（计算机应用技术专业论文）基于webservice的远程控制系统的研究与实现.pdf

中文摘要 在网络技术飞速发展的今天，远程控制技术在计算机网络中的得到了广泛 应用，成为人们经常使用的技术。远程控制技术在各行各业中都有广泛的需求， 伴随着网络技术的发展，引发了控制领域的深刻技术变革，控制系统结构沿着 网络化方向与控制系统体系沿着开放性方向发展将是控制系统技术创新的大潮 流。互联网的飞速发展和普及以及传输速度的不断提高为远程控制技术的奠定 了一定的技术基础。 为了实现计算机网络的这种应用，方便人们对一些设备的集中管理，论文 提出了一种基于w e b s e r v i c e 的远程控制技术，结合使用了w s e 和m q 等技术， 以s a a s 为设计模式来实现一种可以灵活操作，灵活配置的远程控制平台。用户 可以在此平台上不受时间，不受地点的限制来完成对远程设备的操作。 论文针对远程控制系统的实际需求，基于n e t 3 5 开发框架，以v i s u a l s t u d i 0 2 0 0 8 作为开发平台，o r a c l e l o g 作为数据库系统，研究并实现了基于 w e b s e r v i c e 技术的远程控制系统。 论文研究的主要内容包括以下几个方面： 1 介绍了当前国内外关于远程控制系统的发展以及研究现状，并对当前的 一些控制系统做出简单的分析； 2 针对当前的技术提出了基于w e b s e r v i c e 的远程控制系统，并对用到的各 种技术，以及技术的整合做出了分析，提出了整个系统的框架； 3 对整个远程控制系统进行的需求分析，以及各个模块的详细分析，设计； 4 针对系统的安全性问题，提出的解决方案； 5 介绍了整个系统各个模块的详细设计； 6 最后，对本文做出了总结，并对整个远程控制系统提出了进一步的研究 方向； 论文的重点在于w e b s e r v i c e 技术在远程控制系统中的应用。 关键宇：远程控制，w e b s e r v i c e ，w s e ，m s m q a b s t r a c t w i t ht h en e t w o r kt e c h n o l o g yd e v e l o p m e n t , r e m o t ec o n t r o lt e c h n o l o g yi sb e i n g u s e dw i d e l y , b e c o m eac o m m o nt e c h n o l o g yi nn e t w o r kf i e l d r e m o t ec o n t r o l t e c h n o l o g yi na l lw a l k so fl i f eh a v eaw i d er a n g eo fn e e d s ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to f n e t w o r kt e c h n o l o g y ，b r i n gt h ec o n t r o lt e c h n o l o g yt op r o f o u n dc h a n g e si nt h ec o n t r o l f i e l d ，c o n t r o ls y s t e ms t r u c t u r ea l o n gt h ed i r e c t i o no ft h en e t w o r ks y s t e ma n d c o n t r o l s y s t e ma l o n gt h ed i r e c t i o no fo p e nc o n t r o ls y s t e m sw i l l b eam a j o rt r e n do f t e c h n o l o g i c a li n n o v a t i o n t h er a p i dd e v e l o p m e n ta n dp o p u l a r i z a t i o no ft h ei n t e m e t a n dt h et r a n s m i s s i o ns p e e do ft h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e n to ft e c h n o l o g yf o rr e m o t e c o n t r o lo fc e r t a i nt e c h n o l o g i c a lf o u n d a t i o nl a y i no r d e rt oa c h i e v et h i sa p p l i c a t i o nw i t hc o m p u t e rn e t w o r k , e a s yf o rp e o p l et o f o c u so ns o m ee q u i p m e n tm a n a g e m e n t ，i nt h i sp a p e r , ar e m o t ec o n t r o lt e c h n o l o g y b a s e do nw e b s e r v i c eb ee x p l a i n e d ，c o m b i n a t i o no ft e c h n o l o g i e ss u c ha sw s ea n d m q ，d e s i g np a t t e r n sa ss a a st oa c h i e v e af l e x i b l eo p e r a t i o n s ，a n dc o n f i g u r a t i o no n t h er e m o t ec o n t r o lp l a t f o r m 。u s e r sr e g a r d l e s so ft i m eo nt h i sp l a t f o r m ，n o tp l a c e r e s t r i c t i o n so nt h er e m o t ed e v i c et oc o m p l e t et h eo p e r a t i o n t h i sr e m o t ec o n t r o ls y s t e mf o rt h ea c t u a ln e e d s ，b a s e do n n e t 3 5d e v e l o p m e n t f r a m e w o r k ，m a k et h ev i s u a ls t u d i 0 2 0 0 8a st h ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，o r a c l e l o g a sa d a t a b a s es y s t e m ，r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no ft e c h n o l o g y - b a s e dw e b s e r v i c e r e m o t ec o n t r o ls y s t e m t h i sp a p e rm a i n l yc o v e r st h ef o l l o w i n ga r e a s ： 1 f i r s t l y ，i n t r o d u c et h ec u r r e n td o m e s t i ca n df o r e i g no nt h er e m o t ec o n t r o l s y s t e md e v e l o p m e n ta n dr e s e a r c h ，m a k eas i m p l ea n a l y s i s f o rs o m eo ft h ec u r r e n t c o n t r o ls y s t e m ； 2 p r o p o s e df o rt h e c u r r e n tt e c h n o l o g yc o n t r o ls y s t e mb a s e do nt h e 陆 w e b s e r v i c e ，a n dr i s eo fv a r i o u st e c h n o l o g i e s ，a sw e l la st h ei n t e g r a t i o no ft e c h n o l o g y t om a k et h ea n a l y s i s ，p r o p o s e df r a m e w o r kf o rt h ew h o l es y s t e m ； 3 o nt h er e m o t ec o n t r o ls y s t e mn e e d sa n a l y s i s ，a n dad e t a i l e da n a l y s i so f e a c h m o d u l e ，d e s i g n e d ； 4 a i mo ns e c u r i t yi s s u e sf o rs y s t e m ，t h es o l u t i o nb ep r o p o s e d ； 5 d e s c r i b e st h ed e t a i l e dd e s i g no fe a c hm o d u l ei nt h es y s t e m ： 6 f i n a l l y ，m a d eas u m r a a r yo nt h ea r t i c l e ，a n dp r o p o s e dt h er e m o t ec o n t r o l s y s t e mo ft h ef u t u r er e s e a r c hd i r e c t i o n s ； p a p e r f o c u s e so nw e b s e r v i c et e c h n o l o g yi nt h er e m o t ec o n t r o ls y s t e m k e yw o r d s ：r e m o t ec o n t r o l ，w e b s e r v i c e ，w s e ，m s m q m 独创性声明 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及 取得的研究成果。尽我所知，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经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。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 明并表示了谢意。 签名：缮虹e t 期：丑蛆吐 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、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电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：碰导师( 签名) ：脚期业，2 乡 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 选题背景以及研究意义 随着互联网上的各种应用层出不穷，网络技术的不断发展，引发了控制领 域产生了深刻技术变革。控制系统的结构和体系将沿着网络化方向和沿着开放 性方向发展将是控制系统技术创新的必然趋势和潮流。 把互联网应用推广到控制领域，使i n t e r n e t 和控制系统相结合，是当今控制 领域的一个发展趋势。各种各样的嵌入式设备的应用也不断地在什么身边涌现， 这使得远程控制的应用范围也更加广阔。将各种嵌入式设备同i n t e r n e t 应用相结 合，使控制系统的性能提高，控制系统的应用范围扩大，是远程控制领域的一 个重要的问题。针对以上情况，本文提出了一种基于w e b s e r v i c e 技术的远程控 制技术。 为了充分的利用w e b s e r v i c e 的技术特点，本为提出的利用w e b s e r v i c e 技术 来实现的控制远程系统。由于系统利用了w e b s e r v i c e 的特点，可以使用户在任 何地点，任何时间，只需要接通到i n t e m e t ，便可以通过w c b 浏览器来监视、控 制设备，这样便使得用户和设备对远程控制系统摆脱了地域性限制。整个控制 系统平台的搭建也更加简单灵活，使得用户对设备的操作更加便捷。 如何利用现有的计算机网络技术，构建一个适合各行各业企业单位需要的 远程控制系统，这是个技术热点，极具有研究价值，同时也势必将极大的推动 远程控制技术在行业背景中的研究与应用。 1 2 国内外发展现状 现在，针对在网络中的远程控制系统，国内外已有很多对其的研究。其中 的被控对象主要包括一些数字控制系统，比如有机器人系统或者实验仪器之类 的设备。 在国内，主要以高校和科研机构作为研究主要的机构，纷纷开展基于网络 的远程控制方面的研究。比较著名的是t e l e r o b o o t ，它是哈尔滨工业大学的研制 的，允许连入i n t e r n e t 的使用者通过w e b 浏览器对一台p u m a 5 6 2 设备进行控制， 武汉理工大学硕士学位论文 使用者在w e b 端发出控制命令，通过网络进行信息传输，设备系统可以根据用 户的命令完成抓取、搬运与堆放操作；在机器人远程控制方面还有同济大学对 基于w e b 的移动机器人远程控制的研究，应用j a v a 技术实现了以w m r 1 型移 动机器人为控制对象的自主移动机器人远程控制系统；其它的如浙江大学，南 京航空航天大学和东南大学等高校也都在开展对各种设备系统的远程控制领域 的研究。 在国外，基于网络的远程控制方面的研究中，机器人的研究相对其它领域 较多一些。比如远程机器人t e e l o r b o t 是西澳大利亚大学的成果，用户需要向机 器人发出控制指令的时候，只需要在浏览器上输入命令或者在机器人工作区图 像上直接点击，便可以控制机器人来搬运和搭建积木，然后服务器端接收用户 的指令并与机器人控制服务器和图像服务器通信，把控制机器人的图像展示给 用户查看，这样，用户就可以很直观的看到机器人的运行状态了1 2 1 。还有就是 t e l g e a r d e n ，它是美国加州大学伯克利分校设计的机器人，它只是一个机器人手 臂，可以通过i n t e r n e t 来播种和浇水的远程花园1 1 1 。也有对实验仪器的远程控制， 操作者不必专程到实验室去实际操作就可以使用仪器1 3 1 。最著名的远程控制系统 应该是一些国家正在研制的如美国国家航空航天局的火星探测器，它就是一个 典型的基于i n t e r n e t 的远程自主式移动机器人【4 j 。 通过对远程控制技术不同方面的研究，是远程控制技术在网络上的应用更 加完善，同时也更加方便人们的适用。以下是远程控制技术的几个重点： 1 n e t 技术的应用n e t 在在客户端的应用已经得到广泛的肯定，而服务器 端的n e t 程序开发技术能够提供更加灵活、快捷的服务。 2 分布式技术的应用当前的分布式应用主要可以分为两个方向，一个是在网 络之上分布的多个被控对象的建立，另一个是多用户间的分布式协作闭。 3 虚拟现实技术就是让用户在人工合成的环境里获得“进入角色 的体验。 这种技术为用户提供了对客观世界的更逼真的感受。美国的n a s a 的火星计 划就实现了对远程登陆点的三维重建，并且证明通过对远程登陆点的三维再 现所提供的友好界面，会让用户进入一个真实的环境中，增强了用户对远程 控制的真实感受【1 1 l 【1 2 1 。 4 远程操作理论在网络基础上的扩展与改进其中包括在网络环境下的传统 的在固定时延和系统稳定的条件下远程操作的各种控制方法的应用，有些系 统通过设计专用算法，减小对系统性能的影响，对延迟的补偿等各种措施来 适应网络环境。另外也有用一种基于事件的控制方法，用这种算法来解决计 2 武汉理工大学硕士学位论文 算机网络由于存储转发机制导致的不定时延和数据包丢失的问题，这样会有 较好的控制效果，让整个控制系统更加稳定【1 6 1 。 1 3 课题的研究内容 当今，针对基于网络的远程控制是一个具有重要研究价值的课题，在各行各 业都有着广泛的需求。远程控制，主要是指用户或者管理人员在异地通过连接 到计算机网络或双方都接入i n t e m e t 等手段，然后连接被远程控制的设备，将被 控设备的信息显示到自己的计算机上，通过本地计算机系统对远方设备进行配 置、软件的安装、修改，程序的执行等工作。远程控制的基本内容包括：远程 遥控、文件传输、远程屏幕查看、图像，声音传输，键盘交谈、i n t e m e t 连接， 有的还可以进行语音交谈、故障警报，通过本地系统进行远程控制，甚至还可 以进行远程重启设备、远程格式化硬盘、远程系统安装、远程软件安装等各种 计算机应用技术。 但是，使用传统的远程控制方式，由于受到成本、技术、维护、传输距离， 网络传输质量等方面的问题的阻碍，所以远程控制并没有很好的推广和利用。 而如今由于因特网的不断发展，使得成本低廉的远距离通信轻易的变成了现实， 所以，基于因特网的远程控制系统便大量涌现出来。基于因特网的远程控制就 是以因特网作为远程控制平台，将远程控制系统的控制数据和信息通过因特网 传输。随着网络上各种技术的不断成熟，各种技术应用也出现基于i n t e r n e t 的远 程控制领域，而本文的基于w e b s e r v i c e 技术的远程控制系统的设计，减少了开 发成本、也增加远程控制的灵活性。人们也不必为了实现一个临时的远程控制， 而需要重建一套远程控制系统【1 6 j 。 本课题的研究主要内容包括以下几个方面： 1 ) 基于因特网的远程控制的理论研究。 2 ) 基于w e b s e r v i c e 的远程控制的系统分析。 3 ) 远程控制系统的实现。 1 4 本文的主要内容以及组织结构 本文的主要内容包括：对当前远程控制技术的分析，系统的设计，以及 w e b s e r v i c e 技术在远程控制系统中的应用。 3 武汉理1 = 大学硕士学位论文 论文的组织结构如下： 第1 章绪论。 第2 章远程控制系统相关技术。 第3 章远程控制系统分析与设计。 第4 章远程控制系统的安全性设计。 第5 章远程控制系统的详细设计与实现。 第6 章总结与展望。 4 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章远程控制系统相关技术 2 1 远程控制系统的体系结构 2 1 1b s 和c s 模式的分布式体系结构 如今，分布式的体系结构被应用在计算机各行各业中。分布式系统主要是 指以计算机网络作为系统的基础，将数据与功能分布在物理不同的位置，通过 自然的数据与功能的连接而运行的辅助决策的系统。现在，被应用最广泛的， 也是最常用的信息分布式系统模型是c s 和b s 模式。 因为受到地域性的限制，所以在应用系统发展的早期，应用系统开发普遍 采用c 幅两层体系结构，即c l i e n t s e r v e r ，也就是我们常说的，客户端朋艮务器端 模式。其中客户端和服务器端，各司其职，分别在系统中发挥自己的优势。客 户端的主要负责是向用户提供操作界面，接受用户输入信息请求( r e q u e s t ) ， 然后向服务器端发送数据，并且接受服务器端的响应( r e s p o n s e ) ，将响应结果 向用户显示，增强用户体验。服务器端主要负责提供数据服务，当他接受到客 户端的请求，接受数据并进行响应的逻辑处理，然后将信息返回给客户端。这 种c s 模式的两层体系结构是一种基于消息的模块化结构，其结构相对比较简 单，比较适合在专用的或者小范围的局域网内部，用户使用方便，快速，但是 如果在广阔的网络应用环境下使用，则暴露出很大的缺点。因为c s 模式的体 系结构的特点，所以要求必须在用户机器上安装相应的客户端应用程序，因此 增加了系统开发和维护的难度，相应的系统开发成本也相应的增加。 随着软件体系结构的不断发展，各种组件技术和应用服务器技术的不断涌 现，为基于网络的分布式应用体系结构，提供了很好的技术支持，b s 模式，即 b r o w s e r s e r v e r ，采用b s 模式，客户端的规模被压缩成为一个简单的w e b 浏览 器旧，而相应的逻辑便被集中起来，置于远程服务器上。如图2 1 所示，便是一 个主流的基于多层b s 构架的系统结构图。 5 武汉理工大学硕士学位论文 一9 w e bs e r v e r d a d a l k 翻u es e r v e r 第二层 第三层 图2 - 1b s 三层体系结构 如上图所示，其中客户端浏览器( w e bb r o w e r ) 的主要在用户和系统之间 交互的媒介，责任就是提供友好的交互界面，负责搜集用户输入信息，通过 i n t e m e t 向w c b 服务器( w e bs e r v e r ) 提交帅请求( 哪r e q u e s t ) ，并将 请求参数传送给w c b 服务器，而且将w c b 服务器的相应展示给用户。 w c b 服务器( w c bs e r v e r ) 主要负责数据信息的业务逻辑处理。首先接受 h t r p 请求信息，调用响应的方法进行运算，然后根据用户需要访问b s 体系结 构的第三层，即数据库服务器( d a t a b a s es e r v e r ) 。业务逻辑部分处理完毕后， w e b 服务器最终将处理结果通过瑚厂r p 响应( h t l vr e s p o n s e ) 发送给w e b 浏 览器显示给用户。 采用多层b s 模式的体系结构，相对于c 烬模式的体系结构，不仅可以增 强系统的可扩展性，而且可以使应用系统具有良好的可重用性和可维护性。b s 体系结构简化了客户端，用户使用系统，只需要有w e b 浏览器。这样使企业减 少维护费用，系统更稳定、更健壮，可以满足企业系统不断增长的业务量需求。 因此，基于c s 结构的应用系统正逐渐被以应用服务器技术为特点的多层b s 体系结构所取代，而且也是必然的趋势。 b s 和c s 模式结合，是指在一个应用系统中同时使用上述两种模式，这样 可以结合两种模式的优点，从而在远程控制系统中得到更好的控制效果。其中 b s 模式则用于为用户提供操作接口的功能，这样可以在w e b 应用程序中使用 分布式对象，因为w e b 浏览器更容易地发布。 用户可以方便的使用w e b 浏览器来控制自己的设备，实现系统管理如用户 管理、系统维护等。如图2 2 是b s 和c s 模式结合使用的结构图，这种模式集 合了两种模式的优点，用c s 模式保证了控制数据传输的高效率，因为这种通 信是在本地局域网与被控设备之间进行，所以客户端对象和服务器端对象的直 接通信效率更高，更适合于远程控制系统；同时又用b s 模式又方便用户使用， 6 武汉理工大学硕士学位论文 简化了系统的操作与维护，保证了系统有更好的可扩展性。 图2 2b s ，和c s 模式相结合使用结构图 在远程控制系统中，使用w c b 浏览器来接受用户的请求，查看设备状态或 者发出控制命令。浏览器只包含一个用户界面，这些控制系统以独立于浏览器 的方式与运行在服务器端的对象通信。本地控制系统只包括一个客户端来获取 信息，并且负责消息的传递与分发。 2 1 2 n e t 的平台技术 w c b 技术从一开始的简单网页构成的静态服务网站，发展到现在的可以交 互，响应用户请求，执行一些复杂步骤的动态服务网站，这些服务需要w e b 调 用其他w e b 服务，像传统软件那样执行命令。需要和其他服务整合，可能会需 要和其他服务一起作，需要创建与设备无关的应用程序，需要协调网络上的服 务的操作步骤，创建新的用户化的服务。 微软的n e t 系统技术正是为了满足这种需求1 4 1 1 。m i c r o s o f t n e t 是 m i c r o s o f t n e tx m lw e bs e r v i c e s 平台。它允许应用程序通过i n t e m e t 进行通讯 和数据的共享，而不用考虑是哪种操作系统，设备或者是什么样的编程语 言。n e t 将i n t e r n e t 本身作为构建新一代操作系统的基础，并对i n t e r n e t 和操作 系统的设计思想进行了延伸，是开发者容易地实现i n t e m e t 连接。 n e t 的主要目标是：提供将软件部署和版本控制冲突最小化的代码执行的 环境：提供一致的面向对象的编程环境，而无论对象代码是在本地存储和执行， 或者是在本地执行但在i n t e r n e t 上分布，还是在远程执行的；提供一个可提高代 码，执行安全性的代码执行环境；使开发人员的经验在面对类型大不相同的应 用程序时保持一致；提供可消除脚本环境或解释环境的性能问题的代码执行环 7 武汉理t ：大学硕士学位论文 境。 n e t 中，主要有两个重要的组件：公共语言运行库，f r a m e w o r k 类库。 公共语言运行库是n e tf r a m e w o r k 的基础，将公共语言运行库看作执行时 管理代码的代理，管理内存、管理线程和远程处理等服务，实施类型安全以及 提高安全性和可靠性，这类似j a v a 的虚拟机。公共语言运行库的基本原则是代 码管理。以是否以公共语言运行库为目标分为托管代码和非托管代码。 n e tf r a m e w o r k 类库是面向对象的可重用类型集合，使用它开发多种类型 的应用程序包括命令行和图形用户界面应用程序，还有基于a s p n e t 所提供 的应用程序( 如w e b 宙体或者是x m l w c b s e r v i c e s ) 。n e t f n t m e w o r k 的层次结构 如图2 3 所示。 2 1 3s a a s 模式 图2 - 3n e tf r a m e w o r k 层次结构 s 嘲s 是s o l , w a r e - a s _ a _ s e a w i c e 的简称，软件即服务，是随着互联网和应用软 件的发展而产生的软件应用模式i ”l 。在2 1 世纪开始兴起的创新的软件应用模式， s a a s 是软件科技发展必然趋势。远程控制系统的设计。采用了s a a s 这样的一个 武汉理t 大学硕士学位论文 软件应用模式，用户可以根据自己的需求，订制适合自己的服务，被分配不同 的权限，取得自己的服务，来控制自己的设备。 s a a s 服务模式是未来管理软件的发展趋势，与传统许可模式软件有很大的 不同。像远程控制系统这样的企业应用软件，软件的部署实施相对比软件本身 的功能、性能更为重要。传统软件受空间和地点的限制，必须在固定的设备上 使用，但是s a a s 模式的软件可以在任何可接入i n t e m e t 的地方使用。这种优势， s a a s 模式在软件的升级、服务、数据安全传输等各个方面都有了很大的不同 安全方面，因为s a a s 提供商通过有效的技术措施，保证企业数据的安全性 和保密性。 从企业用户的角度来看，s a a s 的优点在于： 1 从技术角度来看：企业不需要再配备1 1 r 方面的专业技术人员，同时又能 得到最新的技术应用，满足企业对远程的需求。 2 从投资角度来看：企业不用一次性投资到位，缓解企业资金不足的压力； 能及时获得最新硬件平台及最佳解决方案。 3 从维护和管理角度来看：企业需要专门的维护和管理人员，使其能够集 中资金对核心业务进行有效的运营。 2 2 远程控制系统主要相关技术 随软件系统的复杂程度不断地增加，开发难度越来越大，软件系统的，体 系结构设计显得越来越重要【2 1 甾l 。框架是设计模式中一组协同工作的模块，规 定了系统的体系结构，阐明了整体的设计、协作组件之间的关系、责任分配以 及控制流程，它为组件复用提供了上下文关系，一个框架就是一个可复用的组 件。使用框架的优点是：降低开发成本、缩短开发周期，处理系统更多的细节， 比如：事务处理、安全性、数据流控制等。另外，框架还具有成熟性、稳健性、 可复用性、可扩展性、易维护和可移植性等优点。 在整个控制系统的运行中，由通信服务器，即w e b 服务的客户端，去请求 调用w e b s e r v i c e ，服务器端接收到客户端请求后，将控制命令反馈给客户端。 服务器接收到请求命令后，根据客户端提供的数据信息，返回给客户端。 2 2 1w e b s e r v i c e 框架 在w e b s e r v i c e 技术出现之前，要开发分布式的应用程序，会使用不同的平 9 武汉理：i ：大学硕士学位论文 台上提供的分布式组件系统，像w i n d o w s 平台上面的d c o m ，j a v a 平台上的j a v a r m i ，以及具有平台能力的c o r b a 技术等。但是这些技术都不能实现不同平台 上的不同程序之间的互用，他们总是把开发者局限在固定的操作系统、组件模 型，编程语言上。但是随着i n t e m e t 的发展，w c b 站点转变为能够将多种应用、 服务等组织在一起的w e b 站点。由最初的被动的地位变成了现在的可进行设计 的w e b s e r v i c e ，即w e b 服务，可以说，是w e b s e r v i c e 技术的出现改变了这个局 面。 w c b 服务，即w e b s e r v i c e 技术，是新型的分布式应用程序。w e b s e r v i c e 技 术是以一种独立的、模块化的和自描述的方式，利用i n t e m e t 来w c b 发布、查 找和访问的。它的接口和绑定用x m l 描述与发现，通过基于x m l 、s o a p 、 w s d l 、u d d i 等i n t e m e t 标准支持。调用方法是由x m l 通过h i t p 协议来远程 过程调用，和其它x m l 消息的w e b 应用交互。其它应用，包括其他w e b 服务， 都可以发现和访问，w e b 服务部署以后的服务。 w c b 服务所使用的是i n t e r n e t 上统一开放的标准，是基于x m l 的。利用它， 软件组件或应用程序可以通过h i t p 协议进行相互之间的通讯，从而使应用程 序能够被广泛的用户访问。w e b s e r v i c e 技术的最大优点：屏蔽不同软件平台的 差异，具有跨平台和高可集成能力。 w e b s e r v i c e 的技术核心是s o a p 、w s d l 、u d d i ，它们完全是基于x m l 语言的，用x m l 建立的协议栈。w e b s e r v i c e 服务提供者或者服务请求者都使用 x m l 传递数据，解决了服务的封装，描述接口、注册服务和发行服务等问题。 ( 1 ) 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 0 1 ) ，是简单对象访问协议。定义了 分布式环境下，应用软件之间相互调用的方法以及传递数据的标准方式，基于 x m l 的表示层协议。以h i t p 作为底层通信协议，以x m l 作为数据传送的格 式，在应用程序之间以对象的形式进行数据的交换，使服务提供者和服务使用 者在i n t e m e t 上交互。 ( 2 ) w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) ，即w e b 服务描述语言。定 义了基于x m l 的组件描述的机制，将w e b s e r v i c e 描述为能够进行消息交换的 服务访问点的集合。 ( 3 ) u d d i ( u n i v e r s a ld i s c o v e r yd e s c r i p t i o ni n t e g r a t i o n ) ，即通用发现、描述 和集成协议，是面向w e b 服务的信息注册中心的标准和规范。目的是发布和发 现w c b 服务。提供一个基于w e b 的、分布式的注册、发布和发现w e b s e r v i c e 的标准机制。核心组件是u d d i 商业注册中心，使用一个x m l 文档来描述w e b 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 服务。 下面介绍一下w e b s e r v i e e 关键技术之间的关系。 w c b 服务提供者，首先使用w s d l 描述其提供服务，在u d d i 注册中心注 册。注册中心保存了指向w s d l 描述和指向服务的指针。服务客户使用服务， 需要先查询u d d i 注册中心，查找相应的服务，并获取相应的w s d l 描述和指 向服务的指针。服务客户使用所得到的w s d l 描述构造一条s o a p 消息，服务 客户与w e b s e r v i c e 之间使用此消息进行通信。关系如图2 4 所示： 图2 4w e b s e r v i c e 的架构 w e b s e r v i c e 基于服务的体系架构所需要解决服务的描述，服务的注册发布， 服务级的通信3 个问题。对应的w e b 服务体系结构中有w s d l ，u d d i 和s o a p 协议来解决这3 个问题。w s d l 用来描述w e b 服务，u d d i 用来发布w c b 服务 的，s o a p 是w e b 服务的网络传输协议，应用程序可以通过它调用w e b 服务， 访问u d d i 节点，以及相互通信。其技术实现如图2 5 ： 图2 5w e b s e r v i c e 的服务模型 武汉理工大学硕士学位论文 该模型涉及到w e b s e r v i c e 即w e b 服务提供者、服务客户即w e b 服务请求 者、w s d l ，u d d i 注册中心4 个实体和w e b 服务的发布、发现、操作绑定。 从外部的使用者的角度而言，w e b 服务是部署在w c b 上的对象组件，它具 备以下特点： 1 完好的封装性。 2 松散耦合。 3 协约的规范性。 4 高度可集成能力。 2 2 2w s e 框架和m s m q 技术 在通信服务器中，安装有w e b s e r v i c e 的客户端，根据自己配置文件的信息， 通过调用w e b s e r v i c e 来获取控制命令。在中心服务器端，客户不但需要查看设 备的运行状态，而且也需要对自己发出的控制命令进行查看和跟踪，了解发出 的控制命令的执行情况。因此通信服务器需要将控制命令的执行情况，反馈给 中心服务器。如果单独的使用w e b s e r v i c e 的话，可能会遇到报文堵塞、异步传 输等问题，所以我们增加了w s e 和m q 技术来解决。 w s e 是微软关于w e b 服务体系架构的解决方案，用来建设w c b 服务的n e t 类库，它支持最新的w e b 服务协议，包括w s s e c u r i t y 、w s s e c u r i t yp o l i c y 、 w s - t r u s t 、w s - p o l i c y 、w s s e c u r ec o n v e r s a t i o n 、w s - a d d r e s s i n g 和 w s a t t a c h m e n t s 。w s e 采用新的编程模式对于消息处理，采用可能同时具有对 等消息处理、异步消息处理和消息队列的环境【4 5 1 。现在，w s e 已经支持通过 t c p 或在进程内来进行消息传递，并且提供了对其他协议如m s m q 的扩展，可 以通过对等单向异步等方式将消息从客户器发送到服务端。它支持用传输的方 式发送s o a p 消息，而不是h t y p 。w s e 的另一个特点是具有建立s o a p 路由 器，这个功能可是实现s o a p 消息被发送给s o a p 路由器，再将工作交付给相 应的w e b 服务器。 使用m q ( m e s s a g eq u e u e ，消息队列) 的主要目的是提供路由并保证消息 的可靠传递。m q 是基于事务模型的松耦合和可靠的网络通信服务，在发送消息 队列时，如果接收者不可用，消息队列会保留消息，直到消息成功的传递。 m s m q ，即微软消息队列，可以不同的应用之间实现异步传输模式的一种 武汉理- 大学硕士学位论文 通信手段。消息的发送者把需要发送的信息放入一个容器中，就是把它保存至 一个系统公用空间的消息队列中，消息接收程序，可以是本地的，也可以是异 地的，从该队列中取出发给它的消息进行处理。消息和队列是消息传递机制中 的两个重要的概念。消息是由通信的双方所需要传递的信息，类型可以是各式 各样的，可以说如文本、声音、图像等等。消息传递的双方自定义的一个通信 协议，方便通信。这样即数据进行了简单的加密，也可以节省通信的传递量。 在控制系统中采用m s m q 的好处是：可以实现异步通信，这样的话不管是 消息的发送方还是消息的接收方都不用等待对方返回成功消息，可以继续接下 来的程序，大大提高了事务处理能力州。 在控制系统中，我们利用微软的n e t 平台上提供的m s m q 功能，轻松的 创建或者删除消息队列、发送或者接收消息、对消息队列进行管理。m s m q 的 类库是s y s t e m m e s s a g i n g d l l ，提供了两个类分别对消息对象和消息队列对象进 行操作。在使用m s m q 功能之前，需要在使用m s m q 的电脑上安装m s m q 消 息队列组件，并且确保服务正在运行。使用n e t 时，使用s y s t e m m e s s a g i n g 类 库即可。 消息的接收两种方式，即同步和异步。同步接收是指在一定的时间内从消息 队列中取出消息，如果消息队列中没有，程序一直处于等待状态；异步接收是 定义了一个事件处理函数，当队列中消息到达时立即触发该函数，而不用让程 序等待消息。 消息队列还有p a t h 属性、c a t e g o r y 属性、f o r m a t t e r 属性、d e n y s h a r e r e c e i v e 属性、c a n r e a d 和c a n w r i t e 、m a x i m u m q u e u e s i z e 和m a x i m u n d o u r n a l s i z e 属性 等属性可以进行灵活的根据实际系统的需求进行设置。 控制系统的平台是在w s e 3 。0 架构上的，根据w s e 所提供的编程接口，编 写类，通过这些类来实现消息的发送和接受功能的框架示意图如图2 6 ： 1 3 武汉理【大学硕士学位论文 匐国 图2 - 6 异步w c b 服务模型的框架 上图示例中使用w i n d o w s 2 0 0 3 平台，以厦n e t 3 3 技术实现，消息队列使 用了m s m 0 。 接入服务器，系统中包含一个w e b s e r v i c e 的客户端s o a p c l i e n t 将设备端发 出的报文，或者反馈的控制报文命令的执行结果，即回复报文，通过s o a p s e n d e r 方法，发送到中心服务嚣中的消息队列中。这样中心服务器便可以通过消息队 列中的信息，知道设备端的运行状态以及控制命令的执行结果，过程如下图2 7 所示。 甜 2 3 本章小结 图2 - 7w s e 利用m q 的通信框架 利用w e b s e r v i c e 技术来开发远程控制系统，无论是在技术上还是在应用中 都是一次新的尝试。本章研究了基于w c b s c r v i c e 的远程控制系统的多层体系结 构，利用b s 和c s 结合的结构的特点以及优势，适用于分布式的远程控制系 统模型的建立和w c b s e r v i c e 技术，以及w s e 和m s m q 等技术在整个远程控制 系统中的应用。 武汉理一【= 大学硕士学位论文 第3 章远程控制系统分析及设计 本系统的设计目标是以视屏播放系统控制为主，可以在火车站候车室，医 院大厅，写字楼等公共场合可以安装视屏播放器并具有播放宣传片，广告，新 闻，流动字幕，天气预报，预报时间的功能。随着系统的发展和不断完善，还 将为国内外的各行各业提供全方位的远程控制化服务。 3 1 系统设计原则及功能目标 3 1 1 系统设计原则 1 完整的方案设计 企业方案设计主要包括企业建设目标方案、企业产品选择方案，尤其是要 尽最大努力的去制定切实可行的实施方案。软件部分，一定要严格按照软件工 程的思想去实施，对于实施过程的管理，需要有良好的实施方法论和质量控制 体系。 2 整体的规划实施 远程控制系统的开发随着用户业务的变化和管理要求提升，远程控制系统 的目标也需要不断的进行调整。系统需要不断地进行改进，来有效的提高远程 控制系统项目的成功率。 3 先进的技术应用 控制系统设计和开发要基于先进技术和产品，确保建设完成的远程控制系 统的先进性。 4 开放性和标准化 由于远程控制系统的使用不仅仅局限在单个用户。所以远程控制系统需要 在结构上开放，支持使用各种标准，满足最广大的企业用户的要求。 5 灵活的可扩展性 优秀的设计方案，无论产品的选择、系统设计，还是开发都要对现有需求 和后续可能增加进行全方位的考虑，保证系统具有强大的扩展能力。 6 友好的用户使用 优秀的系统，应该给用户提供一个良好的界面，操作平台，符合用户的操 武汉理工大学硕士学位论文 作习惯。对于远程控制系