基于Java EE多层框架的实时监测系统设计与实现

魏志军，周肖树，路良刚

（北京理工大学珠海学院，广东珠海519088）

在现代自动化技术和计算机技术不断发展的过程中，设备监控及检测技术也都实现了智能化及计算机化，计算机的实时分析、检测及自动控制在实际的生产环境中被广泛使用。计算机网络技术发展及使用为社会行业生产、设备在生产过程中的远程检测、集中管理及分析提供了一定的条件，并且还能够有效提高社会的工作效率[1]。现代市场中的大型企业及生产基地都在不同的地理位置中所分布，在传统管理方式中，主要是根据定期的报表、运行总结的传送等多种方式得到生产的实际信息，为了能够有效提高管理远程维护及实时性，此种报表是无法实现的，要将市场及工业生产过程中的数据对总部进行发送，从而有效实现在线管理[2]。传统市场监测系统是利用网络对总部传送生产数据，并且在其中安装监控软件，从而能够将生产运行的情况充分的展现出来。现代化的管理要能够为工作人员提供全面的全力，使其能够掌握信息，实现远程的故障诊断、办公、维护、设备管理及指挥调度[3]。基于此，本文就根据市场控制信息及工业生产的特点，提出了基于Java EE多层架构的实时监测系统。

1　多层软件的体系结构

图1　网络应用系统的结构模式

多层框架的主要优势为：

1）客户端浏览界面统一，能够根据相应的需求在服务器中实现不同页面的设计，利用在线远程实现网页的下载，从而有效满足不同用户需求[4]；

2）浏览器中的应用服务器及应用程序能够实现响应及请求信息的传送；

八是各区域交易所开拓新业务。国家发改委明确了全国碳市场的交易平台由上海环境能源交易所（其为上海碳市场的交易平台）牵头搭建，其他碳市场的交易所不会在全国碳市场中承担交易平台的责任。因此，在2017履约年度，除常规的交易及履约等，大多数交易所进行了适度转型并开拓新业务，如广州碳排放权交易所拓展新能源融资平台、天津排放权交易所及北京环境交易所随着蚂蚁金服的入股拓展绿色金融业务等。

3）使用多层架构能够分离应用逻辑层及交互界面，有效提高系统可伸缩性，实现应用逻辑的共享，系统客户性较高；

4）提高了系统的负载均衡、连接缓冲及安全管理等功能，并且提高系统页面的可扩展性、安全性及灵活性[5]。

2　Java EE多层框架的含义

使用Java EE多层框架能够实现系统的分层，包括表示层、数据持久层及业务逻辑层。

其一，表示层的主要目的就是对用户请求进行处理，并且向业务逻辑层的的对象进行转发，之后接收业务逻辑层结构，在客户端进行显示。现代大型的系统页面比较复杂，如何能够对各个网页之间流转的开发尤为重要。表示层中的Struts标准能够利用配置文件实现系统多个部分的流转联系，这对于系统的后期维护具有重要的意义。Struts简单来说就是MVC框架，在Struts框架中能够实现信息资源的相互整合，开发人员能够通过其进行开发，有效的节约了时间[6]。图2为Struts的MVC框架的开发。

图2　Struts的MVC框架的开发

其二，业务层框架的主要目的就是实现业务层逻辑对象的管理，其中的逻辑对象管理主要包括分布式管理、事务管理及生命周期管理，并且还要对逻辑对象调用关系进行维护，以此能够便于开发。图3为业务框架中的Spring框架实现。

图3　业务框架中的Spring框架实现

其中的Spring框架是根据自身实际项目经验描写的轻量级框架，和Java EE框架相比，其维护较为简单，并且速度较快、分层较为清晰、代码较少，还能够支持最新AOP和ORM技术。Spring框架能够有效实现系统组织中间层对象，避免出现中间层对象创建使用较为紧密的问题，并且还消除了多种格式需求，在使用过程中能够通过一种方式实现配置[7]。

其三，数据持久层的目的就是实现实现项目安全、高层、并发且统一的数据持久机制，实现其中数据的可编程工作，并且还为系统业务逻辑层提供相应的服务。数据层的数据访问方式能够使其他的工作人员避免了使用手工编写程序的方式，重视业务逻辑开发，实现了数据添加、修改、删除及查看等多种功能的优化[8]。图4就是数据持久层的创建。

3　以Java EE为基础的实时监测系统设计

图4　数据持久层的创建

工业控制系统主要包括传感器、控制工作站、智能仪表等部分构成，实现测试点设备及生产状态过程中数据进行实时的收集，利用数据服务器及网络广播等多种形式进行发送，其具有较强的实时性，并且在应用过程中具有复杂的逻辑性。在实现系统设计的过程中，根据灵活结构及便于维护等多方面的原则，实现远程显示系统功能的分解，并且确定动态的页面表达、制作及数据的实时处理、收集及服务等功能，网络实时检测系统使用Java EE多层框架，图5为基于Java EE多层框架实时监测系统的结构，其中主要包括监测页面、应用服务器、web服务器、数据库、驱动器、数据库服务器、页面制作等。在实际使用的过程中，web服务器、数据服务器及应用服务器能够在计算机系统中共同存在[9]。

图5　基于Java EE多层框架实时监测系统的结构

4　实时监测系统的模块设计

4.1　数据收集模块

数据收集模块的主要目的就是实现和控制系统的相互连接，实现控制系统设备和生产运行过程中信息数据的在线收集，在自动控制系统中使用异步通信端口、文本文件、数据库系统、网络广播等多种方式实现信息的实时传输，不同控制子系统的存储媒体、数据传输格式及收集方式都并不相同，所以，数据收集层主要包括多个驱动组件实现数据的收集和转换[10]。图6为数据收集层的结构设计。

图6　数据收集层的结构设计

4.2　数据服务器

数据服务器是在控制系统之外独立运行的实时数据服务系统，也是自动控制系统和网络检测使用的桥梁，其能够有效实现数据的实时生产和加工、存储、管理及发送等多种功能，数据服务器主要包括服务利程、处理利程、数据定义管理、实时数据库等组件[11]，图7为数据库服务器的结构。

图7　数据库服务器的结构

4.3　应用服务器

应用服务器的主要目的就是实现页面服务及管理的功能，其属于并发中间件，接收页面动态数据的服务请求，根据页面中的数据对象对数据服务器提交相应的请求，从而得到数据，之后将数据进行打包，对客户浏览器进行发送，其还具有数据共享、实时传输、服务管理等功能。应用服务器主要包括客户注册管理、页面服务、端口守护及数据对象服务管理构成，端口守护的主要目的就是对服务端口进行监听，在出现服务请求的时候，就将页面服务线程进行启动，根据相应的请求数据对象实现服务器数据线程收集数据的触发，之后将实时的数据对客户端进行发送，其还具有并发机制的在线服务，页面请求的不同，其页面服务线程也各不相同[12]。图8为应用服务器的结构。

图8　应用服务器的结构

5　系统的通信模块设计

系统通信模块的结构详见图9，系统主要使用DSP作为主控芯片，其不仅能够实现数据的收集，还能够实现模块的功能配置，因为数据收集任务是利用板卡实现，所以其中的板卡硬件电路接口主要是通过非本文工作实现，只是利用了其中的部分功能[13]。

图9　系统通信模块的结构

网络模块硬件连接和软件程序都和DSP具有密切的联系，在实现系统通信模块设计的过程中，其中的芯片是使用美国公司具有浮点处理器的芯片，其不仅能够支持原有DSP优势，其还能够实现复杂浮点运算，并且还能够实现代码执行时间及存储空间的节约，而且功耗还比较低，具有较高的精度，成本也比较低，外部具有较大的程序数据存储量，A/D的转换不仅较快，而且精准[14]。

通信模块的软件设计是通过CCStdio环境使用C语言进行开发，并且能够通过CCS实现代码的编写、仿真调试及文件烧写，而且还能够实现不使用硬件的仿真[15-17]。图10为通信模块软件的整体流程。

6　结束语

图10　通信模块软件的整体流程

文中所研究的实时检测系统主要是使用Java EE多层框架进行实现，使用开源框架对系统典型模块进行设计，将此种开源框架进行相互的结合，不仅能够有效提高企业应用系统在开发过程中的效率，还能够实现系统可测试性及维护便捷性的进一步提高。通过本研究系统的使用，其能够有效满足现代企业市场的需求，不仅能够实现系统的稳定性，还能够实现工作设备运行的实时检测。但是，本文所研究的内容还需要进一步的完善，值得相关研究人员进一步的深入研究。

参考文献：