趙淑芳，陳立潮

（太原科技大學 計算機科學與技術(shù)學院，太原030024）

軟件復用是解決軟件危機、提高軟件生產(chǎn)效率和質(zhì)量的現(xiàn)實有效途徑。為了有效管理構(gòu)件，軟件構(gòu)件技術(shù)的主要研究內(nèi)容是建立構(gòu)件庫系統(tǒng)。在構(gòu)件庫系統(tǒng)中，構(gòu)件的分類與檢索是兩個核心問題［1］。同時，構(gòu)件的合理分類是實現(xiàn)構(gòu)件高效快速檢索的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。鑒于煤礦設備種類繁多，信息繁雜，筆者從用戶的角度出發(fā)，對構(gòu)件進行更優(yōu)、更人性化的分類，使分類結(jié)果更合理，更符合用戶的要求，有效解決了目前煤礦礦用設備在安全監(jiān)測方面存在的業(yè)務流程手工操作、信息隔離分散等信息化滯后問題，為煤礦企業(yè)建立一整套的安全管理體系提供支撐平臺。

1 基于構(gòu)件的系統(tǒng)設計

1．1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)架構(gòu)遵循軟件分層的設計思想，分為構(gòu)件表現(xiàn)層、構(gòu)件業(yè)務層、構(gòu)件持久層和構(gòu)件數(shù)據(jù)訪問層。構(gòu)件表現(xiàn)層基于Struts MVC框架，采用Spring作為構(gòu)件業(yè)務層，以iBATIS為構(gòu)件持久層，通過使用這些成熟的構(gòu)件框架，使得軟件設計層次清晰，能夠減少重復開發(fā)工作量，縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，增強軟件構(gòu)件的可維護性、可擴展性和可移植性。

根據(jù)構(gòu)件的標準，采用了標準構(gòu)件，在Java環(huán)境下使用窗口、菜單、模板等［2］，Java的軟件構(gòu)件JavaBean（EJB）是能夠在構(gòu)造工具中進行可視化操作的可復用軟件，它的構(gòu)件模型包含構(gòu)件和容器兩個基本要素，其結(jié)構(gòu)完全采用基于軟件構(gòu)件模型的分布對象計算體系，較規(guī)范地定義了Java的服務器端構(gòu)件模型［3］，采用EJB可以使開發(fā)應用系統(tǒng)變得比較容易，應用系統(tǒng)可以在一個支持EJB的環(huán)境中進行開發(fā)，開發(fā)完之后部署在其他的環(huán)境中，隨著需求的改變，應用系統(tǒng)可以不加修改地遷移到其他功能更強、更復雜的服務器上。基于構(gòu)件的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．2 系統(tǒng)主要功能

刻面用于描述構(gòu)件所實現(xiàn)的具體功能。構(gòu)件庫中任何構(gòu)件都必須提供一種或多種具體功能，不能完成某種功能的構(gòu)件是沒有任何軟件復用價值的，同時構(gòu)件使用者在進行構(gòu)件檢索時，首要關(guān)心的也是構(gòu)件具體可以完成什么功能，以及構(gòu)件的功能是否符合用戶的需求［1］。

基于構(gòu)件的軟件開發(fā)以系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)為中心，構(gòu)件設計要遵循模塊獨立化原理，要做到高內(nèi)聚、低耦合，使煤礦設備監(jiān)測管理系統(tǒng)有利于做出正確、穩(wěn)定、靈活的系統(tǒng)設計，從而為構(gòu)件設計的決策提供具體指導和框架支持。針對管理過程中的不同單位、不同職能、不同用戶設計各自的功能來實現(xiàn)“一方主導、三方聯(lián)動”的管理模式，實現(xiàn)煤礦礦用設備安全管理的規(guī)范化和對安全數(shù)據(jù)智能分析與預警，系統(tǒng)主要功能包括設備信息、設備監(jiān)測、證書與文書管理、日志管理和單位信息管理5大功能。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

1）設備信息構(gòu)件。各部門以基本庫信息為基底對所有信息進行修改和更新，以備查詢。煤礦用戶可以對自己的設備信息進行修改，煤礦用戶和煤監(jiān)局同時都能對設備信息進行瀏覽和查詢。設備信息可根據(jù)用戶權(quán)限級別來查看，通過查看設備狀態(tài)，來對設備狀況進行預測，把事后補救變?yōu)槭虑胺婪额A警。

2）設備監(jiān)測構(gòu)件。主要實現(xiàn)分類瀏覽、申請監(jiān)測、常規(guī)監(jiān)測、簡單查詢監(jiān)測結(jié)果、高級查詢監(jiān)測結(jié)果等。

3）證書與文書管理構(gòu)件。主要負責煤監(jiān)局、中介機構(gòu)和煤礦用戶查看煤礦礦用設備的安標信息，資料的管理有安全的權(quán)限設置，各類人員只能在自己的權(quán)限內(nèi)查看文件資料，不能越權(quán)查看；用于收發(fā)文件和上傳設備監(jiān)測報告。

4）日志管理構(gòu)件。統(tǒng)計工作日志管理，對用戶進出系統(tǒng)、使用功能、對數(shù)據(jù)的操作等運行情況進行記錄，便于系統(tǒng)故障跟蹤等系統(tǒng)維護工作，避免相互之間推卸責任。

5）單位信息管理構(gòu)件。包括煤監(jiān)局、中介機構(gòu)及煤礦三類用戶。主要實現(xiàn)前臺個人用戶信息瀏覽、修改單位信息、單位信息內(nèi)容瀏覽以及檢索；后臺單位信息以及相關(guān)用戶的添加、修改、內(nèi)容瀏覽、內(nèi)容檢索、權(quán)限設置以及前臺用戶密碼修改等功能。

2 構(gòu)件分類表示

目前，構(gòu)件的刻面描述是一種正逐步得到重視與應用的描述方法。構(gòu)件分類方法大部分都是基于刻面的［1］。對于刻面描述的構(gòu)件的檢索采用的是SQL2000數(shù)據(jù)庫檢索技術(shù)，另外，由于設備信息監(jiān)測系統(tǒng)是基于WEB的，筆者采用XML檢索語言來完成構(gòu)件檢索的任務，構(gòu)件庫的檢索需要兼顧對查詢的構(gòu)件的不完全描述，對查詢的匹配應有一定的張弛能力，不僅要求能給用戶返回匹配的結(jié)果，還要求能返回相應的匹配程度，為用戶復用構(gòu)件提供有意義的參考信息［5］。其次，各構(gòu)件庫的刻面分類方案可能完全不一樣，為了查詢到符合用戶需求的構(gòu)件，用戶可能需要跨越多個構(gòu)件庫。針對煤礦設備種類繁多、數(shù)據(jù)量大的特點，根據(jù)刻面分類方法，定義了4個刻面［8］：

a．功能，構(gòu)件功能描述，煤礦領(lǐng)域；

b．操作對象，構(gòu)件輸入的煤礦設備對象；

c．使用環(huán)境，系統(tǒng)軟硬件環(huán)境；

d．表示方法，構(gòu)件形態(tài)（如類、構(gòu)架、框架）和表示（如圖形、語言）。

針對煤礦每一類設備監(jiān)測信息D，對應一個謂詞PD，根據(jù)D檢索將得到所有滿足條件PD的構(gòu)件集合FT，當查詢條件中有多個設備信息刻面時，各個刻面檢索到的構(gòu)件集合的交集就構(gòu)成了最終的結(jié)果集合，提高了檢索的效率［7］。其構(gòu)件的分類表示如圖2所示。

圖2 構(gòu)件分類表示

從圖2中可以看出，構(gòu)件在入庫時，按照某種刻面分類方案首先對構(gòu)件的描述文本進行分類，其中刻面值可以是煤礦設備信息的關(guān)鍵詞、句、WEB文本；然后利用構(gòu)件的表示方法建立設備信息構(gòu)件的空間模型［6］；最后，對構(gòu)件進行聚類分析，從而實現(xiàn)對構(gòu)件的分類，提高對設備安全監(jiān)測信息的查全率和查準率。

3 構(gòu)件的實現(xiàn)

3．1 構(gòu)件庫的設計

3．1．1 設計模式

筆者采用MVC設計模式，MVC作為一種設計模式，它強制性地把應用程序的輸入、處理和輸出分開。MVC把應用程序分成三個核心模塊：模型、視圖和控制器，它們分別承擔不同的任務。其處理過程為：首先控制器接收用戶的請求，當Web用戶單擊頁面中的提交按鈕來發(fā)送HTML表單時，控制器接收請求并調(diào)用相應的模型構(gòu)件，并決定應該調(diào)用哪個模型來進行處理；然后模型根據(jù)用戶請求進行相應的業(yè)務邏輯處理，并返回數(shù)據(jù)；最后控制器調(diào)用相應的視圖來格式化模型返回的數(shù)據(jù)，并通過視圖呈現(xiàn)給用戶。圖3顯示了煤礦礦用設備安全監(jiān)測管理系統(tǒng)的功能以及它們之間的相互關(guān)系。

圖3 MVC設計模式

3．1．2 Struts框架

本系統(tǒng)采用Struts框架，Struts是基于MVC的Web應用框架，此框架可以提高軟件開發(fā)的速度和效率，并且使軟件更便于維護。

1）Struts實現(xiàn)MVC的機制。在Struts框架中，模型由實現(xiàn)業(yè)務邏輯的JavaBean組件構(gòu)成，控制器由Action Servlet和Action來實現(xiàn)，視圖由一組JSP文件構(gòu)成。一個用戶請求是通過Action Servlet來處理和轉(zhuǎn)發(fā)的，這就需要一些描述用戶請求路徑和Action映射關(guān)系的配置信息了。在Struts中，這些配置映射信息都存儲在特定的XML文件struts－config．xml中。在該配置文件中，每一個Action的映射信息都通過一個〈action〉元素來配置。圖4顯示了Struts實現(xiàn)的MVC框架。

圖4 Struts實現(xiàn)的MVC框架

2）Struts的工作流程。對于采用Struts框架的Web應用，在Web應用啟動時就會加載并初始化 ActionServlet，ActionServlet 從 struts－config．xml文件中讀取設備配置信息，把它們存放到各種配置對象中，當ActionServlet接受到一個用戶請求時，其執(zhí)行過程如下：

a．檢索和各類用戶請求相匹配的ActionMapping實例，如果不存在，返回用戶請求路徑無效的消息；

b．如果ActionForm實例不存在，創(chuàng)建一個ActionForm對象，把煤礦用戶提交的表單數(shù)據(jù)保存到ActionForm對象中；

c．根據(jù)煤礦設備配置信息決定是否需要表單驗證。如需要，就調(diào)用ActionForm的validate（）方法；

d．如果ActionForm的validate（）方法返回null或返回一個不包含ActionMessage的ActionErrors對象，表示表單驗證成功；

e．ActionServlet根據(jù)ActionMapping對象，再把煤礦用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)到ActionForward對象指向的JSP組件；

f．ActionForward指向的JSP組件生成動態(tài)網(wǎng)頁，返回給用戶。

對于上述流程的d，如果ActionForm的validate（）方法返回包含一個或多個ActionMessage的ActionErrors對象，表示表單驗證失敗，此時ActionServlet將直接把請求轉(zhuǎn)發(fā)給包含各個用戶提交表單的JSP組件。

3．2 構(gòu)件平臺的集成

目前，對于刻面描述的構(gòu)件檢索主要以較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫檢索技術(shù)來實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用的Web服務器系統(tǒng)平臺操作系統(tǒng)為Windows XP，Web服務器軟件采用了Tomcat6．0，數(shù)據(jù)庫采用SQL2000，通過動態(tài)網(wǎng)頁JSP技術(shù)（Struts技術(shù)）與iBATIC框架技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)。本研究的構(gòu)件存儲采用構(gòu)件信息與構(gòu)件實體分別存儲的方式，即構(gòu)件描述信息存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫，構(gòu)件實體存入文件系統(tǒng)，二者通過地址信息映射聯(lián)系［6］。開發(fā)環(huán)境刻面主要用于描述構(gòu)件的開發(fā)工具和開發(fā)語言，即兩個子刻面。開發(fā)工具子刻面說明了開發(fā)該構(gòu)件所使用的工具，開發(fā)語言表明了構(gòu)件的語言特性，主要體現(xiàn)在實體文件的擴展名上。

Myeclipse5．5．1平臺本身是一個相同的插件群集，其擴展功能是由各個獨立的插件提供，在此系統(tǒng)中把構(gòu)件平臺看作是一個封閉的系統(tǒng)，它的運行必須以一個整體來進行。Myeclipse5．5．1允許定義對實現(xiàn)一個完整的擴展點描述和實現(xiàn)增加一個新的擴展點［4］，主要操作為：a．將圖2上的構(gòu)件特性用XML語言進行描述，文件中的各種要素均以Myeclipse5．5．1為擴展點加以描述；b．把該描述文件放在任意一個插件子目錄下，其擴展名為exsd；c．新的擴展點就被擴展到原來的點中，新的構(gòu)件類型通過該擴展點就能被Myeclipse5．5．1平臺來管理了，從而實現(xiàn)了設備信息資源的共享。目前此系統(tǒng)通過在山西省某煤礦的試運行，初步使煤礦設備信息具有較強的融合能力，能對來自不同信息源的安全信息進行綜合管理和分析，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場安全信息的快速反饋、動態(tài)跟蹤與閉環(huán)控制，提高對煤礦整體安全管理工作的監(jiān)控能力。

4 結(jié)束語

基于Myeclipse5．5．1平臺構(gòu)件的煤礦設備安全監(jiān)測系統(tǒng)可以獲得任何設備的狀態(tài)監(jiān)測信息、診斷等動態(tài)管理信息，幫助煤礦管理人員做出正確的決策；針對煤礦設備信息構(gòu)件的特點，采用了刻面分類表示的方法對構(gòu)件進行描述，為煤礦每個入庫設備信息構(gòu)件指定術(shù)語，對它進行描述。在進行檢索時，首先利用刻面分類對檢索條件進行預處理，對檢索條件進行加強與擴展，接下來引用處理后的條件進行檢索，將得到更符合用戶需求的返回結(jié)果，提高了對煤礦設備安全監(jiān)測信息的查全率和差準率，從而提高對煤礦整體安全管理工作的監(jiān)控能力。

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