（采矿工程专业论文）基于webgis露天矿车辆调度系统的关键技术研究.pdf

0，fijf，jilil ad i s s e r t a t i o ni nm i n i n ge n g i n e e r i n g k e yt e c h n o l o g i e sr e s e a r c h o f o p e n - p i tm i n e v e h i c l e sd i s p a t c h i n gs y s t e mb a s e do nw e b g i s b y j i ax i a n h a o s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r s u nh u o r a n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y 0lrif一 ， ”，j ：、 。1 j 东北大学硕士学位论文 独创性声明 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己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 嗄础 日期： 弦彦f v 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。本人同意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。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： ，l叶ij， ll 、j 东北大学硕士学位论文摘要 基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的关键技术研究 摘要 随着露天矿生产规模的不断扩大及设备的大型化、机械化、自动化程度的不断提高， 采运成本占矿山生产成本的比例越来越多，优化车队运行、准确执行生产计划，以提高 矿山产量，节约费用，取得较高的经济效益尤为重要。理论和时间上证明基于w e b g i s 的露天矿车辆调度系统将控制采矿生产转变为控制采运设备，是提高设备生产效率和矿 山产量，降低生产成本、取得较高经济效益的有效途径。 本系统是集全球定位系统( g p s ) 、网络地理信息系统( w e b g i s ) 以及无线通信技术于 一体的软、硬件综合系统。使w e b g i s 技术与无线局域网进行无缝集成，实现网上作业。 系统采用b s 三层模式将g i s 与w w w 结合起来；将电子地图切割成一定格式的栅 格图片，有效的减少数据传输量，并能够方便的进行地图操作和显示车辆位置以及历史 轨迹。另外，浏览器端不需要配备昂贵的专业g i s 软件，降低了系统成本，同时也节 省了维护费用。 系统成功实现了地图的调入、浏览、平移、定点缩放与选择缩放、全图显示与刷新、 车辆的动态定位、轨迹回放、实时监控与跟踪、用户角色设定，菜单设定，用户操作权 限设定等等。而且所实现的系统也很容易跟w e b 中的其它信息服务进行无缝集成，建 立灵活多变的g l s 应用。 关键词：露天矿车辆监控系统，g p s ，w e b g i s ，w e b i n t e r n e t ，a j a x ，m v c i；， i j l 、li，il、- 东北大学硕士学位论文 a b s t f a c t k e yt e c h n o l o g i e sr e s e a r c ho fo p e n - p i tm i n e v e h i c l e sd i s p a t c h i n gs y s t e mb a s e do nw e b g i s a bs t r a c t w i t ht h ec a p a c i t ye x t e n do fo p e n p i tm i n e 弱w e l la st h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to f m a c r o s c a l e ，m e c h a n i z e da n da u t o m a t i cd e g r e e s ，t h ep r o p o r t i o no c c u p i e db y m i n i n ga n d t r a n s p o r ti sb e c o m i n gm o r ea n dm o r e o p t i m i z i n gt r a n s p o r te f f i c i e n c y , i m p l e m e n t i n g p r o d u c t i o np l a na c c u r a t e l ya r ea i m e df o ri m p r o v em i n eo u t p u t ，s a v ec o s ta n da c h i e v eh i g h e r e c o n o m i cb e n e f i t s o p e n - p i tm i n ev e h i c l e sd i s p a t c h i n gs y s t e mb a s e e do nw e b g i sh a sb e e n p r o v e dt ob ea b l et oc o n t r o lt r a n s p o r tm e d i u m si n s t e a do fp r o d u c t i o n i ti sa l le f f e c t i v ew a yt o i m p r o v ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c ya n do u t p u t ，t ol o wb a s i cc o s ta n dg e th i g h e rp r o f i t s t h i ss y s t e mi sas o f t w a r ea n dh a r d w a r es y s t e mw i t hg p s ( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ) ， w e b g i s ( n e t w o r kg e o g r a p h i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ) ，a n dw i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k i t i n t e g r a t e st h ew e b g i st e c h n i q u ew i t hw i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r ks e a m l e s s l y , a n dr e a l i z e s w o r k i n gi nn e t w o r k t h eb st h r e e - t i e rm o d ew h i c hc o m b i n e sg i sw i t hw w w i sa d o p t e di n t h es y s t e m ，t h et i l e ss a v e da sc e r t a i nf o r me l e c t r o n i cm a pt h ep i c t u r ee f f e c t i v e l ym i n i s h e st h e d a t at r a n s m i s s i o na m o u n ta n di tc a nb r o w s ea n dd i s p l a yt h eg r e a tc a p a c i t yo fm a p q u i c k l y i n t h eo t h e rh a n d ，t h ee n do fb r o w s e r sd o n tn e e de x p e n s i v ea n ds p e c i a lg i ss o f t w a r e ，s or e d u c e t h ec o s to ft h es y s t e ma n ds a v et h ec o s to fm a i n t e n a n c e t h es y s t e ms u c c e s s f u l l ya c h i e v e das e r i e so ff u n c t i o n so fs e l e c t i v el o a d i n go ft h em a p ， b r o w s i n g , m o v e m e n t ，t h ep o i n t i n gz o o ma n ds e l e c t i v ez o o m ，d i s p l a ya n dr e f r e s h i n go ft h e w h o l em a p ，d y n a m i cp o s i t i o n i n go ft h ev e h i c l e ，r e p l a y i n go ft h et r a c k , r e a l - t i m es u p e r v i s i n g a n dt r a c k i n g , r o l es e t t i n g , m e n us e t t i n g ，o p e r a t es e t t i n ga n de t c f u r t h e r m o r e ，t h er e a l i z e d s y s t e ma l s oc a ne a s i l yi n t e g r a t ew i t ho t h e ri n f o r m a t i o ns e r v i c e so fw e bs e a m l e s s l ys ot h a ts e t u pf l e x i b l eg i sa p p l i c a t i o n s k e yw a r d s ：v e h i c l em o n i t o r i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ，g p s ，w e b g i s ，w e b i n t e r n e t ， a j a x ，m v c 1 1 1 i 7 i、l， 它 ， l 0 、 ，l丫 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要。i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论。1 1 1 露天矿调度系统的研究背景1 1 2 露天矿调度系统国内外研究现状1 1 3 目前露天矿矿山车辆系统中存在的不足以及解决方法2 1 3 1 露天矿矿山车辆调度系统中存在的不足2 1 3 2 如何解决露天矿车辆调度中存在的问题2 1 4 论文所涉及的专业术语3 1 5 本文研究的内容”4 第2 章基于w r e b g i s 露天矿车辆调度系统的总体设计5 2 1 露天矿车辆调度的结构5 2 2 露天矿车辆调度的基本原理5 2 3 车辆调度系统各组成部分功能6 2 3 1g p s 卫星网6 2 3 2 车载单元6 2 3 3 无线通信网络6 2 3 4 监控中心6 2 4 车辆调度系统运用的技术”7 2 4 1g p s 全球卫星定位技术7 2 4 2w c b g i s 万维网地理信息处理技术”7 2 4 3 计算机数据处理技术8 2 5 系统设计模式8 2 6 基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的綮本功能1 1 1 v 东北大学硕士学位论文 目录 2 7 开发工具和开发语言选择一1 1 2 7 1s o ls e v e r2 0 0 0 11 2 7 2e c l i p s e 1 2 2 7 3s p r i n g 框架1 3 2 7 4a j a x 技术1 4 2 7 5j s p ”1 5 2 7 6j a v a 1 5 第3 章g p s 模块的定制与研发1 6 3 1n m e a 协议输出和输入消息1 6 3 2 坐标系及坐标转换1 8 3 2 1w g s 8 4 和b j 5 4 1 8 3 2 2 转换的基本思路- 1 8 3 2 3 转换模型1 9 第4 章地图信息处理2 2 4 1w e b g i s 简介2 2 4 1 1 w e b g i s 发展史”2 2 4 1 2w e b g i s 的设计思想2 2 4 2 栅格图片的存储方式2 3 4 3 地图切割2 4 4 3 1 地图数量计算2 4 4 3 2 图片的命名方式2 5 4 4 地图栅格图拼接原理”2 8 4 5 屏幕坐标和经纬度之间的相互转化3 0 4 5 1 屏幕坐标到经纬度转换3 0 4 5 2 经纬度向屏幕坐标的转换3 1 第5 章j a v a 消息服务( j m s ) 技术运用3 2 5 1j m s 简介3 2 5 1 1 什么是j m s 一3 2 v t ； - 、 东北大学硕士学位论文 目录 5 1 2j m s 两种消息模型3 3 5 2j m s 的运用3 4 5 2 1 车辆监控3 4 5 2 2 告警管理3 6 5 2 3 告警处理3 8 第6 章最短路径搜索和辅助功能4 1 6 1 最短路径搜索一4 1 6 1 1d i j k s t r a 算法的理论基础图论4 1 6 1 2d i j k s t r a 算法4 2 6 2 模型建立4 2 6 2 1 模型假设4 2 6 2 2 约束条件4 4 6 2 3 模型建立”4 5 6 3 数据库设计4 6 6 4 实际运用4 8 6 5 系统其它功能5 0 6 5 1 菜单管理管理功能”5 0 6 5 2 角色配制5 2 第7 章结论5 3 参考文献5 4 致谢5 6 v i 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 露天矿调度系统的研究背景 露天矿调度系统是以采掘为中心、以运输为纽带的大型生产系统，生产任务和计划 指标的完成、生产过程的组织实施是通过对采运设备尤其是对运输设备的实时调配来进 行的。传统的人工调度、固定配车方法无法实时掌握设备的位置、状态，难以及时发现 和处理生产中存在的问题，生产调度指挥的盲目性、滞后性大，严重影响矿山的生产效 率和经济效益。随着露天矿产量规模的不断扩大及设备的大型化、机械化、自动化程度 的不断提高，采运成本占矿山生产成本的比例也越来越高，其运输费用可占整个露天矿 生产费用的6 0 以上。为此，许多从事露天采矿的生产者和研究人员一直在深究影响运 输费用的因素，并寻求解决的对策。研究结果表明，运输卡车台班作业时间只占7 0 ， 非生产时间占3 0 。因此露天矿生产的效率很大程度上取决于采、运设备的效率，对采 矿生产的控制可转变为对采、运设备的控制，卡车自动化调度是降低采运设备非生产时 间、提高生产效率、降低整个采矿成本行之有效的办法。露天矿卡车自动化调度系统是 采矿系统工程技术与计算机技术、通信技术、电子技术、自动控制技术等相结合的产物 1 7 l 1 2 露天矿调度系统国内外研究现状 国外：上个世纪七十年代末期，美国c y p r u sp i m a 铜矿使用模拟调度盘的方法调度 汽车，这种方法简单易行，系统投入使用后，生产效率明显提高。进入八十年代，美国 t y r o n e 露天铜矿率先成功地安装了卡车自动化调度系统，提高产量1 1 。露天矿卡车 自动化调度系统的发展紧跟时代技术i i 进的步伐，大致经历了计算机辅助调度系统、有 线计算机调度系统、数字通讯调度系统、路标定位式调度系统、全球卫星定位式调度系 统等几个发展阶段，到目前为止，国外已有2 0 0 多个露天矿使用或j 下在安装卡车自动化 调度系统，经使用证明提高生产效率6 - 3 2 ，应用效果显著。生产厂家主要有美国的 m o d u l a r 公司和加拿大的w e n c o 公司，其中发展最成熟，应用最普遍的是m o d u l a r 公 司的d i s p a t c h 系统，该系统i j i 期采用路标定位方式，进入九十年代中后期丌始采用全 球卫星定位方式。 国内：从上世纪八十年代中期丌始，国内一些学者在车流优化、实时调度准则以及 系统模拟等方面做了大量研究工作，取得了不少研究成果，但在应用方面进展却十分缓 慢。1 9 9 0 一1 9 9 2 年，南芬露天矿、马鞍山矿i l i 研究院、鞍i i j 冶余设计研究院、东北大学 等i f 1 化联合丌发了南芬露天矿计算机牟f j 助7 - 产调度系统；1 9 9 0 一1 9 9 5 年，煤科总院两安 1 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 分院、中国矿业大学合作开发的霍林河南露天矿路标定位式卡车自动化调度系统进行了 工业性试验，但由于通讯、定位等技术问题没有有效解决，系统未能投入使用。目前， 国内成功应用的卡车自动化调度系统有几套，一套是江西德兴铜矿于1 9 9 7 年2 月全套引 进的d i s p a t c h 调度系统，1 9 9 9 年投入运行，经统计提高生产效率9 3 。另一套是由 煤炭科学研究总院抚顺分院、中国运载火箭研究院联合为华能伊敏露天矿开发的科通达 ( c o t o d ，c h i n ao p e n p i tt r u c ko p t i m i z e dd i s p a t c h ) 调度系统，该系统于1 9 9 7 年 底投入运行，1 9 9 8 年底通过国家鉴定，至今运行良好，经统计提高生产效率8 。第三 套系统是：齐大山车辆调度系统，投入使用后，显著的提高了生产力。嗍。 1 3 目前露天矿矿山车辆系统中存在的不足以及解决方法 1 3 1 露天矿矿山车辆调度系统中存在的不足 ( 1 ) 目前矿山的车辆调度系统普遍采用c $ 结构。 目前c s 中存在的不足之处有：由于是针对性开发，因此缺少通用性的特点，业务 变更或改变不够灵活，需要重新设计和开发，增加了维护和管理的难度，进一步的业务 拓展困难较多；需要专门的客户端安装程序，分布功能弱，不能够实现快速部署安装和 配置；兼容性差，对于不同的开发工具，相互之间很难兼容，具有较大的局限性。若采 用不同工具，需要重新改写程序；开发成本较高，需要具有一定专业水准的技术。 ( 2 ) 最优路径的调度不是很准确。 国外开发的一些软件这个方面做的还可以，但是许多国内的公司开发的软件这个方 面都不是很准确，比如说齐大山露天矿的车辆调度系统就有这个缺点。 ( 3 ) 自动调度不是很完善。 国外开发的一些软件，有的已经具备了这个功能。然后国内的一些厂家开发的这个 功能却不是很完善，有待进一步解决此问题。 1 3 2 如何解决露天矿车辆调度中存在的问题 ( 1 ) 采用b s 结构 b s 与传统的c s 结构相比：具有分布性特点，可以随时随地进行业务处理；业务 扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功能：维护简单方便，只需要改变网页， 即可实现所有用户的同步更新；开发简单，共享性强等特点。 ( 2 ) 实现了最优路径的调度 以往最优路径算法的失败，只要是和实际结合不是很紧密。另外就是数据库设计不 是很合理，这样在后台搜索最优路径的时候总是出错或者是耗时太长。 ( 3 ) 能够实现自动调度。 p 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 结合g s m 模块的丌发可以实现短信通知的方式实时调度，也可以利用专用的数据 网络进行实时调用。 瓴一 1 4 论文所涉及的专业术语 ( 1 ) w e b g i s w e b g i s 是万维网地理信息系统。详细介绍参见2 4 2 。 ( 2 ) c s c s 是c l i e n t s e r v e r 的简称，即客户端浏览器。目前大多数应用软件系统都是c s 形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的w e b 应用发展，w e b 和c s 应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此，内部的和外部 的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的 应用系统 ( 3 ) b s b s 就是b r o w s e r s e r v e r 的简称，即浏览器和服务器。它是随着i n t e r n e t 技术的兴 起，对c s 结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过w w w 浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端( b r o w s e r ) 实现，但是主要事务逻辑在服务 器端( s e r v e r ) 实现，形成所谓三层3 - t i e r 结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减 轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。 ( 4 ) g p s gps 是g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m 的简称，即全球卫星定位系统。目前除美国外， 还有俄罗斯、欧盟全球定位系统，而我们通常意义上的gps 是指美国全球卫星定位系 统。它通过接受美国发射的2 4 颗卫星中任意3 颗以上卫星所发射的导航信号，可以在 任何地点、任何时候准确地测量到物体瞬时的位置，确切地说是物体的经纬度、高度、 速度等位置信息。 ( 5 ) j m s j m s 是j a v am e s s a g es e r v i c e 的简称，即j a v a 消息服务。详细介绍参见2 4 1 。 ( 6 ) a j a x a j a x 是a s y n c h r o n o u sj a v a s c r i p t + x m l 的简称，它是几种技术的综合，每种技术都 有其独特这处，合在一起就成了一个功能强大的新技术。详细介绍参见2 7 4 。 ( 7 ) m v c m v c 是m o d e n i e w c o n t r o l l e r 的简称，即模型视图控制器( m v c ) 。它是囤外 用得比较多的一种设计模式。m v c 包括j 类对象。m o d e l 足心用对象，v i e w 足它在屏 3 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 幕上的表示，c o n t r o l l e r 定义用户界面对用户输入的响应方式。是8 0 年代s m a l l t a l k 8 0 出现的一种软件设计模式，现在已经被广泛的使用。详细介绍参见2 5 。 1 5 本文研究的内容 本文露天矿车辆调度的实际出发通过采用世界领先的g p s 全球卫星定位技术、 g i s 地理信息处理技术和计算机网络通信与数据处理技术的结合，设计了一个完整的露 天矿车辆调度的方案。 ( 1 ) g p s 模块的定制研发 针对露天矿的特殊情况对设备厂家对g p s 模块进行了特殊的定制，并且对部分功 。 能进行了研发。 ( 2 ) w e b g i s 的图片切割与实现 以往的g i s 是基于矢量图的，而本系统采用的是b s 机构，由于目前带宽的限制， 对矢量图进行了切割，保存为一定格式的栅格图，以便网络传输。 ( 3 ) j m s 的研究 由于本系统是采用b s 结构，那就必须考虑到客户端的同步性。而利用j m s 技术 刚好能做到这一点，从而使用户之间能够达到更好的协调。 ( 4 ) 最优路径的选择 本文的搜索算法是基于d i j k s t r a 上进行的。但是考虑到矿山上的实际情况，对数据 库进行了一些修改，并且对d i j k s t r a 的接口也进行了一些修改。 东北大学硕士学位论文第2 章基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的总体设计 第2 章基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的总 体设计 2 1 露天矿车辆调度的结构 系统主要i 圭i g p s 卫星网、车载单元、无线通信网络、监控中心四部分构成。如图 2 1 所示。 g p s 卫星网 - 一，- ，一_ ， 无线通信网络 图2 1 露天矿车辆调度系统结构图 f i g r 2 1s t r u c t u r ed r a w i n go ft h ev e h i c l ed i s p a t c hs y s t e m 2 2 露天矿车辆调度的基本原理 卡车终端上装有g p s 模块，它接收美国开放的商业g p s 卫星每秒钟发来的定位 数据，并根据从三颗以上不同卫星发来的数据计算出自身所处地理位置和时问信息( 纬 度、经度、时间) ，再利用再由卡车终端内的数传电台将此信息发送到中继站的服务器， 然后再有最后再由中继站的服务器传到调度室的服务器上( 相当于组建个无限局域网) ， 最后监控中心将接收到的坐标数据等信息还原后，利用i n t e r n e t 网络向服务器发送信息， 获取相应的地图栅格图片，并在监控中心按照一定的结构显示栅格图，则监控中心就可 清楚和直观的掌握车辆的动念位置信息。 5 东北大学硕士学位论文第2 章基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的总体设计 清楚和直观的掌握车辆的动态位置信息。 2 3 车辆调度系统各组成部分功能 2 3 1g p s 卫星网 g p s 卫星由运行于6 个特定轨道的2 4 颗卫星( 其中2 1 颗为工作卫星，3 颗为备 用卫星) 组成，其分布及运行周期使全球任何时刻、任何地点的g p s 接收机都收到多 颗卫星发来的定位信号，以确定该接收机所在的位置、高度、方向等状态，收到来自4 颗 以上卫星来的信号，定位是稳定可靠的。 2 3 2 车载单元 车载单元主要由g p s 接收机，数传电台，通信控制器等组成，它是本系统核心。 g p s 接收机能同时接收多颗g p s 卫星发来的定位信号，此数字信号经通信控制器按 g p s 协议处理后，再有卡车终端内的数传电台发送到中继站的服务器，然后再有最后 再由中继站的服务器传送到调度室的服务器上。而监控中心可以将调度控制制定经过中 继站服务器传发送到车载单元上。 2 3 3 无线通信网络 它的主要组成是有无线网络和一个中继站。而中继站一般由遥测终端机r t u ( 含 c p u 模板、无线数传机、电源和备用电源等) 、天线、避雷器、可选的m o s c a d 低功 耗控制单元和太阳能蓄电池装置等组成。中继站接收和发送频率可采用同频或异频。 作用接收车载单元发送过来的数据并且将其转发到调度室的服务器上。或者接收有监控 中心发送的指令，然后转发到车载单元上。 2 3 4 监控中心 监控中心由通信服务器，监控工作站，数据库服务器，电子地图服务器等组成计算 机网络系统( 如l a n ) 。 通信服务器通过p c 机的串口通信，自动读取中心无线控制器接收到的车载状态信 息，然后按本文约定的通信协议对数据进行解析后以固定的格式保存到数据库服务器 中。同时也可以完成调度控制指令到车载移动单元的下发。 监控工作站将车辆位置显示在电子地图上，并完成有关的调度管理功能。 数据库服务器是整个系统的数据库后台，负责数据的后台处理。 电子地图服务器为监控系统提供数字化的地图数据。 东北大学硕士学位论文 第2 章基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的总体设计 电子地图服务器为监控系统提供数字化的地图数据。 i ： 2 4 车辆调度系统运用的技术 2 4 1g p s 全球卫星定位技术 全球定位系统( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m g p s ) 是美国从本世纪7 0 年代开始研制， 历时2 0 年，耗资2 0 0 亿美元，于1 9 9 4 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时 三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近1 0 年我国测绘等部门的使用 表明，g p s 具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。它利用位于距地球2 万 多公里高的，由2 4 颗人造卫星组成的卫星网，向地球不断发射定位信号。地球上的任 何一个g p s 接收机，只要接收到三颗以上的卫星发出的信号，瞬间就可以解算出被测 载体的运动状态，如经度、纬度、高度、时间、速度、航向等。 目前，没有任何一种传统的导航定位技术能够达到g p s 这样的高精度、高速度、 全天候和全球性的性能【1 6 l 。 。 ，： 2 4 2w e b g i s 万维网地理信息处理技术 和传统的g i s 相比，w e b g i s 就有以下优点。 ( 1 ) 平台独立性 无论服务器客户机是何种机器，无论在w e b g i s 服务器端使用何种g i s 软件，由 于使用了通用的w e b 浏览器，用户就可以透明地访问w e b g i s 数据，在本机或某个服 务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据的 共享。 ( 2 ) 可以大规模降低系统成本 普通g i s 在每个客户端都要配备昂贵的专业g i s 软件，而用户使用的经常只是一 些最基本的功能，这实际上造成了极大的浪费。w e b g i s 在客户端通常只需使用w e b 浏 览器( 有时还要加一些插件) ，其软件成本与全套专业g i s 相比明显要节省得多。 ( 3 ) 更简单的操作 通用的w e b 浏览器无疑是降低操作复杂度，使g i s 系统更容易被广大的用户所接 受。 ( 4 ) 平衡高效的计算负载 传统的g i s 大都使用文件服务器结构的处理方式，其处理能力完全依赖于客户端， 效率较低。而当今一些高级的w e b g i s 能充分利，h 网络资源，将基础性、全局性的处理交 山服务器执行，而对数击( i ：最较小的简单操作则 i j 客户端f 接完成。这种计算模j 能灵活商 7 东北大学硕士学位论文第2 章基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的总体设计 由服务器执行，而对数据量较小的简单操作则由客户端直接完成。这种计算模式能灵活高 效地寻求计算负荷和网络流量负载在服务器端和客户端的合理分配。 2 4 3 计算机数据处理技术 在本系统中，主要采用了数据库技术、局域网和广域网技术、多媒体技术、计算机 通讯技术以及计算机远程控制操作等多项计算机技术。 2 5 系统设计模式 本系统采用了m v c 的设计模式 先来了解一下什么是模式：模式，其实是解决某一类问题的方法论。把解决某类问 题的方法总结到理论的高度，这就是模式。因为模式是一种指导，在一个良好的指导下 有利于开发人员完成任务，做出一个优良的设计方案，达到事半功倍的效果，而且会得 到解决问题的最佳方案。 m v c 模式起源与s m a l l t a l k 语言，m v c 是m o d e l v i e w c o n t r o l l e r 的简写。她有以 下三个部分组成：模型( m o d e l ) 、视图( v i e w ) 、控制器( c o n t r o l l e r ) 。 m o d e l 代表的就是应用的业务逻辑，包括应用层的核心功能。模型封装了应用层的 状态，有时它包括的唯一功能就是状态他对视图或者是控制器一无所知。 v i e w 是应用的视图层提供模型的表示。它是应用的程序的外观视图可以访问模型 的读方法但是不能访问写方法。此外它对控制器是一无所知，但更改模型是，视图应得 到通知。 c o n t r o l l e r 是提供应用的处理过程控制控制器，对用户的输入做出反应，然后创建 和设置模型控制器的作用是从客户端接收请求，并且选择执行相应的业务逻辑然后把相 应的结果发送到客户端。 m v c 减弱了业务逻辑接口与数据接口之间的耦合。 m v c 模式的结构图如图2 2 所示。 图2 2m v c 模式的结构图 f i g 2 2m v c m o d e ls t r u c t u r e 8 东北大学硕士学位论文第2 章基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的总体设计 f i g 2 2m v c m o d e ls t r u c t u r e m v c 模式的功能示意图如下图所示。? 图2 3m v c 模式的功能不意图 f i g 2 3m v c - f u n c t i o n a ld i a g r a m 使用m v c 模式的好处 ( 1 ) 可靠性：表示层和业务层分离，这样允许用户更改自己的表示层代码而不用 重新编译模型( m o d e l ) 和控制器( c o n t r o l l e r ) 代码。 ( 2 ) 高重用和可适应性：m v c 模式允许用户使用不同的样式的视图来访问同一个 服务器端的代码它包括w c b ( h t r p ) 浏览器或者是无线浏览器( w a p ) 。 ( 3 ) 较低的生命周期成本：m v c 是降低开发和维护用户接口的技术含量成为可能。 ( 4 ) 快速的部署：开发时间会得到相当大的缩短，是程序员( j a v a 开发人员) 集中 精力于业务逻辑，界面程序员( j s p 和h t m l 开发人员) 集中精力于表现形式上。 ( 5 ) 可维护性：分离表示层和业务层也使得基于s t r u t s 的w e b 更加易于维护和修 改。 m v c 模式并不能自动保证一个设计结构的萨确，如何在一个系统的设计中正确地 使用m v c 模式与系统所使用的技术密切相关。 由于本文主要采用了b s 的设计理念并且采用了m v c 的设计理念，充分利用了 s p r i n g 框架的基础之上结合现在比较流行的a j a x 技术，抛弃以往的单一技术彳有 w c b g i s 的浏览方式，对露天矿车进行实施渊度。因此我们有必要一下s p r i n gm v c 独 有的特点 9 东北大学硕士学位论文第2 章基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的总体设计 s p r i n gm v c 的特点 由于本系统的w e b 应用层采用成熟的s p r i n gm v c 框架，实现模型( m o d e l ) ，视 图( v i e w ) 和控$ t j ( c o n t r 0 1 ) 的分离。在s p r i n gm v c 框架开发的程序可以直接部署到t o m c a t ， j b o s s ，w e b l o g i c 等w e b 容器。如图2 4 所示，s p r i n g 提供统一的s e r v l e t 入口f r o n t c o n t r o l l e r , 后者根据x m l 配置文件调用用户开发的c o n t r o l l e r 用户c o n t r o l l e r 调用业 务逻辑方法，准备数据m o d e l ，最后通过v i e wt e m p l a t e ( j s p 页面，p d f 等) 呈现给客户。 就目前所出现的m v c 的框架来说他们提供了大体一直的功能，因此如果会使用其 中的一个框架，则对于另外的框架的学习和使用也是很容易的，只是s p r i n g 和m v c 这 方面还提供了一些与众不同的特点。 图2 4s p r i n gm v c 功能示意图 f i g 2 4s p r i n gm v c f u n c t i o n a ld i a g r a m ( 1 ) 清晰的角色划分，s p r i n g 在m o d e l 、v i e w 和c o n t r o l l e r 提供了一个非常清 晰的划分这三个方面真正是各司其职，各负其责。 ( 2 ) 灵活的配置功能因为s p f i n g 的核心是i o c 同样实现在m v c 上，也可以把各 种类当作b e a n 来通过x m l 来配置。 ( 3 ) 提供了大量的控制器接口和实现类，这样开发人员可以使用s p r i n g 提供的控 制器实现类，也可以自己实现控制器接口。 ( 4 ) s p r i n gm v c 是真正的v i e w 的实现无关的，它不会强制开发人员使用j s p ， 开发人员可以使用其他的技术 ( 5 ) 国际化支持，s p r i n g 可以通过a p p l i c a t i o n c o n t e x t 提供了对国际化的支持。 ( 6 ) 面向接口编程，其实这不仅是s p r i n gm v c 的特点，就整个s p r i n g 来说这个 特点都是很明显的，因为它使开发人员对程序的测试易于进行，并且很方便的进行管理。 s p r i n g 提供了w e b 应用丌发的一套流程，而不仅仪是m v c 而且他们之间可以方 便的结合在一起1 3 1 。 1 0 东北大学硕士学位论文第2 章基于w e b g i s 露天矿车辆调度系统的总体设计 时，其g p s 定位信息( 经纬度) 不断更换，在电子地图上可以自动跟踪其行进的轨迹： 可以对单一目标和多个目标进行自动跟踪。 ( 2 ) 报警功能 移动目标报警后马上发送当前位置信息，系统收到报警信号后自动显示报警车辆的 位置，并且以不同的颜色显示车辆的行驶路径，并且将告警车辆的位置移动到屏幕的中 央。 ( 3 ) 调度功能 调度中心的调度人员可以用话音对移动目标进行指挥调度。调度中心可以通过工程 地理位置的实际分布及项目的具体要求，可依据矿山上各个矿区的位置，自动规划出车 辆行驶代价最少( 最短路径、最短时间等) 的最佳行驶路线，配置车辆的运输任务，实 现车辆调度的科学管理及应用 ( 4 ) 监控功能 调