（电气工程专业论文）变压器安装现场监控系统.pdf

巴海大学硕士学位论文 a b s t r a c t s u r v e i l l a n c e s y s t e mi s u s e dw i d e l y n o w a d a y s i ti sm a i n l ya p p e a r e di n c o n f i d e n t i a lo ro t h e rd e p a r t m e n tt om o n i t o ra n dc o n t r o lt h ei m p o r t a n tp l a c e w i t ht h ed e v e l o p m e n to f s c i e n c e ，c o m p u t e ra n d n e t w o r kt e c h n o l o g y , t h e s u r v e i l l a n c es y s t e me x p e r i e n c e st h r e es t a g e sf r o mm a n o g ，d i g i t a lt on e t w o r k t h e p a p e rs t u d i e st h ed i g i t a ln e t w o r ks u r v e i l l a n c es y s t e mb a s e do nw e bt r a n s m i t t e r s n s 1 10w h i c hi si n s t a l l e di nt h et r a n s f o r m e rs u b s t a t i o n f o u rc a m e r a sa r ei n s t a l l e d i nv a r i o u sd i r e c t i o n st om o n i t o ra n dr e c o r dt h es i t u a t i o ni nt h es c e n eo fat r a n s f o r m e r i n s t a l l t h es y s t e mh a st w od e f e c t s t h ej p e gp i c t u r e sa r es t o r e di ns e r v e r sh a r d w a r e w h i c hc a l lo n l yb eb r o w s e ds e p a r a t e l ya n da l li m a g e sa r ep u ti nt h ef o l d e r sw h i c ha r e d i f f i c u l tt os e a r c h t h es o l u t i o ni sp u tf o r w a r da n da c h i e v et h ef a v o r a b l ee f f e c t t op l a yb a c kt h ed i g i t a li m a g e sc o n t i n u o u s l y , t h el o c a la n dn e t w o r kp l a y b a c k s o f t w a r ea r ed e s i g n e dw h i c hu s ev i s u a lc + + 、j a v a s c r i p t 、a s p 、c o ma n da c t i v e x t e c h n o l o g y i td i s c u s s e st h em e t h o dt od i s p l a yt h ep i c t u r e sa n dt h en u m b e ro f p r e d o w n l o a d e di m a g e s ( n ) i nd e t a i l a tl a s tt h ep a p e rb r i n g sf o r w a r da s e to f a p p r o x i m a t ef o r m u l at oc a l c u l a t en m a dt og u a r a n t e et h ec o n t i n u o u sp l a y b a c k ， a sf o r t h ep r o b l e mo fs t o r a g e ，ac o m p o u n dl i s t s t r u c t u r ei s a d o p t e di n p r o g r a m m i n gt h ea d m i n i s t r a t o rc a nu s ei tt o s a v et h ep i c t u r e sc i r c u l a r l ya n da d j u s t t h el e n g t hu n i to fs t o r a g es u c ha sh o u r , d a y , m o n t ha n de v e ny e a ri tc a na c c e l e r a t et h e r e s e a r c ho ff i l e so b v i o u s l n t h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e mi so p t i m i z e da f t e rd e v e l o p m e n ta n dg a i nt h e p r o m i n e n te f f e c ti np r a c t i c e k e y w o r d ：s u r v e i l l a n c es y s t e mc o m p o u n dl i s t v i s u a lc + +a c t i v e xc o n t r o l i i 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他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了谢意。 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交 论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：嗵翩签毪氆均。蠡期： 上海大学硕士学位论文 第一章绪论 随着改革开放的持续深入，国民经济快速增长，全国g d p 增幅连续多年保 持在8 左右的高位，经济的增长带来了电力的需求，由于电力建设的滞后，电 力供应己成为经济增长的瓶颈，电力市场也一直是卖方市场。为解决供电的供需 矛盾，国家加大了对电力设施的基础投资，供电公司也把建设强大的电网作为一 项发展目标。目前，一座座变电所正在拔地而起，一条条输电线路正在祖国大地 上延伸。在电力建设过程中，如何保证项目安全、快速、高标准地实施，一直是 大家探讨和研究的课题。变压器作为一个变电所的心脏，其安装显得尤为重要， 必须做到按程序施工并进行过程控制。 变压器安装必须按程序施工。首先，变压器安装工序复杂，前后其有1 7 道 工序( 见附表一：变压器安装旌工流程) 。其次，工序先后不可逆性，有些工作 必须在前一道工序完成，如果发生遗漏后道工序将不可弥补。例如，变压器上墩 后，首先要检查氮气压力，对残油要进行全分析、测量微水、介质损、色谱、简 化，不可直接进行注油，必须等残油合格后才可进行下道工序；再次，前道工序 的结果，直接决定后道工序的施工方案。如变压器零附件安装前，必须确保铁芯、 线圈浸没在油里面，空露时间累计不得超过4 小时，正常抽真空是空露的2 倍， 如空露时间长了，抽真空也相应延长；第四，工序的省略，有不可检查性。 变压器安装必须进行过程控制，首先，变压器的安装过程必须进行内外配合， 如变压器吊芯是从变压器外壳外部向内部吊运、安装的过程，这就要求控制吊运 过程的稳定性和内部就住的准确性；其次，安装工艺要求严格，变压器的安装过 程等同于医生给心脏做手术，要求相当高，再次安装过程不能有缺件和遗留物体， 否则将会造成严重的后果。如1 9 8 9 年，1 1 0 k v 河口变电所，在进行变压器吊芯 过程中，一名工人在拆卸螺丝时，感觉到一只弹簧垫片掉进了变压器线圈，如果 不找出，这片垫片很可能随着油的热循环漂进变压器线圈，造成匝间发热，后果 不堪设想。尽管变压器已安装完毕，但为了找出这只垫片，还是决定拆卸返厂吊 芯寻找。这件事在南通供电史上至今还让大家记忆犹新，可见过程控制的重要性。 变压器安装施工现场设备多、施工机具多、试验仪器多、施工人员多，在如 此复杂的现场环境下，必须保证人员、漫各的安全，如何做到这一点，只有保证 上海大学硕：e 学位论文 人员、设备在控，受控。 为确保变压器安装安全、高效、高质地完成，本文移植目前已成熟的考场网 络数字视频监控系统，对施工现场进行远程实时监控。在使用过程中发现该系统 存在无回放功能及图像存放不利于检索这两个主要缺陷，在本文中就此两问题进 行了讨论，并提出了解决方案，经试验验证和实际使用，证明该方案是可行的， 使该二问题得到了比较合理的解决。 这里首先对视频监控系统做以下相关的介绍。 视频监控系统2 的发展大致经历了三个发展阶段： n 1 在2 0 世纪9 0 年代初及其以前，主要是以模拟设备为主的闭路系统， 称为第一代视频监控系统，即模拟视频监控系统。 f 2 ) 2 0 世纪9 0 年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展， 人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，从而大大提高了图 像的质量，增强了视频监控的功能。这种基于多媒体计算机的系统称为第二代视 频监控系统，即模拟输入与数字压缩、显示和控制系统。因为核心设备是数字设 备，因此可以称为数字视频监控系统。 f 3 ) 到了2 0 世纪9 0 年代末特别是近两三年，随着网络带宽、计算机处理 能力和存储容量的迅速提高，以及各种实用视频信息处理技术的出现，视频监控 进入了全数字化的网络时代，称为第三代视频监控系统，即全数字视频监控系统 或网络数字视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压 缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控 行业的技术革命。 视频监控系统的第二阶段和第三阶段可以统称为数字视频监控系统。这里用 数字视频监控系统的第一种方式和第二种方式来区分。本文采用的就是第二种方 式的网络数字视频监控系统。 目前国内的视频监控系统的发展情况是：模拟视频监控的比例急速减少，数 字视频监控系统逐渐占据主导地位，特别是新安装的视频监控系统。就技术角度 而言，网络数字视频监控系统是未来数字监控系统的发展方向，具有很高的先进 性和可扩充性。 上海大学硕士学位论文 1 1 第一代视频监控系统 1 1 1 第一代视频监控系统简介 到目前为止，第一代视频监控系统即模拟监控系统的技术已经很成熟，而且 应用也非常广泛。典型的模拟视频监控系统一般由图像摄像部分( 摄像机、镜头、 云台、麦克风等) 、图像传输部分( 一般采用电缆、光缆、射频等) 、系统控制部 分( 操作键盘、视频分配器、视频矩阵切换器、云台控制解码器、字符叠加器等) 和显示记录部分四大部分组成，系统组成框图如图1 ，1 所示。 一 j 模拟摄像机r 茅产_ 一l 叫显示 视矩 频阵一彳i 分切 配换 h 操作键盘 i 云台解码器l 膜j 操作键盘 图11 模拟视频监控系统组成示意图 1 1 2 第一代视频监控系统存在的问题 第一代视频监控系统即模拟视频监控系统目前已达到了很高的水平。摄像技 术、传输技术、系统控制技术都得到了长足的进步，确立了在安全防范系统中的 重要地位。但传统的模拟闭路系统具有很多其自身的局限性，主要有以下几点： ( 1 ) 通常只适用于小范围的区域监控。有线模拟视频信号的传输距离有限， 若采用同轴电缆，当传输距离大于1 0 0 0 m 时，信号容易产生衰耗、畸变、群延， 并且易受干扰，是图像质量下降，这就决定了模拟视频监控适合于单个大楼，小 的居民区以及其他小范围的场所； f 2 ) 布线工程量大，系统的扩展能力差，对于已经建好的系统，如要增加新 1 上海大学硕士学位论文 的监控点，往往是牵一发而动全身，新的设备也很难添加到原有的系统之中； f 3 ) 大多采用录像机作为存储工具，磁带作为存储介质，这种方式不仅记录 信息量有限，数据的存储会耗费大量的存储介质( 如录像带) 。而且磁带易变形， 磁头、磁带间磨损大，加上采用模拟信号方式记录读取，严重失真，播放的音像 质量远不能满足现成的要求，查询取证也十分烦琐。 因此，随着数字技术的发展，图像数据压缩编码技术及标准的改进，芯片 成本的不断下降，数字视频监控系统电迅速发展起来。 1 2 第二代视频监控系统 第二代视频监控系统即数字视频监控系统以计算机为中心，数字视频处理技 术为基础，利用图像数据压缩的国际标准( j p e g 、m p e g 一1 或m p e g 4 ) ，综合 利用图像传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。 数字视频监控系统将摄像机获取的模拟电视信号转变为数字视频信号以便于计 算机处理，或者由数字摄像机直接输出数字视频信号，在计算机显示器上显示多 路活动图像的同时，可将各路信号分别存储于计算机的硬盘内或在网络上进行传 输。在实时情况下，每路信号在监视、记录、回放时都能达到最大为2 5 f s 的活 动图像的效果。 数字视频监控系统除了具有传统的闭路电视监控系统的所有功能外，还具有 远程视频传输、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能，毕竟在数 字图像上进行各种操作要比模拟信息处理要容易得多。与数字视频监控系统相关 的主要技术有视频数据压缩、视频的分析与理解、视频流的传输与质量控制等。 数字视频信号具有频谱效率高、抗干扰能力强、失真少等模拟信号无法比拟 的特点。 1 2 1 第二代视频监控系统的组成 第二代视频监控系统即数字视频监控系统组成示意图如图1 2 所示。 上海大学硕士学位论文 第一种方式 图1 2 数字视频监控系统组成示意图 目前大部分的数字监控系统还是通过图像采集卡将模拟摄像机传过来的模 拟视频图像转换为数字图像信号，因此图像采集编码卡是基于p c 机的数字视频 监控系统中的关键设备，一块卡往往支持一路到四路视频采集压缩。采集编码卡 的质量和性能的好坏直接影响整个系统的可靠性和稳定性。基于p c 机的数字视 频监控系统采用软件来设计实现摄像机到监视器的视频矩阵切换、录像、云台和 镜头的控制、通过串口连接报警设备的报警信息等。计算机是数字视频监控系统 的核心，配备有大屏幕显示器、大容量硬盘，也可再配上光盘刻录机。就是图 1 2 中数字视频监控系统的第一种方式。 数字输出摄像机的出现产生了真正的全数字视频监控系统。数字摄像机直接 传输数字化后并经过压缩编码的数字视频图像流，通过网络将视频流传输到计算 机中。这种数字摄像机还可以就地输出控制信号控制云台解码器。这就是图1 2 中数字视频监控系统的第二种方式。 就技术角度而言，数字视频监控系统的第二种方式是未来数字视频监控系统 的发展方向具有很高的先进性和可扩展性。但这两种方式具有各自的应用场合， 如果已经具备远程传输和计算机网络，那么上述第二种方式的采用就有了用武之 地，性价比很高；如果尚役有计算机网络，第二种方式未必就比第一种方式性价 比高。因此，要根据现场的实际情况来设计方案。 上海大学顶士学位论文 1 2 2 数字视频监控系统与模拟视频监控系统比较 数字视频监控系统与模拟视频监控系统在性能等各方面的比较参见表11 表1 1 数字视频监控系统与模拟视频监控系统比较 模拟视频监控系统数字视频监控系统 由摄像机、视频分配器、画面分割器、矩阵切用计算机完成全部采集、存 换器、视频转换器、监视器、录像机、远程调储、控制和传输功能，设备简 系统配置 制等组成。配置繁琐，连接复杂，可靠性低 洁，只需在计算机上安装软、 硬件系统，再连好摄像机即 可，可靠性高 存储介质 定时更换录像带，录像带使用及耗费巨大，成 大容量硬盘存储，成本低，可 本高，保存时间短，携带麻烦用光盘刻录方式做成光盘永 久保存 录像质量扫描线分辨率低于3 0 0 线采用j p e g 、m p e g 压缩编码， 显示器高清晰显示 多画面显示需用专门设备如多画面分割器 计算机显示器可以多画面显 和切换 示 录制内容安不能加密，录像内容一般人员即可擦除可以加密，录像数据一般人员 全措施不能修改 访问纪录没有任何日志自动记录所有访问系统的人、 时间及报警事件 管理 需多人值守 可无人值守 远程传输传输距离有限 可以通过电话线或互联网、局 域网进行远程图像传输，从而 可以进行远程监控 系统升级要更换重要的大型殴备 只需更换软件或小部分硬件 1 3 本课题主要内容 本论文研究的视频监控系统基于网络发送器s n s 1 1 0 口】。它集模拟信号数字 信号转换，网络发送等主要功能于身。属于数字视频监控系统的第二种方式， 即网络数字视频监控系统。 s n s 一1l o 安装在变压器施工现场内，它连接到摄像头或者其它外部设备之后， 将视频图像经过z i p 算法压缩为动态j p e g 图像，并通过网络( 以太网、电缆调 制解调器) 发送到由网络连接的各个地方。这样使网络内的计算机都成为监控终 端，不受地域环境的限制。在实时监视的同时将图像自动以帧的形式保存在 s n s 1 1 0 指定的f r p 服务器上。 上海大学硕= 七学位论文 监控系统示意图如下所示 图1 3 基于s n s 1 1 0 监控系统结构示意图 在使用过程中发现系统存在两个主要缺陷。在服务器硬盘中存放的是一幅幅 j p e g 格式的图片，只能单幅观看，不能连续回放已录制的图像；图像以常规的 文件夹方式存放，录制的时间越长，占用的服务器空间越大，不能循环保存，且 当图像数量比较大时，用户检索起来非常不方便。 对于观看连续的图像，设计了本机回放及网络回放等几种回放软件，综合使 用了v i s u a lc + + 、j a v a s c r i p t 、c o m 及a c t i v e x 等编程技术。文中详细讨论了图 片显示方法，回放中预先下载图片数量n 这些问题，并得出了一套近似公式。 针对图像存放的问题提出一种复合链表的结构，利用它可以循环保存图像， 并且管理员能够根据硬盘容量调整存储的时间长度单位，长度单位可以取为小 时、天、月甚至年。 咀上改进的功能与原有的系统功能相组合，使用户即能实时观看图像又能回 放需要时间段内的图片，管理员能够根据实际存储容量的情况调整存储的时间长 度并控制系统的各个参数，功能强大操作方便，有很大的使用范围与价值。已经 在实际使用中取得了很好的效果。 为解决网络拥塞问题，文中详细讨论了预先下载图像数量n 的计算方法，提 出了快速的近似计算公式，该计算方法还可以从视频监控系统推广到视频点播系 统，可以解决如何最有效的利用网络、防止阻塞等一系列问题。有关计算预先下 载图像数量n 的精确公式还有待于进一步的研究。 论文主要内容如下： 第一章是绪论主要叙述了视频监控系统的发展，模拟、数字视频监控系统的 7 上海大学硕士学位跄文 介绍和比较，以及课题的研究意义。 第二章介绍了本课题需要用到的一些理论知识，c o m 的相关知识：c o m 技 术，c o m 组件与接口，c o m 组件的特性及实现规则。a c t i v e x 相关知识：a c t i v e x 技术的发展，a c t i v e x 包括的内容，a c t i v e x 控件技术。多线程的概念、v i s u a lc + + 中工作者线程的创建以及线程间通讯的方法。 第三章针对图像保存过于简单以及不能回放的缺陷设计本机回放软件。提出 了一种复合链表存储结构用于改善存放的缺陷，对于回放过程中j p e g 图片的显 示这一关键问题使用了c o m 中i p i c t u r e 这个接口，并阐述了图像显示的步骤方 法。 第四章将第三章中的本机回放软件改进为网络回放软件，使用户使用更为方 便，并就回放中预先下载图像数量n 的问题进行了研究；为了充分利用系统资 源及时间，进而编写a c t i c v e x 控件解决下载播放同步的问题，使用了多线程模 式。 第五章对本文进行了总结。提出了迸一步研究的方向。 上海大学硕：匕学位论文 附表一：变压器安装施工流程 作业流程 主要作业内容 管理标准 油箱检查 外观检查 1 作业步骤1 配管检查 各部件检查及试运转 无异常 脱气装置、真空泵、d a 发生 按e 一2 0 0 0 0 0 3 中4 1 项 丫 装置 检查运输时有无异常 2 搬入件收货检l 外观检查、封入气体压封入气体温度和压力 力按e 。2 0 0 0 0 0 3 封入气体温度、冲击加冲击加速度3 g 以下 _ 一2 1 油的收货 速度 绝缘油种类确认 水分在4 0 p p m 以下 绝缘油的耐电压试验 3 5 k v 25 r a m 以上 r 3 组装场地所平整度调 对于安装场所的平整 度以 任意3 点在 4 点确认平整进度 3 m m 以内 和g i s 连接时优先 确认连接处精度 一4 外装件收货 检查运输时有无异常外观检查 r 5 下油管安装、套管 安装主体周围下部油 升高座安装 配管 目视检查 安装套管升高座 确认接口标记 确认密封件位置 l 需要时安装隔 + 1 音板 对照标记位置装配 垂直度 进行水密焊接1 5 1 0 0 0 r a m 以下 6 冷却器支架安装 确认支架的位置后安 装 偏心3 m m 以内 上海大学硕士学位论文 续表 作业流程主要作业内容管理标准 上 冷却器起立 垂直度 管道组装15 1 0 0 0 r a m 以下 接口标记确认 7 冷却器、配管组装 密封件位置确认 螺丝紧固确认 一面向油箱内吹d a 空d a 露点一4 0 0 c 以下 气一面安装 8 套管安装 确认螺丝力矩 套管2 0 0 0 m n 以上 测定绝缘电阻( 使用铁心1 0 m r 2 以上 1 0 0 0 v 摇表) 1r 检查机能后装配油枕、 压力释放无异常 9 乡 装零件安装 装置、温度计等 测定绝缘电阻( 用5 0 0 v2 m n 以上 摇表) + 一配管、配线组装 主体周围的电线管安装 及配线 油面计、气体继电器、 电线管、铠装电缆的泄露 压力释放装置、温度计、 试验，以9 8 0 p a 加压，用肥 b c t 、油泵、 皂水检查 测温电阻等 一缆架设置l 电缆架安装精度3 r a m 以内 l 及组装 向油箱内吹干燥空气 d a 露点一4 0 0 c 以下 内装套管紧固确认 密封件位置确认 通电连接处，紧固力矩按e 2 0 0 0 0 0 3 中4 2 项 确认 外部湿度8 0 以下 d a 露点一4 0 0 c 以下 油箱内湿度5 0 以下 作业条件( 不是雨天) ( 根据和内部露出时间 关系进行管理) 氧气浓度1 8 以上 1 0 内部接线、点检 带进现场的工具管理 r 开口部的防尘保护 套管端子和引线的连接 按图纸 及绝缘件的安装 紧固力矩的管理 按e 一2 0 0 0 0 0 3 中42 项 安装结束后绝缘距离、 按图纸指定 杂物的管理 等效露出时间2 4 小时以 测定器身露出时间 内，按e 2 0 0 0 0 0 3 中42 项 0 上晦大学硕士学位论文 续表 作业流程 主要作业内容管理标准 从油枕的抽真空阀抽真 l l 抽真空 空到达真空度6 87 p a 以下 真空泄露试验( 测定泄 1 3 p a 一3 0 分钟 露率)抽真空2 4 小时 真空保持时间 t从上部过滤阀注油 绝缘油的耐压( 注油前)5 0 k v 2 5 m m 以上 1 2 真空脱气注 注油中的真空度1 3 3 3 p a 以下 注油中的温度( 在脱气6 0 。c 以下 装置出口处测定) 1r 注油结束从放气塞排气 13 脱气循环 注油后主体油箱内的油 1 5 p p m 以下 的水份1 0 以下 ( 2 2 0 k v 不用) 注油后主体油箱内的残 存含气量 1 4 油浸放置 油浸放置时间4 8 小时以上 是指从真空脱气注油( 常压) 1r 结束后到通电或耐压 的试验时间 1 5 油面调整 ( 也可实放1 5 项以后的 作业) 上按注油曲线和平均油温 注油曲线按图纸指定 对照标准以。一十2 1 6 调整试验 调整油面 进行调整 实施变压器各种试验按试验要领二降 绝缘电阻测定 ， 变压比试验 1 7 涂装 角位移试验 附件试验 冷却器试验等 进行补修涂装 上海大学项：l 学位论文 第二章监控系统图像播放软件实现的理论 基础 本文主要讨论如何弥补监控系统存在的缺陷，在改进过程中综合使用了 c o m 、a c t i v e x 及多线程技术，本章就这三点进行介绍。 2 1c o m 技术简介 c o m h 叫 “，即组件对象模型，是一种以组件为功能单元的对象模型，这种 模型使软件组件可以用一种统一的方式进行交互。c o m 既提供了组件之间进行 交互的规范，也提供了实现交互的环境，因为组件对象之间交互的规范不依赖于 任何特定的语言，所以c o m 也可以是不同语言协作开发的一种标准。这对程序 开发者来说，可以避免许多不必要的麻烦。 2 1 1 c o m 的发展 在c o m 的发展过程中，m i c r o s o f t 最初并没有刻意去发展一种组件化系统， 但是，随着桌面窗口系统中应用程序之间的交互不断深入，在o l e 技术的发展 过程中产生了c o m 。而后来避一步的发展表明，c o m 所定义的组件标准其广泛 性远远超过了o l e 所具有的能力。从这个意义上来讲，在组件化软件发展的进 程中，m i c r o s o f t 做出了很大的贡献。 c o m 是广泛使用的组件软件，提供丰富的集成服务，各种易用工具和丰富 的应用程序。提供了目前唯一可行的可复用、现成的客户机和服务器组件市场。 随着r a d ( r a p i d a p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t ，快速应用程序开发) 工具的引入， m i c r o s o f tw i n d o w s 编程世界越来越向大众开放。编程工具提供了事件驱动编程 的简单模型，任何人都可以不再需要学习更为复杂的编程语言和大量代码就可以 开发m i c r o s o f tw i n d o w s 程序了。组件的出现很好的解决了一些工具软件中的功 能的可复用和易修改等一些问题，它本身就是一个软件块，专门用于完成特定的 预定工作。任何程序都可以使用组件，它的好处在于可以一次编写，随处使用。 上海大学硕士学位论文 然后可以根据个人的需要纠正或是改进该组件的功能。这就需要有一种可以建立 组件的正式标准，保证其交互的兼容性和互换性。 c o m 是m i c r o s o f t 生成软件组件的标准，是构造二进制兼容软件组件的规范。 可以建立能够相互通信的组件，也就是说，c o m 像个规则，如果遵循c o m 规 则，则所编写的软件就可以与其它组件能够相互通信。 2 1 2c o m 技术 c o m 是由m i c r o s o f t 提出的组件标准，它不仅定义了组件程序之问进行交互 的标准，并且也提供了组件程序运行所需的环境。在c o m 标准中，一个组件程 序也被称为一个模块，它可以是一个动态连接库( 缩写d l l ) ，被称作进程内组件 ( i n p r o c e s sc o m p o n e n t ) ；也可以是一个可执行程序( e x e 程序) ，被称作进程外组 件( o u t p r o c e s sc o m p o n e n t ) 。因为c o m 是以对象为基本单元的模型，所以一个组 件程序可以包含一个或多个组件对象。所以在程序与程序之间进行通信时，通信 的双方应该是组件对象，也叫做c o m 对象，而组件程序( 或称作c o m 程序) 是 提供c o m 对象的代码载体。c o m 对象不同于一般面向对象语言( 如c 十+ 语言) 中的对象概念，c o m 对象是建立在二进制可执行代码级基础上的，因此c o m 对象是语言无关的。这一特性使用不同编程语言开发的组件对象能够进行交互。 m i c r o s o f t 不仅仅定义了c o m 规范标准，而且也提供具体的实现方法，在 m i c r o s o f lw i n d o w s 系统平台上，c o m 技术被应用于系统的各个层次，从底层的 c o m 对象管理到上层的应用程序交互都用到了c o m 标准。各个层次上的c o m 技术应用为我们提供了很好的范例。 对于软件程序开发人员来晓，c o m 带给他们的不仅仅是一项技术，更是一 种软件结构的实现。c o m 提供了程序互连的基础，程序之间的通信有了统一的 标准，而且这种通信可以从桌面环境扩展到网络环境，甚至是异构网络。 2 1 3c o m 组件与接口 接口定义了软件与组件所能利用的公用功能。在设计规划组件时，接口的设 计是最重要的。c o m 接口使应用程序的各种组件可以和c o m 组件的功能进行 上海大学硕士学位论文 通信。组件功能通过虚拟函数表( v i r t u a lf m l c t i o nt a b l e ) 访问，它不包含实际函数， 只是包括组件函数的一组指针。在c o m 模型中，对象本身对于客户来说是不可 见的，客户请求服务时，只能通过接口来进行。每一个接口都是由一个1 2 8 位的 全局唯一标志符( g d ，g l o b a l l yu n i q u ei d e n t i f i e r ) 来标识。客户通过g u i d 获得 接口的指针，再通过接口指针，客户就可以调用其相应的成员函数。至于具体功 能如何实现，则完全有对象的接口内部实现。所以，在c o m 模型中，对象通过 接口及接口中的函数为客户提供服务，对于客户来说，它是在与接口打交道。 般来说，接口是不变的，只要客户期望的接口在组件对象中还存在，它就 可以继续使用该接口所提供的服务。对象可以支持多个接口，因此组件对象的升 级可以通过增加接口的办法实现，这样得到的新接口可以不影响老接口的使用。 新客户可使用新增的接口，老客户可在不更新代码的情况下继续使用原来的接 口。 客户如何来标识c o m 对象呢? 与接口类似，每个对象也用1 2 8 位g u i d 来标 识，称为c l s i d ( c l a s si d e n t i f i e r ，类标识符或是类i d ) ，用c l s i d 标识对象可以 保证在全球范围的唯一性。只要系统中含有这类c o m 对象的信息，并包括c o m 对象所在地模块文件以及c o m 对象在代码中的入口点。尽管实现的过程会很复 杂，客户程序也可用c l s i d 来创建c o m 对象。那么客户怎么使用c o m 对象提 供的服务呢? 客户获得的又是什么呢? 实际上，客户成功的创建对象后，它得到的 是一个指向对象某个接口的指针，因为c o m 对象至少实现一个接口，所以客户 就可以调用该接口提供的所有的服务。根据c o m 规则，一个c o m 对象如果实 现了多个接口，则可以从某个接口得到该对象的任意其它接口，所以一旦得到一 个接口指针，就可以得到其它所有的接口。因此，客户在创建了c o m 对象得到 了某个结构指针后，它就可以调用该对象所有接口提供的服务。所以客户与c o m 只通过接口打交道，对象对于客户来说只是一组接口。 2 1 4c o n 组件的特性及实现规则 c o m 组件的特性主要有三个方面： ( 1 ) 语言无关性 c o m 规范的定义不依赖于特定的语言，因此，编写组件对象所使用的语言 1 4 上海大学硕士学位论文 与编写客户程序使用的语言可以不同，只要它们都能够生成符合c o m 规范的可 执行代码即可。c o m 标准与面向对象的编程语一言不同，它所采用的是一种二 进制代码级的标准，而不是源代码级。在面向对象编程( o o p , o b j e c to r i e n t p r o g r a m m i n g ) 语言中定义的对象，只能在同样的语言中被重复使用，这就大大限 制了对象的重用。o o p 语言可以被用于创建c o m 组件，所以这两种技术实际上 可以互相补充的。c o m 对象把o o p 语言中的对象封装起来，并提供一致的接口， 使得它可以被各种不同的语言所使用。例如，用c + + 实现的c o m 组件中的对象， 可以很容易的在其它的语言如j a v a 中被使用。因此，c o m 的语言无关性实际上 为我们提供了语言合作开发统的标准。 ( 2 ) 进程透明特性 在客户n 务器模型的软件结构中，运行在客户端的代码和运行在服务器端的 代码，既可以在周一个进程中，也可以在不同的进程中。如果它们运行在同一个 进程中，则由于组件和客户共享了进程的资源，因而无论对于编程还是运行效率 都是有利的情况。实际上情况往往不是这样简单，因为服务程序并不是总是作为 d l l 被装入到客户进程中，它也经常是一个e x e 可执行程序。 c o m 所提供的服务组件对象在实现时主要有两种进程模型：进程内对象和 进程外对象。进程内对象在客户进程空间中运行；进程外对象在同一机器上的另 一个进程空间或者在远程机器的进程空间中运行。在实现c o m 对象时，应慎重 选择进程模型。进程内模型的优点是效率高，但组件不稳定会引起客户进程的崩 溃，组件会危及到客户；进程外模型的优点是稳定性好，组件进程不会危及客户 程序，一个组件进程可以为多个客户进程提供服务，但进程外组件消耗资源大， 而且调用效率相对低一些。 这种区别对于客户程序来说是透明的，因此客户程序在使用组件对象是可以 忽略这种区别的存在，只要遵守c o m 规则即可。透明性的关键在于c o m 库， c o m 库负责组件程序的定位，管理组件对象的创建和对象与客户之间的通信。 当客户创建组件对象时，c o m 库负责装入组件模块或者启动组件进程，如果客 户指定在远程机器上创建对象，则两台机器上的c o m 库会协作完成远程c o m 对象的创建工作，并且在客户进程中创建一个代理对象( p r o x yo b j e c t ) ，客户程序 直接与代理对象进行交互。因此，客户程序可以不管组件对象的进程模型，即使 ls 上海大学硕士学位论文 组件的进程模型发生了变化，客户程序也不需要重新编译。 ( 3 1 可重用性 可重用性是任何对象模型的实现目标，尤其对于大型的软件系统，可重用性 非常重要。而且，由于c o m 标准是建立在二进制代码级的，因此c o m 对象的 可重用性与一般的面向对象语言如c - _ + 中的重用过程不同。对于c o m 对象的客 户程序来说，它只是通过接口使用对象提供的服务，它并不知道对象内部的实现 过程，因此，组件对象的重用性可建立在组件对象的行为方式上，而不是具体的 实现上，这是建立重用的关键。 c o m 用两种机制实现对象的重用。假定有两个c o m 对象，对象1 希望能重 用对象2 的功能，把对象1 称为外部对象，对象2 称为内部对象。 包容方式。对象l 包括对象2 ，当对象1 需用到对象2 的功能时，它可以 简单的把实现交给对象2 来完成，虽然对象1 和对象2 支持同样的接口，但对象 1 在实现接口时实际上调用了对象2 的实现。 聚合方式。对象1 只需简单的把对象2 的接口递交给客户即可，对象1 并 没有实现对象2 的接口，但它把对象2 的接口也暴露给客户程序，而客户程序并 不知道内部对象2 的存在。 对象重用是c o m 规范很重要的一个方面，它保证c o m 可用于构造大型的 软件系统，而且，它使复杂的系统简化为一些简单的对象模块，体现了面向对象 的思想。 2 2a c t i v e x 技术综述 a c t i v e x 8 ，9 _ 1 0 1 1 1 2 1 3 1 是m i c r o s o f t 提出的一组基于c o m ( c o m p o n e n to b j e c t m o d e l ，组件对象模型) 的可以使软件控件能在网络环境中进行交互的技术集合。 它与具体的编程语言无关。它是由o l e 技术发展而来的。最为针对i n t e r n e t 应用 开发的技术，a c t i v e x 被广泛应用于w e b 服务器以及客户端的各个方面。同时， a c t i v e x 技术也被用于方便地创建普通的桌面应用程序。 兰塑奎兰婴圭兰垡丝塞 2 2 1a c t i v e x 的前身o l e 的介绍 微软公司于1 9 9 1 年公布了一种叫做o l e l 0 的规范。它代表了对象的链接 和嵌入技术。o l e l ，0 是处理复合文档的一种方法。复合文档就是在一个文档中 同时保存有多个应用程序的数据，如文本图像、声音。 1 9 9 3 年，微软公司又公布了o l e 2 0 规范，所包含的t q w - b l 复合文档要多得 多，它是在c o m 基础上所提供的一整套的服务体系结构，这个结构中的元素有： c o m 、统一数据传输( u n i f o r md a t at r a n s f e r ，简称u d t ) 、结构化存储、永久链 接( m o n i k e r s ) 、剪贴板、拖放功能、链接、嵌入、在位激活、o l e 自动化、o l e 文档、o l e 控制等。 对o l e 的支持是从v c l 0 开始的，而对a c t i v e x 的支持从v c 4 i ( m f c 4 1 1 开始的，但是真正全面的支持是从v c 5 0 和m f c 5 0 才开始的。由于m f c 提供 了对o l ea p i 的封装，所以大大地方便了软件开发者对o l e 和a c t i v e x 组件的 开发。 从用户的角度来看，用户使用o l e 有三种方式：o l e 文档、o l e 自动化和 o l e 控件。首先是o l e 文档。o l e 文档是一种复合文档，用户可以使之包括来 自不同应用程序的数据和对象。这是一种集成数据的能力。实现集成数据能力的 两个方法是链接和嵌入。还有一种实现的方式，那就是进行拖放：例如在e x 。l 中选中一个表格之后，一直保持鼠标的按下，把这表格拖放到w o r d 文档中，根 据c t r l 键的按下与否，可以分别实现复制和剪贴的功能。其次是o l e 自动化。 通过使用一些高级语言，如v b a ( v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ) 、v b s c r i p t 和 j a v a s c r i p t ，o l e 可以使个应用程序开发出一个被称为o l e 自动化服务器的 o l e 组件，它提供了一些自已所特有的属性和方法，而且其它的用户可以在自 己的应用程序或w e b 页面中( 被称为o l e 自动化控制) 创建和操作这个o l e 组件。 同样用户可以在不需要学习另外一种编程语言的前提下，使用由别的开发者创建 和操作的o l e 自动化服务器。 2 2 2 从o l e 发展到a c t i v e x 1 9 9 5 ，i n t e r n e t 革命给m i c r o s o f t 的技术以极大的刺激，m i c r o s o f t 认识到 1 7 上 内= 大学硕= b 学位论文 i n t e r n e t 潮流比它先前预料的要汹涌得多，于是m i c r o s o f t 决定重整它的命名惯例， 让o l e 回到自己的本源，将o l e 技术用“a c t i v e x ”商标来销售。可以认为 a c t i v e x 是o l e 技术的发展，而这种发展的原因是由于o l e 技术在i n t e r n e t 飞 速发展的过程中与其发生了冲突，即a c t i v e x 是o l e 技术在i n t e m e t 上的扩展。 微软公司是在1 9 9 6 年3 月的i n t e m e t 专业开发人员大会( i n t e m e tp d c ) 上首次 提出a c t i v e x 这个新的术语的。本意是“a c t i v a t et h ei n t e m e t ”。和9 0 年代初期 的o l e 一样，a c t i v e x 成为了微软公司新的发展重点。而且相隔不久，a c t i v e x 所包括的内容已经超出了它的本来含义。a c t i v e x 己经成为了几乎包括切技术 的术语。比如w e b 页面、o l e 控件和复合文档( 包括了对象链接和嵌入) 等技术。 一方面，a c t i v e x 意味着各种各样组件，而这些组件包括了微软公司、i n t e r n e t 和计算机发展中的最新技术。从某种意义上讲，它不是一种技术或体系结构，而 是一种概念和方向。 a c t i v e x 和o l e 可以认为是意义相同的。以前的o l e 控件( 后缀名一般是 o c x ) 现在被称为a c t i v e x 控件；以前的o l e 文档现在被称a c t i v e x 文档。之所 以产生a c t i v e x 是由于需要紧凑的、小巧的和快速的组件，这些特点对于i n t e m e t 的网页的实现、公布和传送是很重要的。而这一切是基于c o m 和o l e 的，所 以a c t i v e x 的出现并不是用来代替o l e 的，而是用来扩展它，使之可以应用于 i n t e m e t ，i n t r a n e t 及其他应用程序的开发。 2 2 3a c t i v e x 所包括的内容 a c t i v e x 自动化服务器。a c t i v e x