远程火灾监控系统服务器的设计与实现.pdf

收稿日期:2 0 0 5-0 5-3 1作者简介:刘雁鹏(1 9 7 7-),男,湖南长沙人,湖南大学硕士研究生,主要研究现代网络通信技术及应用.文章编号:1 6 7 1-7 8 7 2(2 0 0 6)0 1-0 0 8 0-0 5远程火灾监控系统服务器的设计与实现刘雁鹏,戴瑜兴(湖南大学 电气与信息工程学院,湖南 长沙4 1 0 0 8 2)摘要:远程火灾监控系统是用于远程实现对用户的各种火灾探测报警系统、消防设备进行日常检测、监控及报警信息处理的系统;针对其所具备的功能,采用基于J S P的We b数据库方式实现了服务器部分,并给出其组成、设计及具体实现方法。关键词:远程监控;J S P;We b;J D B C;数据库中图分类号:T P 1 8文献标识码:BD e s i g n&R e a l i z a t i o no f t h e S e r v e r i nR e m o t e M o n i t o ra n dC o n t r o l S y s t e mo f F i r e A l a r mL I UY a n-p e n g,D A I Y u-x i n g(C o l l e g e o f E l e c t r i c a l a n dI n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g,H u n a nU n i v e r s i t y,C h a n g s h a 4 1 0 0 8 2,C h i n a)A b s t r a c t:R e m o t em o n i t o r a n dc o n t r o l s y s t e mi s u s e dt od i f f e r e n t k i n d s o f F A S&f i r ec o n t r o l f a c i l i t y,w h i c ht h eb a s i cf u n c t i o ni s r o u t i n em o n i t o r i n gr e m o t e l ya n dt h ep r o c e s s f o r t h ea l a r m i n f o r m a t i o n s.A f t e r a n a l y z i n gt h e s ef u n c t i o n s,t h ed e s i g no f s e r v e r p a r t i s i n t r o d u c ew h i c hi s t h ec o r ep a r t i nr e m o t em o n i t o r a n dc o n t r o l s y s t e m,a n dt h e s p e c i f i c r e a l i z a t i o nm e t h o d.K e yw o r d s:r e m o t e m o n i t o r a n dc o n t r o l;J S P;We b;J D B C;d a t a b a s e引言随着互联网的不断发展与完善,基于网络的应用也越来越广泛。在传统火灾报警系统中,一直存在着通讯协议无标准,各个厂家设备互不兼容,有关部门无法统一管理等问题。以网络服务器为核心的现代火灾报警远程监控系统,可以实现在统一的环境下,对网内不同厂家的火灾报警器进行监控;通过在不同厂家报警控制器中添加包含各自通讯协议的网络模块,把火灾等报警数据传送到网络服务器数据库中。现代火灾网络监控系统以互联网为媒介,使用We b浏览器的方式查看报警设备的运行状态或故障信息,可以随时检测各个报警控制器的工作状态及安装地点的安全状况。本文提出的服务器端设计是网络监控系统的核心组成部分,主要是对远端火灾报警控制器传送来的报警数据进行实时处理,同时可为客户提供历史数据查询等服务。1总体设计1.1设计思路当探测器探测到有火灾发生时,火灾报警控制器立即把包含地址代码的告警信息以T C P/I P包形式,通过互联网发送到控制中心的网络数据库服务器中,并触发火灾监控软件发出相关报警,实现远程监控;同时远端用户通过网页对控制中心We b服务器进行访问,从数据库服务器中可获取监控网络中相关对象的信息(如实时状态和历史信息等)。V o l.2 3N o.1安 徽 工 业 大 学 学 报第2 3卷第1期J a n u a r y2 0 0 6J.o f A n h u i U n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y2 0 0 6年1月第1期1.2系统构成服务器端由两部分组成(见图1)。(1)We b服务器,用于处理客户端的请求。当I N T E R N E T用户在浏览器输入服务器地址后,进入登陆界面。在确认身份后可对用户提供以下服务:提供报警控制器的具体工程信息(使用单位、安装地点、以及整个系统的构成状况);可对火灾报警控制器的状态进行实时检测(如是否线路与系统断开等);显示与报警控制器相连的配套设备状况,也可实时检测(如探测器、火灾显示盘是否工作正常,是否有重码等情况);显示并可读取探测器的相关属性(离子感烟型、差温型等);当火警发生时,即时报告火警个数及产生的具体地址;提供火灾报警记录的历史查询。(2)数据库服务器,主要功能用于对报警数据进行收集与存储,并为We b服务提供数据支持。1.3主要技术基础本系统服务器端采用基于J S P的We b数据库设计。即用J a v a语言开发的 J S P+J a v a B e a n 模式提供We b服务;数据库为M i c r o s o f t公司的S Q L 2 0 0 0;网页及数据库之间采用J D B C进行连接;服务器开发环境使用的是A p a c h e T o m c a t。J S P(J a v a S e r v e r P a g e s)是由S u n公司倡导一种动态网页技术标准 1。We b服务器在遇到访问J S P网页的请求时,首先执行其中的程序片断,然后将执行结果以H T M L格式返回给客户。所有程序操作都在服务器端执行,网络上传送给客户端仅是得到的结果,对客户浏览器的要求很低。由于它是在服务器端的脚本,一般用户无法看到,从而有效地保证了系统的安全性及开发人员的知识产权。同时,J S P可以和任何与J D B C兼容图1系统结构框图图2 J D B C的工作原理图2具体方案2.1客户端报警发送的设计当火灾探测器(如红外传感器、感烟探测器等)终端设备探测到火警时,通过总线回路向火灾报警控制器发出告警信号,报告火灾发生地址。报警控制器接收到告警后把信息以厂家规定的协议进行封装并输出到R S 2 3 2串口(各厂家的火灾报警控制器都提供该信息输出口),嵌入在控制器内的网络模块通过R S 2 3 2串口的数据库建立连接,能访问诸如O r a c l e,S y b a s e,M SS Q L S e r v e r和M S A c c e s s等主流数据库 2。J D B C驱动程序是一个数据库与J a v a之间的接口,用于为J a v a应用程序连接数据库和执行查询提供统一的方法 3。与O D B C不同的是J D B C一般不使用服务器上创建的数据源。J S P页面或J a v a B e a n只需J D B C驱动程序即可连接到数据库。如果某个数据库没有相应的J D B C驱动程序,却有合适的O D B C驱动程序,那么可以使用一种桥接程序连接J D B C驱动程序和O D B C驱动程序来实现对数据库的操作 4。J D B C为数据库应用开发人员、数据库前台工具开发人员提供了一种标准的应用程序设计接口,使开发人员可以用纯J a v a语言编写完整的数据库应用程序(见图2)。刘雁鹏等:远程火灾监控系统服务器的设计与实现8 1安 徽 工 业 大 学 学 报2 0 0 6年获取该信息,根据通讯协议取出报警信息,封装成T C P/I P包;以服务器I P及端口号为目的插口地址,从T C P连接池中获取空闲连接,通过互联网发送到控制中心的数据库服务器中。(见图3)2.2服务器端设计与实现2.2.1运行环境 5 软件安装目录:a)J 2 S E安装在d:j 2 s d k 1.4.2下;b)T o m c a t安装在d:t o m c a t下;c)We b网页放在d:t o m c a t m y a p p We b-I N F中;d)将微软发布的关于数据库S Q L 2 0 0 0的3个驱动文件m s b a s e.j a r,m s s q l s e r v e r.j a r,m s s q l s e r v e r.j a r,m s u t i l.j a r拷 入d:t o m c a t c o m m o n l i b内。系统中环境变量的设置:a)J 2 S E中环境变量设置:J A V A _ H O M E=d:j 2 s d k 1.4.2;c l a s s p a t h=.;%J A V A _ H O M E%l i b d t.j a r;%J A V A _ H O M E%l i b t o o l s.j a r;%C A T A L I N A _ H O M E%c o m m o n l i b s e r v l e t.j a r;p a t h=%J A V A _ H O M E%b i n;b)T o m c a t有关变量设置:C A T A L I N A _ H O M E=c:t o m c a t;C A T A L I N A _ B A S E=c:t o m c a t;数据库的有关内容:A l l a l a r m.s q l:用于保存所有由不同火灾报警控制器传送过来的报警记录,当用户查询火灾报警的历史记录时,由该数据库提供数据;C u r a l a r m.s q l:用于保存火灾报警控制器发送的最新记录,当用户查询即时火灾情况(即尚未消除的火灾)时,由该数据库提供数据;当火灾消除后,相应记录也会被删除以保持更新。表中1条记录的相关字段内容为(M a c h i N o,F a u l t C o d e,L o o p N o,S e t N o,F a u l t T i m e),对应含义为(机器号、故障代码、回路号、点号、故障时间)。其中机器号为火灾报警控制器的编号,用来区别网内的各个报警控制器。故障类型代码主要包括:1-火警,2-火灾显示盘故障,3-控制模块启动,4-控制模块动作,5-控制模块故障,6-探测器、控制模块重码等。工程中火灾报警控制器一般采用二总线,各类型探测器以并联的方式接在总线上,一对总线就是一个回路。因此根据具体的回路号和点号就可以确定探测器的位置。2.2.2We b服务器的监听对于网络客户端的监听网络客户端要查询火灾等相关报警信息时,对服务器的请求主要是由浏览器来完成;通过在地址栏中输入相应I P地址或域名进行访问,根据身份验证赋予不同权限(如最高权限才可查看火灾记录),在设定查询条件后以We b网页的形式返回查询结果;采用的是基于T C P/I P的H T T P协议。具体步骤为:(见图4)a)服务器端J S P接受客户端浏览器的请求,简单处理后把请求中所需的复杂性或重复性业务交给J a v a B e a n;b)J a v a B e a n处理完事务后,将结果交回给J S P;c)J S P将这些结果封装到J S P页面,并以事先设计好的显示形式传回客户端的浏览器。图3客户端报警数据发送流程图8 2第1期对火灾报警控制器网络模块的监听当有火灾发生时,远端火灾报警控制器接收到探测器传来的火警等信息,通过自带串口R S 2 3 2将其发送到嵌入在其中的网络模块;再由网络模块从串口数据流中取出报警信息,按格式封装成T C P/I P数据,传送到服务器。服务器建立S e r v e r S o c k e t对象对指定端口(设定端口号为1 0 0 0 0)进行数据监听,通过调用a c c e p t()方法,以等待和接收一个新的有告警发生的客户端的连接,一旦有数据到来就创建一个T h r e a d线程进行接收,采用r e a d()方法从输入流D a t a I n p u t S t r e a m中读出告警数据,并进行保存和相关处理。(见图5)2.2.3数据库有关的操作当远端报警控制器有报警数据传送过来时,服务器对数据库进行修改。对于保存全部历史记录的A l l a l a r m.s q l数据库,只需把告警数据作为记录添加在该文件末尾;对于记录当前告警记录的C u r a l a r m.s q l数据库,则根据最近的数据添加新告警并删除已消除的告警记录。这样保证在网页中客户查询到的是实时的告警信息。与数据库的连接实际应用中,太过频繁地连接数据库对服务性能是一个瓶颈,通过建立一个数据库连接池可避免此类开销,提高系统性能。在系统初始化时,采用L i n k e d L i s t实现基于一组连接的记录,以构建连接池,其策略为:a)当用户请求数据库连接时,首先看连接池中是否有空闲连接(即指目前是否有未分配出去的连接)。如果存在空闲连接,则把连接分配给用户,并作相应处理。若没有,就在已经分配出去的连接中,寻找合适的连接给用户,此时该连接被多个用户使用;b)当用户释放数据库连接时,可以根据该连接是否被复用,进行不同的处理。如果连接没有使用者,就放入到连接池,而不是被关闭。相应代码的定义部分内容如下:./*下列代码定义了与数据库相关变量的初始值*/p r i v a t e s t a t i c S t r i n g J D B C _ D R I V E R=c o m.m i c r o s o f t.j d b c.s q l s e r v e r.S Q L S e r v e r D r i v e r ;p r i v a t e s t a t i c S t r i n g J D B C _ U R L=j d b c:o d b c:a l a r m ;p r i v a t e s t a t i c S t r i n g J D B C _ U S E R=s a ;p r i v a t e s t a t i c S t r i n g J D B C _ P A S S WO R D=p a s s w o r d ;p r i v a t e s t a t i c D B P o o l p o o l;p r i v a t e i n t m i n C o n n e c t i o n s,m a x C o n n e c t i o n s,t i m e o u t;p r i v a t e L i n k e d L i s t c o n n e c t i o n s=n e wL i n k e d L i s t();p r i v a t e L i n k e d L i s t a l l C o n n e c t i o n s=n e wL i n k e d L i s t();p r i v a t e s t a t i c f i n a l B o o l e a nd e b u g=f a l s e;刘雁鹏等:远程火灾监控系统服务器的设计与实现8 3安 徽 工 业 大 学 学 报2 0 0 6年.在D B P o o l.j a v a文件中提供了以下方法,对连接池进行操作:a)p r i v a t e D B P o o l p o o l():本方法为D B P o o l的构造方法,可以抛出S Q L E x c e p t i o n异常;b)P u b l i c s t a t i c v o i di n i t():本方法实现了数据库连接池的初始化,通过判断连接池是否为空,若为空,则调用D B P o o l()以重新初始化数据库连接池;c)P u b l i cs y n c h r o n i z e dC o n n e c t i o ng e t C o n n e c t i o n():本方法为整个数据库连接池的核心方法,实现了从数据库连接池中动态取得数据库连接的方法;d)P u b l i c v o i dr e l e a s e C o n(C o n n e c t i o nc o n n):当程序使用数据库连接完毕后,该方法释放数据库连接;e)P u b l i c s y n c h r o n i z e dS t r i n g g e t S t a t u s():该方法用于获取数据库连接池中所有数据库连接当前的状态;f)P u b l i c s t a t i c i n t g e t R o w C o u n t(R e s u l t S e t r s):用于获得当前结果集返回记录的数目;g)P u b l i c s t a t i c v o i dc l o s e():用来关闭数据库连接;对数据库进行相关操作a)主要是当有新报警产生时,往数据库A l l a l a r m.s q l及C u r a l a r m.s q l中添加新发生的告警记录;.t r y .S t r i n gs t r I n c=I N S E R TI N T OC u r a l a r m(M a c h i N o,F a u l t C o d e,L o o p N o,S e t N o,F a u l t T i m e)V a l u e s(+m a c h i n e+,+f a u l t c o d e+,+f a u l t t i m e+);S t m t.e x e c u t e U p d a t e(s t r I n c);/将对应记录添入数据库./判断无此记录后,向C u r a l a r m.s q l中添加记录。c a t c h(E x c e p t i o ne x c e p t).b)对于已经消除的告警,在数据库C u r a l a r m.s q l中进行删除,以保持We b页面中所显示的都是发生并尚未消除的报警信息。t r y.S t r i n gs t r D e l=d e l e t e f r o mC u r a l a r mw h e r eM a c h i N o=+m a c h i n e n o+A N DF a u l t C o d e=+f a u l t c o d e+A N DF a u l t T i m e=+f a u l t t i m e;S t m t.e x e c u t e U p d a t e(s t r I n c);/将对应记录从数据库中删除.c a t c h(E x c e p t i o ne x c e p t).3结束语远程火灾监控系统以统一的以太网数据格式接收报警数据,解决了传统火灾报警系统中各个单位系统间由于协议不同相互孤立、不能通讯的问题,实现了火灾报警设备的统一监管。介绍了远程火灾监控系统服务器端的功能及组成,并提供了具体实现方法,是构建远程火灾监控的核心部分。当今设备的远程监控,综合了计算机技术、通讯技术;目前工业主流通讯均以以太网技术为标准,该系统符合了火灾报警系统现代化、网络化的发展趋势,因此具有较大的实用价值与市场前景。参考文献:1 林上杰,林康司.J S P 2.0技术手册 M .北京:电子工业出版社,2 0 0 4.2 钟震宇,赵云胜.基于We b的J S P技术应用与开发 J .微处理机,2 0 0 3,(1):3 7-3 9.3 李平,沈国民,李哲.基于J S P技术的WE B数据库设计 J .电脑与信息技术,2 0 0 0,(6):1-3.4 马云飞,张良均.利用J S P开发动态We b应用系统 J .现代计算机,2 0 0 1,(1 0 7):2 2-2 4.5 S u nm i c r o s y s t e m s.J a v a S e r v e r P a g e s(J s p).S p e c i f i c a t i o n s V e r i s i o n 2.0 D B/O L .S u nm i c r o s y s t e m s,A p r i l.2 0 0 3.8 4