（计算机应用技术专业论文）脱硫在线实时监视系统的研究与设计.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 二氧化硫排放是造成我国大气环境污染及酸雨不断加剧的主要原因，燃煤机组所排 放的烟气已成为二氧化硫排放的重要来源。有效控制燃煤机组二氧化硫的排放量是我国 大气环境污染治理的关键。新( 扩) 建燃煤机组必须按照环保规定同步建设脱硫设施， 其上网电量执行国家发改委公布的燃煤机组脱硫标杆上网电价。脱硫信息监视系统的建 设运行和推广应用，将促使各并网火电厂按照国家规定投入脱硫系统，确保二氧化硫的 排放浓度满足国家环保标准。 本文提出了基于a j a x 、f l a s h 和j m s 技术相结合的脱硫实时监视系统开发模式，重 点解决了在以往实时监视系统开发技术中三方面问题：异构系统下，数据的跨平台实时 可靠传输问题；图形化界面在b s 系统中实时刷新问题；数据在多个系统间传输时复杂 烦琐的格式转换问题。上述成果已经应用到云南电网烟气脱硫实时监视系统中，在实际 系统运行中取得了良好，稳定的运行效果，表明本技术能够满足实时监视系统中的实时 性及可靠性要求。 在非实时模块中，本文应用了自主开发的数据库连接池组件，通过建立一个数据库 连接池以及一套连接使用、分配、管理策略，使得该连接池中的连接可以得到高效、安 全的复用，避免了数据库连接频繁建立、关闭的开销；并且应用数据缓存技术，减少了 数据库操作及节省服务器内存开销，从而大大提高了服务器运行效率。 实际运行情况可以证明，该系统在以上多种技术的支撑下，满足了实际生产需要， 并达到很好的预期效果d 关键词：脱硫监视系统；火电机组；实时性；连接池；映射 脱硫在线实时监视系统的研究与设计 r e s e a r c ha n dd e s i g no fr e a l t i m ed e s u l f u r a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e m a b s t r a c t t h er e l e a s eo fs 0 2 ，w h i c hh e a v i l yc o m e sf r o mt h ef l u eg a s e se m i t t e db yt h ec o a l f i r e d u n i t s ，i st h em a i nr e a s o no fa i rp o l l u t i o na n di n c r e a s i n ga c i dr a i ni no u rc o u n t r y s oh o wt o m a k ec o n t r o lo v e rt h ee x h a u s ts 0 2f r o mc o a l f i r e du n i t si so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tt h i n g s t 0d ot oc u r be n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n t h es y n c h r o n o u sc o n s t r u c t i o no fd e s u l f u r i z a t i o n f a c i l i t i e s a c c o r d i n gt ot h ee n v i r o n m e n t a lr e g u l a t i o n si sa i li m p e r a t i v ef o rb u i l d i n ga n d e x t e n d i n gc o a l - f i r e du n i t s ，w h o s ee f f e c t i v ee l e c t r i c a le n e r g yi m p l e m e n t st h ep r o v i s i o n s p u b l i s h e db yd e v e l o p m e n ta n dr e f 0 1 t nc o m m i s s i o no nt h ec o a l f i r e du n i t s d e s u l f u r i z a t i o n s t a n d a r de f f e c t i v ee l e c t r i c a l p r i c e t h ef o u n d a t i o n 。p o p u l a r i z a t i o na n da p p l i c a t i o n o f d e s u l f u r a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e mw i l lf o s t e rp u t t i n gd e s u l f u r a t i o ns y s t e mi n t oo p e r a t i o nf o r e a c hu n i t e dn e tt h e r m a lp o w e rs t a t i o ni na c c o r d a n c ew i t hr e l e v a n ts t a t er e g u l a t i o n sa n de n s u r e t i l a tt h ee m i s s i o nt r e n do f9 0 2c a nm e e tt h er e l a t i n gs t a t ee n v i r o n m e n t a ls t a n d a r d s i nt h i sp a p e r , ad e s u l f u r a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e mo ft h e r m a lu n i t sw h i c hi n v o l v e s9m a i n t h e r m a lp o w e rs t a t i o n so fy u n n a np o w e rg r i di sd e v e l o p e db a s e do na ja xm o d e la n dt h i s s y s t e mi sm a i n l yu s e df o rm o n i t o r i n gt h ec i r c u m s t a n c ea n dp r o c e s s i n gd a t ac o l l e c t e do f d e s u l f u r a t i o ne q u i p m e n t t h i sp a p e re m p h a t i c a l l yi n t r o d u c e st h ec o m p r e h e n s i v e t e c h n i q u e so f j m s ，a j a xa n df l a s hi nr e a l - t i m em o n i t o r i n go ft h em o d u l a rd e s i g n ，a m o n gw h i c ha j a xa n d f l a s hf o c u so nt h ea s y n c h r o n o u st r a n s m i s s i o na n dt h er e f r e s ho fr e a l t i m ed e s u l f u r a t i o nd a t a , j m sm a i n l ys o l v e st h ep r o b l e mo ft h et r a n s m i s s i o no ft h ed a t ai nt h er e a l t i m ed e s u l f u r a t i o n s y s t e mb yu s i n gc r o s s - p l a t f o r mt e c h n o l o g y u s i n gt h eu n i q u ed a t af o r m a to fx m l ，t h e s et h r e e t e c h n i q u e sa c h i e v eag o o dc o n v e r g e n c ea n di n t e g r a t i o ni np r a c t i c a ld e v e l o p m e n t ，m o r e i m p o r t a n t ，a c t u a lo p e r a t i n gc o n s e q u e n ti n d i c a t e st h a tt h i st e c h n i q u eu s i n gi nr e a l - t i m e m o n i t o r i n gs y s t e mc a l ls a t i s f yt h er e q u i r e m e n to fr e a l t i m ea n dr e l i a b i l i t y a c c o r d i n gt ot h en o nr e a l t i m em o d u l e ，s e l f - d e v e l o p e dd a t a b a s ec o n n e c t i o np o o i c o m p o n e n ti sa p p l i e d b yb u i l d i n gad a t a b a s ec o n n e c t i o np o o la n das e r i e so fs t r a t e g yw h i c h i n c l u d e sc o n n e c t i o nu s a g e ，c o n n e c t i o nd i s t r i b u t i o na n dm a n a g e ，t h ec o n n e c t i o n si np o o lc a n b er e u s es a f e l ya n de f f e c t i v e l ya n dt oa v o i de s t a b l i s h i n ga n dd e s t r o y i n gc o n n e c t i o nv e r y f r e q u e n t l y w h a ti sm o r e ，b yu s i n gd a t ac a c h e ，t i m e so fd a t a b a s eo p e r a t i n ga n dm e m o r yo f s e r v e ra r er e d u c e ds oa st om a k et h es e r v e rr u n n i n gf a s t e ra n dm o r ee f f e c t i v e l y t h ea c t u a lo p e r a t i o ns h o w st h a tb a s e do nt h ea b o v e m e n t i o n e dt e c h n i q u e s ，t h i ss y s t e m n o to n l ym e tw i t hp r o d u c t i o n sn e e d s ，b u ta l s oa c h i e v e dt h ep r e d i c t e de f f e c t 一i i 大连理工大学硕士学位论文 k e yw o r d s ：d e s u f f u r a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e m ；t h e r m a u n i t s ；r e a l - t i m e c a p a b i i t y ；c o n n e c t i o np o o ；m a p p i n g - l l l - 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：邋盘垒塑丝塑! 丝鱼亟鱼兰竺盐 作者签名： 塑墓：觞日期一鲨z 年生月生日 大连理工大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： 日期：鲨丝年上三月二生日 魄净年虫号 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 课题研究背景及意义 二氧化硫排放是造成我国大气环境污染及酸雨不断加剧的主要原因，燃煤机组所排 放的烟气已成为二氧化硫排放的重要来源。据资料统计【l 】，全世界向大气排放的二氧化 硫中，约8 8 来自煤的燃烧和石油燃烧与精练，约1 0 来自有色金属冶炼，其他行业排 放二氧化硫不到2 。由此可知，有效控制燃煤机组二氧化硫的排放量是我国大气环境污 染治理的重中之重。为实现“十一五”二氧化硫削减1 0 的目标，2 0 0 7 年5 月2 9 日， 国家发改委和环保总局下发了燃煤发电机组脱硫电价及脱硫设施运行管理办法( 试 行) ( 以下简称办法) 。办法规定，新( 扩) 建燃煤机组必须按照环保规定 同步建设脱硫设施，其上网电量执行国家发改委公布的燃煤机组脱硫标杆上网电价；现 有燃煤机组应按照国家发改委，国家环保局的要求完成脱硫改造，其上网电量执行在现 行上网电价基础上每千瓦时加价1 5 分钱的脱硫价政策【2 】。 由于脱硫设施设备运行复杂，运行成本维护难度都比较高，因此脱硫设施的实际运 行状况并不理想【3 卅，并且大多数脱硫机组在实际运行中存在脱硫设施不启动，脱硫设 施降负荷运行或不全时运行等现象。在环保方面，由于国内各火力发电机组脱硫设施近 几年才正式进入商业运行；脱硫加价也是在实现煤电联动机制后才出现的补偿措施。因 此，针对火力机组脱硫设施运行状态的实时监视和脱硫电价辅助结算系统还没有类似的 成熟产品出现，从而无法有效执行办法i _ 。 脱硫信息监视系统的建设运行和推广应用，将促使各并网火电厂按照国家规定投入 脱硫系统，确保二氧化硫的排放浓度满足国家环保标准；可以进行合理有序的节能减排 发电调度；可以以定量数据规范购售电合同；可以为政府职能部门提供污染物排放统计 数据和监管依据；对改善所辖地区的空气质量、保护脆弱的生态环境也将发挥积极的作 用。更重要的是，由于各电厂考虑到自身利益因素，对投运脱硫设施的积极性不高，在 实际生产中很难落实相关政策，脱硫监视系统投运后，使得脱硫设备的运行状况更加公 开化，通明化，政府，环保部门，电力调度中心等部门都会共同参与和监督机组脱硫工 作，能有效督促各电厂脱硫工作的开展。 1 2 国内外研究现状及发展 随着环境问题在全球范围内越来越突出，各国也纷纷加大了环境治理的力度。二氧 化硫，二氧化氮作为引起酸雨产生的主要大气污染物，各个国家均制订严格的法规对其 排放加以限制。并且对排放要求也越来越高，因此世界各国均大力开发适合本国国情的 脱硫在线实时监视系统的研究与设计 脱硫脱硝技术。在脱硫技术方面，西方发达国家已经先行一步，他们在二十世纪六，七 十年代就开始开发与研究，目前已具有了比较成熟的技术和设备。发达国家电厂中8 0 以上的锅炉都以采取了脱硫措施，其中大部分是烟气脱硫装置。 在工业发达国家，工作烟气脱硫装置的应用发展很快。如日本1 9 7 0 年安装各类烟 气脱硫装置不到1 0 0 套，但到了1 9 8 7 年就达到了5 0 0 多套，1 9 9 0 年更是达到了1 8 0 0 套，处理烟气量能力为1 7 亿m 3 h 。其中火力发电厂脱硫设备8 3 套，烟气处理7 0 0 0 万m 3 h ，占全部烟气处理能力的4 1 ，每套平均处理能力为8 4 万m 3 h ，其他工业锅炉 烟气脱硫设备6 4 0 套，每套平均处理能力为8 万m 3 h 。 美国是世界上采用脱硫系统最多的国家。美国早期建造的大约1 1 0 0 个燃煤发电厂 是没有脱硫设备的，二氧化硫任其排放，只有少数燃油火电厂装有脱硫设备。自1 9 7 0 年美国大气清洁法实施以来，为减少大气污染排放的总投资达2 2 5 0 亿美元，其中多数 是用于火电厂污染控制。 我国的环保产业还相对落后，特别是火力发电厂的烟气脱硫工程绝大多数是引进国 外技术和成套脱硫设备，其价格十分昂贵，运行成本非常高，我国急需开发自己的脱硫 技术及相关配套系统瞵j 。 脱硫实时监视技术是对实际生产中脱硫设备的运行状况进行有效监视和控制的重 要方法，也是对电厂机组脱硫效率量化考核的重要手段，是电网节能发电中的重要环节。 要实现高效的脱硫实时监视，有很多技术问题需要解决。系统实时监视部分设计中存在 以下问题：远程跨平台大量数据实时传输问题；图形化界面在b s 系统中实时刷新显示 问题；数据在多个系统间传输时复杂烦琐的格式转换等问题【9 】。历史数据处理中存在以 下问题：数据库连接优化问题；远程大量数据传输性能优化等问题。 目前，现有部分脱硫实时监视系统实时模块中采用a c t i v e x 控件，但a c t i v e x 控件 存在跨平台问题( 不能兼容类l i n u x 系统与w i n d o w s 系统) 和浏览器安全问题，客户端 需下载控件并修改安全设置才能正常运行【l 哪；另外一部分是基于文件和数据库的图形处 理的实时脱硫监视技术，大多适用于扩展性不好的c s 两层系统结构，不能很好的应用 在当前多层b s 系统结构下；s v g 技术尽管与f l a s h 技术在以上方面难分高下，但是在 脱硫设备的动画显示方面明显没有f l a s h 技术更加灵活和方便【1 1 , 1 2 】。为此，本文提出了 以a j a x ，f l a s h 和j m s 技术相结合的系统开发模式，主要解决了三方面关键问题：实现了 异构系统条件下数据的跨平台实时可靠传输，解决了大量实时数据在图形化界面中实时 刷新显示难题，采用统一的数据组织格式，避免了以往烦琐的格式转换，使系统具有良 好的通用性和可扩展性。历史数据管理模块设计中主要采用了两种系统优化技术：数据 大连理工大学硕士学位论文 库连接池技术和数据缓存优化技术。避免了频繁建立数据库连接及数据传输，减少了脱 硫监视系统时间及空间上开销，从而大大提高了系统性能。 1 3 论文研究的主要内容及组织结构 ( 1 ) a j a x 与f l a s h 集成技术在本系统中的应用与开发。 ( 2 ) j m s 技术在本系统中的应用与开发。 ( 3 ) 基于j a v a 反射技术的函数名请求映射技术。 ( 4 ) 连接池技术在本系统持久层中的应用与开发。 ( 5 ) 数据缓存技术在本系统中的应用与开发。 本文以云南电网烟气脱硫项目为背景，详细介绍了烟气脱硫在线监视系统的开发过 程，对系统中重要的核心技术进行了全面的阐述。论文一共分为五个部分。 第一部分“绪论。主要论述了选题的背景，研究的目的和意义，目前国内外研究 现状和发展情况。 第二部分“系统总体结构设计及相关背景技术概述”。首先介绍了本系统的整体架 构及各部分功能结构采用的技术，然后介绍了系统相关背景技术的发展现状和各自应用 的范围和优缺点。 第三部分“脱硫实时监视模块研究与设计 。首先主要介绍了该模块的结构和功能 设计，然后重点阐述了a j a x ，f l a s h ，j m s 和函数名请求映射技术在该模块的应用，并 详细阐述了该技术在解决相关问题时的方法，条件及局限性。 第四部分“脱硫历史数据管理模块研究与设计”。首先主要介绍了该模块的结构和 功能设计，详细阐述了技术的内部原理，方法，然后重点阐述了连接池技术，数据缓存 技术在该模块的应用。 第五部分“系统运行结果及展望”。简单展示了本系统的几个关键界面，总结了上 述关键技术在实际应用中的效果和结论，并提出了下一步的改进方向和对系统未来发展 前景的展望。 脱硫在线实时监视系统的研究与设计 2 系统总体结构设计及相关背景技术概述 2 1系统架构设计 2 1 1系统功能分析 按照用户需求，本系统需实现以下功能： 第一，对全网火电机组的脱硫设备进行实时监视，可实时查看机组脱硫装置运行状 况。对脱硫过程中的脱硫数据进行实时显示，并按照相关公式进行计算处理。 该功能主要是以图形化显示方式为主，并配以相应的实时刷新表格及图形，来模拟 电厂实际运行状况，并且需要对相关数据进行处理和做相应计算。 第二，对脱硫历史数据进行二次计算，并存储到本地数据库中。该功能主要是对脱 硫设备数据采集系统中相应历史数据进行处理，并按照规定的公式计算所需的数据值。 第三，对火电机组发电量进行统计处理，并与脱硫数据做计算，产生年，月，日报 表信息。该功能主要是将脱硫数据和该电厂的发电数据相结合，统一计算出需要的统计 量，比如脱硫上网电量，有效脱硫上网电量等等。 第四，报表结果作为环保部门审核，公司内部对下属电厂考核及电厂发电排序的重 要参考依据。本系统除了对脱硫系统运行状况进行监视，对采集脱硫数据进行处理，另 外还要起到环保监控的作用，对不符合国家环保标准的电厂要记录该厂相关运行情况， 并上报上级部门进行考核和决定该电厂在发电排序中的位置。 2 1 2 系统结构设计 图2 1 显示了烟气脱硫在线监视系统的总体结构。云南电网烟气脱硫实时监视系统 总体设计为多层结构，实时脱硫监视模块前台采用a j a x 1 3 d8 】( 异步信息交换技术) 与 f l a s h 1 9 】技术，实现了h t m l 页面局部数据刷新，避免了整个页面刷新，能有效减少传输 的数据量，提高系统响应能力，能保持很好的实时性。后台实时数据来源为脱硫数据采 集系统，采用j m s 2 0 】( j a v am e s s a g es e i c e ) 技术向本系统实时传送数据。历史数据 管理模块和报表管理模块采用稳定，成熟的a p p l e t ，j s p 和s e r v l e t 技术来实现，数据 源为云南电网d m i s 系统的o r a c l e 数据库。 系统根据要实现各模块的功能在业务逻辑层的w e b 容器中设计了相应的s e r v l e t ，在 各个s e r v l e t 中分别调用各功能模块的业务逻辑代码。脱硫信息的实时刷新部分服务器 端采用j m s 技术以x m l 文本格式将数据从脱硫信息采集系统( 第三方系统) 接收到本 大连理工大学硕士学位论文 系统w e b 容器中，然后再通过s e r v l e t 调用x m l 文本处理程序拆分，处理和重新组装 x m l 文本，再利用a j a x 技术传输到客户端，客户端则采用f l a s h 技术以动画的形式显 示脱硫数据和模拟脱硫设备运行工况图。对于历史数据管理和报表管理部分，服务器在 接到客户端请求后，在s e r v l e t 中调用查询数据库模块代码，从数据库中查询，处理和 缓存相关数据，然后通过对象传输机制将数据封装成特定对象或数据结构以数据流的形 式发送到客户端。客户端则采用a p p l e t 或者j s p 显示查询信息和计算结果。 用户用户用户 用户 e 烟气脱硫在线监测系统 实时脱硫监测模块历史数据管理模块报表管理模块 a j a x ，f l a s h ，s e r v l e t a p p l e t ，s e r v l e t j s p ，s e r v l e t 彳f彳卜介 l兰j 上 j m s 消息传输o r a c l e 数据库 脱硫数据采集系统d m i s 系统 图2 1 系统总体结构图 f i g 2 1 f r a m eo fs y s t e m 脱硫信息实时监视模块体系结构设计大致可分为三层。 表示层：使用a j a x 技术，f l a s h 技术及j a v a s c r i p t 技术。本模块提供了以下信息： 各电厂装机容量显示，瞬时总出力，平均脱硫效率，原烟气二氧化硫含量，二氧化硫减 排量，出口二氧化硫含量的瞬时值显示和当日累计脱硫信息等。实现了动态刷新功能， 用户可根据此表对各电厂总体脱硫情况进行对比分析。通过采用a j a x 和f l a s h 技术相结 合的办法，使得f l a s h 组件中的数据能够局部刷新，不用重新加载新的f l a s h 。从而大大 提高系统的响应速度。 业务逻辑层：将j m s 接受端存储的x m l 实时脱硫信息字符串进行解析，将相同电 厂，相同机组的脱硫信息进行归类，整合。将整合后的信息进行正确性判断，去除不合 理数据，修正不准确数据，进行减排量，脱硫效率等计算，判断机组运行状态，脱硫状 态，挡板状态。将计算后的数据重新组装成x m l 字符串格式发向表示层。本层设计采 脱硫在线实时监视系统的研究与设计 用了单例模式，即无论用户数量多少，本逻辑层对每次实时数据仅执行一次，服务器端 也仅保留一份当前数据，这样就大大减轻了服务器负担，并且同时也考虑了同步问题， 在多用户并发访问时依然能作到数据的正确性及响应的实时性。 数据层：采用j m s 技术负责接收和发送x m l 文本字符串格式的实时脱硫数据。j m s 代码配置依赖于j m s 标准化服务器w e b l o g i cs e r v e n 9 1 ，能够确保数据传输的安全性及 可靠性。 2 1 3 实时监视模块数据处理流程 实时脱硫数据处理及传输过程可分为以下5 个步骤，如图2 2 。 ( 1 ) 系统服务器启动后，w e b 服务器自动加载x m l s e r v l e t 类来启动j m s 接收端 程序m e s s a g e r e c e i v e r ，用于监听j m s 消息。云南电网脱硫信息采集系统每隔3 0 秒钟发 送j m s 消息，数据格式为x m l 字符串形式。 ( 2 ) 本系统j m s 消息接收端收到x m l 信息串后将字符串保存到队列末尾。当系 统接到用户请求实时界面和数据时，系统调用c o n v e r t s t r i n g 类对处于队列头部的x m l 格式信息进行解析，拆分，对不合格及缺失数据进行加工，整理。 ( 3 ) 将整理后的脱硫数据用j d o m 程序重新组装成x m l 字符串格式由s e r v l e t 发送 到前台客户端的j a v a s c r i p t 中。 ( 4 ) 前台客户端程序接收到服务器端传来的x m l 信息串，采用a j a x 技术对x m l 字符串信息进行解析。客户端再利用j a v a s c r i p t 脚本语言根据用户请求的电厂相关信息， 装载对应的f l a s h 组件。 ( 5 ) 将x m l 信息串中对应机组的实时数据装入f l a s h 中，此时用户即可在网页中 看见完整的实时脱硫数据。 在数据流设计过程中，考虑到实时数据由外部系统提供，可能由于人为或偶然因素， 外部系统停机或者重新启动，所以本系统还提供了与j m s 数据发送端重新建立连接功 能，在进行第4 步的过程中，系统每隔1 0 分钟，会自动重新加载j m s 接受端程序重新 建立连接，以确保系统的稳定性及可靠性。 同时还考虑到实时数据在从外部系统发送到本系统时，可能会有延时或者中断的情 况发生，所以本系统采用以队列的形式缓存数据f 2 0 2 1 1 ，这样无论实时数据超前到达或者 延时到达，都不会将上次传输数据覆盖或者系统得不到新的数据而显示错误。增强了系 统的可靠性及容错能力。 大连理工大学硕士学位论文 国国匦叵三国 l 乙儿脱硫实时信息串i ：a j 双异步请求： f _ 调用数据分折处莲程序对实时串解析 j ：卜一 ：返回分析处理店的脱硫) ( h 他信息 ：k 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一 ：返回a j 觚的x m l 响应信息： ： k _ 一一一一一一一一一一一一一一一一一 根据响应信息调用相应的f l a s h 片段 返回相应的f l 舔h 片段： k 一一一一一一一一一一一一一一一一 一一一一一一一一一一一一一一一一 一一一一一一一一一一一一一一一一；一一一一一一一一一一一一一一一一一一 ： ： _ ： i 殳i t f l 鹪h 中变量及定位f l 船h 中的桢： 图2 2 数据处理流程图 f i g 2 2d a t a - p r o c e s s i n gf l o wc h a r t 2 2 系统相关背景技术概述 2 2 1 j d b c 技术 j d b c 2 2 ，2 3 】是j a v a 的开发者s u n 的j a v a s o f t 公司制定的j a v a 数据库连接( j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 技术的简称，是为各种常用数据库提供无缝联接的技术。j d b c 在w e b 和i n t e m e t 应用程序中的作用和o d b c 在w i n d o w s 系列平台应用程序中的作用类似。 o d b c ( o p e n d a t ab a s ec o n n e c t i v i t y ) ，称为开放式数据库互联技术，是由m i c r o s o f t 公司 倡导并得到业界普遍响应的一门数据库连接技术，如果读者有使用o d b c 编程的经验， 就会发现j d b c 与o d b c 很类似。j d b c 现在可以连接的数据库包括：x b a s e 、o r a c l e 、 s y b a s e 、a c e e s s 以及p a r a d o x 等。 j d b c 定义了j a v a 语言同s q l 数据之间的程序设计接口。它有一个非常独特的动 态连接结构，它使得系统模块化。使用j d b c 来完成对数据库的访问包括以下四个主要 组件：j a v a 的应用程序、j d b c 驱动器管理器、驱动器和数据源。 脱硫在线实时监视系统的研究与设计 j a v a s o f t 公司开发了j d b ca p i ，j d b ca p i 是一个标准统的s q l 数据存取接口。 j d b c 在i n t e m e t 中的作用与o d b c 在w i n d o w s 系列中的作用类似。它为j a v a 程序提供 了一个统一缝地操作各种数据库的接口，程序员编程时，可以不关心它所要操作的数据 库是哪个厂家的产品，从而提高了软件的通用性，而且在i n t e m e t 上确实无法预料你的 用户想访问什么类型的数据库。只要系统上安装了正确的驱动器组，j d b c 应用程序就 可以访问其相关的数据库。 用j d b c 来实现访问数据库记录可以采用下面的几个步骤。 ( 1 ) 通过驱动器管理器获取连接接口，获得s t a t e m e n t 或它的子类实例。 ( 2 ) 限制s t a t e m e n t 中的参数，执行s t a t e m e n t ，查看返回的行数是否超出范围。 ( 3 ) 关闭s t a t e m e n t ，处理其它的s t a t e m e n t ，关闭连接接口。 j d b ca p i 使开发者不必不断重写程序而可以建立数据库前台。尽管a n s i 委员会 有个标准组，但每个数据库系统厂家的系统连接和通讯方法仍然多种多样。为了建立健 全独立于平台的应用程序和基于w e b 的小程序，开发人员应考虑用j a v a 开发前台连接 办法。从外部看，第三方软件开发者通过专用办法，通过建立第三层和新协议来满足这 种需求。j a v a s o f t 是s u n 公司负责开发j a v a 产品的业务单位，和数据库与数据库工具厂 家一起建立独立于d b m s 的机制，使开发人员不必考虑所用的特定数据库而编写客户 机方应用程序。产生的j d b ca p i 第一版是核心j d k2 的一部分。j d b c 向应用程序开 发者提供了独立于数据库的统一的a p i 。这个a p i 提供了编写的标准和考虑所有不同应 用程序设计的标准，即一组由驱动程序实现的j a v a 接口。驱动程序负责标准j d b c 调用 向支持的数据库所要的具体调用转变。应用程序编写一次并移植到各种驱动程序上。应 用程序不变，驱动程序则各不相同。驱动程序可以用于开发多层数据库设计的中间层， 也称中间件( m i d d l e w a r e ) 。除了向开发者提供统一的独立于d b m s 的框架外，j d b c 还 提供了让开发者保持数据库厂家提供的特定功能的办法。j d b c 驱动程序必须支持a n s i a q l 2 项目层，但j d b c 允许开发者直接将查询字符串传递到连接的驱动程序。这些字 段可能是a n s is q l 也可能不是，或者根本不是a q l 。 j d b ca p i 用于连接j a v a 应用程序与各种关系数据库。这使得在建立客户服务器应 用程序时，通常把j a v a 作为编程语言，把任何一种浏览器作为应用程序的友好界面，把 i n t e m e t 或i n t r a n e t 作为网络主干，把有关的数据库作为数据库后端。以下是使用j d b c 的优缺点。 优点有以下5 点。 ( 1 ) j d b ca p i 与o d b c 十分相似，有利于用户理解。 大连理工大学硕士学位论文 ( 2 ) j d b c 使得编程人员从复杂的驱动器调用命令和函数中解脱出来，可以致力于 应用程序中的关键地方。 ( 3 ) j d b c 支持不同的关系数据库，使得程序的可移植性大大加强。 ( 4 ) 用户可以使用j d b c o d b c 桥驱动器将j d b c 函数调用转换为o d b c 。 ( 5 ) j d b ca p i 是面向对象的，可以让用户把常用的方法封装为一个类，以备后用。 缺点有以下3 点。 ( 1 ) 使用j d b c ，访问数据记录的速度会受到一定程度的影响。 ( 2 ) j d b c 结构中包含了不同厂家的产品，这就给更改数据源带来了很大的麻烦。 ( 3 ) 在需要进行事务特殊处理的j d b c 应用中，代码重复很严重。 j d b c 不是m i n c r o s o f t 的o d b c ( 开放式数据库连接) 规范派生的，j d b c 完全是用 j a v a 编写的，而o d b c 是个c 接口。但是，j d b c 和o d b c 都是开放s q l 命令层接口 ( c l i ) ，相同的概念性基础使a p i 工作进展更快，使a p i 的接受更加容易。j a v a s o f t 提供 了将j d b c 变成o d b c 的j d b c o d b c 桥。这个用本地方法完成的版本很小很有效。 一般来说，j d b ca p i 中有两层接口：应用程序层，开发人员用a p i 通过s q l 调用 数据库和取得结果，驱动程序层，处理与具体驱动程序版本的所有通讯。每个j d b c 应 用程序( 或小程序) 至少要有一个j d b c 驱动程序，每个驱动程序是针对一种d b m s 的。 但驱动程序不必直接联到数据库【2 4 2 5 】。 2 2 2j a v a 反射技术 反射( r e f l e c t i o n ) 的概念是由s m i t h 在1 9 8 2 年首次提出的，主要是指程序可访问访 问，检测和修改它本身状态或行为的一种能力。这一概念的提出很快引发了计算机科学 领域关于应用反射性的研究。它首先被程序语言的设计领域所采用，并在l i s p 和面向对 象方面取得了成绩。目前反射机制也被应用到了视窗系统，操作系统和文件系统中。 c l a s s 类支持反射的概念，j a v a 附带的库j a v a 1 a n g r e f l e c t 包含了f i e l d 、m e t h o d 以及 c o n s t r u c t o r 类( 每个类都实现了m e m b e r 接口) 。这些类型对象是由j v m 在运行时创 建的，用以表示未知类里对应的成员。这样就可以使用c o n s t r u c t o r 创建新的对象、用 g e t ( ) 和s e t ( ) 方法读取和修改与f i e l d 对象关联的字段，用i n v o k e 调用与m e t h o d 对象关 联的方法。另外，还可以调用g e t f i e l d s ，g e t m e t h o d ，g e t c o n s t r u c t o r 等等很便利的方法，以 返回表示字段、方法以及构造器的对象的数组。这样，匿名对象的类信息就能在运行时 被完全确定下来，而在编译时不需要知道任何信息。 反射是j a v a 被认为是动态语言的一个非常重要的特性，它允许动态发现和绑定类， 方法，字段，以及所有其他的由语言所产生的元素。也就是说，这类应用通过采用某种 脱硫在线实时监视系统的研究与设计 机制来实现对自己行为的描述和检测，并能根据自身行为的状态和结果，调整或修改应 用所描述行为的状态和相关的语义。 反射是j a v a 语言的一种强大工具。它能够创建灵活的代码，这些代码在运行时装配， 无需在组件之间进行源代码链接。虽然目前j a v a 语言的标准版中已定义了反射接口和反 射库，但是只是实现静态反射。j a v a 语言的执行过程不同于其他的面向对象语言，它的 解释器有两个部分：编译器和解释器。因而实现j a v a 反射的方法引起了许多研究者的关 注，对于j a v a 的反射研究一直在继续着，s p r i n g ，h i b e r n a t e 等都是研究出来的基于反射 的优秀框架，在使用j a v a 语言开发出灵活，低耦合，高重用的系统的过程中反射机制起 到越来越关键的作用【2 酬。 2 2 3 a j a x 与f ia s h 技术 a j a x 2 7 - 3 1 】是多种技术的综合，或者是设计方式，包括j a v a s c r i p t ，x h t m l 和c s s ， d o m ，x m l 和x s t l ，x m l h t t p r e q u e s t 等技术。其中使用x h t m l 和c s s 实现标准化的呈现 界面；使用d o m 实现动态的显示和交互：使用x m l h t t p r e q u e s t 实现与服务器的异步通 信；使用j a v a s c r i p t 将x h t m l ，d o m ，x m l ，x m l h t t p r e q u e s t 绑定。a j a x 技术与传统 的b s 结构技术最大的区别在于，传统的b s 结构是同步的通信过程，即同一时刻，用 户只能提交一个请求，之后就要一直等待服务器端的响应，然后才能进行下一步的操作。 而a j a ) ( 采用的是异步通信过程，即同一用户可以在单个页面内同时发出多个服务器请 求，不必等待服务器端响应完成就可再次提交新的请求或者进行其他业务操作，这样就 大大提高了服务器的响应效率。从而在实际中得到广泛的应用。图2 3 是a j a x 通信方 式与b s 结构通信方式的对比【1 8 】： f l a s h 是一种用于互联网的动画编程语言。它采用了网络流式媒体技术，突破了网 络带宽的限制，可以在网络上更快速地播放动画；实现动画交互，发挥个人的创造性和 想象力；提供更为精美的网页界面。 以前，虽然也有很多种多媒体格式，但是，按照这些所制作出来的媒体文件都是很 庞大的，动辄以十兆、百兆计，很难在当前的w e b 条件下广泛应用。f l a s h 采用了 s h o c k w a v e 技术，按照“流 方式传输音频和视频文件，可以边下载边播放，用户无需 等待；同时，f l a s h 使用矢量技术制作和生成动画，使文件大大减小，其他格式的两分 钟媒体文件可能需要几十m 字节，而f l a s h 只需要几十k 字节就可以了；另外，f l a s h 文件在网页中的大小可以自适应，随着屏幕分辨率而自由放大，缩小。最重要的是，它 还能与j a v a s c r i p t 相结合，将数据从外部传入f l a s h ，并编写小程序片段对f l a s h 播放过程 进行控制。 大连理工大学硕士学位论文 浏览器客户端 h 丁r p 请求h t m l c s s 数据 上 w e b 服务器 jl 1r l 数据库等待持久化数据 j a v a s c r i p t 调用h t m l c s s 数据 h 1 恻青求h t m l c s s 数据 w e b b e d - 器 上t 数据库等待持久化数据 图2 3 传统同步通信过与a j a x 异步通信过程对比 f i g 2 3 t r a d i t i o n a ls y n c h r o n o u sc o m m u n i c a t i o np r o c e s sa n da j a xa s y n c h r o n o u sc o m m u n i c a t i o n p r o c e s s 2 2 4j m s 技术 j m s 是j a v am e s s a g es e r v i c e 的简称，它提供了j a v a 消息服务的a p i ，为应用程 序提供