煤礦安全網(wǎng)絡(luò)客戶端軟件設(shè)計(jì)探究

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1網(wǎng)絡(luò)客戶端軟件設(shè)計(jì)簡介

網(wǎng)絡(luò)客戶端軟件設(shè)計(jì)，通常也稱為核心虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要是因?yàn)檎麄€(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接并沒有傳統(tǒng)專網(wǎng)所需的端到端的物理鏈路，而是架構(gòu)在公用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所提供的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，如in－ternet，ATM（異步傳輸模式），F(xiàn)rameRelay（幀中繼）等之上的邏輯網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)據(jù)在邏輯鏈路中傳輸。它涵蓋了跨共享網(wǎng)絡(luò)或公共網(wǎng)絡(luò)的封裝、加密和身份驗(yàn)證鏈接的專用網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。核心技術(shù)主要采用了隧道技術(shù)、加解密技術(shù)、密鑰管理技術(shù)和使用者與設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)。在設(shè)計(jì)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)之前，要嚴(yán)格劃分煤炭礦區(qū)資源線路數(shù)據(jù)，并實(shí)施圖層管理，再通過矢柵劃分的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，這是因?yàn)榇鎯?chǔ)空間數(shù)據(jù)的格式在系統(tǒng)端口緩存中有著至關(guān)重要的作用。在安全監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)客戶端軟件設(shè)計(jì)中，用戶端設(shè)計(jì)通常由11個(gè)功能模塊組成，這11個(gè)功能模塊中都可以2次劃分為多個(gè)子功能，而且各個(gè)系統(tǒng)功能、子功能之間又進(jìn)行再擴(kuò)充，依據(jù)用戶的不同需求實(shí)施調(diào)整維護(hù)。并根據(jù)其不同功能進(jìn)行不同設(shè)計(jì)。服務(wù)器端擁有通過查詢數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭運(yùn)輸計(jì)劃信息化的作用，可以為虛擬專用網(wǎng)絡(luò)模型提供很多實(shí)用服務(wù)。服務(wù)器的ArcMS與空間數(shù)據(jù)庫建立連接要通過ArcSDE，它可提供大量專業(yè)GIS服務(wù)。在核心網(wǎng)絡(luò)模型組成部分中服務(wù)器端緩存模塊是相當(dāng)重要的，服務(wù)器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。兩部分組件分工合作，緩存管理組件是根據(jù)索引分析所得出的結(jié)果，在緩存中處理請(qǐng)求數(shù)據(jù)然后向客戶端發(fā)送，或者利用數(shù)據(jù)庫中已存數(shù)據(jù);而索引管理組件先索引分析客戶端請(qǐng)求，制作出瓦片空間待處理數(shù)據(jù)列表。

2基于網(wǎng)絡(luò)客戶端軟件設(shè)計(jì)的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)

2.1軟件平臺(tái)要求及選型

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用國際流行的Client/Server結(jié)構(gòu)，即客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。操作系統(tǒng)應(yīng)具備開放性、可靠性等特點(diǎn)，支持遠(yuǎn)程查詢服務(wù)和數(shù)據(jù)處理。服務(wù)器端使用的主流網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)WindowsNT4.0中文版(ServieePaek6，InternetInformationServer4.0)。客戶端同樣使用Micro－coft公司的Windows95/98/2000，以保證系統(tǒng)的兼容。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用國際標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，包括廣域連接協(xié)議，各種局域網(wǎng)協(xié)議，路由協(xié)議等。操作人員還可以應(yīng)用屬性查詢組件點(diǎn)選查詢各種設(shè)施屬性信息或者利用SQL語言實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的查詢功能。

2.2聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)

為達(dá)到核心網(wǎng)絡(luò)帶寬的預(yù)定要求，在安全信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采取分層視頻轉(zhuǎn)發(fā)、本地局域網(wǎng)組播的設(shè)計(jì)方案，也就是在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)設(shè)視頻轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)端口，并且在煤礦現(xiàn)場、區(qū)縣市局成立監(jiān)控管理中心，完善各部門視頻解碼器、電視播放墻等設(shè)施。具體的視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)如圖1所示。由于煤礦施工長期通常都較為偏遠(yuǎn)，帶寬并不充裕，這種聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)則可以很好地應(yīng)用于廣域視頻聯(lián)網(wǎng)，若考慮到以后省級(jí)平臺(tái)視頻聯(lián)網(wǎng)模式，這種設(shè)計(jì)方案無疑當(dāng)前2Mb帶寬的最佳選擇，不然很容易致使監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定甚至不能使用。業(yè)務(wù)交互組件還擁有設(shè)置煤礦管理系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)、維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、權(quán)限管理等維護(hù)功能。用來查詢礦區(qū)地圖屬性、顯示地圖的地圖組件是由地圖渲染、交互及屬性查詢組件3方面構(gòu)成的。該聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)借助已知煤炭網(wǎng)的部分節(jié)點(diǎn)，經(jīng)上級(jí)授權(quán)之后連接并登錄視頻流管理服務(wù)端口，就可以輕松觀看該服務(wù)器監(jiān)控礦區(qū)的生產(chǎn)工作視頻，且不會(huì)增加前端帶寬負(fù)荷，可同時(shí)向多個(gè)用戶共享圖像信息。

2.3智能監(jiān)控模式的自動(dòng)化控制和管理

由上述內(nèi)容可知，在統(tǒng)一模式下的信息系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)視頻對(duì)煤礦井下監(jiān)控子系統(tǒng)的控制管理內(nèi)容，可以通過4個(gè)步驟來得以實(shí)現(xiàn)，即自動(dòng)檢查、自動(dòng)尋的、自動(dòng)求解和自動(dòng)執(zhí)行。其具體自動(dòng)控制管理框架，可用如圖2所示來進(jìn)行加以描述。這當(dāng)中的"被控制管理的電網(wǎng)子系統(tǒng)"既能夠是一個(gè)系統(tǒng)層子系統(tǒng)，也可以是電網(wǎng)元件或廠/站層子系統(tǒng)。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)層子系統(tǒng)而言，其功能就是通過利用各級(jí)調(diào)度控制中心的管理權(quán)限，對(duì)智能網(wǎng)絡(luò)在煤礦井下電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、合理性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行盡可能全面的分析，并對(duì)系統(tǒng)的所有目的狀態(tài)實(shí)施檢查和監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能監(jiān)控子系統(tǒng)所有狀態(tài)的智能化監(jiān)控。

2.4安全系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過4個(gè)監(jiān)控工作站或D1單畫面輪巡，將畫面進(jìn)行分割并上傳到視頻流管理服務(wù)端口，然后統(tǒng)一由視頻流管理服務(wù)端口對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)和，這樣有效地避免工作人員直接訪問客戶端而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。開展視頻監(jiān)控工作時(shí)，前端攝像機(jī)視頻線依次對(duì)前端畫面處理器、視頻服務(wù)器和光端機(jī)實(shí)施連接，通過光纜把接收到的視頻信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。在這個(gè)時(shí)候，其他用戶很容易不會(huì)根據(jù)已經(jīng)規(guī)定好的操作流程來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作和數(shù)據(jù)處理，而且由于不受時(shí)間、地域的限制，他們還可能會(huì)通過輸入地址直接對(duì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施訪問。如此一來，就很容易造成客戶肆意操作，最終致使后臺(tái)數(shù)據(jù)庫隨時(shí)都有崩潰的威脅。所以說，人們應(yīng)該采取一些可運(yùn)用的技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行盡可能全面的安全防范，比如說系統(tǒng)加密、防火墻、真實(shí)身份認(rèn)證、授權(quán)控制技術(shù)等等。監(jiān)控中心在接收視頻信息后，第一時(shí)間向遠(yuǎn)端的視頻服務(wù)器發(fā)出云臺(tái)控制信號(hào)，最終傳輸?shù)綌z像機(jī)云臺(tái)控制線，并直接上傳到系統(tǒng)客戶端。

2.5視頻流管理服務(wù)器設(shè)計(jì)

在視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)中，視頻流管理服務(wù)器無疑是IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)的精神內(nèi)容。建立視頻流管理服務(wù)端口，不但可支持視頻管理系統(tǒng)同時(shí)被多名用戶訪問，而且還很好地解決了遠(yuǎn)程前端視頻受網(wǎng)絡(luò)帶寬限制的問題，從而保證了各部門及領(lǐng)導(dǎo)可以直接通過桌面計(jì)算機(jī)對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行訪問，隨時(shí)可瀏覽監(jiān)控現(xiàn)場圖像和視頻。服務(wù)器端擁有通過查詢數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭安全生產(chǎn)信息化的作用，可以為遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)提供很多實(shí)用服務(wù)。視頻流管理服務(wù)器與空間數(shù)據(jù)庫建立連接，可提供大量查詢服務(wù)，例如屬性查詢服務(wù)、矢量和柵格地圖服務(wù)等。在網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成部分中視頻流管理緩存服務(wù)器模塊是相當(dāng)重要的，服務(wù)器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。兩部分組件分工合作，緩存管理組件是根據(jù)索引分析所得出的結(jié)果，在緩存中處理請(qǐng)求數(shù)據(jù)然后向客戶端發(fā)送，或者利用數(shù)據(jù)庫中已存數(shù)據(jù)；而索引管理組件先索引分析客戶端請(qǐng)求，制作出瓦片空間待處理數(shù)據(jù)列表。若能發(fā)展好緩存數(shù)據(jù)的利用，數(shù)據(jù)庫交互即可免去，同時(shí)數(shù)據(jù)的響應(yīng)速度也會(huì)大大提高。

3結(jié)論

綜上所述，將網(wǎng)絡(luò)客戶端軟件設(shè)計(jì)技術(shù)運(yùn)用到煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中來，并對(duì)煤礦井下微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)加以利用，實(shí)時(shí)實(shí)地對(duì)井下生產(chǎn)工作進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并以聲光信號(hào)的模式建立報(bào)警系統(tǒng)，就可以使監(jiān)控人員及時(shí)地掌握故障發(fā)生部位及原因，這樣一來，人們不但可以在最短時(shí)間內(nèi)尋得故障處理辦法，節(jié)省不必要的人力財(cái)力，還有效地提升了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率，最優(yōu)化配置煤礦生產(chǎn)資源。

本文作者:王淼工作單位:長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校