基于B/S架构的煤矿井下人员定位系统设计与开发

陈小奎

(安徽理工大学 理学院，安徽 淮南 232001)

随着计算机网络技术的高速发展，网络传输速度的提升，B/S架构系统以其高效、易开发、易维护等特点被应用到实时监测领域.但是，传统B/S架构采用的独占请求模式和整体页面刷新机制致使服务器与客户端之间页面刷新所需传输的数据冗余量大，页面响应速度慢，网络带宽占用大，系统交互效率低，用户浏览体验差[1].这给煤矿井下人员定位系统的在线实时监测带来了困难.通过将Ajax技术和Web Services技术应用到B/S架构实时定位系统，使用胖客户端——瘦服务端模式，并利用Ajax技术绘制SVG矢量图形，在确保监测系统的实时性、准确性、数据传输连续性的同时，应用Web Services技术指定查询周期后，将查询结果集转储为XML对象，通过网络可以传输给多个监控端，减少了在线监测系统服务器与浏览器之间的数据信息交互量，实现了客户端页面的数据图表和矢量图形实时显示，无刷新的多端监控，并且图形可以不失真地放大或缩小，大大提高了B/S定位系统的整体性能[2].

1 Ajax技术与B/S架构定位系统

Ajax是“Asynchronous JavaScript and XML”(异步JavaScript和XML)的简称，是一种使用客户端脚本，并能与Web服务器交换数据的客户端Web开发技术.Ajax技术能够以异步方式与服务器进行信息交互.异步是指客户端的请求——响应与用户的行为是异步进行的，客户端在等待服务器的响应时不需要阻塞用户，用户可以继续进行其他工作[3].客户端在接收到服务器响应后自动刷新页面数据，进而无需刷新整个页面便可更新页面内容，这被称作“无刷新更新页面”.可以减少用户的等待时间，改善软件的友好度.

煤矿井下人员定位系统是一种集无线数据传输、信息采集、网络传输与自动控制等技术为一体的动态目标监控定位系统.该系统可以实时观测动态目标的移动情况，查询目标的历史数据确定动态目标的当前位置，有利于加强煤矿管理层对煤矿井下人员与车辆的管理.当事故发生时，救援人员可根据井下人员定位系统提供的数据、图形迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率[4].基于Ajax技术的煤矿井下人员定位系统采用无刷新更新数据具有快速反应、交互性好的优点.系统结构图如图1所示.

地下信息采集子系统通过无线射频获取人员位置信息，传送给地上的数据分析子系统，数据分析子系统对数据判断后得到报警信息和位置信息存入数据库，基于Ajax的信息管理子系统，对数据进行图形化显示，并提供给监控人员[5].

图1 基于Ajax的煤矿井下人员定位系统结构图

2 煤矿井下人员定位系统的实现

2.1 Ajax技术应用到定位系统

XmlHttpRequest是Ajax核心的JavaScript对象.是一种支持异步请求的技术.XmlHttpRequest可以使用JavaScript向服务器提出请求并处理响应，而不阻塞用户.Ajax的工作原理相当于在用户和服务器之间加了一个中间层，使用户操作与服务器响应异步化.这样把以前由服务器负担的部分工作转嫁到客户端，利于客户端闲置的处理能力来处理，减轻服务器和带宽的负担，从而达到节约ISP的空间及带宽的目的.煤矿井下人员定位系统的客户端使用Ajax技术定时向网络服务器的CGI模块发送异步请求，CGI模块处理请求并返回数据，当XmlHttpRequest获得数据后，在页面不刷新的情况下使用DOM技术动态地更新页面数据.基于Ajax煤矿井下人员定位系统服务器——客户端之间只需要传输网页需要更新的少部分数据，因可变数据量特别小，故大大提高了网络响应速度，从而实现实时数据图表的显示，网络客户端只需使用通用的浏览器，用户修改参数、设置数值或显示实时数据时，只需打开标准网页浏览器即可完成系统的操作和显示，这就实现了B/S结构模式的监测.基于Ajax的信息管理子系统结构图如图2所示.

图2 基于Ajax的信息管理子系统结构图

2.2 应用SVG技术绘制实时曲线

SVG即可缩放矢量图形(Scalable Vector Graphics)是基于可扩展标记语言(XML)，用于描述二维矢量图形的一种图形格式.SVG是国际互联网标准组织在2000年8月制定的一种新的二维矢量图形格式，也是规范中的网络矢量图形标准.SVG严格遵从XML语法，并用文本格式的描述性语言来描述图像内容，因此是一种和图像分辨率无关的矢量图形格式.[6]W3C是作为一个国际性的工业联盟而创建的，引领着整个互联网协作的发展和创新，以实现科技的进步和共同发展.由于W3C联盟关于SVG的开发工作组的成员都是一些知名厂商，如Adobe、苹果、惠普、IBM、Macromedia、微软等，所以SVG是一个开放的标准.也就是说，它并不是属于任何个体的专利，而是一个通过协作、共同开发的工业标准.这也是SVG能够得到更迅速的开发和应用的原因.SVG允许三种类型的图形对象：矢量图形的形状、图像和文字.SVG可以直接融入XML和XHTML网页中，可以直接利用浏览器已有的技术，如CSS、DOM、JavaScript，达到动画及DHTML般的动态效果，支持单向和多向链接等等.更重要的是SVG是W3C制定的网络标准，不受单一的公司控制.基于此，客户端的实时曲线采用SVG+Ajax的技术实现.将最新数据写入页面的关键代码如下.

//将最新数据写入页面

function writeNewData(){

var xmlObject;

if (str=="")

{document.getElementById("captchas").innerHTML="";

return;}

if(window.XMLHttpRequest){ //IE7以上浏览器使用

xmlObject =new XMLHttpRequest();}

else{//IE5，IE6浏览器使用

xmlObject =new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP");}

xmlObject.onreadystatechange=function(){

if(xmlObject.readyState==4&& xmlObject.status==200){

//获取成功，设置刷新状态为falsedocument.getElementById("txtPrompt").innerHTML=xmlObject.responseText;

}//将获得的实时数据写入页面

} xmlObjectp.open("GET"，"writeBack.jsp?q="+str"，true);

xmlObject.send();

}

应用SVG技术对查询结果进行图形化显示，通过Ajax负责与用户的交互，将查询语句传入服务器端，异步动态更新SVG的DOM表格数据，同时绘制实时曲线.应用Ajax技术定时向服务器发出更新实时曲线所需数据的请求，若数据更新了，则调用JavaScript脚本令SVG的曲线重新进行定位各监控点位置，即实现了监控图表实时刷新[7].

3 应用Web Service远程监控数据传输

3.1 Web Service及其优势

Web Service是一个平台独立的、松耦合的、自包含的、基于可编程的Web的应用程序，可使用开放的XML标准描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序，用于开发分布式、互操作的应用程序.[8]

Web Service优势体现在以下两个方面，第一，Web Service基于HTTP和TCP/IP协议进行传输，不受防火墙限制，克服了B/S模式系统中常见的数据被阻拦问题；第二，Web Service所传输的数据是包装在XML文件中，XML文件传输占少量带宽，易于建立，易于分析，另外XML是国际标准技术，既与平台无关，又与厂商无关，兼容性强.

3.2 将Web Service应用到考勤子系统

考勤子系统由中央数据库、Web服务器、Web Service代理服务器和外部考勤子系统组成.Web服务器从中央数据库获取井下人员位置信息，并将数据转储为XML文件，XML文件传输到Web Service代理服务器，XML文件的传输避免了数据库暴露在互联网上.代理服务器上放置定义了考勤数据处理功能的Web Service，外部考勤子系统利用SOAP协议调用Web Service.应用XML和Web Services技术的考勤子系统的结构图如图3所示.

图3 基于XML和Web Services的考勤子系统

井下人员定位系统通过Web Service代理服务器将定位信息发布成XML文件，考勤信息包含工号、姓名、部门、班次和上下井时间，定位考勤客户端采用了ASP.NET设计，运行界面如图4所示.

图4 井下人员定位系统客户端运行图

4 结论

基于Ajax的井下人员定位系统采用互联网通信模式，CGI、Ajax和SVG的结合实现了过去用户只有使用C/S软件才可以实现的功能，该系统实现了实时监控的图表.同传统的煤矿定位系统相比，该系统具有易操作性和易维护性等特点.因为不需要客户端软件的安装和维护，从而降低了开发、维护和升级成本，节省了人力、物力.

参考文献：

[1]陈小奎.井下人员定位管理系统数据库设计及优化[J].能源技术与管理，2007(6):33-34.

[2]郭挺，谢敏，刘明波.SVG和Ajax技术在电网分析与辅助决策支持系统中的应用[J].电力系统保护与控制，2012(04):113-115.

[3]刘怀志.煤矿安全生产管理模式[M].北京:煤炭工业出版社，1999:263-264.

[4]薛占儒.煤矿安全管理信息系统的开发与应用[J].煤矿安全，2004，35(6):69-71.

[5]宋正利.基于Web Services的煤矿安全计算网络模式[J].工矿自动化，2005(5):91-94.

[6]Smullen C W，Smullen s A.Ajax application server performance[C].SoutheastCon.Proceedings.IEEE，2007:154-158.

[7]Tomokazu Fujino.SVG+Ajax+R: a new framework for WebGIS[J].Computational statistics，2007，22(4)：511-520.

[8]Al-Marsri E.A crawler engine for large-scale discovery of Web Services[M].Salt Lake City:Institute of Electrical and Electronic Engineers，2012:114-117.