（電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)論文）基于internet的復(fù)示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 a b s t r ac t i no r d e rt oi n f o r mt h er e m o t eu s e r so ft h es t a t eo ft h ep o w e rs y s t e ma n d r e a l i z et h er e m o t ea n dm o b i l es u p e r v i s i n gt h es y s t e m w es h o u l de x p a n dt h e s c a d as y s t e mt oi n t e r n e t i ti sn e c e s s a r yt oa d dr e m o t es u p e r v i s i o ns y s t e mt o t h ee x i s t i n gs y s t e m f i s t a n a l y z i n gt h ed e m a n do ft h er e m o t es u p e r v i s i o ns y s t e m w ek n o wt h a t t h ef u n c t i o n so ft h er e m o t es u p e r v i s i o ns y s t e mm u s th a v es y s t e ms t a t ed i s p l a y d a t a g r a mo fn e t w o r kd i s p l a y e v e n td i s p l a y y xc a l la n dy cc a l l h i s t o r yr e p o r t a n dr e m o t eu s e rm a n a g e m e n t t h es y s t e ma l s o r e q u i r e su s a b i l i t y r e a lt i m e p e r f o r m a n c e r e l i a b i l i t y d a t ac o n s i s t e n c ya n dt r a n s p o r t a b i i i t y a c c o r d i n gt h i s d e m a n d w ep r o p o s et h ed e s i g np l a nt ot h es y s t e m t h ed o u b l ev i s i o ns e r v e ri s w e bs e r v e ra n da l s oi sa p p l i c a t i o ns e r v e r t h ed o u b l ev i s i o nc l i e n tu s e sb r o w s e r a st h ec l i e n ta p p l i c a t i o n t h es e r v e ro nt h eo nh a n dp r o v i d e sc o d ea n dr e a lt i m e d a t a b a s et oc l i e n t a n dt h eo t h e rh a n d i ta l s os e n dt h ed a t a g r a mi th a sr e c e i v e d f r o mn e t w o r ko fs u p e r v i s i n gc e n t e rl a n t h ed e s i g no ft h er e m o t es u p e r v i s i o ns y s t e mm a i n l ys o l v e st w oq u e s t i o n s t h er e a lp r o c e s so fd a t aa n dr e l i a b l ed a t ad i s p l a y w i t hd a t ap r o c e s s e di nt h e l o c a lm a c h i n ea n dr e a lt i m en e t w o r kc o m m u n i c a t i o n w ec a l lg e tt h er e a lp r o c e s s o fd a t a w i t hc o r b am i d d l e w a r et e c h n o l o g y w ec o p yt h ed a t af r o mt h es e r v e r t ot h ec l i e n tl o c a lm a c h i n e t h en e t w o r kc o m m u n i c a t i o ni sb a s e do nu d p w h i c h n e e d sn ob u i l d i n gc o n n e c t i o nb e t w e e nt h es e r v e ra n dc l i e n t s os y s t e mo v e r h e a d i sv e r yl i t t l e t h er e l i a b i l i t yo fd a t ad i s p l a yi sa c q u i r e dt h r o u g ht h em e c h a n i s m o fc o u n t i n gd a t a g r a ma n dr e t r a n s m i s s i o n t h ec o u n t i n ga n dr e t r a n s m i s s i o no f n e t w o r kd a t a g r a mi se n c a p s u l a t e di nt h em o d u l eo fn e t w o r kc o m m u n i c a t i o n t h i si st r a n s p a r e n tt ot h es c a d aa p p l i c a t i o n a l lw h a ts c a d aa p p l i c a t i o nt o d oi st h ei n v o c a t i o no ft h es e n d i n gd a t a g r a ma n dr e c e i v i n gd a t a g r a mi n t e r f a c e a tl a s t w eb u i l dat r i a ls y s t e ma n dt e s tt h ew h o l er e m o t es u p e r v i s i o ns y s t e m t h er e a lt i m ep e r f o r m a n c ea n dr e l i a b i l i t ym e e tr e q u i r e m e n t s k e yw o r d s c o r b a j a v a s c a d a r e m o t es u p e r v i s i o ns y s t e m 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 頁 1 1 前言 第1 章緒論 隨著電氣化鐵道的迅猛發(fā)展 電力機車牽引逐漸取代內(nèi)燃機車牽 引而成為鐵路的運輸?shù)闹髁?而牽引供電系統(tǒng)的高效 可靠性運行 是電力牽引運輸?shù)靡皂樌M行的根本保證 微機監(jiān)控技術(shù)為提高牽 引供電系統(tǒng)調(diào)度管理綜合自動化水平 為迅捷 快速分析 查找 切除故障點 提供系統(tǒng)智能化水平 確保系統(tǒng)安全 可靠 高效運 行提供了有力的技術(shù)支持 電氣化鐵道微機監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成 即位于鐵路局調(diào)度 中心的調(diào)度端 監(jiān)控主站 裝設(shè)于鐵路沿線牽引變電所 分區(qū)亭 開閉所等 的遠方終端裝置或被控站 r t u 以及遠動通道 監(jiān)控 主站和被控站以遠動通道為橋梁 共同實現(xiàn)對牽引供電設(shè)備遙控 遙信 遙測和遙調(diào)等功能 遙控就是指從被控站發(fā)出命令通過執(zhí)行 端實現(xiàn)對被控對象的遠程操作 遙信是將被控站的牽引供電設(shè)備狀 態(tài)信號 事故報警信號等遠距離傳送至監(jiān)控主站處理 如開關(guān)位置 信號 事故 預(yù)告信號等 遙測是將被控牽引供電設(shè)備的某些運行 參數(shù)遠距離傳遞給監(jiān)控主站處理 如有功 下面簡單介紹一下監(jiān)控 主站的功能和組成 圖1 1 調(diào)度端的系統(tǒng)組成圖 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 頁 監(jiān)控主站是微機監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度指揮中心 監(jiān)控主站主要由后臺 服務(wù)器 操作員工作站 通訊前置機以及模擬屏 流水打印機組成 調(diào)度端的系統(tǒng)組成如圖1 1 監(jiān)控主站以后臺服務(wù)器為核心 通過 調(diào)度中心的局域網(wǎng) 操作員工作站 后臺服務(wù)器以及通訊前置機相 互交換數(shù)據(jù) 對系統(tǒng)中各設(shè)備進行監(jiān)控和管理 整個系統(tǒng)采用冗余 配置 其主要目的是為了提供系統(tǒng)的可靠性 監(jiān)控主站調(diào)度管理自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源于操作員工作站上的調(diào) 度員的操作命令及被控站 r t u 采集到的被控對象的有關(guān)數(shù)據(jù)上 送信息 前者的遠動操作命令稱為下行命令 后者的上送有效信息 稱為上行信息 整個系統(tǒng)圍繞下行命令和上行信息展開處理工作 操作員工作站作為主要的人機交互界面 接受和初步處理調(diào)度操作 命令 是下行命令的第一受理者 通訊前置機通過遠動通道查詢獲 取被控站有關(guān)信息 預(yù)處理后通過網(wǎng)絡(luò)傳送給主機處理 因此可以 說通訊前置機是上行信息的第一接待站 同時也可以形象地說 通 訊前置機是下行命令地出口 操作員工作站是上行信息的終點站 整個系統(tǒng)的信息處理如下圖 f 行r o 令 撩作工作站處毽 撮作工作站將下行命令 衙俸到以太翻上 通訊喇呦 揍鞠疆倩規(guī)約拇龠 下發(fā)到糊m r n 觸行龠令 操作員工作站盎示結(jié)果 后臺處理機處理有效信息 譴訊酌重饑將胃救信息啊傳到 以太 上 r t i j 響砬查讕e 送信息 上行信息 交位假纛 下行命令 執(zhí)行結(jié)果 下行命令瀛程 b 上行信息毓攫 圖l 一2 下行命令及上行信息處理流程圖 后臺服務(wù)器主要用于數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及定時任務(wù)管理 進行數(shù)據(jù) 的后臺處理 管理實時數(shù)據(jù)和部分歷史數(shù)據(jù) 負責(zé)網(wǎng)上節(jié)點資源的 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 頁 分配 管理和信息交換 進行網(wǎng)絡(luò)信息匯總 組織和分派 為操作 員工作站和通訊前置機提供初加工數(shù)據(jù) 操作員工作站是實旋調(diào)度作業(yè)的人機界面 并集中反映調(diào)度員的 意圖和效果 監(jiān)視牽引供電設(shè)備運行狀態(tài) 每個調(diào)度臺配備有兩臺 操作員工作站 互為備用 遠動操作尤其是遙控 包括單控 程控 操作時互鎖 操作員工作站由高可靠性的工業(yè)控制用p c 大屏幕彩 色顯示器以及操作系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件構(gòu)成 它的作用主要是與后臺 服務(wù)器和通訊前置機交換操作命令 上行信息以及設(shè)備工作狀態(tài) 進行遠動操作 包括單控 程控 遙信全召 遙測全召 故障信號 復(fù)歸等操作 本地操作 包括各種畫面的調(diào)出與切換 統(tǒng)計報表 電量曲線的選擇顯示 記錄以及手動置位等 和命令管理 主要對 遠動命令進行記憶 超時監(jiān)視并給出相應(yīng)提示和處理 對上行信息 的處理 對上行遠動信息進行分解 對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及r t u 通訊規(guī)約進 行轉(zhuǎn)換處理 實時信息的存儲和顯示 通訊前置機和遠動通道線路是連接監(jiān)控主站和被控站的橋梁 是 監(jiān)控主站與被控站的信息紐帶 每個監(jiān)控主站配備有兩套通訊前置 機 互為備用 通訊前置機也是由高可靠性的工業(yè)控制用p c 彩色 顯示器 操作系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件以及m o d e m 構(gòu)成 它主要的作用是 與操作員工作站 后臺服務(wù)器交換下行命令和r t u 上行信息及通訊 設(shè)備狀態(tài)信息等 對所轄的r t u 進行輪詢 p o l l i n g 查問有無遙 信 遙測變位信息需要上送 對r t u 上送的信息進行篩選 r t u 通 訊規(guī)約的轉(zhuǎn)換 信息的轉(zhuǎn)發(fā)等 對r t u 進行模擬 用于對主站進行 調(diào)試 演示及用戶培訓(xùn)等 為了便于遠程用戶及時的了解整個系統(tǒng)的運行情況 將現(xiàn)有的系 統(tǒng)擴展到i n t e r n e t 上 實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程監(jiān)視 移動監(jiān)視 在上述系統(tǒng) 的基礎(chǔ)上增加一個復(fù)示系統(tǒng)是必要的 1 2 復(fù)示系統(tǒng)的組成及作用 復(fù)示系統(tǒng)從系統(tǒng)的角度來看分為兩個部分 復(fù)示服務(wù)器和遠程的 復(fù)示終端 復(fù)示服務(wù)器的作用 首先在w w w 服務(wù)器上發(fā)布客戶端 程序 使得復(fù)示終端能夠不需要任何配置 直接通過瀏覽器來下載 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第4 頁 服務(wù)器上的代碼然后運行 其次 服務(wù)器系統(tǒng)應(yīng)為客戶機準備系統(tǒng) 初始化的數(shù)據(jù)像畫面顯示數(shù)據(jù)以及實時數(shù)據(jù)庫等 最后 服務(wù)器還 要維持和操作員工作站 通訊前置機 后臺服務(wù)器以及和客戶機的 網(wǎng)絡(luò)通訊 及時地把網(wǎng)絡(luò)上的有效上行信息轉(zhuǎn)發(fā)到復(fù)示終端上 復(fù) 示終端的作用主要是及時的處理從服務(wù)器傳過來的上行信息 在畫 面上加以顯示 它首先從服務(wù)器下載服務(wù)器代碼 然后再從服務(wù)器 獲得系統(tǒng)初始化的數(shù)據(jù) 最后實時接收服務(wù)器上傳的信息 來刷新 畫面 加上復(fù)示系統(tǒng)以后 整個微機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3 3 所 示 總的來說 復(fù)示系統(tǒng)是對整個系統(tǒng)功能的一個很好的擴展 圖3 3 加上復(fù)示系統(tǒng)后的系統(tǒng)圖 復(fù)示客戶端和復(fù)示服務(wù)器之間有兩種連接方式 一種是同通過調(diào) 度中心內(nèi)部的局域網(wǎng)訪問 實現(xiàn)系統(tǒng)的本地監(jiān)視 另一種方式是遠 程用戶利用撥號網(wǎng)絡(luò)撥號到調(diào)度中心的局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠 程監(jiān)視和移動監(jiān)視 這兩種方式都是通過訪問復(fù)示服務(wù)器來實現(xiàn)對 系統(tǒng)的監(jiān)視 后一種方式采用的次數(shù)要多一些 1 3 復(fù)示系統(tǒng)特點 復(fù)試系統(tǒng)最基本的特點是實時性和可靠性 復(fù)示系統(tǒng)具有實時性 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第5 頁 的特點 是因為它所反映的系統(tǒng)的狀態(tài)應(yīng)是當(dāng)前電力系統(tǒng)的實時狀 態(tài) 當(dāng)電力系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變時 復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端也要做 相應(yīng)的改變 且時延不應(yīng)太大 只有這樣 復(fù)示系統(tǒng)所反映的狀態(tài) 才有實際意義 復(fù)示系統(tǒng)也應(yīng)滿足可靠性的要求 復(fù)示系統(tǒng)所顯示的系統(tǒng)信息必 須真實可靠 這就要求 復(fù)示終端本地的實時數(shù)據(jù)庫必須可靠 復(fù) 示終端和復(fù)示服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通訊要可靠 1 4 復(fù)示系統(tǒng)的意義 復(fù)示系統(tǒng)和操作員工作站有些相似 但又不盡相同 它主要的功 能是及時反映當(dāng)前系統(tǒng)的運行情況及查看整個系統(tǒng)的歷史記錄和統(tǒng) 計報表情況 包括日報 月報 年報 跳閘報 越限報 故測報等 它不要求對系統(tǒng)進行遠動操作和本地操作 遠程用戶通過撥號網(wǎng)絡(luò) 或通過i n t e r n e t 訪問復(fù)示服務(wù)器 就能夠得到當(dāng)前電力系統(tǒng)的運行情 況 以及歷史記錄 這樣就可以實現(xiàn)遠程監(jiān)視 移動監(jiān)視 根據(jù)復(fù) 示終端當(dāng)前所反映的系統(tǒng)狀態(tài) 有助于遠程用戶作出決策 當(dāng)系統(tǒng) 出現(xiàn)故障時 復(fù)示終端有利于遠程用戶作出系統(tǒng)故障診斷 綜上所述 復(fù)示系統(tǒng)通過將i n t e r n e t 技術(shù)帶入到電力系統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng) 領(lǐng)域中 為提高牽引供電系統(tǒng)調(diào)度管理綜合自動化水平 為迅捷 快速分析 查找 切除故障點 提供系統(tǒng)智能化水平 確保系統(tǒng)安 全 可靠 高效運行提供了有力的技術(shù)支持 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第6 頁 第2 章復(fù)示系統(tǒng)的需求分析 2 1 復(fù)示系統(tǒng)功能方面的需求 復(fù)示系統(tǒng)和調(diào)度中心的操作員工作站的功能有些相似 但又不盡 相同 它主要的功能是使遠程用戶能夠及時了解當(dāng)前系統(tǒng)的運行狀 態(tài)和系統(tǒng)的歷史記錄 這里的遠程用戶包括調(diào)度中心內(nèi)部的局域網(wǎng) 和撥號網(wǎng)絡(luò)上的遠程用戶 它不要求像操作員工作站那樣對監(jiān)控系 統(tǒng)進行遠動操作和本地操作 復(fù)示系統(tǒng)功能方面的具體需求有 系 統(tǒng)狀態(tài)顯示 網(wǎng)絡(luò)報文顯示 事件顯示 遙信和遙測全召 報表功 能以及遠程用戶管理功能 2 1 1 系統(tǒng)狀態(tài)顯示 系統(tǒng)狀態(tài)的顯示是復(fù)示系統(tǒng)的一個主要功能之一 遠程用戶通過 訪問調(diào)度中心的復(fù)示服務(wù)器 得到系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài) 然后以圖形界 面的形式顯示給用戶 系統(tǒng)的狀態(tài)顯示要正確 應(yīng)該和所監(jiān)視的電 力系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)相一致 系統(tǒng)狀態(tài)的顯示是一個實時的顯示過程 當(dāng)用戶得到系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)后 它還必須實時刷薪本地的狀態(tài) 使 得呈現(xiàn)給用戶的系統(tǒng)狀態(tài)和系統(tǒng)的實際狀態(tài)相一致 也就是說當(dāng)下 面的設(shè)備發(fā)生一次遙倍變位后 復(fù)示系統(tǒng)的遠程用戶也必須得到這 次遙信變位的信息 來刷新畫面 以新的狀態(tài)呈現(xiàn)給用戶 所以復(fù) 示系統(tǒng)還必須接收調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)報文 來實時刷新本地的 狀態(tài) 同時 復(fù)示系統(tǒng)軟件還必須具有解釋網(wǎng)絡(luò)報文的功能 能夠 對所接收的網(wǎng)絡(luò)報文按照規(guī)約作出正確的解釋 2 1 2 報文顯示 由于復(fù)示系統(tǒng)的遠程客戶還必須接收調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)報 文 所以為了調(diào)試系統(tǒng)方便和理解網(wǎng)絡(luò)規(guī)約的需要 將接收的網(wǎng)絡(luò) 報文以靈活的方式呈現(xiàn)給用戶 用戶可以選擇顯示網(wǎng)絡(luò)報文 也可 以選擇不顯示 另外 不同的網(wǎng)絡(luò)報文所顯示的字體和顏色應(yīng)有所 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7 頁 不同以示區(qū)別 2 1 3 事件顯示 事件顯示功能就是指系統(tǒng)能夠?qū)⑾到y(tǒng)當(dāng)前所發(fā)生的事件顯示出 來 系統(tǒng)根據(jù)接收的網(wǎng)絡(luò)報文 除了將相應(yīng)的狀態(tài)刷新以外 還要 將按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)約 將這次系統(tǒng)狀態(tài)的改變翻譯成易理解的事件像 開關(guān)閉合 故障等 2 1 4 遙信和遙測全召 遙信全召指的是復(fù)示系統(tǒng)為了防止因通訊中斷等因素可能引起 的狀態(tài)不一致而下發(fā)給r t u 的命令 r t u 收到命令后 將所轄的遙 信 位置遙信和非位置遙信 狀態(tài)上報 復(fù)示系統(tǒng)收到上送的信息 以后根據(jù)信息來刷新系統(tǒng)的狀態(tài) 遙測全召和遙信全召命令相似 只是r t u 要上送的是被控站的 遙測量 如進行電壓 主變電流 饋線電流等供電運行參數(shù) 2 1 5 報表功能 復(fù)示系統(tǒng)本身不進行任何的報表統(tǒng)計工作 報表統(tǒng)計是調(diào)度中心 中的后臺服務(wù)器完成的 復(fù)示系統(tǒng)的報表功能指的是遠程用戶通過 請求服務(wù)器得到所要顯示的數(shù)據(jù) 然后以圖形或表格的形式呈現(xiàn)給 用戶 報表功能包括 日報 月報 年報 跳閘報 越限報 故測 報等 2 1 6 遠程用戶管理 復(fù)示系統(tǒng)所反應(yīng)的是系統(tǒng)的一種實時運行狀態(tài) 和系統(tǒng)的歷史運 行情況 要想獲得這些信息 必須有相應(yīng)的操作權(quán)限和系統(tǒng)登錄 所以系統(tǒng)須對遠程用戶進行管理 包括添加用戶 刪除用戶 更改 用戶密碼 分配權(quán)限等 2 2 復(fù)示系統(tǒng)非功能方面的需求 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第8 頁 復(fù)示系統(tǒng)除了滿足功能方面的需求外 還必須滿足一些非功能方 面的需求 復(fù)示系統(tǒng)非功能方面的需求是對所考慮的可能解決方案 的一種約束和限制 它主要有以下幾點 可用性的要求 實時性的 要求 可靠性的要求 可移植性的要求 系統(tǒng)安全方面的要求等 下面分別加以敘述 2 2 1 可用性方面的要求 系統(tǒng)可用性方面的需求是一個很實際的需求 系統(tǒng)必須首先滿足 可用性方面的要求 復(fù)示系統(tǒng)可用性方面的要求指的是系統(tǒng)的人機 晃面友好 使用簡單 無需復(fù)雜配置 可理解性好 可修改性好等 等 同時便于系統(tǒng)升級和擴張 2 2 2 實時性的要求 由于復(fù)示系統(tǒng)所反映的系統(tǒng)狀態(tài)是系統(tǒng)的一種實時狀態(tài) 所以復(fù) 示系統(tǒng)應(yīng)具有實時性方面的要求 復(fù)示終端應(yīng)該實時得到調(diào)度中心 局域網(wǎng)內(nèi)的信息 然后將此信息實時的顯示給用戶 使得復(fù)示系統(tǒng) 所呈現(xiàn)給用戶的系統(tǒng)狀態(tài)和系統(tǒng)的當(dāng)前實際運行狀態(tài)相同步 復(fù)示終端所接收的網(wǎng)絡(luò)報文實際上是調(diào)度中心內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)報文 復(fù) 示終端和復(fù)示服務(wù)器之間采用網(wǎng)絡(luò)通訊 這就要求網(wǎng)絡(luò)通訊模塊具 有實時主動上傳網(wǎng)絡(luò)信息的功能 另外 復(fù)示終端為了防止因通訊 中斷等因素可能引起的狀態(tài)不一致而下發(fā)給r t u 的遙信全召和遙測 全召命 所以網(wǎng)絡(luò)通訊模塊除了實時接收網(wǎng)絡(luò)信息外 還必須具有 實時發(fā)送網(wǎng)絡(luò)報文的功能 復(fù)示終端接收到網(wǎng)絡(luò)報文后 按照網(wǎng)絡(luò)通訊規(guī)約解釋報文 同時 還必須實時的將狀態(tài)的改變反映給用戶 這時的畫面實時顯示就要 求數(shù)據(jù)的實對處理 如果將數(shù)據(jù)的處理也提交到服務(wù)器 一方面加 中服務(wù)器的負荷 使系統(tǒng)的負荷不均 導(dǎo)致系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力下 降 所以復(fù)示終端應(yīng)具有數(shù)據(jù)的處理能力 在系統(tǒng)初始化時 復(fù)始 終端應(yīng)該從復(fù)示服務(wù)器得到系統(tǒng)數(shù)據(jù) 包括系統(tǒng)的畫面庫 節(jié)點表 初始狀態(tài)等 構(gòu)建本地的實時數(shù)據(jù)庫 這樣復(fù)示終端在收到網(wǎng)絡(luò)報 文后 根據(jù)報文內(nèi)容按照網(wǎng)絡(luò)規(guī)約對系統(tǒng)中的節(jié)點狀態(tài)加以改變 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第9 頁 然后再按照新的節(jié)點狀態(tài) 實時地將新地系統(tǒng)狀態(tài)呈現(xiàn)給用戶 2 2 3 可靠性的要求 為了滿足系統(tǒng)實時狀態(tài)的顯示的要求 復(fù)示服務(wù)器要把調(diào)度中心 的網(wǎng)絡(luò)報文轉(zhuǎn)發(fā)到復(fù)示終端 同時要將復(fù)示服務(wù)器上的實時數(shù)據(jù)庫 拷貝到本地 將遠程數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為本地處理 所以為了系統(tǒng)能夠 可靠的工作 至少要滿足兩點可靠性的要求 一是網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性 復(fù)示服務(wù)器應(yīng)可靠的接收調(diào)度中心局域 網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù) 同時復(fù)示終端和復(fù)示服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊應(yīng)可 靠的將復(fù)示服務(wù)器所接收到的網(wǎng)路報文轉(zhuǎn)發(fā)到復(fù)示終端 二是本地數(shù)據(jù)的獲取必須正確可靠 復(fù)示終端的畫面顯示是根據(jù) 本地的數(shù)據(jù)來顯示 系統(tǒng)狀態(tài)的更新也是通過本地的數(shù)據(jù)來進行的 所以復(fù)示終端啟動開始獲得的數(shù)據(jù)必須可靠 畫面與遙信對象 遙 測對象一定要關(guān)聯(lián)正確 2 2 4 數(shù)據(jù)一致性的要求 由于復(fù)示系統(tǒng)中的服務(wù)器和終端都都一個本地的實時數(shù)據(jù)庫 所 有用戶根據(jù)本地的數(shù)據(jù)得到的系統(tǒng)狀態(tài)應(yīng)是相同的 所以客戶端和 服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)要一致 后臺服務(wù)器是數(shù)據(jù)的源頭 復(fù)示服務(wù)器 系統(tǒng)初始化的時候 從后臺服務(wù)器的上的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上取得數(shù)據(jù) 構(gòu)建本地的實時數(shù)據(jù)庫 復(fù)示終端初始化的時候 再從復(fù)示服務(wù)器 上取得數(shù)據(jù)構(gòu)建本地得實時數(shù)據(jù)庫 當(dāng)復(fù)示服務(wù)器出現(xiàn)教障時 這 時復(fù)示服務(wù)器不能夠?qū)崟r將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)遠傳復(fù)示終端 當(dāng)復(fù)示服務(wù)器 重新啟動候 要有能夠保證復(fù)示終端的本地數(shù)據(jù)庫和當(dāng)前的系統(tǒng)相 一致 保證復(fù)示終端所反映的系統(tǒng)狀態(tài)和當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)相一致的措 施 2 2 5 系統(tǒng)可移檀性的要求 復(fù)示系統(tǒng)的遠程用戶可能采用不同的操作平臺 所以復(fù)示系統(tǒng)的 復(fù)示終端應(yīng)具有可移植性 跨平臺的要求 使得系統(tǒng)在不同的操作 環(huán)境下都可以穩(wěn)定運行 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 0 頁 在這點上 j a v a 具有很大的優(yōu)勢 它的優(yōu)點在于 編碼一次 可 以運行于任何地方 因為j a v a 語言是一種解釋性的語言 它由 a v a 虛擬機來解釋執(zhí)行 由于不同平臺上的j a v a 虛擬機采用統(tǒng)一的規(guī)范 j a v a 的數(shù)據(jù)類型在各種操作平臺下是一致 所以用j a v a 語言編寫的 程序可以運行于各種平臺 且其執(zhí)行效果是一致的 另外 c o r b a 公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu) 也是實現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境的不同軟件相互 協(xié)作的規(guī)范 可以使得處于操作平臺 采用不同具體編程語言實現(xiàn) 的對象之間能夠透明的相互通訊 相互調(diào)用 這也是系統(tǒng)采用這兩 種技術(shù)來實現(xiàn)的一個主要原因 2 2 6 系統(tǒng)安全方面的要求 復(fù)示系統(tǒng)也應(yīng)該具有系統(tǒng)安全方面的要求 復(fù)示系統(tǒng)所提供的電 力系統(tǒng)運行信息和系統(tǒng)狀態(tài)只有在用戶具有相應(yīng)的權(quán)限才可以查 看 系統(tǒng)應(yīng)具有用戶訪問權(quán)限 操作權(quán)限方面的設(shè)置和遠程用戶管 理等方面的功能 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1l 頁 第3 章系統(tǒng)的設(shè)計方案 3 1 系統(tǒng)設(shè)計概述 復(fù)示系統(tǒng)的設(shè)計就是采用合適的方案 合適的技術(shù)實現(xiàn)復(fù)示系統(tǒng) 功能和非功能方面的兩個需求 同時使系統(tǒng)具有良好的可擴展性 復(fù)示系統(tǒng)是對現(xiàn)有的微機監(jiān)控系統(tǒng)的一個補充 它的主要功能是為 遠程用戶提供當(dāng)前運行的電力系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài) 在功能上 它應(yīng)有 系統(tǒng)狀態(tài)顯示 網(wǎng)絡(luò)報文顯示 事件顯示 遙信和遙測全召 報表 功能以及遠程用戶管理功能 在非功能上 它應(yīng)滿足可用性的要求 實時性的要求 可靠性的要求 可移植性的要求 系統(tǒng)安全方面的 要求等 在考慮系統(tǒng)設(shè)計方案時 應(yīng)兼顧上述兩方面的要求 復(fù)示系統(tǒng)在組成上包括兩部分 復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端 復(fù)示服 務(wù)器位于調(diào)度中心內(nèi) 它為復(fù)示終端準備系統(tǒng)初始化的數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā) 調(diào)度中心局域網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)絡(luò)報文 主要是上行信息 復(fù)示終端主要是 顯示系統(tǒng)狀態(tài)和根據(jù)接收到的網(wǎng)絡(luò)報文來實時刷新系統(tǒng)的狀態(tài) 使 得呈現(xiàn)給用戶的系統(tǒng)狀態(tài)和當(dāng)前系統(tǒng)的運行狀態(tài)相一致 根據(jù)兩者的組成關(guān)系和功能關(guān)系學(xué) 復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)我們采用基于w e b 的b s 瀏覽器 服務(wù)器 模式 復(fù)示 服務(wù)器作為應(yīng)用程序服務(wù)器和w e b 服務(wù)器 w e b 服務(wù)器通過h t t p 協(xié)議為復(fù)示終端提供頁面和運行的代碼 應(yīng)用程序服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò) 報文到復(fù)示終端 復(fù)示終端只是一個瀏覽器 沒有任何應(yīng)用程序 b s 瀏覽器 b i t 務(wù)器 模式簡化了客戶機的工作 客戶機無需配置任 何軟件 對數(shù)據(jù)庫的訪問和應(yīng)用系統(tǒng)的執(zhí)行在服務(wù)器上完成 b s 模式是一種典型的三層分布式結(jié)構(gòu) 如下圖所示 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 2 頁 圖3 1 復(fù)示系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu) w e b 瀏覽器是人機界面部分 它不必關(guān)心業(yè)務(wù)邏輯是如何訪問數(shù) 據(jù)庫的 只需把精力集中在人機界面上即可 中間業(yè)務(wù)邏輯層包含了大量的供客戶端程序調(diào)用的業(yè)務(wù)邏輯規(guī) 則 以幫助其完成業(yè)務(wù)操作 它的優(yōu)點就在于它具有的可伸縮性 可使其隨具體業(yè)務(wù)的變化而改變 但在客戶層和數(shù)據(jù)服務(wù)層所做的 改動較小 數(shù)據(jù)服務(wù)層主要提供對數(shù)據(jù)庫進行各種操作的方法 它主要由中 間業(yè)務(wù)層來調(diào)用來完成業(yè)務(wù)邏輯 當(dāng)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)確定后 對于改 模塊的改動就比較小啦 復(fù)示系統(tǒng)采用b s 瀏覽器 服務(wù)器 模式 具有以下優(yōu)勢 1 開放的而非專用的標準 b r o w s e r s e r v e r 技術(shù)所基于的標準是 開放的 非專用的 是經(jīng)標準化組織指定而非單一廠商指定的 2 較低的應(yīng)用開發(fā)及管理成本 在客戶 服務(wù)器模式中 無論是 安裝 配置還是升級都需要在所有的客戶機上實施 而 b r o w s e r s e r v e r 技術(shù)較為低廉 一般只需安裝 配置在服務(wù)器上 而 客戶機上的工作較少 從而降低了開發(fā)成本及管理成本 3 對信息及應(yīng)用系統(tǒng)的自由訪問 現(xiàn)在許多計算機用戶已經(jīng)建 立起網(wǎng)絡(luò) 由于信息和應(yīng)用系統(tǒng)可通過w e b 瀏覽器進行訪問 因此 幾乎所有的客戶均可自由地 主動地訪問信息系統(tǒng) 4 較低的培訓(xùn)成本 瀏覽器地技術(shù)簡明易用 一旦用戶掌握了 瀏覽器地用法 也就掌握了運行系統(tǒng)上各種資源的鑰匙 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 3 頁 3 2 實時性的解決方案 復(fù)示系統(tǒng)的實時性歸根結(jié)底是數(shù)據(jù)處理的實時性 如何使復(fù)始終 端能夠?qū)崟r刷新系統(tǒng)狀態(tài)并快速顯示給用戶的關(guān)鍵是復(fù)示系統(tǒng)能夠 實時接收報文并根據(jù)報文的內(nèi)容做出實時處理 為了實現(xiàn)這個數(shù)據(jù) 的實時處理 可以將靜態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到本地 使數(shù)據(jù)的處理變?yōu)楸镜?化處理 這樣做同時也將任務(wù)轉(zhuǎn)移到客戶機上 從而降低了服務(wù)器 的負荷 增強了系統(tǒng)的響應(yīng)時間 對于動態(tài)數(shù)據(jù) r t u 上傳的網(wǎng)絡(luò) 報文 采用基于u d p 的網(wǎng)絡(luò)通訊方式 采用u d p 的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式 無需建立連接 從而降低系統(tǒng)開銷 提高系統(tǒng)的實時性 下圖是復(fù) 示系統(tǒng)實時性解決方案的示意圖 復(fù)示服務(wù)器復(fù)示客戶機 基于u d p 的網(wǎng)絡(luò)通訊撥號罔絡(luò)或局域網(wǎng) 圖3 2 復(fù)示系統(tǒng)宴時件的解決方案 3 2 1 靜態(tài)數(shù)據(jù)的本地化處理 復(fù)示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有鼯個方面 靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù) 靜態(tài)數(shù)據(jù)包 括被控站的結(jié)構(gòu) 畫面數(shù)據(jù) 節(jié)點表等 動態(tài)數(shù)據(jù)主要是節(jié)點狀態(tài) 信息 具體的說動態(tài)數(shù)據(jù)就是r t u 上傳到通訊前置機 通訊前置機 又發(fā)布到調(diào)度中心網(wǎng)路內(nèi)的數(shù)據(jù) 復(fù)示服務(wù)器又將該信息轉(zhuǎn)發(fā)到復(fù) 示終端 靜態(tài)數(shù)據(jù)的主要用來進行系統(tǒng)初始化 畫面顯示 畫面與 系統(tǒng)遙信對象 遙測對象的關(guān)聯(lián) 動態(tài)數(shù)據(jù)主要用來更新系統(tǒng)狀態(tài) 使復(fù)示終端判達能夠?qū)崟r顯示系統(tǒng)狀態(tài)的目的 從而實現(xiàn)系統(tǒng)的遠 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 4 頁 程監(jiān)視 移動監(jiān)視 數(shù)據(jù)的本地化就是為了實現(xiàn)靜態(tài)數(shù)據(jù)的本地化 這樣系統(tǒng)的顯示 就可以根據(jù)本地數(shù)據(jù)做出顯示 同時將遙信對象 遙測對象通過節(jié) 點表和畫面關(guān)聯(lián) 而不需要向服務(wù)器提出請求實現(xiàn)這些功能 增加 復(fù)示服務(wù)器的負荷 同時 當(dāng)復(fù)示終端接收到動態(tài)數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù) 后 根據(jù)本地的靜態(tài)數(shù)據(jù) 實時刷新系統(tǒng)的狀態(tài) i 實現(xiàn)數(shù)據(jù)本地化的方法 復(fù)示服務(wù)器的數(shù)據(jù)的本地化是從后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器讀出被控站 庫 畫面庫以及節(jié)點關(guān)聯(lián)表構(gòu)件自己的內(nèi)存數(shù)據(jù) 同時發(fā)送遙測 遙信全召取得當(dāng)前電力系統(tǒng)的狀態(tài) 復(fù)示終端的數(shù)據(jù)的靜態(tài)數(shù)據(jù)的本地化可以通過兩種方法 一種服 務(wù)終端直接訪問后臺的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器 通過j d b c 訪問被控站庫 畫面庫以及節(jié)點庫的方式 另一種方式是復(fù)示終端采用通過和復(fù)示 服務(wù)之間的通訊 將復(fù)示服務(wù)器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到本地 前一種方式一 個方面訪問數(shù)據(jù)庫需要花費大量的時間 另一個方面 所取得數(shù)據(jù) 還不是系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài) 當(dāng)復(fù)示終端獲得這些數(shù)據(jù)后 還必須進行 遙信全召 遙測全召來更新自己本地的實時數(shù)據(jù)庫 這也需要一定 的時間 另外也增加網(wǎng)絡(luò)的流量和服務(wù)服務(wù)器的負荷 影響整個系 統(tǒng)的性能 而采用后一種方式 由于復(fù)示服務(wù)器的數(shù)據(jù)已經(jīng)是內(nèi)存 數(shù)據(jù) 所以處理比較快 更重要的復(fù)示服務(wù)器的內(nèi)存的數(shù)據(jù)已經(jīng)反 映了系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài) 所以當(dāng)復(fù)示終端獲得這些數(shù)據(jù)后 不需要進 行遙信全召和遙測全召來更新本地的實時數(shù)據(jù) 復(fù)示終端這時只需 實時接收網(wǎng)絡(luò)報文來現(xiàn)在的系統(tǒng)狀態(tài)相同步就可以了 下表是復(fù)示 終端數(shù)據(jù)本地化兩種方式的詳細比較 表3 1 復(fù)示終端數(shù)據(jù)本地化的兩種方式的比較 采用j d b c 訪問后臺數(shù)據(jù)庫服采用拷貝復(fù)示服務(wù)器 務(wù)器取得本地數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)的方法 花費時間多比較少 所取得數(shù)初始態(tài)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài) 據(jù)的狀態(tài) 是否遙信 不要要 遙測全召 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 5 頁 網(wǎng)絡(luò)負荷重不重 l 復(fù)示服務(wù)重比較輕 器的負荷 2 實現(xiàn)數(shù)據(jù)本地化所需要的技術(shù) 復(fù)示服務(wù)器的數(shù)據(jù)的本地化是從后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器讀出被控站 庫 畫面庫以及節(jié)點關(guān)聯(lián)表構(gòu)件自己的內(nèi)存數(shù)據(jù) 同時發(fā)送遙測 遙信全召取得當(dāng)前電力系統(tǒng)的狀態(tài) 所以 服務(wù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)本地 化所采用的技術(shù)是數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù) 具體的說就是采用j d b c 技術(shù) j d b c 是一種可用于執(zhí)行s q l 語句的j a v aa p i a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n g i n t e r f a c e 使用它的好處是它給數(shù)據(jù)應(yīng)用開發(fā)人員 數(shù) 據(jù)庫前臺工具開發(fā)人員提供了一種標準的應(yīng)用程序設(shè)計接口 使開 發(fā)人員可以用純j a v a 語言編寫完整的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序 由于使用 j a v a 編寫的程序可以在任何支持j a v a 的平臺上運行 不必在不同的 平臺上編寫不同的程序 j a v a 與j d b c 的結(jié)合可以讓開發(fā)人員在開 發(fā)數(shù)據(jù)時正真實現(xiàn) w r i t e0 n e e r u n a n y w h e r e d o 復(fù)示終端的數(shù)據(jù)的獲取方法時通過上面的分析采用拷貝復(fù)示服 務(wù)器的內(nèi)存數(shù)據(jù)的方法 實現(xiàn)復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間的數(shù)據(jù)拷 貝大致有兩種方法 一種方式是將復(fù)示服務(wù)器本地的實時數(shù)據(jù)庫中 的對象的屬性封裝成網(wǎng)絡(luò)報文發(fā)送到復(fù)示終端 復(fù)示終端在獲得這 些網(wǎng)絡(luò)報文后 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)報文傳輸規(guī)則解析報文得到構(gòu)成內(nèi)存對象 的數(shù)據(jù) 調(diào)用對象的構(gòu)造函數(shù)構(gòu)件本地的內(nèi)存對象 另外一種方式 是復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間直接傳遞內(nèi)存對象 目前能夠遠程傳 遞對象的方法又有兩種 j a v ar m i r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n 和 c o r b a c o m m o n o b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e 采用前一種方 式首先是編程比較麻煩 必須自己按照復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間 的數(shù)據(jù)拷貝網(wǎng)絡(luò)規(guī)約將內(nèi)存中的對象的屬性組裝成網(wǎng)絡(luò)報文 自己 編寫復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間的網(wǎng)絡(luò)通訊 并且要確保通訊的可 靠性 另外一個確定是不同用 復(fù)示服務(wù)器和復(fù)始終端之間的網(wǎng)絡(luò) 通訊規(guī)約是專門針對內(nèi)存的對象類型 如果系統(tǒng)要擴展 需要傳遞 別的數(shù)據(jù)類 這是就要修改數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約 同時也要修改復(fù)示服務(wù) 器上的應(yīng)用程序和客戶機上的a p p l e t 程序 它的優(yōu)點是自己編寫的 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 6 頁 通訊模塊無需建立太多的連接傳送報文的效率要高一些 復(fù)示服務(wù) 器和復(fù)示終端之間如果傳遞遠程對象的話 首先是編程簡單 要傳 遞的對象只要實現(xiàn)某些接口 在j a v a 中是r e m o t e 接口 在c o r b a 中要繼承i d l 編譯器生成和類相應(yīng)的p o a 接口 就可以 而且它們 都支持直接傳遞數(shù)據(jù)和序列 另外系統(tǒng)的可靠性要高一些 j a v ar m i 和c o r b a 自身都提供可靠的機制來保證通訊的可靠性 在一點是 它們具有很好的通用性 只要將所要傳遞的對象實現(xiàn)某些接口就可 傳遞 而不要更改復(fù)示服務(wù)器和復(fù)始終端直接的通訊規(guī)約 和前一 種方法相比 其缺點是效率要低一些 應(yīng)為j a v a r m i 和c o r b a 要 實現(xiàn)通用性和可靠性必然要付出相應(yīng)的代價 c o r b a 和j a v a r m i 相比的優(yōu)點是完全語言中立 系統(tǒng)中立 把 它比作為一個軟件總線是在恰當(dāng)不過了 通過o r b 處于異構(gòu)環(huán)境 下的并且連接在o r b 上的對象可以相互通訊 相互操作 你可以采 用不同的語言來實現(xiàn)客戶機和服務(wù)器 j a v a r m l 只能用于j a v a 環(huán)境 下 它只能使j a v a 對象和j a v a 對象直接互操作 不過 相比c o r b a 來說 j a v ar m i 更容易理解一些 下表是實現(xiàn)復(fù)示終端和復(fù)示服務(wù) 器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)的比較 網(wǎng)路報文傳輸方式對象傳遞方式 程序設(shè)計的難易度難實現(xiàn)較易實現(xiàn) 通用性不通用通用 可靠性不可靠 需要自己提可靠 供機制保證 效率較高較低 表3 3c o r b a 和j a v a r m i 之間的技術(shù)比較 j a v a r m ic o r b a 對象之間的互操作性j a v a 對象和j a v a 對象不同的對象都可以首 之間進行互操作先互操作 對象的實現(xiàn)方式只能采用j a v aj a v a c 等 效率高低 實現(xiàn)的難易程度容易較難 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 7 頁 根據(jù)以上的比較結(jié)果 我們采用對象拷貝技術(shù)來實現(xiàn)復(fù)示終端數(shù) 據(jù)的本地化 同時為了處于異構(gòu)平臺下的復(fù)示終端能夠和復(fù)示服務(wù) 器之間或互操作 我們采用c o r b a 技術(shù)來實現(xiàn)對象之間的數(shù)據(jù)拷 貝 在這里我們重點考慮了系統(tǒng)以后的可擴展性 通用性以及跨平 臺性 而且在系統(tǒng)初始化的時候 可以適當(dāng)放寬對時間的要求 3 2 2 基于u d p 的網(wǎng)絡(luò)通訊 為了滿足復(fù)示系統(tǒng)對實時性的要求 我們采用了靜態(tài)數(shù)據(jù)的本地 化處理方式 復(fù)示終端的畫面顯示以及系統(tǒng)狀態(tài)都是在本地 這樣 大大提高了本地數(shù)據(jù)的處理的性能 從而達到系統(tǒng)狀態(tài)的實時顯示 為了實現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)的實時更新 復(fù)示終端還需要接收復(fù)示服務(wù)器轉(zhuǎn) 發(fā)過來的網(wǎng)絡(luò)報文 復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間的報文無外乎基于 u d p 的傳輸方式和基于t c p 的傳輸方式 u d p 和t c p 都是t c p i p 中傳輸層的傳輸控制協(xié)議 t c p和 u d p 最根本的區(qū)別是 t c p 是面向連接的 兩個端點在傳輸數(shù)據(jù)之 間 必須先經(jīng)過三次握手建立連接 在數(shù)據(jù)傳輸完以后 還必須經(jīng) 過三次握手釋放連接 u d p 在傳輸數(shù)據(jù)之前 無需建立連接 t c p 被用于在網(wǎng)絡(luò)上提供有序可靠數(shù)據(jù)傳輸能力的需電路服務(wù) t c p 在不可靠的分組傳輸網(wǎng)絡(luò)上 這種網(wǎng)上隨時都有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù) 的丟失 損壞 重發(fā)重復(fù)重發(fā) 延遲和錯序 提供可靠的進程間的 通訊 為了取得可靠傳送 t c p 必須執(zhí)行檢測分組丟失 收不到確 認時自動重傳 以及諸如處理延遲重復(fù)數(shù)據(jù)報得問題等許多操作 u d p 采用的是無連接得方式提供高層協(xié)議間得事務(wù)處理服務(wù) 允 許它們互相發(fā)送數(shù)據(jù)報 它就不保證可靠投遞 它與遠方的u d p 實 體不建立端到端的連接 而只是將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上 或者從網(wǎng)絡(luò) 上接收數(shù)據(jù) 它不具備諸如接收保證和避免重復(fù)等有序投遞功能 在這里 我們重要關(guān)心復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間網(wǎng)路通訊的實時 性 由于t c p 為了提供可靠的傳輸服務(wù)器 必須付出額外的系統(tǒng)開 銷 所以系統(tǒng)的響應(yīng)較慢 而u d p 無需建立連接就可以發(fā)送你跟報 文 所以系統(tǒng)的響應(yīng)較快 另外 復(fù)示終端和復(fù)示服務(wù)器之間所傳 輸?shù)膱笪拈L度較短 不需要進行分割 所以不用考慮報文不按序到 達的問題 所以復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊采用基 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 8 頁 于u b p 的網(wǎng)絡(luò)通訊 同時網(wǎng)絡(luò)模塊必須處理以下幾種情況 報文丟 失 報文重傳以及報文延時 可靠接收 表3 4t c p 和u d p 兩種傳輸方式的比較 u i pt c p 是否建立連接否是 是否提供接收保證否是 是否能否避免接收重復(fù)否是 報文是否有序到達否是 系統(tǒng)的響應(yīng)快慢 由于用j a v a 實現(xiàn)的a p p l e t 為了避免網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴 不支持基于u i p 的組播 m u l t i c a s t 方式 所以復(fù)示終端和復(fù)示服務(wù)器之間只能 采用基于u d p 的點對點的通訊方式 當(dāng)復(fù)示服務(wù)器接收到一條新的 網(wǎng)絡(luò)報文時 它將按照目前的客戶機的地址依次發(fā)送 3 3 可靠性的解決方案 根據(jù)前面的需求分析 復(fù)示系統(tǒng)的可靠性就是指復(fù)示終端所顯示 的數(shù)據(jù)必須真實可靠 這就要求系統(tǒng)的本地數(shù)據(jù)要可靠 復(fù)示服務(wù) 器轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)報文到復(fù)示終端要可靠 復(fù)示終端的本地數(shù)據(jù)是通過 c o r b a 將復(fù)示服務(wù)器的實時數(shù)據(jù)拷貝到復(fù)示終端的 c o r b a 本身提供 了一種可靠的傳輸機制 為了保證復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間的網(wǎng) 絡(luò)通訊的實時性 它們之間的網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸采用u d p 傳輸方式 而 u d p 不保證報文的可靠傳輸 所以復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間的網(wǎng)絡(luò) 通訊必須處理報文丟失 報文重傳以及報文延時 可靠接收等問題 這里我們采用是帶計數(shù)的報文重傳機制 和t c p 不同的是 它對報 文不進行確認 也就是說復(fù)示服務(wù)器不需要知道報文是否正確到達 這一點的目的也是為了提高系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊的實時性 報文計數(shù)的機制是這樣的 發(fā)送端為其發(fā)送的每一條報文編上報 文編號n 1 客戶端也保留著來自發(fā)送端的下一條報文的編號n 2 當(dāng) 接收端收到的報文編號n 1 不等于n 2 時 說明該條報文不是自己希 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 9 頁 望得到的來自該發(fā)送端的報文 如果n 1 大于n 2 說明前一條報文丟 失或者自己收到但沒有做放到接收緩沖區(qū) 這時接收端可以保留編 號為n 1 的這條報文也可以放棄該條報文 這里我們采用的方法時保 留該條報文到臨時緩沖區(qū) 然后在自己的臨時緩沖區(qū)內(nèi)查找編號為 n 2 的報文 如果沒有找到就發(fā)送請求重傳報文編號為n 2 的報文到發(fā) 送端 如果報文編號小于n 2 說明該條報文已經(jīng)收到過 這是報文 的重傳現(xiàn)象 所以放棄該條報文 當(dāng)報文丟失時 接收單就會出現(xiàn)接收到的報文編號和應(yīng)接收報文 的編號不一致的情況 接收端就會發(fā)送重傳請求 當(dāng)報文重傳時 接收端就會發(fā)現(xiàn)接收到的報文編號小于應(yīng)接收報 文的編號 接收端放棄該條報文 對于報文延時的現(xiàn)象 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊沒有啟用定時器機制 這是 系統(tǒng)的實時性能將會下降 下面的一個表格說明了網(wǎng)絡(luò)通訊模塊對報文丟失 報文重傳以及 報文延時的處理方式情況 其中 n l 為發(fā)送端發(fā)送的報文標號 n 2 為接收端期望接收的報文編號 表3 5 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊對報文的處理方式 n 1 和n 2 之發(fā)送端接收端 間的關(guān)系 正確接收n l n 2接收n l 報文丟失 n l n 2 重發(fā)編號為n 2 的報文將n l 臨時存儲放入 報文重傳n l n 2丟棄n 1 報文延時 n 1 n 2 接收n 1 綜上所述 采用帶計數(shù)的報文重傳機制 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊基本上實 現(xiàn)了復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端之間的可靠網(wǎng)絡(luò)通訊 3 4 數(shù)據(jù)的一致性的保證 由于復(fù)示系統(tǒng)中 有可能出現(xiàn)多個客戶機的情況 復(fù)示服務(wù)器和 復(fù)示終端都有可能出現(xiàn)故障 復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端本地都有實時 數(shù)據(jù)庫 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時如何保證系統(tǒng)中各個客戶機之間以及和 服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)一致性的問題 在這里 探討一種情況 當(dāng)復(fù)示 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 0 頁 服務(wù)器出現(xiàn)故障在恢復(fù)時 如何實現(xiàn)復(fù)示終端正確顯示當(dāng)前系統(tǒng)運 行狀態(tài) 也就是如何實現(xiàn)復(fù)示終端的實時數(shù)據(jù)庫和當(dāng)前系統(tǒng)相一 致 由于復(fù)示系統(tǒng)所反映的狀態(tài)來源自下面的r t u 監(jiān)控到的系統(tǒng)狀 態(tài) 所以當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)不一致時 可以采用下發(fā)命令到r t u 讓r t u 將當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)上送到調(diào)度中心 復(fù)示服務(wù)器接收到這些新的系 統(tǒng)狀態(tài)信息后 依次轉(zhuǎn)發(fā)到所有的復(fù)示終端 復(fù)示終端收到信息后 根據(jù)本地的數(shù)據(jù)庫 實時處理 實時顯示給遠程用戶 復(fù)示系統(tǒng)提供了召系統(tǒng)狀態(tài)的遙信全召和遙測全召 復(fù)示服務(wù)器 在系統(tǒng)初始化完以后主動發(fā)送 復(fù)示系統(tǒng)還提供了定時發(fā)送 手動 發(fā)送兩種命令的發(fā)送方式 確保當(dāng)復(fù)示系統(tǒng)所反映的狀態(tài)不一致時 可以采取相應(yīng)的措施 3 5 系統(tǒng)安全性的解決方案 為了保障復(fù)示系統(tǒng)的安全運行 系統(tǒng)必須有相應(yīng)的安全措施 在 這里 我們可以分兩種情況進行討論 對與基于網(wǎng)絡(luò)用戶來說 通 過系統(tǒng)登陸來保障系統(tǒng)安全 只有具有監(jiān)視權(quán)限的用戶才可以進入 對于撥號網(wǎng)絡(luò)的用戶來說 可以采用撥號網(wǎng)絡(luò)帳號來限制用戶進入 調(diào)度中心的局域網(wǎng) 當(dāng)用戶撥號進來以后 通過系統(tǒng)登陸進一步驗 證將身份的合法性 從而實時系統(tǒng)的安全性 3 6 系統(tǒng)的可用性及可移植性 由于客戶機采用通用的瀏覽器方式 大大簡化了客戶機的系統(tǒng)開 銷 無需任何配置 由于客戶機的代碼是從服務(wù)器下載過來的 只 需要更新服務(wù)器上的代碼就可方便實現(xiàn)客戶機系統(tǒng)的升級 另外由 于客戶機是通用的瀏覽器而不是專用的客戶端軟件 它使用戶的操 作變得更簡單 由于客戶機是采用j a v a 語言編寫的a p p l e t 對象 所 以具有j a v a 語言的優(yōu)勢 擴平臺性 可移植性 正真實現(xiàn) 編寫代 碼一次 可以到處運行 復(fù)示服務(wù)器和復(fù)示終端上的實時數(shù)據(jù)不僅 是j a v a 對象 也是c o r b a 對象 系統(tǒng)可以很好的在異構(gòu)平臺下的 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 1 頁 運行 實現(xiàn)系統(tǒng)的移植 3 7 系統(tǒng)總的解決方案 整個復(fù)示系統(tǒng)的總方案是 復(fù)示服務(wù)器既是w e b 服務(wù)器 又是 應(yīng)用程序服務(wù)器 復(fù)示終端采用瀏覽器方式 無需任何配置 復(fù)示 服務(wù)器上的w e b 服務(wù)器部分為復(fù)示終端提供客戶端程序 復(fù)示終端 通過下載a p p l e t 到本機 利用本地的資源來運行客戶程序 應(yīng)用程 序服務(wù)器為復(fù)示終端提供系統(tǒng)初始化的數(shù)據(jù) 同時將實時接收到的 網(wǎng)絡(luò)報文轉(zhuǎn)發(fā)到復(fù)示終端使它實時更新系統(tǒng)狀態(tài) 圖3 2 是其系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)實時性的保證是通過數(shù)據(jù)本地化和基于u d p 的網(wǎng)絡(luò)通訊來 保證的 系統(tǒng)的可靠性一方面是通過c o r b a 機制保證靜態(tài)數(shù)據(jù)的 移植的可靠性 另一方面采用帶計數(shù)的報文重傳方式來保證復(fù)示服 務(wù)器和復(fù)示終端之間網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性 圖3 2 系統(tǒng)框架 下表說明了是系統(tǒng)設(shè)計中說遇到的問題和相應(yīng)的解決方案 表3 6 系統(tǒng)設(shè)計中說遇到的問題和相應(yīng)的解決方案 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 2 頁 系統(tǒng)設(shè)計中的問題解決方案 實時性的問題數(shù)據(jù)的本地化 實時的網(wǎng)絡(luò)通訊 基于u d p 的網(wǎng)絡(luò)通訊方式 網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性 數(shù)據(jù)移植的帶計數(shù)的報文重傳機制 可靠性c o r b a 系統(tǒng)的安全性