基于Java EE多層框架的實時監測系統設計與實現

魏志軍，周肖樹，路良剛

（北京理工大學珠海學院，廣東珠海519088）

在現代自動化技術和計算機技術不斷發展的過程中，設備監控及檢測技術也都實現了智能化及計算機化，計算機的實時分析、檢測及自動控制在實際的生產環境中被廣泛使用。計算機網絡技術發展及使用為社會行業生產、設備在生產過程中的遠程檢測、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的工作效率[1]。現代市場中的大型企業及生產基地都在不同的地理位置中所分布，在傳統管理方式中，主要是根據定期的報表、運行總結的傳送等多種方式得到生產的實際信息，為了能夠有效提高管理遠程維護及實時性，此種報表是無法實現的，要將市場及工業生產過程中的數據對總部進行發送，從而有效實現在線管理[2]。傳統市場監測系統是利用網絡對總部傳送生產數據，并且在其中安裝監控軟件，從而能夠將生產運行的情況充分的展現出來。現代化的管理要能夠為工作人員提供全面的全力，使其能夠掌握信息，實現遠程的故障診斷、辦公、維護、設備管理及指揮調度[3]。基于此，本文就根據市場控制信息及工業生產的特點，提出了基于Java EE多層架構的實時監測系統。

1　多層軟件的體系結構

圖1　網絡應用系統的結構模式

多層框架的主要優勢為：

1）客戶端瀏覽界面統一，能夠根據相應的需求在服務器中實現不同頁面的設計，利用在線遠程實現網頁的下載，從而有效滿足不同用戶需求[4]；

2）瀏覽器中的應用服務器及應用程序能夠實現響應及請求信息的傳送；

八是各區域交易所開拓新業務。國家發改委明確了全國碳市場的交易平臺由上海環境能源交易所（其為上海碳市場的交易平臺）牽頭搭建，其他碳市場的交易所不會在全國碳市場中承擔交易平臺的責任。因此，在2017履約年度，除常規的交易及履約等，大多數交易所進行了適度轉型并開拓新業務，如廣州碳排放權交易所拓展新能源融資平臺、天津排放權交易所及北京環境交易所隨著螞蟻金服的入股拓展綠色金融業務等。

3）使用多層架構能夠分離應用邏輯層及交互界面，有效提高系統可伸縮性，實現應用邏輯的共享，系統客戶性較高；

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

2　Java EE多層框架的含義

使用Java EE多層框架能夠實現系統的分層，包括表示層、數據持久層及業務邏輯層。

其一，表示層的主要目的就是對用戶請求進行處理，并且向業務邏輯層的的對象進行轉發，之后接收業務邏輯層結構，在客戶端進行顯示。現代大型的系統頁面比較復雜，如何能夠對各個網頁之間流轉的開發尤為重要。表示層中的Struts標準能夠利用配置文件實現系統多個部分的流轉聯系，這對于系統的后期維護具有重要的意義。Struts簡單來說就是MVC框架，在Struts框架中能夠實現信息資源的相互整合，開發人員能夠通過其進行開發，有效的節約了時間[6]。圖2為Struts的MVC框架的開發。

圖2　Struts的MVC框架的開發

其二，業務層框架的主要目的就是實現業務層邏輯對象的管理，其中的邏輯對象管理主要包括分布式管理、事務管理及生命周期管理，并且還要對邏輯對象調用關系進行維護，以此能夠便于開發。圖3為業務框架中的Spring框架實現。

圖3　業務框架中的Spring框架實現

其中的Spring框架是根據自身實際項目經驗描寫的輕量級框架，和Java EE框架相比，其維護較為簡單，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。Spring框架能夠有效實現系統組織中間層對象，避免出現中間層對象創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現配置[7]。

其三，數據持久層的目的就是實現實現項目安全、高層、并發且統一的數據持久機制，實現其中數據的可編程工作，并且還為系統業務邏輯層提供相應的服務。數據層的數據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，重視業務邏輯開發，實現了數據添加、修改、刪除及查看等多種功能的優化[8]。圖4就是數據持久層的創建。

3　以Java EE為基礎的實時監測系統設計

圖4　數據持久層的創建

工業控制系統主要包括傳感器、控制工作站、智能儀表等部分構成，實現測試點設備及生產狀態過程中數據進行實時的收集，利用數據服務器及網絡廣播等多種形式進行發送，其具有較強的實時性，并且在應用過程中具有復雜的邏輯性。在實現系統設計的過程中，根據靈活結構及便于維護等多方面的原則，實現遠程顯示系統功能的分解，并且確定動態的頁面表達、制作及數據的實時處理、收集及服務等功能，網絡實時檢測系統使用Java EE多層框架，圖5為基于Java EE多層框架實時監測系統的結構，其中主要包括監測頁面、應用服務器、web服務器、數據庫、驅動器、數據庫服務器、頁面制作等。在實際使用的過程中，web服務器、數據服務器及應用服務器能夠在計算機系統中共同存在[9]。

圖5　基于Java EE多層框架實時監測系統的結構

4　實時監測系統的模塊設計

4.1　數據收集模塊

數據收集模塊的主要目的就是實現和控制系統的相互連接，實現控制系統設備和生產運行過程中信息數據的在線收集，在自動控制系統中使用異步通信端口、文本文件、數據庫系統、網絡廣播等多種方式實現信息的實時傳輸，不同控制子系統的存儲媒體、數據傳輸格式及收集方式都并不相同，所以，數據收集層主要包括多個驅動組件實現數據的收集和轉換[10]。圖6為數據收集層的結構設計。

圖6　數據收集層的結構設計

4.2　數據服務器

數據服務器是在控制系統之外獨立運行的實時數據服務系統，也是自動控制系統和網絡檢測使用的橋梁，其能夠有效實現數據的實時生產和加工、存儲、管理及發送等多種功能，數據服務器主要包括服務利程、處理利程、數據定義管理、實時數據庫等組件[11]，圖7為數據庫服務器的結構。

圖7　數據庫服務器的結構

4.3　應用服務器

應用服務器的主要目的就是實現頁面服務及管理的功能，其屬于并發中間件，接收頁面動態數據的服務請求，根據頁面中的數據對象對數據服務器提交相應的請求，從而得到數據，之后將數據進行打包，對客戶瀏覽器進行發送，其還具有數據共享、實時傳輸、服務管理等功能。應用服務器主要包括客戶注冊管理、頁面服務、端口守護及數據對象服務管理構成，端口守護的主要目的就是對服務端口進行監聽，在出現服務請求的時候，就將頁面服務線程進行啟動，根據相應的請求數據對象實現服務器數據線程收集數據的觸發，之后將實時的數據對客戶端進行發送，其還具有并發機制的在線服務，頁面請求的不同，其頁面服務線程也各不相同[12]。圖8為應用服務器的結構。

圖8　應用服務器的結構

5　系統的通信模塊設計

系統通信模塊的結構詳見圖9，系統主要使用DSP作為主控芯片，其不僅能夠實現數據的收集，還能夠實現模塊的功能配置，因為數據收集任務是利用板卡實現，所以其中的板卡硬件電路接口主要是通過非本文工作實現，只是利用了其中的部分功能[13]。

圖9　系統通信模塊的結構

網絡模塊硬件連接和軟件程序都和DSP具有密切的聯系，在實現系統通信模塊設計的過程中，其中的芯片是使用美國公司具有浮點處理器的芯片，其不僅能夠支持原有DSP優勢，其還能夠實現復雜浮點運算，并且還能夠實現代碼執行時間及存儲空間的節約，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據存儲量，A/D的轉換不僅較快，而且精準[14]。

通信模塊的軟件設計是通過CCStdio環境使用C語言進行開發，并且能夠通過CCS實現代碼的編寫、仿真調試及文件燒寫，而且還能夠實現不使用硬件的仿真[15-17]。圖10為通信模塊軟件的整體流程。

6　結束語

圖10　通信模塊軟件的整體流程

文中所研究的實時檢測系統主要是使用Java EE多層框架進行實現，使用開源框架對系統典型模塊進行設計，將此種開源框架進行相互的結合，不僅能夠有效提高企業應用系統在開發過程中的效率，還能夠實現系統可測試性及維護便捷性的進一步提高。通過本研究系統的使用，其能夠有效滿足現代企業市場的需求，不僅能夠實現系統的穩定性，還能夠實現工作設備運行的實時檢測。但是，本文所研究的內容還需要進一步的完善，值得相關研究人員進一步的深入研究。

參考文獻：