（安全技术及工程专业论文）基于Web+Service的煤矿通风网络解算系统结构与实现研究.pdf

s u h j e c t ： s p e c i a l t y ： n a m e ： i n s t r u c t o r - w e bs e r v i c eb a s e do nt h es t r u c t u r eo fc o a lm i n ev e n t i l a t i o n n e t w o r ks o l u t a t i o nr e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o n s a f e t yt e c h n o l o g ya n de n g i n e e r i n g j i a n gx u e y i n g z h a n gj i a n r a n g a b s t r a c t ( s i g n a t u r e ) 避烨 ( s i g n a t u r e ) w i t l lt h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , e n t e r p r i s e si n c r e a s i n g l yh i 曲 d e m a n d so ft h ei n f o r m a t i o n , t h e r ei sa l lu r g e n tn e e df o ran e wi n t e m e tp l a t f o r mf o rt h es h 撕n g o fi n f o r m a t i o na n ds e r v i c e ss h a r i n gp l a t f o r m s ot h i sn e wu s a g eo ft h ei n t e r n e tp r o t o c o l o b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y - w e bs e r v i c e sh a v eb e c o m en e c e s s a r y w i t l lt r a d i t i o n a l d i s t r i b u t e dc o m p u t i n gm o d e lt h a nw e bs e r v i c e su s i n gs t a n d a r dn e t w o r kp r o t o c o l s ( s u c ha s h t t p ) a n dx m l d a t af o r m a tf o rc o m m u n i c a t i o n s ，c a nw e l la d d r e s sd i f f e r e n ts e r v i c e so nt h e m i d d l e w a r ep l a t f o r mi n t e r o p e r a b i l i t y ，a n dr e n d e ra n ys u p p o r tt h e s ec o m m o nn e t w o r ks t a n d a r d s y s t e m s c a ns u p p o r tw e bs e r v i c e sa n dt r u l ya c h i e v e dt h ei n t e m e t - b a s e dd i s t r i b u t e d c o m p u t i n ge n v i r o n m e n t v e n t i l a t i o nn e t w o r kc o m p u t i n gs y s t e md e v e l o p e dm o r ea n dm o r e ， b u tm o s ta r es t a n d a l o n ev e r s i o no ft h es y s t e m ，w e b b a s e dv e r s i o no ft h ev e n t i l a t i o nn e t w o r k c o m p u t i n gs y s t e mi sn o tv e r ym a t u r e ，a n dm o s t l yu s e di nas i n g l ec | so rb lss y s t e m ，w h i c h b o t ha d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fe a c hs t r u c t u r e b a s e do nw e bs e r v i c ea n dt h em i n e s a f e t yc o m p u t i n gs y s t e m sc a nb ei n t e g r a t e dp r e c i s e l yt h ea d v a n t a g e so ft h e s et w os t r u c t u r e s ， o v e r c o m et h e i rd e f i c i e n c i e s i nt h i sp a p e r , t h ef u s to fc h i n a sc o a lm i n ev e n t i l a t i o nn e t w o r ks o l u t i o nf o rt h es t a t u so f t h ea n a l y s i s ，t oo v e r c o m et h ee x i s t i n gp r o b l e ms o l u t i o n n a m e l y , t h eu s eo fw e bs e r v i c e s t e c h n o l o g yt oa c h i e v ed i s t r i b u t e dc o m p u t i n g s e c o n d ，t h ew e bs e r v i c e st e c h n o l o g yf o ra d e t a i l e dd i s c u s s i o no fs e v e r a lo ft h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fd i s t r i b u t e dc o m p u t i n g t e c h n o l o g y , p o i n t e do u ti nt h em i n ev e n t i l a t i o nn e t w o r ks o l u t i o nu s i n gw e bs e r v i c e s t e c h n o l o g yi sr e a s o n a b l ea n df e a s i b l e v e n t i l a t i o nn e t w o r ks o l u t i o nt ot h ec r i t e r i au s e df o rt h e d e t a i l e dd e s i g no ft h ed a t a b a s e f i n a l l y , t h ep a p e rc o m p l e t e ds o m ef u n c t i o n so ft h ev e n t i l a t i o n n e t w o r ks o l u t i o nw i t l lw e bs e r v i c e sm e a n s ，a n dt e s t e di t 谢t 1 1ae x a m p l e k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e m i n es a f e t yd i s t r i b u t e dc o m p u t i n gn e t w o r ks o l u t i o n t h e s i s ：a p p l i c a t i o ns t u d y 西要料技太学 学位论文独创性说明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科 技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并表示了谢意。 ，)、 学位论文作者签名：丕曾英日期：彻万q - 2 铲 学位论文知识产权声明书 本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期 间论文工作的知识产权单位属于西安科技大学。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电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以 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。同时本人保证，毕业后结合学位 论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西安科技大学。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： 堇活笑 指导教师签名： 乌易1 专z 0 2 涝年月弓口e l 1 绪论 1 绪论 1 1 引言 煤炭是我国重要的基础能源，在一次能源消费构成中一直占7 0 左右。“煤为基础， 多元发展”是解决我国能源问题的基本方略。我国是一个缺气少油富煤的国家，煤炭将 长期是我国的主要能源。( 1 ) 煤炭储量丰富。在化石能源探明储量中，煤炭、石油、天 然气分别占9 4 、5 4 和o 6 ，煤炭资源的开采年限远高于其它两种资源。( 2 ) 煤炭 生产的保障能力强。我国目前已成为世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭产量从 2 0 0 0 年的9 9 9 亿吨，迅速增长到2 0 0 7 年的2 5 5 亿吨，为我国经济的持续快速发展提供 了足够的能源保障。( 3 ) 以煤为主的煤化工等产业发展前景广阔。用无烟煤或焦炭生产 合成氨，用焦炭生产基本有机化工原料，或在炼焦过程中回收基本化工原料等。目前， 我国用于化工原料的煤炭消费量已达到1 亿吨左右。( 4 ) 煤炭可实现清洁利用。高效洗 选、烟气脱硫、煤炭液化、煤制油以及煤炭化工等技术已经相当成熟，商业化生产后， 污染少，效益高，有着巨大的发展潜力。综合以上因素，煤炭资源的可靠性、价格低廉 性、燃烧可洁净性、煤炭产业链的可延长性等，决定了煤炭工业在国民经济中的基础地 位将是长期和稳固的，作用是非常突出的。 煤炭工业是重要的基础产业，同时具有资源开采型、作业流动型、高危风险性的特 点，这些特点决定了其安全生产任务十分艰巨。无论是在煤炭工业体系中，还是在安全 生产的大格局中，煤矿安全生产都有不容置疑的重中之重的地位。我国煤炭产量约占全 球的3 5 ，事故死亡人数则占近8 0 。我国煤矿百万吨死亡率是美国的1 0 0 倍，南非的 3 0 倍，印度的1 0 倍。近年来，我国煤矿重特大事故时有发生，以2 0 0 7 年部分事故为例， 如3 月1 0 日辽宁抚顺一矿区发生透水事故造成2 2 人死亡，3 月1 8 日山西晋城市城区西 上庄办事处苗匠煤矿发生瓦斯爆炸事故造成2 1 人死亡，4 月1 6 日河南平顶山市宝丰县周 庄镇王庄煤矿井下发生瓦斯爆炸事故造成3 3 人死亡，4 月1 9 日河北峰峰集团大淑村煤 矿发生煤与瓦斯突出事故造成7 人死亡，8 月7 日贵州省黔西县羊场乡一煤矿发生透水事 故造成1 2 人死亡，1 0 月1 3 日江西建新煤矿发生煤与瓦斯突出事故造成9 人死亡，1 1 月 8 日贵州省纳雍县群力煤矿发生煤与瓦斯突出事故造成3 5 人死亡，1 2 月5 日山西洪洞煤 矿发生特别重大瓦斯爆炸事故造成1 0 5 人死亡【l 】。这一起起事故灾难造成的生命财产损失 触目惊心，造成了不良的国际和社会影响。因此，改善煤矿安全状况，最大程度减少国 家财产损失和人员伤亡成为当前急待解决的问题，矿业安全也成为社会关注的焦点。 矿井瓦斯是煤矿主要灾害之首，而矿井通风状况好坏又是造成瓦斯爆炸等灾害的关 键因素。因此，改进现有煤矿通风安全管理信息系统的不足，缩短软件开发周期，提高 西安科技大学硕士学位论文 软件共享程度，增强通风网络解算能力，提高解算速度，对煤矿安全尤其重要1 2 1 。 1 2 国内外煤矿安全信息化的研究现状 2 0 世纪5 0 年代后期，数字计算机已开始应用于矿业领域。德、英、美、奥等采煤 技术先进国家，自2 0 世纪后半叶起已经通过改进采煤方法，采用高效设备，大力推广 自动化技术。在矿井生产、安全等各环节，均实现了自动化生产控制和监测，并且采用 计算机网络技术，实现全矿井生产和安全系统的综合控制、监测和监视，使生产效率大 大提高，安全状况彻底改善，获得了巨大的效益。 我国大部分煤矿企业地处偏远、作业地点分散、生产设备流动性很强，尤其是大多 数煤矿是井下作业。矿产资源分布及开采的复杂性，给企业信息化建设带来一定的难度。 在计算机广泛应用的今天，矿山企业也建立了一定数量的应用软件及数据库，但开发单 位和部门多，缺乏统一标准，造成企业之间、部门之间信息交流困难，存在重复开发现 象，信息共享程度低 3 1 。 当前尽管国内大部分煤矿企业都装备了安全监测监控系统，但由于煤矿企业具有地 域分散、工程环节多、安全工作的涵盖面广、信息量大( 信息收集频度高) 、信息源多 样( 监测系统、人工巡查等) 的特点，使得信息的管理难度比较大，以至于管理技术和 手段落后，而安全管理的调控依据就是全面、准确、快速的信息。目前我国煤矿的安全 管理仍靠管理人员凭主观意志和经验进行工作，这种管理模式，由于受管理人员的知识、 经验和责任心的限制，很难适应矿井灾害事故复杂多变的条件，这也是煤矿灾害事故多 发的原因之一。目前国内大多数煤炭企业安全管理现状多为：重视安全工作，但缺乏科 学的分析做指导，预防的有效性难以保证；日常信息分敖，安全指标容易流于表象，无 法体现切实的事前监控；各级安检管理人员陷于信息的收集，缺乏有效的信息分析手段， 难以朔本逐源、有针对性地持续优化安全管理效益；来自基层的信息可能被层层过滤， 高层管理者难以及时获得需要关注的安全信息，贻误监控时机。由此可见，实施科技兴 国、科技兴煤、科技兴安战略，建立煤矿安全生产的长效机制，是我国煤矿安全生产工 作的必由之路。 瓦斯爆炸等重特大事故的发生往往是由矿井通风系统出现异常问题所致。矿井开采 过程中保证安全的重要措施之一是建立高效安全的通风系统。矿井通风系统是由通风动 力及其装置、通风井巷网络、风流监测与控制设施等组成，其任务是利用通风动力，以 最经济的方式向井下用风地点提供质优量足的新鲜空气，以保证井下作业人员的生存、 安全和改善劳动环境的需要。因此，一个通风系统的好坏对于一个矿井的稳产高产、防 灾抗灾能力和矿井的经济效益有着重大的影响。 利用最新的网络技术实现矿区内计算资源、存储资源、设备、数据库甚至人力的共 享，以期解决煤矿安全领域通风网络解算方面的高效处理的设想，在当今是不难实现的。 2 1 绪论 而本课题“基于w e b 服务的煤矿通风网络解算体系结构与实现研究”正是基于此作 出的选择。相信本课题研究及其成果的推广应用必将对我国矿山通风安全管理现代化起 到推动作用。 w e bs e r v i c e 是一个新的概念，但它的系统架构、实现技术却是完全继承已有技术 的，不是对现有应用的推到重来，而是现有应用的面向i n t e m e t 的一个延伸。在规划企 业的信息管理系统的时候，企业管理人员和系统架构师会更多的关注该系统是否能为企 业带来直接的经济效益、是否有利于削减掉某些方面的开支成本、是否能够优化资源使 用，可以完全利用现有的架构，不必重新部署 4 1 。面向服务的体系结构( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) 和w e bs e r v i c e 的基本观念已经成为日常语言的一部分，并可看作是 适于设计现代企业应用程序的体系结构形式。面向服务的体系结构s o a 对诸如面向对 象的分析与设计( o b j e c t o r i e n t e da n a l y s i sa n dd e s i g n ，o o d a ) 、企业体系结构( e n t e r p r i s e a r c h i t e c t u r e ，e a ) 框架和业务流程建模( b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l i n g 。b p m ) 等现有开发流 程和表示法，仅仅涵盖了支持目前出现在s o a 中的体系结构模式所需的部分要求。以 w e bs e r v i c e 为基本特征的s o a 框架还是需要完善的，例如平台之间的互操作性，n e t 的复杂数据结构不能够序列化成被j a v a 平台所识别的数据格式等等【5 1 。 w e b 服务毕竟是个新生的事物，有不足之处是可以理解的【6 】。但从长远来看，基于 w e b 服务的公共技术标准，如s o a p w s d l 舢d d i 厂w s f l 或是已经成为事实行业标准， 或是正在制定和完善中。各大业界的领先企业都将大量资金、企业开发人员等投入到了 标准的制定和应用的架构中去。作为w e b 服务的体系结构的领导者i b m 和m i c r o s o f t 也已经开始大范围将w e b 服务技术融入到现有技术架构中去，并且已经有一批成熟产 品。有理由相信w e b 服务将成为动态商务w e b 的主流技术【7 1 。 现在国外关于w e bs e r v i c e 的技术趋于成熟，相关的国际标准已经制定，并且正在 逐步修订。w e bs e r v i c e 的关键是需要根据s o a 建模，决定什么功能需要公布，公布的 接口如何；w e bs e r v i c e 不需要把现有的企业应用平台全部推翻，可以在现有基础上一 步一步的转换成s o a 架构的企业应用【引。 国内这方面还只停留在刚刚起步阶段，主要使用传统c s 、b s 结构。与国外相比， 在国内煤矿上应用w e bs e r v i c e 技术进行通风网络计算方面更是一片空白。目前，一些 经济效益较好、现代化程度较高的煤矿企业已开始进行了信息化网络建设，带宽、速度 和结构等指标都是比较高的，但对于应用软件和信息资源的开发、应用缺少全局性统筹 规划，企业基础信息无法实现网络共享和局矿乃至更远范围内的互操作，结果造成实际 的网络资源利用率很低。但国外的成功模式并不能为我们照搬，主要是由于国外是在生 产现代化基础上进行信息化建设的，而我们国家现阶段采用的是以信息化促进工业化的 发展模式，这主要靠信息技术和信息资源两大支柱去支撑。 目前，煤矿通风安全方面的信息资源非常丰富，国内的煤炭行业在建立安全信息网 3 西安科技大学硕士学位论文 络进行安全管理方面已有多年的发展经验，越来越多的煤炭企业认识到建立信息网的重 要性，已建立了众多不同规模的企业安全信息网，科研机构也对安全信息网络从不同层 次上进行了研究，安全管理机关也制订了行业安全信息网络建设与发展的规划，因此， 现有的建设格局已经提供了非常丰富的安全信息资源，更重要的是形成了许多具备安全 技术与管理经验的宝贵人力资源以及相应的研究设备与精密仪器。但由于缺乏统一的组 织协调和规划建设，缺乏可行的技术平台和可靠的人力资源的强力支撑，使丰富的信息 资源还停留在简单、低级、分散使用的状态，远未达到统一开发、资源共享、永久利用 的水平。 由此可见，利用w e b 服务技术开发出基于网络的煤矿通风网络解算系统的前景是 非常广阔的。 1 3 论文研究目的及意义 以矿井通风网络解算为核心的矿井通风安全管理工作对于抑制灾害、维持正常生产 起着重要的作用，但是风网解算是一项艰巨而复杂的工作，需要处理大量的数据，且数 据类型繁杂。目前在我国煤矿使用的通风网络解算系统基本功能大体相仿，但都属于单 机版系统，存在着许多与信息网络化要求不相适应之处，主要表现为：基于单机的串行 计算，不能充分利用网络的分布、并行处理功能；软件自身形成封闭系统，数据管理、 软件组织、使用界面都不同，不能满足开放式数据共享的要求；软件无法与监测监控系 统、调度系统互连，解算过程滞后，结果可利用性差、维护不便等。上述诸多不利之处 使得技术人员很难有效地利用通风计算来辅助决策，大多数情况下只能根据经验做出决 策，难以应对复杂的通风瓦斯技术问题，进而严重制约了矿井通风计算系统的推广，影 响了煤矿通风安全工作和整体信息化建设的发展要求。因此目前迫切需要研制出安全、 高效、计算能力强、便于扩展的通风分析系统以指导现场工作，其中的关键就是研究出 风网解算的高性能计算系统。 本课题借助于面向对象的编程语言，力争所编写的通风网络解算w e b 服务能在整 个矿、矿务局、集团公司乃至省局、国家级联网机器上实现；同时正确地与监测系统联 机，实时显示通风方面的各参数状况；最终能够有效地利用现有的网络资源，改善当前 通风系统中的不足，在灾害事故发生时能够提供快速的分析方案、抢险救援技术支持， 达到矿区内计算资源、存储资源、设备、数据库甚至人力的共享；并能够提供较完善的 通风安全管理的w e b 服务功能，使矿井通风安全系统上升到网络一级，实时地将安全 信息提供给最需要的用户，最终促进矿井的通风安全管理。 1 4 论文主要研究内容及研究方法 本论文的主要研究内容包括： 4 1 绪论 ( 1 ) 对w e bs e r v i c e 技术的全面探讨； ( 2 ) 研究通风网络解算数据库的实现及其优势； ( 3 ) 在v i s u a ls t u d i o n e t 环境下开发风网解算的几个常用的重要函数的w e b 服务， 并部署这些w e b 服务； ( 4 ) 分别创建w i n d o w s 窗体客户端和w e b 窗体客户端，模拟不同的网络环境调用 这些w e b 服务，考察网络环境带来的数据延迟对风网解算的影响，最终实现基于w e b s e r v i c e 的煤矿通风网络解算。 本论文研究的技术路线如下图1 1 所示： 开 发 风 网 解 算 标 准 数 据 库 相关理论与技术研究 几种分布式应用程序开发技术 比较得出w e b 服务的可行性 开发部署通风网 络解算的w e b 服务 实例验证i 1 l 结论 图1 1 本课题研究技术路线 本课题选择的开发环境如下： 操作系统：m i c r o s o f tw m d o w sx p ； 应用服务器：i i s5 0 或以上； 浏览器：r e6 o ； 数据库：s q ls e r v e r2 0 0 0 ； 开发平台：v i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 5 。 5 西安科技大学硕士学位论文 2w e bs e r v i c e 相关技术概述 2 1w e bs e r v i c e 简介 w e bs e r v i c e p j ：是一种部署在w 曲上的对象，它们具有对象技术所承诺的所有优点， 同时，w e bs e r v i c e 建立在以x m l 为主的、开放的w e b 规范技术基础上，因此具有比 任何现有的对象技术更好的开放性，是建立可互操作的分布式应用程序的新平台。w e b s e r v i c e 平台是一套标准，它定义了应用程序如何在w e b 上实现互操作性，可以用任何 语言，在任何平台上编写所需要的w e bs e r v i c e 。w e bs e r v i c e 可以有以下定义： ( 1 ) 自包含的、模块化的应用程序，它可以在网络上被描述、发布、查找以及调 用； ( 2 ) 基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的任务，遵守具体的技术规 范，因而能与其他兼容的组件进行互操作； ( 3 ) 由企业发布的能完成其特别业务需求的在线应用服务，其他企业和应用软件 能够通过i n t e m e t 访问来使用这些应用服务。 对于外部的w e bs e r v i c e 使用者而言，w e bs e r v i c e 实际上是一种部署在w e b 上的对 象或者组件。它们具备以下特征【1 0 】： ( 1 ) 良好的封装性：w e bs e r v i c e 既然是一种部署在w e b 上的对象，自然具备对象 的良好封装性，而对于使用者而言，仅能看到该对象提供的功能列表。 ( 2 ) 松散耦合：当一个w e bs e r v i c e 的内部实现机制发生变更的时候，调用者是不 会感觉到的，只要w e bs e r v i c e 的调用接口不变，w e bs e r v i c e 实现的任何变更对调用者 来说都是透明的。 ( 3 ) 使用标准协议规范：作为w e bs e r v i c e ，其所有公共的协约完全需要使用开放 的标准协议进行描述、传输和交换。同时，相比一般对象而言，其界面调用更加规范化， 更易于机器理解。 ( 4 ) 高度可集成能力：由于w e bs e r v i c e 采取简单的、易理解的标准协议作为组件 界面描述，所以完全屏蔽了不同软件平台的差异，无论是c o r b a 、d c o m 还是e j b 都 可以通过这一标准的协议进行互操作，实现了在当前环境下高度的集成性【i 。 2 2w e bs e r v i c e 的分类 目前，w e bs e r v i c e 基本上有以下几方面的分类【1 2 】： ( 1 ) 面向商务的w e bs e r v i c e ( b u s i n e s s o r i e n t e dw e bs e r v i c e ) ：该类服务针对的 是面向企业应用的服务，它将企业内部的大型系统( 如e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r s e 6 2w e bs e r v i c e 相关技术概述 p l a n n i n g ) 、c r m ( c u s t o m e rr e l a t i o nm a n a g e m e n t ) 系统等) 封装成w e bs e r v i c e 的形式 在网络中( i n t e m e to ri n t r a n e t ) 提供。这使得企业内部的应用更容易集成，企业间的众 多合作伙伴的系统对接更加容易，目前现有的解决方案和产品的提供商有 b r o w s t r e e t ，e p i c e n t r i e 等。 ( 2 ) 面向消费者的w - e bs e r v i c e ( c u s t o m e r - o r i e n t e dw e bs e r v i c e ) ：面向电子商务 用户的服务，主要是针对原有b 2 c ( b u s i n e s st oc u s t o m e r ) 网站的改造。w e bs e r v i c e 技术为b 2 c 网站增加了w e bs e r v i c e 的应用界面，使得第三方的桌面工具或其自身提供 的增值的桌面工具能够利用更优秀的用户界面提供跨越多个b 2 c 服务的桌面服务。如 将机票预定等服务集成到一个个人理财桌面系统中，使得用户使用i n t e m e t 更加方便， 能够获得更加便捷的服务。 ( 3 ) 面向设备的w e bs e r v i c e ( d e v i c e o r i e n t e dw e bs e r v i c e ) ：此类服务的使用终端 一般是手持设备、日用家电。对于前者而言，可以在不用修改网络服务的体系架构的前 提下，令先前的网络服务支持除p c 以外的各种终端，比如p a l m 、p o c k e t p c 、手机等。 如此，那些天气预报服务、e m a i l 服务、主动信息服务等将更为有效和便捷。而后者对 于日用家电，则可能是一个市场的启动期，有了w e bs e r v i c e 作为基础框架，智能型的 日用家电将真正获得标准的支持，从而就有了广泛使用的可能。 ( 4 ) 面向系统的w e bs e r v i c e ( s y s t e m o r i e n t e dw e bs e r v i c e ) ：传统意义上的系统 服务，如用户权限认证、系统监控等服务，将这些系统级服务封装成w e bs e r v i c e ，发 布到i n t e r n e t 或者企业内部的i n t r a n e t 上，其作用范围将从单个系统或局部网络拓展到整 个企业网络或整个i n t e m e t 上。如此，基于同一系统服务的不同应用将得以在整个i n t e r n e t 上部署，如一个跨国企业的所有在线服务可以使用同一个用户权限认证w e bs e r v i c e 服 务【1 3 1 。 2 3w e bs e r v i c e 核心技术 2 3 1w e b 服务的体系结构 w e b 服务通过定义一组可以通过i n t e m e t 调用的相关商业逻辑使电子商务将其应用 程序的功能以公开并统一的方式提供给对方【1 4 】。w e b 服务是独立的模块化应用，能够通 过互联网描述、公布、定位和调用。即通过w s d l 描述及s o a p 访问，在商业注册中 心u d d i 发布，从而使开发人员和电子商务应用程序可以搜索并定位该服务。w e b 服务 的体系结构描述了三个角色【1 5 】：服务提供者( s e r v i c ep r o v i d e r ) 、服务请求者( s e r v i c e r e q u e s t ) 、服务代理者( s e r v i c eb r o k e r ) 及三个操作：发布、查找和绑定。 三者之间的关系下图2 1 所示： 7 西安科技大学硕士学位论文 w b b s e v i c e 图2 1 三个角色的交互图 服务提供者：负责提供商业处理功能供他人使用，通过w s d l ，服务提供者可描 述该项服务中所含的功能、要使用此功能所需要输入的资料、以及预期的输出结果，并 提供u r l 链接到该服务的程序，以便于实现功能调用与数据传输。服务提供者在服务 代理者处注册配置和发布服务中发布相关信息，使本身能被其它应用访问，它提供的服 务通常是现有的商业机制或多个商业机制的整合。在服务请求者和服务提供者之间，服 务提供者可被视为“客户机报务器”关系中的服务器方。 服务代理者：服务代理者的核心即u d d i 数据库，它允许服务提供者公告服务内 容并使服务请求者能找到这些服务。服务请求者使用特定的商业功能或公司名查询 u d d i 数据库，u d d i 资料库则响应找到的相关资料。例如预期的输入信息、输出结果 及u r l 地址等。它的作用很简单：就是服务请求者和服务提供者之间的中介，一旦在服 务代理者那儿完成了匹配，它也就完成了任务。其余的交互也就是在服务请求者和提供 者之间的直接服务调用。 服务请求者：服务请求者是在寻找特定商业功能服务的用户，通过s o a p 信息处 理，服务请求者可以送出格式化的查询字符串给u d d i 数据库。查询结果传回后，即可 准备所需要的输入信息，下载定义服务的w s d l 文档，并通过传回的u r l 地址激活该 服务，双方的沟通均通过标准的s o a p 信息完成。在服务请求者和服务提供者之间，服 务请求者可被视为“客户机服务器”关系中的客户方。 任何程序或网络结点都可以承担某一种角色的作用。在某些情况下，单一程序可以 充当多个角色，例如，某个程序既可以是向下游消费者提供w e bs e r v i c e s 的服务提供者； 也可以是服务请求者，消费由其它服务提供者提供的w e b 服务。 2 3 2 可扩展标记语言x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 目前，互联网上表示信息的通用语言是h t m l ，而且经过长时间的发展，它已经相 当成熟，不但支持纯文本，而且早已提供了对于各种多媒体的支持，如声音、图片等。 8 2w e bs e r v i c e 相关技术概述 但是h t m l 并不能完成用户要求网络完成的所有功能，主要表现在： ( 1 ) h t m l 无法描述数据内容，这一点恰恰是数据检索、电子商务所必需的。 ( 2 ) h t m l 对数据表现的描述能力弱，不能描述矢量图形、科学符号等对象，目 前只能通过对象来表现这些对象。 ( 3 ) h t m l 实例指标语言的地位，完全不能适应对新标记需求的发展需要。 而x m l 出现正好满足了不断增长的网络需求，而且能够确保在通过网络进行交互 合作时，具有良好的可靠性和互操作性。主要有以下优点： ( 1 ) 具有良好的数据存储格式； ( 2 ) 可扩展性： ( 3 ) 高度结构化； ( 4 ) 便于网络传输。 x m l 赋予了基于w e b 的应用软件强大的功能和灵活性，给开发者和用户带来了很 多方面的好处： ( 1 ) 为本地计算传送数据。传送给本机的数据由x m l 分析程序读取，然后传送给 本地应用程序或通过使用x m l 对象模型的脚本或其他编程语言进行处理。 ( 2 ) 为用户提供适当的数据显示方式。x m l 脚本可以根据用户的喜好和配置，以 适合于用户的方式动态显示数据。 ( 3 ) 将不同数据源的结构化数据集成为统一的逻辑视图。 ( 4 ) 描述来自各自应用程序的数据。由于) 【1 l 是可扩展的，因此各种应用程序所 包含的数据都可以用它来描述。又由于x m l 是自描述性的数据，因此不需要在本地配 置这些数据的描述逻辑就可以进行接受和处理。 ( 5 ) 通过粒化更新提高性能。粒化更新是指在更新数据时，不需要每次都发送整 个结构化数据集，只要发送发生改变的部分即可。通过粒化更新，只有那些已被更改的 元素才需要从服务器发送给客户机，而且更改的数据不需要刷新整个页面或表格就可以 显示出来。 x m l 的应用范围主要有以下几个方面： ( 1 ) 应用于客户需要和不同的数据源交互时。数据可能来自不同的数据库，都有 各自不同的复杂格式，客户可以通过x m l 语言与这些不同的数据库进行交互。由于 x m l 具有自定义性和扩展性，它足以表达各种类型数据，从而解决了数据的统一接口 问题。与其他数据传递标准不同的是，x m l 通过在数据中附加t a g 来表达数据的逻辑 结构和含义，而没有定义数据文件中数据出现的具体规范。这使得x m l 成为一种程序 能够自动理解的规范。 ( 2 ) 应用于将大量运算负荷分布的客户端，即客户可以根据自己的需求选择和制 作不同的应用程序以处理数据，而服务器只需发出同一个x m l 文件。 9 西安科技大学硕士学位论文 ( 3 ) 应用于将同样的数据以不同的形式呈现给不同的用户，从而为网络用户界面 个性化、风格化提供有效的工具。 ( 4 ) 应用于网络代理对所取得的信息进行编辑、增减以适应不同用户的需要。 x m l 的核心思想是尽量全面的考虑今后有可能会被用到的信息，并且将其完整、 规范的制作成x m l 文档，而不必考虑这些数据具体会有哪些用途。x m l 是 m i c r o s o f t n e t 平台中用于数据传送和多层交换的不可或缺的部分。 2 3 3 统一描述、发现与集成协议u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya n d i n t e g r a t i o n ，u d d i ) u d d i 提供了在w e b 上描述并发现商业服务的框架。u d d i 通过服务注册，以及使 用s o a p 访问这些注册信息的约定来实现上述目标。u d d i 计划的核心组件是u d d i 商 业注册，它使用一个x m l 文档来描述企业提供的w e b 服务。从概念上来讲，u d d i 商 业注册所提供的信息包含3 个部分：白页，包括地址、联系方法和已知的企业标识；黄 页，包括了基于标准分类法的行业类别；绿页，包括了关于该企业所提供的w e b 服务 的技术信息。其形式可能是一些指向文件或是u r l 的指针，而这些文件或是u r l 是为 服务发现机制服务的。所有的u d d i 商业注册信息存储在u d d i 商业注册中心【1 6 1 。 u d d i 注册使用的核心信息模型由x m ls c h e m a 定义。使用x m l 是因为它提供了 平台无关的数据描述并很自然地描述了数据的层次关系，而选择x m ls c h e m a 是因为它 支持丰富的数据类型，便捷的描述方式及其按照信息模型对数据进行验证的能力。u d d i x m ls c h e m a 定义了4 种主要信息类型，它们是技术人员在需要使用合作伙伴所提供的 w e b 服务时必须了解的技术信息。它们是商业实体信息( b u s i n e s s e n t i t y ) 、服务信息 ( b u s i n e s s s e r v i c e ) 、绑定信息( b i n d i n g t e m p l a t e ) 和服务调用规范的说明信息。程序员 在编写调用远程w e b 服务的程序时，使用u d d i 商业注册中心来定位b u s i n e s s e n t i t y 信 息，并且可以进一步获得更详细的b u s i n e s s s e r v i c e 信息，或是得到一个完整的 b u s i n e s s e n t i t y 结构。基于w e b 服务在b i n d i n g t e m p l a t e 的t m o d e l 中提供的调用规范的相 关信息，程序员可以按照该w e b 服务的调用规范编写程序。在运行时，程序可以按需 要使用已经保存下来的b i n d i n g t e m p l a t e 的信息来调用w 曲服务【1 7 】。 通过注册u d d i ，公司能够把自身的描述、服务描述以及服务访问方式的描述公开 发布。已注册的企业能够被潜在的交易市场或采购商搜索到，同时，对于合作伙伴之间 集成也能更为动态和方便地实施。目前参与了u d d i 的组织来自很多的行业，同时都是 这些行业的核心力量。u d d i 能超越现有的在线的企业列表和支持搜索功能的企业目录 服务，这些服务对现有的商业实体具有一定价值，但这价值相当有限。u d d i 最重要的 优势来源于在所有行业和项目中对该标准的广泛使用，具备u d d i 能力的商业实体将充 1 0 2w 曲s e r v i c e 相关技术概述 分地体会到全球性电子商务的飞速发展所带来的无法估量的价值。 2 3 4w e b 服务描述语言w s d l ( w - e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) w s d l 是一种用于描述w e b 服务或者网络端点的基于x m l 的语言。w s d l 协议描 述了w e b 服务之间的消息处理机制、w 曲服务的位置以及w e b 服务之间的通信机制。 当服务提供者实现了某种服务的时候，为了让别的程序调用，提供者必须告诉调用者所 提供的服务的接口。例如服务名称，服务所在的机器名称，监听端口号，传递参数的类 型，个数和顺序，返回结果的类型等等，这样别的应用程序才能调用该服务。w s d l 协 议就规定了有关w e b 服务描述的标准。w s d l 将w e b 服务定义为进行消息交换的网络 ，通信端点集，为服务提供者提供了一个监督的方法，用以描述申请的形式并响应远程方 法调用信息。w s d l 提供一个抽象的语言，利用参数和数据类型来定义被发布的操作、 服务的位置和邦定的细节等。w s d l 不依赖于底层的协议和编码要求。w s d l 服务定义 为分布式系统，提供可机器识别的s d k 文档，并且可用于描述自动执行应用程序通信 中所涉及的细节。w s d l 文件必须是一个完整和准确的对实际w e b 服务的描述，如果 不是这样的话，应用者就不能成功地访问这个w e b 服务。当用户想使用w e b 服务的时 候，可以通过手工或通过一些自动机制( u d d i 或者d i s c o ) 指向w s d l 文档的u r l 。 通常，软件开发人员并不使用w e b 浏览器访问w s d l 文件及手工创建访问w e b 服务的 代码。相反，开发人员将他们的i d e 指向一个w s d l 文件或者使用一个访问w s d l 文 件的实用工具，根据w s d l 规范创建访问w e b 服务的代码，这种代码被称为w e b 服务 代理，其实就是代理类。它为编程人员提供了一种简便的调用方式【1 8 】。 2 3 5 简单对象访问协议s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c a l ) s o a p 使应用程序能相互沟通，但不需要知道彼此的平台或各自运作的细节信息 1 9 1 。它以x m l 格式编码，包含请求服务器的方法调用和返回到客户机的数据。s o a p 的传输无关性使得s o a p 消息可以方便地和任意的网络通信协议进行绑定。在实际的绑 定中，一般而言s o a p 总是依附于这些传输网络协议的自身语义，依靠这些传输网络协 议的交互模式，表达s o a p 所需要表达的传输消息交换模式。这样的传输消息交换模式 一般包括四种瞄u j ： 单瘟j ( o n e w a y ) ：服务方单方面接收s o a p 消息( 比如简单的数据接受服务) ； 请求响应( r e q u e s t r e s p o n s e ) ：服务方接收调用方的调用s o a p 消息，然后向调用 方发送响应s o a p 消息( 通常的服务调用) ； 要求响应( s o l i c