（采矿工程专业论文）采掘作业规程安全技术措施及审批系统研究.pdf

一 ， jl i i ii i ii i iii iii i ii ii i i ly 17 8 0 9 3 27 a d i s s e r t a t i o nf o rt h ed e g r e eo f m e n g m i n i n go p e r a t i o n sr u l e ss a f e t yp r o c e d u r e s a n d a p p r o v a ls y s t e mo ft e c h n ic a lm e a s u r e s c a n d i d a t e ：j i nz h u p e n g s u p e r v i s o r ：p r o f s u n g u a n g y i s p e c i a l i t y ：m i n i n ge n g i n e e r i n g h e i l o n g j i a n gi n s t i t u t eo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y h a r b i n ，p r c h i n a ，150 0 2 7 j u n e2 0 1 0 i l 黑龙江科技学院学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得黑龙江科技学 院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 黑龙江科技学院学位论文使用授权声明 黑龙江科技学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人 所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或 部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权黑龙江科技学院研究生学院办理。 研究生签名师期：) o o 、乒，夕 l i 黑龙江科技学院硕士学位论文 摘要 采掘作业规程编制系统己在煤矿企业推广使用。但采掘作业规程安全技 术措施的编制，还主要以煤矿技术人员依据煤矿安全规程等相关法律法 规和实际经验等方法手工编制。由于编制人员能力水平参差不齐，有些安全 技术措施的编制，不仅仅在内容上存在遗漏，有的甚至在相关技术措施的制 定上违反了国家法律法规，这给采掘作业埋下了安全隐患。 本文采用案例推理方法，通过研究岩石力学性质、地质构造情况、地下 水及煤层赋存等相关信息与编制工作面安全技术措施之间的关系，寻求案例 库中最佳匹配案例，匹配结果严格与煤矿安全规程等法律法规进行自动 校对，对违反国家法律法规的安全技术措施进行过滤，通过进一步修正，最 终获取采掘作业规程安全技术措施，解决了手工编制安全技术措施存在的问 题。通过对采掘作业规程网络审批子系统的开发，摆脱了由传统手工报批带 来的困扰，大大提高了审批效率，满足了煤矿企业对采掘作业规程安全技术 措施编制智能化和规程审批网络化的需求。 主要研究内容：运用案例推理方法，在分析安全技术措施案例特点的基 础上，采用框架表示法对案例进行结构化描述，应用带索引的最近相邻法进 行案例检索，进一步控制案例的适当粒度，来提高案例匹配效果，同时采用 粗糙集理论对案例权重进行确定。网络审批采用面向对象方法，通过对x m l 签名和加密安全技术的研究，利用数字签名技术对审批结果进行签字审核， 操作人员可以按照系统赋予的权限，不受时域和地域限制，在任何地方对规 程进行审批。本系统与采掘作业规程编制系统共同应用鹤岗南山煤矿，初步 应用效果良好。 关键词：j 2 e e ，案例推理，数字签名，网络审批 l i 黑龙江科技学院硕士学位论文 a b s t r a c t ，n l es y s t e mo f p r e p a r a t i o no fm i n i n go p e r a t i o nr u l e sh a sb e e np r o m o t e da n d a p p l i e di nt h ec o a lm i n i n ge n t e r p r i s e s ，b u tt h ee s t a b l i s h m e n to ft h em e a s u r e so f m i n i n go p e r a t i o nr o l e sf o rs a f e t yt e c h n o l o g yi sd r e wu pb ym i n et e c h n i c a ls t a f fb y m a n u a l l yi na c c o r d a n c ew i t hr e l e v a n tl a w sa n dr e g u l a t i o n ss u c ha s “c o a lm i n e s a f e t yr e g u l a t i o n a n dp r a c t i c a le x p e r i e n c e s a st h ea b i l i t yo fc o m p i l e r sv a r i e s ， s o m ee s t a b l i s h m e n t so f s e c u r i t yt e c h n o l o g ya r en o to n l ye x i s t e n c eo fo m i s s i o n si n c o n t e n t ，a n ds o m ee v e na r ev i o l a t i o n so fs t a t el a w sa n dr e g u l a t i o n so nt h e f o r m u l a t i o no ft e c h n i c a lm e a s u r e s ，i th a sl a i das a f e t yr i s kt oi i l i i l i n go p e r a t i o n s 1 1 1 i sp a p e ra d o p t sc a s e b a s e dr e a s o n i n gm e t h o d ，b ys t u d y i n gt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h er e l e v a n ti n f o r m a t i o ns u c ha st h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e so fr o c k s g e o l o g i c a ls t r u c t u r ec i r c u m s t a n c e s ，g r o u n d w a t e r , c o a ls e s i l a _ o c c u r r e n c ea n dt h e p r e p a r a t i o no ft e c h n i c a ls e c u r i t ym e a s u r e s ，f i n d st h eb e s tm a t c hc a s ei nc a s e l i b r a r y ，t h er e s u l t ss t r i c t l ym a t c h “c o a lm i n es a f e t yr e g u l a t i o n s ”a n do t h e r1 a w s a n dr e g u l a t i o n st oa u t o m a t i cp r o o f r e a d i n ga n dt of i l t e rt h es a f e t yt e c h n i c a l m e a s u r e s f r o mt h ev i o l a t i o no fs t a t el a w sa n d r e g u l a t i o n s w i t hf u r t h e r a m e n d m e n t s ，g e t t i n gt h ef i n a ls a f e t yt e c h n i c a lm e a s u r e sa n ds o l v i n gt h ep r o b l e m s e x i s t e di nt h em a n u a lp r e p a r a t i o no f s a f e t ym e a s u r e s m i n i n go p e r a t i o n st h r o u g ha p o i n to fo r d e rp r o c e s s i n gs u b s y s t e mn e t w o r kd e v e l o p m e n t ，g e t t i n gr i do ft h e t r o u b l e sb r o u g h tb yt r a d i t i o n a lm a n u a lg r e a t l yi n c r e a s e dt h ep r o c e s s i n g e f f i c i e n c y t om e e tt h er e q u i r e m e n t sf r o mt h em i n i n go p e r a t i o n so fc o a lm i m n ge n t e r p r i s e s o ft h et e c h n i c a lm e a s u r e sf o rt h e s a f e t yp r o c e d u r e sa n dp r o t o c o l s f o rt h e p r e p a r a t i o no fi n t e l l i g e n tn e t w o r k m a i nc o n t e n t s ：u s i n gc a s e b a s e dr e a s o n i n ga p p r o a c hb a s e do na n a l y z i n gt h e c a s eo fc h a r a c t e r i s t i c so fs a f e t yt e c h n i c a lm e a s u r e s ，a d o p t i n gac a s e f l a m e r e p r e s e n t a t i o no ft h es t r u c t u r e dd e s c r i p t i o no ft h ea p p l i c a t i o n ，w i t ht h ei n d e xo f t h en e a r e s tn e i g h b o rm e t h o df o rc a s er e t r i e v a l 。f u r t h e rc o n t r 0 1t h ec a s e a p p r o p r i a t eg r a n u l a r i t yt oe n h a n c ec a s em a t c h i n ge f f e c t ，a n dd e t e r m i n et h ec a s e w e i g h tw i t hr o u g hs e tt h e o r y n e t w o r kp r o c e s s i n gu s i n go b j e c t - o r i e n t e dm e t h o d ， w i t hx m ls i g n a t u r ea n de n c r y p t i o no ns e c u r i t yr e s e a r c ha n du s i n gd i g i t a l t e c h n o l o g yt os i g na p p r o v a lo ft h er e s u l t so fa u d i t ，t h eo p e r a t o rc a nf o l l o wt h e s y s t e mp r i v i l e g e sg r a n t e dt oa p p r o v et h ep r o c e d u r e sw i t h o u tt i m e - d o m a i na n d c o n s t r a i n t s t h es y s t e mo p e r a t i n gp r o c e d u r e sa n dt h ep r e p a r a t i o no ft h ee x t r a c t i v e s y s t e ma p p l i e di nt h eu s eo fh e g a n gn a n s h a nc o a lm i n ew i t hg o o dr e s u l t s i n i t i a l l y k e y w o r d s ：j 2 e e ，c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，d i g i t a ls i g n a t u r e ，n e t w o r ka p p r o v a l i i k h 黑龙江科技学院硕士学位论文 目录 摘! 要i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 选题背景与研究意义1 1 2 国内外研究现状及发展动态2 1 2 1 国内研究现状2 1 2 2 国外研究现状3 1 3 论文的主要研究内容和研究方法4 1 3 1 论文的主要研究内容4 1 3 2 论文的研究方法5 第2 章系统关键技术研究7 2 1j 2 e e 体系结构7 2 1 1j 2 e e 的优势7 2 1 2j 2 e e 平台的四层架构8 2 2m v c 设计模式10 2 2 1m v c 三层模块分析j 1 0 2 2 2m v c 模式的w e b 开发框架12 2 2 3 安全技术措施w o r d 文档生成实现1 2 2 3j s p 实现系统动态界面1 3 2 3 1j s p 技术简介1 3 2 3 2j s p 技术特点1 3 2 4 应用j d b c 技术连接数据库1 4 2 4 1j d b c 功能实现1 4 2 4 2j d b c 驱动程序的类型1 5 2 5x m l 加密、签名及解析16 2 5 1x m l 概念及优势16 2 5 2x m l 数字签名研究1 6 i i i 黑龙江科技学院硕士学位论文 2 5 3j a v a 解析x m l 及应用1 9 2 6 系统数据库的设计2 0 2 7 本章小结2 1 第3 章案例推理实现规程安全措施编制2 2 3 1 案例推理基本原理及工作流程2 2 3 2 案例推理关键技术2 4 3 2 1 安全技术措施案例的表示与获取2 4 3 2 2 安全技术措施案例检索方法2 6 3 2 3 基于粗糙集的案例权重确定2 8 3 2 4 安全技术措施案例的修正与学习3 2 3 - 3 安全技术措施案例结构的建立3 3 3 4 系统运行流程图及界面设计3 5 3 4 1 系统运行流程图3 5 3 4 2 系统界面设计简介3 6 3 5 本章小结3 9 第4 章采掘作业规程网络审批4 0 4 1 采掘作业规程审批原则4 0 4 1 1 审批规程具体要求4 0 4 1 2 采掘作业规程审批流程流转4 1 4 1 3 采掘作业规程网络审批子系统主要界面4 3 4 2 基于x m l 数字签名技术实现4 4 4 2 1 数字签名概念和原理4 4 4 2 2 数据加密模块设计与实现4 5 4 2 3 签名模块设计与分析。4 5 4 2 4 数字签名在j a v a 语言中的实现4 8 4 2 5 应用j a v a 创建r s a 公钥和私钥4 9 4 2 6j a v a 中使用私钥进行数字签名5 0 4 2 7 使用公钥验证数字签名5 0 4 3 本章小结5 2 i v 黑龙江科技学院硕士学位论文 第5 章系统模型的实际应用5 3 5 1 矿井及应用采区概况5 3 5 2 采掘作业规程安全技术措施生成界面5 4 5 3 作业规程网络审批子系统应用5 8 5 4 本章小结5 9 第6 章总结与展望6 0 6 1 总结6 0 6 2 工作展望6 0 致 谢。6 2 参考文献：6 3 作者简介。 附豸乏6 7 v 黑龙江科技学院硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 选题背景与研究意义 采掘作业规程是指导煤矿安全生产的重要依据，它的编制是煤矿安全高 效生产的前提条件【l 】。目前采掘作业规程自动编制系统已成功开发并且投入 使用，但采掘作业规程中安全技术措施的编制，还主要以煤矿技术人员依据 煤矿安全规程等相关法律法规和实际经验等方法进行手工编制。据有关 部门统计，大约有2 0 - - 4 0 的事故，是由于安全技术措施编制遗漏或不合 理造成。由于受变化的地质条件和人为因素的影响，很难实现对采掘工作面 安全技术措施进行完整的、动态的描述，难以实现安全技术措施的智能化管 理，尤其是采掘作业规程的审批工作，它需要经过煤矿的生产科、安检科等 相关科室的审批。同时特殊采掘作业规程还需要上报集团公司的通风及地测 等部门进一步审批，最后由总工程师审批签字，给出综合审批意见。由于受 到办公地点分散等多种因素的制约，有时不仅影响审批的及时性，更直接影 响到工程进度，使审批意见无法及时汇总与提炼。采掘作业规程安全技术措 施自动编制及审批系统，正是为了解决这些问题而建立。 近年来，随着数字化矿山建设速度的不断加快，以及国家对煤矿企业信 息化重视程度的提高，加快了数字化矿山建设的步伐。本文提出基于网络的 煤矿采掘作业规程安全技术措施编制及审批系统的研究，从而使安全技术措 施编制不再是个人主观行为，而是可以利用安全技术措施基础数据库的全部 信息资源，通过输入工作面相关信息参数来达到自动生成安全技术措施的目 的。同时，拥有权限的审批人员可以通过登录网络，实现对规程的会审和签 批工作，使采掘作业规程审批效率进一步提高，方便了技术资料的积累和查 询，系统的学习功能更为技术人员搭建一个技术学习平台。数字化煤矿建设 是一项复杂的系统安全基础工程，既需要硬件方面的支持，也需要软件方面 和相关的人才资源，来完成对煤矿生产、经营及管理的各个环节与生产要素 的要求。我省地下开采矿山数量较多，地质情况复杂，危险性因素多，为使 煤矿企业生产呈现安全、高效、低耗的局面，最终完全实现煤矿的高度信息 化、自动化、智能化与高效安全开采，直至遥控采矿和无人采矿模式，加快 推进数字化矿山建设，已是煤矿安全工作的当务之急【2 3 】。 黑龙江科技学院硕士学位论文 1 2 国内外研究现状及发展动态 1 2 1 国内研究现状 9 0 年代初期，山东科技大学开发了作业规程计算机自动生成系统版，至 2 0 0 2 年发展到g c t o o l 7 0 版，采用了w o r d 2 0 0 0 作为文字处理平台，绘图 系统采用a u t o c a d 作为支持基础。该系统很大程度上，提高了作业规程的 编制效率，并在实际应用中取得了良好的技术和经济效果。但该系统没能建 立完备的专家知识库，并进行合理推理和规则匹配，不够智能化。 9 0 年代末，太原理工大学开发了采掘工作面作业规程编制的计算机管理 系统。该软件基于平台，采用w p s 进行文字处理，但用户界面不够直观， 只能单用户环境下操作，使用起来效率相对不高【4 】。 2 0 0 1 年，辽宁工程技术大学车永才教授开发的基于采掘工作面安全技术 自动编制专家系统，该系统为铁法煤业集团所属煤矿，建立通用的采掘工作 面技术安全措施自动编制专家系统软件，实现采掘工作面技术安全措施的自 动生成和编制工作，但该系统没有建立自学习功能【5 】。 2 0 0 6 年，安徽理工大学孟祥端、王向前研发的基于w e b 煤矿作业规程 编制及管理系统，提出基于网络的煤矿作业规程编制及管理系统的研究，使 作业规程编写不再是个人的行为，降低了因个人知识水平影响作业规程编制 的可靠性。系统利用所有规程编写人员，共同建立的基础数据库的全部信息 资源，通过输入一些参数来达到自动生成规程的目的【6 】。而且其他拥有权限 的人，可以通过登录会审和签批工作，使作业规程的内容更全面，编写的效 率进一步提高。同时，方便了技术资料的积累和查询，为技术人员搭建一个 技术学习和经验交流的平台，将极大地推动煤矿企业的相关技术管理和信息 化建设，加快煤炭新型工业化建设步伐【_ 7 1 。 2 0 0 7 年，由黑龙江科技学院资源与环境工程学院孙广义教授研制的采掘 作业规程，是规范煤矿采掘作业与合理组织生产的技术基础。科学规范的作 业规程不但能够指导煤矿安全生产，而且是减少巷道掘进事故、降低矿井生 产成本及提高经济效益的有效途径。采掘作业规程编制系统的开发，能够改 变传统编制规程的方法，提高规程编制效率和质量，规范规程格式和实现采 掘工作面图形的参数化输出【8 j 。但该系统没能实现采掘安全技术措施编制的 自动化及作业规程的网络审批。 2 黑龙江科技学院硕士学位论文 2 0 0 8 年，由西安科技大学田水承、魏权研制的基于案理推理的煤矿瓦斯 预警系统，以瓦斯浓度作为瓦斯爆炸预警的对象和指标，并在学习传统方法 与模型预测瓦斯爆炸的基础上，提出用基于案例推理方法对瓦斯爆炸进行预 警的模式，给出基于案例推理的瓦斯爆炸预警系统的模型。运用案例推理方 法对煤矿瓦斯爆炸进行分析，一方面它可能找到完全匹配输入特征的案例， 从而直接得到问题的解答，使复杂问题得到快速解决；另一方面，它也可能 检索到一个与输入特征相似的案例或案例集，用户可修改不相匹配的部分， 得到个新的案例并添加到案例库中，使系统具有学习能力【9 1 。 北京龙软科技有限公司毛善君教授科研团队开发的l o n g r u a ng i s ，是一 套针对煤矿地测、生产、安全等工作开发的大型应用软件，采用多层次的 c l i e n t s e r v e r 结构，在面向对象思想指导下设计与实现的。其前端开发工具 为v c ，后端数据库管理工具为s q ls e r v e r 或o r a c l e 。数据库系统采用了通 用的接口，具有异构多源数据访问的能力，解决了煤矿通风、供电及专业图 形的绘制等问题，进而提高了图形处理的自动化程度。 1 2 2 国外研究现状 随着科学技术的发展，2 0 世纪8 0 年代，美国矿业局匹兹堡研究中心、 科罗拉多矿业学院、佛吉尼亚技术大学等研究单位相继研制一批采矿专家系 统，如美国国家矿业局( rlk i n g ) 研制的地下煤矿瓦斯控制专家系统，其 功能是对地下煤矿瓦斯突出的可能性进行分析，并就控制措施提出建议，以 保证采煤作业的安全。该局的斯波坎研究中心，运用专家系统和人工神经网 络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k 简写为a n n ) ，研制了评价煤矿顶板支护的智能 系统。该局西部野外作业中心，开发了地下采矿方法和项目评价的专家系统。 西弗吉尼亚大学综合运用管理信息系统、决策支持系统和专家系统，开发了 矿山管理支持系统软件包。科罗拉多矿业学院开发研制了矿井生产管理智能 决策支持系统i d s s 。该系统d s s 集与专家系统于一体，还采用动态规划与 专家系统相结合的方法，研制了露天矿最终境界确定专家系统。亚利桑那大 学研究开发了，动态采矿环境下的采矿管理智能决策支持系统m m i d s s 和矿 井煤层自燃问题诊断专家系统。 英国煤炭公司技术部研制开发了瓦斯危害性预报专家系统、滚筒采煤机 故障诊断系统、巷道支护设计专家系统和煤层自燃监控专家系统等。英国诺 丁汉大学研制了露天矿设计专家系统和装运设备选择专家系统。英国皇家矿 黑龙江科技学院硕士学位论文 业学院运用专家系统，建立了可采储量的估价系统。 加拿大l d e n i s 等人，为改善矿井提升安全性和提高生产率，开发了矿 井提升专家系统和矿井提升系统选择专家系统。 法国n c h e i m a n o f f 等人，开发了露天矿爆破设计专家系统。 德国f l w l k e 等人，研制辅助地下矿工作面布局设计专家系统。 西班牙的c m a r o e l i n o 研制地下采煤专家系统，该系统可用于地下采矿 方法选择、电气设备的故障检测与诊断。 在日本，为了保证煤矿集中监控系统能够高效地发挥作用，制定了相应 的集中监控体制和煤矿安全信息的收集、处理与利用制度。近年来重点开发 光纤维分布式温度计、气味传感器、安全信息智能专家系统等煤矿监控新技 术。 1 3 论文的主要研究内容和研究方法 1 3 1 论文的主要研究内容 ( 1 ) 采掘作业规程安全技术措施自动编制子系统 采掘作业规程安全技术措施自动编制子系统，是通过对采掘工作面基本 信息( 岩石力学性质、地质构造、煤层赋存情况等) 的录入，自动生成相应 的安全技术而设计。本系统以煤矿安全规程等相关法律法规为依据，运 用案例推理理论，根据安全技术措施案例的特点，以框架表示法对案例进行 结构化描述，采用带索引的最近相邻法进行检索，即先在第l 层的典型案例 库中找到最相近的典型案例( 填写它的案例类型，如综掘安全技术措施) ，然 后在检索出的典型案例所对应的第2 层的那类案例中，进行进一步的检索( 如 项板安全措施) 。这样可以通过控制案例的适当粒度来提高案例匹配效果，运 用粗糙集理论完成案例权重的确定。本子系统推理及工作过程如图1 1 所示。 ( 2 ) 作业规程网络审批子系统 在调研采掘作业规程审批流程、审批方式的基础上，深入研究基于j 2 e e 架构网上审批系统的关键技术，分析了网上审批系统技术应用的特点，进行 系统功能模块的设计，建立m v c 模式s t r u t s 框架技术，应用x m l 对传输数 据进行加密和实现审批人员的数字签名。 4 黑龙江科技学院硕士学位论文 图1 1 安全技术措施案例推理工作流程 f i g u r e1 1s a f e t ym e a s u r e se a s e - b a s e dr e a s o n i n gp r o c e s s e s 1 3 2 论文的研究方法 遵循理论与实际相结合，采用定性与定量相结合的方法。深入煤矿实地 调研采掘作业规程审批流程及作业规程中安全技术措施编制的具体要求，采 用面向对象方法，以案例推理理论作为采掘安全技术措施自动编制子系统的 核心理论。探讨基于j 2 e e 规范的w e b 框架s t r u t s 的原理及应用，研究了案 例的表示、案例库的建立、结合相似度算法进行案例检索。数据库服务器采 用o r a c l e 9 i ，数据库连接采用j d b c 编程接口实现连接，分析了x m l 自身的 存入作业规程数据库 黑龙江科技学院硕士学位论文 特点，实现了x m l 数据加密和签名的完整方案，应用于审批签名。 本系统技术路线如图1 2 所示。 图1 - 2 系统研究技术路线 f i g u r el 一2s y s t e mt e c h n i c a lr o u t e 6 k 一 黑龙江科技学院硕士学位论文 第2 章系统关键技术研究 2 1j 2 e e 体系结构 j a v a 语言具有面向对象、跨平台、分布应用等特点，是二种优秀的网络 应用程序开发高级语言【i 。j 2 e e 是一种利用j a v a2 平台，简化企业解决方案 的开发、部署和管理相关的复杂问题的体系结构。s u n 公司推出j 2 e e 的目 的，是为了避免传统c l i e n t s e r v e r 模式不可克服的缺陷，反映基于i n t e r n e t 的分布式计算潮流，为应用j a v a 技术开发服务器端应用提供一个平台独立 的、可移植的、多用户的、安全的、稳定的和基于组件的企业级平台，从而 简化企业应用的开发、管理和部署。各个平台开发商按照j 2 e e 规范分别开 发了不同的j 2 e e 应用服务器，j 2 e e 应用服务器是j 2 e e 企业级应用的部署 平台。由于它们都遵循了j 2 e e 规范，因此，使用j 2 e e 技术开发的企业级应 用可以部署在各种j 2 e e 应用服务器上。 2 1 1j 2 e e 的优势 j 2 e e 为搭建企业级的具有可伸缩性、灵活性、易维护性的系统提供了 良好的机制【1 2 , 1 3 ： ( 1 ) 兼容先前的系统。由于大多数企业，在必须适应新的商业需求的同 时，还得兼顾已有的应用系统。这就要求，搭建企业级应用体系必须在已有 的系统之上。而且，其方式应是一个渐进的方式。j 2 e e 架构可以充分利用 用户原有的系统，这是因为基于j 2 e e 平台的产品，几乎能够在任何操作系 统和硬件配置上运行，现有的操作系统和硬件也能被保留使用。 ( 2 ) 高效的开发。j 2 e e 架构本身，已经把基于分布式的多项服务分离 开，通过中间层提供服务功能( 状态管理服务、持续性服务及分布式共享数 据对象c a c h e 服务) 和数据与e i s 相结合。因此，对于一些通用的、复 杂的服务端任务，交给中间件提供者去完成。开发人员可以集中精力，在如 何创建商业逻辑上，相应的缩短开发时间。 ( 3 ) 支持异构环境。j 2 e e 能够开发、部署在异构环境中的可移植程序。 7 黑龙江科技学院硕士学位论文 基于j 2 e e 的应用程序，不依赖任何特定的操作系统、中间件、硬件，因此 设计合理的基于j 2 e e 程序只需开发一次，就可部署到各种平台。 ( 4 ) 可伸缩性。j 2 e e 平台能够提供极佳的可伸缩性，去满足那些在企 业应用系统上进行商业动作的大批新客户。基于j 2 e e 平台的应用程序，可 以被部署到各种操作系统之上，如可被部署到u n i t 大型机系统。 ( 5 ) 稳定性。j 2 e e 部署到可靠的操作环境中，他们支持长期的可用性。 2 1 2j 2 e e 平台的四层架构 依据j 2 e e 四层模型：客户层，w e b 层，e j b 业务层，企业信息系统层。 这些层并非必须要安排成层次结构，每一层都可以和其它层直接通信，或通 过中介层交互。将设计划分成层次，可以让设计在体的情况下选择合适的技 术【1 2 】。 客户层w e b 层业务逻辑层e i s 层 浏览器w e b 容器e j b 容器 、 、 1 ii i 脚ll e j b 1 lh t mi ii a p p l e j s pe j b 桌面 【 k 一 、 j a v a 应用 、 一、 1r ，s e r v l e、。1 ，e j b- - _ - _ - _ _ _ _ ， 其他设备一一一一、 一一 一h， 数据库j 2 e e、 w 色bj 2 e e 、， 1r 客户端服务器服务器服务器 、， 图2 - 1j 2 e e 四层模型 f i g u r e2 1j 2 e ef o u r - l a y e rm o d e l 8 黑龙江科技学院硕士学位论文 ( 1 ) 客户层 客户层负责向用户表现数据，与用户交互以及和应用的其余层通信。客 户层是在应用中，客户可以看见的唯一部份。客户层主要是显示浏览器网页， 它由w e b 层中的服务端j s p 页面生成。 ( 2 ) w e b 层 w e b 层负责实现所有w e b 的相关的处理，例如产生页面，实例化w e b 页面模板以及格式化j s p 页面以便在浏览器中显示。j 2 e e 应用程序的w e b 组件，可以由支持动态网页显示的j s p 页面，以及用于显示h t m l 页面的j a v a s e r v l e t 组成。存在于w e b 服务器中，一方面，用于响应处理w e b 客户的请 求；另一方面，调用业务层中的业务逻辑处理业务。在w e b 层上使用j a v a s e r v l e t 和j s p 技术，来接收从h t m l 端a p p l e t 、x m l 及文档输入的信息， 将输入发送到e n t e r p r i s eb e a n 业务层中进行处理，并接收由业务层返回的处 理结果，对客户层作出相应的响应。除此之外，w e b 层也可以使用一个 j a v a b e a n 类，来管理用户输入，并将输入发送到业务层中运行的e n t e r p r i s e b e a n 类来处理。在部署应用程序时，把负责调用j a v as e r v l e t 或j s p 的h t m l 页面，与w e b 组件打包在一起部署在w e b 容器中，这样就组成了w e b 层【13 1 。 客户层w e b 层 业务层 w e b 浏览器 w e b 页面，a p p l e t 和 j s p 页面、可选的 e n t e r p r i s e 可选的j a v a b e a n 类 s e r v l e tj a v a b e a nb e a r l 类 应用程序客户端莉 r 可选的j a v a b e a n 类 图2 2w e b 层与客户层和业务层之间的交互 f i g u r e2 - 2b e t w e e nt h ew e bl a y e ra n dc l i e n tl a y e ra n db u s i n e s sl a y e ro f t h ei n t e r a c t i o n ( 3 ) 业务层 业务层经常也被称作e n t e r p r i s ej a v ab e a n 层。j 2 e e 应用程序的业务层， 主要是由用来处理某些特定业务领域的业务逻辑的e j b 组件组成的。一个 e n t e r p r i s ej a v ab e a n ，从客户层或者w e b 层接收数据，对数据进行处理，再 黑龙江科技学院硕士学位论文 将数据发送到企业信息系统层进行存储。一个e n t e r p r i s ej a v ab e a n ，还从存 储中检索基于煤矿安全管理信息系统的研究与开发数据，并将数据送回客户 程序。运行在业务层的e n t e r p r i s ej a v ab e a n ，依赖于容器来为事务、生命期、 状态管理、多线程及资源存储池，提供非常复杂的系统级代码。应用开发者 只需要编写e j b 组件，注重其商业功能的处理，而不用管对容器的复杂实现 问题。 客户层w e b业务层e i s 层 w e b 浏览器 w e b 页面，a p p l e t j s p 页面、 可选的会话b e a n 数据库等 和可选的j a v a b e a n s e r v l e tj a v a b e a n 实体b e a n企业消息 类类消息驱动系统 - 一 b e a r l 应用程序客户端和 可选的j a v a b e a n 类 图2 - 3 业务层与w e b 层和e i s 层的通信 f i g u r e2 - 3b u s i n e s sl a y e ra n dt h ew e bl a y e ra n d t h ee i sl a y e ro fc o m m u n i c a t i o n ( 4 ) 企业信息系统( e i s ) 层 e i s 层是企业信息架构系统，它包括事务处理监控器、关系数据库管理 系统以及遗留企业应用。许多企业原来拥有应用系统或信息资产，它们有将 之发布到网上的需求。j 2 e e 技术可以通过e i s 层，访问这些应用系统或资产。 j 2 e e 应用可以集成存在的数据库和应用系统，使之出现新功能以构成企业应 用集成系统的基石。 2 2m v c 设计模式 2 2 1m v c 三层模块分析 m v c 是一种设计模式，它强制性地把应用程序的输入、处理和输出分 1 0 黑龙江科技学院硕士学位论文 开。把应用程序分成三个核心模块：模型、视图和控制器，它们分别担负不 同的任务。图2 - 4 显示了这几个模块各自的功能以及它们的相互关系 1 4 , 1 5 。 选 择 视 图 ( 控制器) 接受用户请求 调用模型响应用户请求 选择视图显示响应结果 ( 视图) 显示模型状态 接受数据更新请求 把用户输入数据传给 控制器 用户请求 状态查询 通知数据库更新 业 务 处 理 ( 模型) 代表应用程序状态 响应状态查询 处理业务流程 通知视图业务状态更新 图2 - 4m v c 模块相互关系 f i g u r e2 - 4m v c m o d u l er e l a t i o n s h i p ( 1 ) 视图 视图是用户看到并与之交互的界面。视图向用户显示相关的数据，并能 接收用户的输入数据。但是，它并不进行任何实际的业务处理。视图可以向 模型查询业务状态，但不能改变模型；视图还能接受模型发出的数据更新事 件，从而对用户界面进行同步更新。 ( 2 ) 模型 模型是应用程序的主体部分。模型表示业务数据和业务逻辑。一个模型 能为多个视图提供数据。由于同一个模型可以被多个视图重用，所以提高了 应用的可重用性。 ( 3 ) 控制器 控制器接受用户输入，并调用模型和视图完成用户需求。当用户单击 黑龙江科技学院硕士学位论文 w e b 页面中的提交按钮，来发送h t m l 表单时，控制器接收请求，并调用 相应的模型组件去处理请求。然后调用相应的视图，显示模型返回的数据。 2 2 2m v c 模式的w e b 开发框架 根据m v c 的思想，结合w e b 开发的特点，s t r u t s 提出了基于w e b 应用 的3 层结构：控制层、业务层和表现层。控制层对应m v c 中的控制器，用 来控制系统的流程逻辑；业务层，又可细分成业务数据层和业务功能实现层， 业务数据层对应m v c 中的模型；表现层对应m v c 中的视图，用来表现系 统最终呈现出来的效果。 s t r u t s 应用有三个主要部件：一个是使用s e r v l e t 实现的中心控制器 ( c o n t r o l l e rs e r v l e t ，由s t r u t s 提供的o r g a p a c h e a c t i o n a c t i o n s e r v l e t 类实现) ， 及负责具体业务逻辑处理的a c t i o n ( o r g a p a c h e a c t i o n