基于C/S和B/S混合编程模式的煤矿复杂应用程序的设计与实现
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摘要:本文探讨了利用高级语言实现同时具有C/S和B/S优点的编程模式,该模式适用于煤矿计算机复杂软件的开发设计,是煤矿数字化技术发展中的一次有益尝试,同时也是计算机多结构编程技术的探索。
关键词:C/S模式;B/S模式;煤矿安全;可视化
中图分类号:TP317.4文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 06-0000-02
Design&Implementation of Coal Mine Complex Applications Based on C/S&B/S Mixed-programming Model
Hu Weimin,Duan Xuexiang
(1.Department of Computer,North China Institute of Science&Technology,Beijing101601,China;
2.Library,North China Institute of Science&Technology,Beijing101601,China)
Abstrcat:Explored the use of high-level language to achieve both a C/S and B/S the advantages of programming mode,which applies to coal mine complex computer software development and design,digital technology for coal mining in the development of a useful attempt,but also more than a computer structured programming techniques explored.
Keywords:C/S mode;B/S mode;Coal mine safety;Visualization
经过反复研究和实验,先后参与了开滦煤矿集团、峰峰煤矿集团的多个通防安全可视化项目的研究,利用高级语言在一定程度上实现了同时具有C/S和B/S优点的编程模式,该模式能够完全适用于煤矿计算机复杂软件的开发设计,是煤矿数字化技术发展中的一次有益尝试。该模式虽然是针对煤矿通防安全可视化的特殊要求,但它同时也适用于类似复杂项目的开发和技术需求。
一、C/S和B/S开发模式技术架构
(一)C/S技术
C/S的优点是能充分发挥客户端计算机的处理能力,很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器。其最大的优点就是执行速度快,利于处理大量数据,可以充分满足客户自身的个性化要求。C/S的缺点:C/S结构对网络底层协议的依赖性大,由于部份程序不是建立在TCP/IP协议之上的,因此对防火墙、多网端等问题的解决并不方便,对跨平台(如 UNIX-Windows)的支持也稍显不足,传统C/S结构只适用于局域网,且可连接用户数有限,当用户数量增多时,性能会明显下降。另外一个最大的缺点是客户端需要安装专用的客户端软件,安装维护的工作量非常大,另外对客户端的操作系统一般也会有限制等等。
(二)B/S技术
相对来说,B/S结构对用户的技术要求比较低,对前端机的配置要求也较低,而且客户端维护量小、程序分发简单、更新维护方便。它容易进行跨平台布置,容易在局域网与广域网之间进行协调,尤其适宜信息类应用。但是,B/S结构在客户端对大容量数据进行深层次分析、汇总、批量输入输出、批量更改的工作中出现困难,尤其更难实现图形图像等复杂应用,对于需要与本地资源(如调用本地磁盘文件或其他应用程序,如扫描驱动、ocr识别、图型压缩与解压缩和工作站本地密码机的调用等)进行交互性的操作上极不方便,因而难以适用于某些系统中。
C/S结构与B/S结构各有利弊,只有将他们的特点进行互补,按照自身特点选择适合的技术平台,才能实现最大程度的应用。
二、煤矿通防安全可视化项目的技术要求
(一)可视化的技术要求
项目要求利用计算机图形技术,实现煤矿常用图纸(例如:通风系统图、注浆图、瓦斯抽放图等)和井下实时数据(安全监测系统实时数据)的数字处理技术(如:各种图的动态编辑、3维图像处理、实时显示等)。
(二)深层次数据的挖掘
项目要求对煤矿现有数据(历史数据和实时数据)进行实时分析计算,进行深层次的挖掘(如瓦斯早期预警、瓦斯浓度分析、通风网络解算、火灾灾害分析等),以期对煤矿安全生产进行实时监控和指导。
(三)网络技术
项目还要求以上研究成果能在整个矿务局网络上实时展现。
三、技术分析
由于项目中涉及大量实时数据的复杂计算和处理,很多模块只能选择C/S编程技术。比如按照项目的可视化的技术要求,我们必须实现大量数据的复杂计算和处理,尤其必须实现复杂3D图像动画技术,而现代中大型煤矿井下巷道大多比较复杂,比如开滦钱家营煤矿,要用计算机绘制井下巷道,至少要处理300条以上的立体矢量线段,这就意味着编程技术必须选择C/S模式;另外按照项目深层次数据挖掘的要求,很多数据处理必须实时计算完成,结合数据的存储特点,实时分析程序只能位于服务器中,原因是只有服务器中保存有完整的历史数据和最新的实时数据,只有服务器中的实时计算程序可以一直处于激活状态,因此部分计算程序必须位于服务器中。
项目还要求以上研究成果能在整个矿物局域网上实时展现,但在现场调研时我们发现,目前我国大多数大中型煤矿局域网中都安装了防火墙,为了保护企业内部网络的安全,防火墙严格控制开放的端口,有些只开启如:80、8080和53等端口,这样虽然方便的控制了网络服务,但是也给网络数据的传输尤其C/S模式下数据库访问带来问题,仅就这一要求,程序设计开发的难度就大幅度的增加。目前我国一个矿务局有多家煤矿,各个煤矿企业独立建网,企业考虑到自身网络的安全,防火墙也不可能开放更多端口,因此要在整个矿务局网络上实时展现每个煤矿的数字图形,必须考虑使用B/S模式的数据传输技术。
根据以上分析,我们发现单独采用C/S或B/S任何一种模式都难以实现项目的要求,必须要结合两者的优点才能得以实现。
四、系统总体设计
利用目前煤矿企业现成的网络,增加项目服务器,数据流采用http协议进行传输。软件系统主要由高级语言开发,为了便于开发、维护和以后的扩展,系统分成多个模块,主要模块包括数据接收、数据分析、客户端3D图形生成、基于TCP/IP协议的数据库数据传输模块和基于TCP/IP协议的文件传输模块,各模块之间基于http协议,能自动进行数据传输。
(一)系统主要功能模块和数据流示意图:
表1.主要功能模块和流程示意图
(二)项目服务器的设计
根据分析,项目服务器应采用web服务(在本项目中我们使用的是Windows系列的服务器操作系统,利用IIS架构建立web网站)。web网站下包含系统主页和基于ActiveX控件的客户端自动安装升级模块,即:当客户打开该项目的主网页时,浏览器自动下载、安装、注册并启动该ActiveX控件,该ActiveX控件自动下载客户端软件或升级软件,并自动启动最新的客户端软件。
项目服务器软件主要由两类组成:数据分析类和数据生成类。数据分析类软件包括实时数据接收、数据分析(如瓦斯早期预警、瓦斯浓度分析、实时风网解算、反风演习和火灾模拟)等,分析结果以文件或数据库保存。数据生成类软件主要是asp程序,负责客户的数据请求,生成动态数据网页。
(三)客户端软件设计
软件以http请求格式定时向项目服务器发送请求,服务器解析请求生成并返回动态网页,客户端软件分析提取网页文件中的数据,然后进行数字图像的3D生成和可视化显示。
以下是本系统在客户端运行时的实际画面:
图1.钱家营煤矿火灾可视化抢险决策系统
五、小结
系统利用高级语言在一定程度上实现了同时具有C/S和B/S优点的编程模式,该模式虽然是针对煤矿通防安全可视化的特殊要求,但它同时也适用于类似复杂项目的开发和技术需求。经过反复研究和实验,我们认为该模式能够适用于煤矿复杂结构软件的开发设计,是煤矿数字化技术发展中的一次有益尝试,同时也是计算机多结构编程技术的探索。
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作者简介:狐为民(1968-),男,汉族,山西省洪洞县人,工程师,从事计算机教学和煤矿可视化研究多年。
国家“863”课题,编号:2007aa06Z131