的功能。所以，该系统工作的重点就是w e b 页的 开发，包括页面中所采用的a c t i v e x 技术和远程通讯使用的网络技术。 3 ，电梯群控算法研究 论文提出一种基于多目标最优化的电梯群控算法，针对电梯群控系统的复杂特性， 采用模糊推理辨识交通模式，据此设计了不同交通模式下相应的调度策略。在不同的交 通模式下采用最适合的群控策略，大大提高电梯系统的性能。 4 ，算法仿真 对于上面提出的算法用编程语言实现，使之能实际应用于服务器程序中。通过对实 现了上述模型的程序进行仿真测试，验证了策略算法的有效性。 5 东北大学硕士学位论文第= 章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 第二章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 2 1 引言 目前r 订场存在的电梯监控软件多是基于c s ( 即客户端朋日务器) 结构，这种结构的 软件在很多领域( 如办公自动化等) 已逐渐淘汰，而由于其实时性较强的特点，在控制 领域尚有一定市场，但随着计算机性能和网络速度的提高，c s 结构的优势渐渐失去， 而代之以基于w e b 的b s 结构，这是一种较新的分布式系统开发模式，具有c s 结构无 法比拟的优点，基于w e b 的电梯远程监控软件就是采用这种模式。采用这种开发模式的 电梯远程监控系统结构如图 图2 1 基于b s 模式的电梯远程监控系统结构示意图 f i g 2 1t h es t r u c t u r eo f m o n i t o rs y s t e mb a s e do n1 3 8m o d e 2 2 基于w e b 的电梯远程监控软件总体设计 2 2 1 开发模式选择 基于w e b 的电梯远程监控软件采用的是b i s 结构，这是一种较新的分布式系统开发 模式，b s 即是b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 的缩写，相对于过去采用的 c ，s ( c i i e 叫s e e r ) 开发模式，b s 结构有其明显的优点：首先它对客户端要求少，只要有 c s ( c 1 i e n f f s e r v e r ) 5 ：发模式，b s 结构有其明显的优点：首先它对客户端要求少，只要音 东北大学硕士学位论文 g ：- 章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 第二章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 2 1 引言 目前市场存在的电梯监控软件多是基于c s ( 即客户端朋暖务器) 结构，这种结构的 软件在很多领域( 如办公自动化等) 已逐渐淘汰，而由于其实时陛较强的特点，在控制 领域尚有一定市场，但随着计算机性能和网络速度的提高，c s 结构的优势渐渐失去， 而代之以基于w e b 的b s 结构，这是一种较新的分布式系统开发模式，具有c s 结构无 法比拟的优点，基于w e b 的电梯远程监控软件就是采用这种模式。采用这种开发模式的 电梯远程监控系统结构如图 圄2 1 基于b s 模式的电梯远程监控系统结构示意图 f i g 2 1t h es t r u c t u r eo f m o n i t o rs y s t e mb a s e do nb sm o d e 2 2 基于w e b 的电梯远程监控软件总体设计 2 2 1 开发模式选择 基于w e b 的电梯远程监控软件采用的是b s 结构，这是一种较新的分布式系统开发 模式，b s 即是b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 的缩写，相对于过去采用的 c s ( c l i e n t s e r v e r ) 开发模式，b s 结构有其明显的优点：首先它对客户端要求少，只要有 一7 东北大学硕士学位论文第二章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 一个浏览器( 如微软的l e 浏览器) 就可以了，更新代码方便，不需要到每个分站去调 试，节省人力物力。相比之下c s 的缺点就在于客户端软件的发布以及更新繁琐，还要 定义分公司到中心的通讯协议，工作量大。经过对比和分析，本系统采用了b s 结构的 开发模式。 2 2 2 相关技术介绍 由于b s 结构的固有特点，其服务器端须配置有w e b 服务器供远程浏览器访问， 本系统采用微软公司开发的i i s 作为w e b 服务器；客户端浏览器在访问服务器时将会下 载调用服务器所提供的网页，并通过对网页内容的操作实现对远程电梯电机的控制，所 以，网页的开发就是b s 结构系统开发的重点，而作为b s 结构的监控软件，要在网页 上实现对实际电机的状态监测和控制，就不能采用普通网站网页的开发技术，这里采用 的实现方式是将开发好的具有监控功能的a c t i v e x 控件嵌入到网页中。a c t i v e x 控件的 开发采用的工具是v i s u a ls t u d i o6 0 ，开发语言为v c + + ，使用t c p i p 与服务器进行连 接。上位机与下位机的通讯采用了v c 所提供的串口通讯控件m s c o m m ，这是一个成 品a c t i v e x 。 2 2 1 1w e b 服务器i i s b s 结构系统的服务器必须运行一个w e b 服务器程序以提供h t t p 服务，这个服务 器程序常被称为h t t pd a e m o n ，缩写为 r r t p d ，它用来监听客户端的h t t p 请求，并 提供服务【2 j 。微软公司的i i s ( i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ) 就是这样的一个h t t p d 。它是 一组i n t e r n e t 服务器加上一些可以在n t 操作系统下运行的服务( 包括w e b 服务器、f t p 服务器、n n t p 服务器和s m t p 服务器，分别用于网页浏览、文件传输、新闻服务和邮 件发送等方面) 组成，包括了一系列用于建立管理网站、搜索引擎的程序集，是允许在 公共i n t r a n e t 或i n t e m e t 上发布信息的w e b 服务器。i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r 通过使用 超文本传输协议( h t t p ) 传输信息。1 1 ” i i s 提供了一个图形界面的管理工具，称为i n t e r a c t 服务管理器，可用于监视配置和 控制i n t e m e t 服务。 2 2 1 2h t m l 与a c t i v e x h t m l ( h y p e rt e x tm a r k u pl a n g u a g e 超文本标记语言) 是种制作w e b 页面的标准 语言，它消除了不同计算机之间信息交流的障碍。m a r k u p 的意思就是“设置标记”，用 于标记文档的类型、格式等信息。普通网页多是使用h t m l 对文档进行排版，或者用 于标记图片等多媒体格式，但h t m l 也定义了一种o b j e c t 格式，可以用来在网页中使 用它所支持的各种对象( 多为o l e 对象) 。a e t i v e x 就是o l e 的一种。 8 东北大学硕士学位论文 第二章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 a c t i v e x 插件以前也叫做o l e 控件或o c x 控件，用于基于组件软件的一种w i n d o w s 标准。嘲它定义了组件、对象和接口的分层结构。a c t i v e x 组件由一个或多个对象组成， 这里的每个对象封装了功能和数据，并通过一个或多个接口，使其它组件能访问它的功 能和数据，可以将其插入到w e b 网页或其它应用程序中。在因特网上，a c t i v e x 插件 软件的特点是：一般软件需要用户单独下载然后执行安装，而a c t i v e x 插件是当用户浏 览到特定的网页时，l e 浏览器即可自动下载并提示用户安装。a c t i v e x 插件安装的一 个前提是必须经过用户的同意及确认。f 1 坷 a c t i v e x 插件技术是国际上通用的基于w i n d o w s 平台的软件技术，除了网络实名插 件之外，许多软件均采用此种方式开发，例如f l a s h 动画播放插件、m i c r o s o f tm e d i a p l a y e r 插件、c n n i c 通用网址插件等。 2 2 1 3t c p ，职 t c p i p 是由许多协议组成的一族协议，其中每一个协议都面向i n t e m e t 中的某一特 定应用。每一个协议都可以不依赖于别的协议使用，这使它们与其它的传输技术兼容。 t c p 提供两个主机之间端到端的会话控制。t c p 是面向连接的，它要求在交换数据之前 必须先建立会话连接。t c p 还为要求面向连接服务的应用差错检测和纠错。u d p 被称 为无连接协议，没有提供纠错和流量控制的功能。上层协议可弥补u d p 的不足。这提 供了一种流式协议，它不需要源和目的主机作大量处理。因为不需要大量的处理，发送 和接收数据单元的延迟就会很小。 1 0 1 s o c k e t 接口是t c p i p 网络的a p i 。也就是说，s o c k e t 接口定义了许多函数或例程， 程序员可以用它们来开发t c p i p 网络上的应用程序。s o c k e t 是网络通信过程中端点的 抽象表示。为了进行网络通信( 通过s o c k e t 接口) ，程序在网络对话的每端都需要一个 s o c k e t 。两个s o c k e t 之间的连接可以是面向连接的( 点对点连接) 也可以是无连接的。通 过s o c k e t 传输数据时，可以使用字节流或数据报。面向连接的通信对应的是t c p ，使 用虚电路一两个端点之间的链路似乎是点到点连接。也就是说，网络软件建立好连接以 后，可以在一个平衡的字节流中和远地主机交换数据。其传输特点是通信可靠性高，按 发送的顺序接受数据。无连接方式，对应的是u d p 协议，这种方式不提供数据无错保 证，数据可能丢失和重复，报文长度有限( 最大长度可设为3 2 7 6 8 字节) 。在本系统中， 对电梯端运行状态进行采集时，由于数据量小，可靠性要求高，所以采用面向连接的方 式。 对于视频和音频信息，采用无连接方式。要在程序当中增加对数据丢失的处理功能。 微软提供了w i n d o w ss o c k e t s a p i ，即w m s o c k ，它基于加利福尼亚大学伯克利分校 的伯克利u n i x s o c k e t s ，定义了w i n d o w s 的网络编程接口，所以w i n s o c k 既包括b s d 风格的例程，还加入了w i n d o w s 的扩展部分，例如用于消息驱动的扩展函数。w i n s o c k 9 东北大学硕士学位论文第二章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 可以运行在许多网络协议之上，包括t c m p 、x n s 、d e c n e t 、i p x s p x 等。在w i n 3 2 环境下，w i n s o c k 提供线程安全。通过微软与标准组织的努力，为w m s o c k 定义了应用 程序设计接口( w i n s o c k a p i ) ，可以非常方便地利用下层的网络协议( 如t c p f l p ) 进行 网络通讯。 在w i n s o c k 的基础上，m f c ( m i c r o s o f tf o u n d a t i o nc l a s s e s ) 通过提供两个类 c a s y n c s o c k e t 和c s o c k e t ，来支持使用w i n s o c k a p i 设计通讯程序。m f c 把复杂的 w i n s o c k a p i 封装到类里，这使得编写应用程序更容易。其中，c a s y n c s o c k e t 类逐个封 装了w i n s o c k a p i ，为高级网络程序员提供了更加有力而灵活的方法。这个类基于程序 员了解网络通讯的假设，目的是为了在m f c 中使用w i n s o c k ，程序员有责任处理诸如 阻塞、字节顺序和在u n i c o d e 与m b c s 间转换字符的任务。为了给程序员提供更方便的 接口以自动处理这些任务，m f c 给出了c s o c k e t 类，这个类是由c a s y n c s o c k e t 类继承 下来的，它提供了比c a s y n c s o e k e t 更高层的w i n s o c k a p i 接口。c s o c k e t 类和c s o c k e t f i l e 类与c a r c h i v e 类一起合作来管理发送和接收的数据，这使管理数据收发更加便利。 2 ，2 1 4 使用控件编程实现串口通讯 上位机与下位机通过串口进行通信，所以在上位机软件中，要包含串行通讯功能。 与以往d o s 下串行通信程序不同的是，w i n d o w s 不提倡应用程序直接控制硬件，而是 通过w i n d o w s 操作系统提供的设备驱动程序来进行数据传递。串行口在w i n 3 2 中是作 为文件来进行处理的，而不是直接对端口进行操作，对于串行通信，w i n 3 2 提供了相应 的文件i o 函数与通信函数，通过了解这些函数的使用，可以编制出符合不同需要的通 信程序。v c 中可以通过三种方式实现这个耳的。【如】 ( 1 ) 使用v c + + 提供的串行通信控件m s c o m m 。这是一个现成的a e t i v e x 控件，使 用最为简单，编程人员只需要关心控件提供的对w i n d o w s 通讯驱动程序的a p i 函数的 接口。换句话说，只需要设置和监视m s c o m m 控件的属性和事件。 ( 2 ) 在单线程中实现自定义的串1 2 1 通信类。m s c o m m 控件简单易用，但由于必须拿 到对话框中使用，在些需要在线程中实现通信的应用场合，控件的使用显得捉襟见肘。 此时，可以在单线程中建立自定义的通信类，这样就能够按不同需要定制灵活的串口通 信类，弥补控件的不足。 ( 3 ) 多线程下实现串行通信。方法( 1 ) 、( 2 ) 适用于单线程通信。在很多工业控制系统 中，常通过扩展串口连接多个外设，各外设发送数据的重复频率不同，要求后台实时无 差错捕捉，采集，处理，记录各端口数据，这就需要在自定义的串行通信类中刨建端口 监视线程，以便在指定的事件发生时向相关的窗口发送通知消息。 在实际的群控系统中，由于电梯较多，需要采用方式( 3 ) 才能完成对多部电梯的控制。 1 0 第二章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 2 2 3 开发环境与开发语言 目f i i _ 市向上常见的操作系统主要有o s 2 ，a p p l em a c i n l o s h ，u n i x ，w i n d o w s x p ， w i n d o w s 2 0 0 0 等。 o s 2 和m a c i n t o s h 在国内的使用比较少。 u n i x 支持多用户、多任务，具有丌放性、可扩展性和很好的安令机制，但揲作比较 复杂，用户要经过一段时间的i | 1 练爿能使用，同时图形用户界面也不足它的强项。如果 采用u n i x 操作系统，势必影响监摔软件的推广利使用。 w i n d o w s2 0 0 0 是个比较成熟的操作系统，非常方便用户的使用和网络管王甲，并且 具有图形用j 、界面、拥有3 2 位抢先式多仟务机制、集成大量硬件驱动程序、多的新设 备，还可以支持以往的多种多样的旧设备。主要优点如下口j ： 安全性能更高。无论是在小型企业还是存跨h 公司i 一作，w i n d o w s2 0 0 0 的安全特 性都可以为用厂i 提供一个安全的文件系统，以及新的设置安全性的工具。支持新的授权 技术，即用户所能使用的系统资源要由用户所得到的授权决定。w i n d o w s 2 0 0 0 更把冈特 网的安伞标准k e r b e r o s5 作为域用户的主要安全标准，客户和服务器都将在k e r b e r o s 的 对活t ，被认汗。该协议核对任何播送数据的完整性和机密性，k e r b e r o s 安全支持基于 d c o m ，r p c 或w i n d o w s n t 安全接口上的签名程序。k e r b e r o 能在网络上的任何地力 验证用户帐号信息，网络服务器能够更快验汪客户并日减少网络负担。当网络请求需要 多重的服务器运输时，程序能将一个客户的授权从一个服务器托付到另一个。 网络连接更加简便。w i n d o w s2 0 0 0 充分考虑了各种用户的要求，在系统l 卜提供连 接多种网络类型的安全向导，包括对局域网、对等网以及因特网的简便连接。 丰富的多媒体技术。多媒体技术是作为多项单媒体技术的结合，这多项单媒体包 括视频、音频、图像、图形、动画、文字等。多媒体技术是计算机技术的项重要应用， w i n d o w s2 0 0 0 包含对d i r e c t x 的全方化支持，用户可以得到高质量的图形、影像、3 d 动画和环绕立体声。 增强的文件系统aw i n d o w s 2 0 0 0 的安全性是毋庸质疑的，作为安全机制的重要保 障之一就是它的增强的文件系统。w i n d o w s2 0 0 0 主要采用w i n d o w sn t 的n t f s 文件系 统的改进版本，这种文件系统提供许多性能改进和大量新特性，用户可以加密磁盘上的 任意文件和文件夹，并且可以对其他使用者任意授权。 此外，w i n d o w s2 0 0 0 还具有易用和稳定的特性。这些特点使得在w i n d o w s2 0 0 0 下 j i ：发监控软件具有良好的基础。 操作系统选定以后，我们所要解决的问题就是选择种合适的语者来进 j ：监控软件 的i g - 2n 考虑到水系统要实现诸多复杂功能，既有数据库方而的，又有网络编程、大黾 东北犬学硕士学住论文 笨二章基于w e b 的电梯远程监控软件设计 的用j 、t 界面殴计、多媒体信息处理等，编写的软件还要能向卜与硬件 j 交道，综合以上 因素，必须选择一种高效、兼容，阽好、功能强人的丌发i + 具。本着这样的原则作者考察 了多种开发工具。 v b 的可视化程度比较高，摔件灵活易用，但其石起来更适合丁川 9 4 学爿编程的秽j 学者，d e l p h i 的界i 自i 功能强大，但刈j ：系统所要求的灵活、高效方血却不足它的强项。 山微软公- j 开发的v i s u a lc + + 足w i n d o w s 平台下最强有力的丌发工具，现在最常剧 的版本是6 0 。w i n d o w s 操作系统本身大部分足使用c c + + 语占写成的，而v i s u a lc + 十 f 是使用c c 十+ 语高的w i n 3 2 应_ l j 程序集成丌发环境，因此，使用v i s u a lc + + 来进 j w i n d o w s 应用程序的丌发便有着得灭独厚的优势。v i s u a lc + + 在提供可视化的编程方法 的同时，也适用于编写直接对系统底层操作的程序，其生成代码的质量，也要优丁其它 的很多丌发工具。m i c r o s o f t 公司为v i s u a lc + + 提供了+ 套完整的编程接u - - m i c r o s o f t 基本类库，即m f c 库。m f c 库在些可重用的类中封装了所有向向过稃的w i n d o w s 函数，还支持各种w i n d o w s 控件、消息、图形设备进口、菜单、对话框、属性表、数 据库以及a c t i v e x 控件等，大大简化了w i n d o w s 编程1 4 j 。 此外，v i s u a lc + + 6 0 比早期版本提供更好的s q l 支持。项目工作空叫视窗中的 d a t a v i e w 窗格简化了对o d b c 数据源的使用。文本编辑器对s q l 语句进行彩色编码， 以帮助减少语法和拼写错误。所以，选择v i s u a lc + + 6 0 作为软件丌发平台。 2 2 4 模块设计与功能描述 基于w e b 的电梯远程监控系统功能是实现电梯的本地和远程监控、电梯运行历史数 掘的保存、电梯群控等，主要功能如图2 2 所示 r _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 监测软件 f r 。 雕 俐22 荩jw e bf 。门i u 梯脸控欺什功能模块h f i g12l ：l t n c l i o nt h a i lo l 、t h ec l c v a t o l n l o i l i t o r i n g 。( ) f 1 、a r eb a s e do i lw e b 12 l圳别务引 一 附