魏志軍，周肖樹，路良剛

（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，廣東珠海519088）

在現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，設(shè)備監(jiān)控及檢測(cè)技術(shù)也都實(shí)現(xiàn)了智能化及計(jì)算機(jī)化，計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)分析、檢測(cè)及自動(dòng)控制在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中被廣泛使用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展及使用為社會(huì)行業(yè)生產(chǎn)、設(shè)備在生產(chǎn)過程中的遠(yuǎn)程檢測(cè)、集中管理及分析提供了一定的條件，并且還能夠有效提高社會(huì)的工作效率[1]?，F(xiàn)代市場(chǎng)中的大型企業(yè)及生產(chǎn)基地都在不同的地理位置中所分布，在傳統(tǒng)管理方式中，主要是根據(jù)定期的報(bào)表、運(yùn)行總結(jié)的傳送等多種方式得到生產(chǎn)的實(shí)際信息，為了能夠有效提高管理遠(yuǎn)程維護(hù)及實(shí)時(shí)性，此種報(bào)表是無法實(shí)現(xiàn)的，要將市場(chǎng)及工業(yè)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)對(duì)總部進(jìn)行發(fā)送，從而有效實(shí)現(xiàn)在線管理[2]。傳統(tǒng)市場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)總部傳送生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并且在其中安裝監(jiān)控軟件，從而能夠?qū)⑸a(chǎn)運(yùn)行的情況充分的展現(xiàn)出來?，F(xiàn)代化的管理要能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供全面的全力，使其能夠掌握信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的故障診斷、辦公、維護(hù)、設(shè)備管理及指揮調(diào)度[3]。基于此，本文就根據(jù)市場(chǎng)控制信息及工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，提出了基于Java EE多層架構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1　多層軟件的體系結(jié)構(gòu)

圖1　網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式

多層框架的主要優(yōu)勢(shì)為：

1）客戶端瀏覽界面統(tǒng)一，能夠根據(jù)相應(yīng)的需求在服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)不同頁面的設(shè)計(jì)，利用在線遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁的下載，從而有效滿足不同用戶需求[4]；

2）瀏覽器中的應(yīng)用服務(wù)器及應(yīng)用程序能夠?qū)崿F(xiàn)響應(yīng)及請(qǐng)求信息的傳送；

八是各區(qū)域交易所開拓新業(yè)務(wù)。國(guó)家發(fā)改委明確了全國(guó)碳市場(chǎng)的交易平臺(tái)由上海環(huán)境能源交易所（其為上海碳市場(chǎng)的交易平臺(tái)）牽頭搭建，其他碳市場(chǎng)的交易所不會(huì)在全國(guó)碳市場(chǎng)中承擔(dān)交易平臺(tái)的責(zé)任。因此，在2017履約年度，除常規(guī)的交易及履約等，大多數(shù)交易所進(jìn)行了適度轉(zhuǎn)型并開拓新業(yè)務(wù)，如廣州碳排放權(quán)交易所拓展新能源融資平臺(tái)、天津排放權(quán)交易所及北京環(huán)境交易所隨著螞蟻金服的入股拓展綠色金融業(yè)務(wù)等。

3）使用多層架構(gòu)能夠分離應(yīng)用邏輯層及交互界面，有效提高系統(tǒng)可伸縮性，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用邏輯的共享，系統(tǒng)客戶性較高；

4）提高了系統(tǒng)的負(fù)載均衡、連接緩沖及安全管理等功能，并且提高系統(tǒng)頁面的可擴(kuò)展性、安全性及靈活性[5]。

2　Java EE多層框架的含義

使用Java EE多層框架能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的分層，包括表示層、數(shù)據(jù)持久層及業(yè)務(wù)邏輯層。

其一，表示層的主要目的就是對(duì)用戶請(qǐng)求進(jìn)行處理，并且向業(yè)務(wù)邏輯層的的對(duì)象進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，之后接收業(yè)務(wù)邏輯層結(jié)構(gòu)，在客戶端進(jìn)行顯示?，F(xiàn)代大型的系統(tǒng)頁面比較復(fù)雜，如何能夠?qū)Ω鱾€(gè)網(wǎng)頁之間流轉(zhuǎn)的開發(fā)尤為重要。表示層中的Struts標(biāo)準(zhǔn)能夠利用配置文件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)多個(gè)部分的流轉(zhuǎn)聯(lián)系，這對(duì)于系統(tǒng)的后期維護(hù)具有重要的意義。Struts簡(jiǎn)單來說就是MVC框架，在Struts框架中能夠?qū)崿F(xiàn)信息資源的相互整合，開發(fā)人員能夠通過其進(jìn)行開發(fā)，有效的節(jié)約了時(shí)間[6]。圖2為Struts的MVC框架的開發(fā)。

圖2　Struts的MVC框架的開發(fā)

其二，業(yè)務(wù)層框架的主要目的就是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)層邏輯對(duì)象的管理，其中的邏輯對(duì)象管理主要包括分布式管理、事務(wù)管理及生命周期管理，并且還要對(duì)邏輯對(duì)象調(diào)用關(guān)系進(jìn)行維護(hù)，以此能夠便于開發(fā)。圖3為業(yè)務(wù)框架中的Spring框架實(shí)現(xiàn)。

圖3　業(yè)務(wù)框架中的Spring框架實(shí)現(xiàn)

其中的Spring框架是根據(jù)自身實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)描寫的輕量級(jí)框架，和Java EE框架相比，其維護(hù)較為簡(jiǎn)單，并且速度較快、分層較為清晰、代碼較少，還能夠支持最新AOP和ORM技術(shù)。Spring框架能夠有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組織中間層對(duì)象，避免出現(xiàn)中間層對(duì)象創(chuàng)建使用較為緊密的問題，并且還消除了多種格式需求，在使用過程中能夠通過一種方式實(shí)現(xiàn)配置[7]。

其三，數(shù)據(jù)持久層的目的就是實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目安全、高層、并發(fā)且統(tǒng)一的數(shù)據(jù)持久機(jī)制，實(shí)現(xiàn)其中數(shù)據(jù)的可編程工作，并且還為系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層提供相應(yīng)的服務(wù)。數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)訪問方式能夠使其他的工作人員避免了使用手工編寫程序的方式，重視業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)添加、修改、刪除及查看等多種功能的優(yōu)化[8]。圖4就是數(shù)據(jù)持久層的創(chuàng)建。

3　以Java EE為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖4　數(shù)據(jù)持久層的創(chuàng)建

工業(yè)控制系統(tǒng)主要包括傳感器、控制工作站、智能儀表等部分構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)測(cè)試點(diǎn)設(shè)備及生產(chǎn)狀態(tài)過程中數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的收集，利用數(shù)據(jù)服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)廣播等多種形式進(jìn)行發(fā)送，其具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，并且在應(yīng)用過程中具有復(fù)雜的邏輯性。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，根據(jù)靈活結(jié)構(gòu)及便于維護(hù)等多方面的原則，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程顯示系統(tǒng)功能的分解，并且確定動(dòng)態(tài)的頁面表達(dá)、制作及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、收集及服務(wù)等功能，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)使用Java EE多層框架，圖5為基于Java EE多層框架實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其中主要包括監(jiān)測(cè)頁面、應(yīng)用服務(wù)器、web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、頁面制作等。在實(shí)際使用的過程中，web服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器及應(yīng)用服務(wù)器能夠在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中共同存在[9]。

圖5　基于Java EE多層框架實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

4　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)

4.1　數(shù)據(jù)收集模塊

數(shù)據(jù)收集模塊的主要目的就是實(shí)現(xiàn)和控制系統(tǒng)的相互連接，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)備和生產(chǎn)運(yùn)行過程中信息數(shù)據(jù)的在線收集，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中使用異步通信端口、文本文件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)廣播等多種方式實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳輸，不同控制子系統(tǒng)的存儲(chǔ)媒體、數(shù)據(jù)傳輸格式及收集方式都并不相同，所以，數(shù)據(jù)收集層主要包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)組件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集和轉(zhuǎn)換[10]。圖6為數(shù)據(jù)收集層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖6　數(shù)據(jù)收集層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.2　數(shù)據(jù)服務(wù)器

數(shù)據(jù)服務(wù)器是在控制系統(tǒng)之外獨(dú)立運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)，也是自動(dòng)控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)使用的橋梁，其能夠有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)和加工、存儲(chǔ)、管理及發(fā)送等多種功能，數(shù)據(jù)服務(wù)器主要包括服務(wù)利程、處理利程、數(shù)據(jù)定義管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等組件[11]，圖7為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的結(jié)構(gòu)。

圖7　數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的結(jié)構(gòu)

4.3　應(yīng)用服務(wù)器

應(yīng)用服務(wù)器的主要目的就是實(shí)現(xiàn)頁面服務(wù)及管理的功能，其屬于并發(fā)中間件，接收頁面動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的服務(wù)請(qǐng)求，根據(jù)頁面中的數(shù)據(jù)對(duì)象對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器提交相應(yīng)的請(qǐng)求，從而得到數(shù)據(jù)，之后將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，對(duì)客戶瀏覽器進(jìn)行發(fā)送，其還具有數(shù)據(jù)共享、實(shí)時(shí)傳輸、服務(wù)管理等功能。應(yīng)用服務(wù)器主要包括客戶注冊(cè)管理、頁面服務(wù)、端口守護(hù)及數(shù)據(jù)對(duì)象服務(wù)管理構(gòu)成，端口守護(hù)的主要目的就是對(duì)服務(wù)端口進(jìn)行監(jiān)聽，在出現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求的時(shí)候，就將頁面服務(wù)線程進(jìn)行啟動(dòng)，根據(jù)相應(yīng)的請(qǐng)求數(shù)據(jù)對(duì)象實(shí)現(xiàn)服務(wù)器數(shù)據(jù)線程收集數(shù)據(jù)的觸發(fā)，之后將實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)客戶端進(jìn)行發(fā)送，其還具有并發(fā)機(jī)制的在線服務(wù)，頁面請(qǐng)求的不同，其頁面服務(wù)線程也各不相同[12]。圖8為應(yīng)用服務(wù)器的結(jié)構(gòu)。

圖8　應(yīng)用服務(wù)器的結(jié)構(gòu)

5　系統(tǒng)的通信模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通信模塊的結(jié)構(gòu)詳見圖9，系統(tǒng)主要使用DSP作為主控芯片，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的收集，還能夠?qū)崿F(xiàn)模塊的功能配置，因?yàn)閿?shù)據(jù)收集任務(wù)是利用板卡實(shí)現(xiàn)，所以其中的板卡硬件電路接口主要是通過非本文工作實(shí)現(xiàn)，只是利用了其中的部分功能[13]。

圖9　系統(tǒng)通信模塊的結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)模塊硬件連接和軟件程序都和DSP具有密切的聯(lián)系，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信模塊設(shè)計(jì)的過程中，其中的芯片是使用美國(guó)公司具有浮點(diǎn)處理器的芯片，其不僅能夠支持原有DSP優(yōu)勢(shì)，其還能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜浮點(diǎn)運(yùn)算，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)代碼執(zhí)行時(shí)間及存儲(chǔ)空間的節(jié)約，而且功耗還比較低，具有較高的精度，成本也比較低，外部具有較大的程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，A/D的轉(zhuǎn)換不僅較快，而且精準(zhǔn)[14]。

通信模塊的軟件設(shè)計(jì)是通過CCStdio環(huán)境使用C語言進(jìn)行開發(fā)，并且能夠通過CCS實(shí)現(xiàn)代碼的編寫、仿真調(diào)試及文件燒寫，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)不使用硬件的仿真[15-17]。圖10為通信模塊軟件的整體流程。

6　結(jié)束語

圖10　通信模塊軟件的整體流程

文中所研究的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)主要是使用Java EE多層框架進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，使用開源框架對(duì)系統(tǒng)典型模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，將此種開源框架進(jìn)行相互的結(jié)合，不僅能夠有效提高企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)在開發(fā)過程中的效率，還能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)可測(cè)試性及維護(hù)便捷性的進(jìn)一步提高。通過本研究系統(tǒng)的使用，其能夠有效滿足現(xiàn)代企業(yè)市場(chǎng)的需求，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還能夠?qū)崿F(xiàn)工作設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)檢測(cè)。但是，本文所研究的內(nèi)容還需要進(jìn)一步的完善，值得相關(guān)研究人員進(jìn)一步的深入研究。

參考文獻(xiàn)：