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过程工业监测系统数据交互协议的设计与实现

作　者: 沙莎
导　师: 赵恒永
学　校: 北京化工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 过程工业监测系统应用层协议动态更新 XML DTD
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 63次
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内容摘要

笔者所在的网络数据库研究室,对过程工业(诸如石油、化工、冶金、造纸等工业制造业)监测系统进行了多年的研究与实际开发工作。随着信息技术的进步和企业信息化的广泛需求,我们开始了对过程工业监测系统组装平台的研制,该组装平台构建的过程工业分布式监测系统由数据采集子系统、数据服务子系统、数据监测子系统、Web子系统以及报表处理等子系统组成。过程工业分布式监测系统面临的一个问题就是如何解决多个子系统之间的信息交换。本文提出了动态可更新的分布式监测系统框架模型,并在此基础上,设计了各子系统间能够实现信息交换的通信机制,即制定通信协议。本文首先分析了典型的分布式监测系统的结构和技术特点,讨论了过程工业分布式监测系统架构和通讯协议设计中的关键问题,并针对这些问题,在总结和分析现有系统的基础上,提出了能满足所研究课题需求的动态可更新的过程工业分布式监测系统体系结构,并从应用层的角度分析了系统的通信需求。其次,提出了基于XML的通信协议设计与实现方法,进而提高了协议的可扩展性和跨平台性,并应用到数据交互协议实现中。然后,在动态可更新的分布式监测系统框架模型基础上,为之量身打造了四种数据交互协议——系统状态信息交互协议,生产数据交互协议、动态更新协议以及用户管理协议,详细说明了这四种数据交互协议的设计思想、协议的内容和格式,并采用DTD对数据交互协议进行了形式化描述,对关键协议给出了协议实例。最后,详细介绍了协议的打包和解析流程,探讨了基于DOM的XML解析器的设计思路,同时详细设计了分布式监测系统的通信组件为上层应用所提供的数据服务接口。利用数据服务接口,上层应用无需关心底层的网络数据传输,实现协议与上层逻辑的分离。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章绪论  15-27
  1.1 课题相关领域历史、现状及发展概述  15
  1.2 研究背景  15-19
  1.3 选题意义  19-20
  1.4 课题所用到的主要技术  20-25
    1.4.1 XML技术  20-23
      1.4.1.1 XML技术简介  20-21
      1.4.1.2 XML的有效性约束  21
      1.4.1.3 XML应用程序接口DOM  21-22
      1.4.1.4 XML数据交换机制  22-23
    1.4.2 网络编程的端口和套接字  23-25
  1.5 论文组织结构  25-27
第二章过程工业监测系统架构设计及其通讯需求分析  27-45
  2.1 过程工业监测系统架构设计需要解决的关键问题  27-28
  2.2 动态可更新的分布式监测系统的体系结构  28-34
    2.2.1 过程工业分布式监测系统构成及其简介  28-31
    2.2.2 动态可更新的分布式监测系统的工作模型  31-34
      2.2.2.1 数据服务子系统与外围子系统之间的数据交互行为  31-33
      2.2.2.2 动态可更新的过程工业分布式监测系统工作机制  33-34
  2.3 过程工业监测系统的通信需求分析  34-43
    2.3.1 通信系统所涉及到的数据  35-43
    2.3.2 系统间所传输数据对通信服务质量的要求  43
  2.4 数据交互协议研究的目标及实施路线  43-44
  2.5 本章小结  44-45
第三章数据交互协议的设计  45-103
  3.1 数据交互协议设计思想  45-46
  3.2 消息设计标准  46-48
    3.2.1 消息表示方法  46
    3.2.2 消息设计准则  46-48
  3.3 消息传输  48-49
  3.4 系统状态信息交互协议  49-57
    3.4.1 系统状态信息交互协议设计思想  49-50
    3.4.2 协议的内容及格式  50-57
  3.5 动态更新协议  57-68
    3.5.1 动态更新协议设计思想  57-58
    3.5.2 参数更新对数据交换的要求  58-60
      3.5.2.1 共享参数变化的通知服务  58-59
      3.5.2.2 同/异步参数更新的消息模式  59-60
    3.5.3 协议的内容及格式  60-68
  3.6 生产数据交互协议  68-97
    3.6.1 生产数据交互协议设计思想  69
    3.6.2 生产数据的传输方式  69-71
    3.6.3 协议的内容及格式  71-97
      3.6.3.1 实时数据交互协议  71-84
      3.6.3.2 历史数据交互协议  84-85
      3.6.3.3 统计数据交互协议  85-93
      3.6.3.4 Group相关协议  93-97
  3.7 用户管理协议  97-102
    3.7.1 用户管理协议设计思想  97-98
    3.7.2 协议的内容及格式  98-102
  3.8 本章小结  102-103
第四章数据交互协议的实现  103-167
  4.1 数据交互协议的分析  103-115
    4.1.1 数据交互协议通信原语  103-105
    4.1.2 数据交互协议的UML描述  105-115
      4.1.2.1 请求协议的UML说明  105-109
      4.1.2.2 响应协议类的UML说明  109-111
      4.1.2.3 通知协议的UML说明  111-113
      4.1.2.4 应答协议的UML说明  113-115
  4.2 数据交互协议的结构特点  115
  4.3 协议的XML打包及类解析的实现  115-117
  4.4 数据服务接口  117-166
    4.4.1 数据服务接口设计思想  117-119
    4.4.2 数据服务接口设计  119-166
  4.5 本章小结  166-167
第五章总结与展望  167-169
  5.1 全文总结  167-168
  5.2 进一步的工作  168-169
参考文献  169-171
致谢  171-173
攻读学位期间发表的学术论文目录  173-175
作者及导师简介  175-176
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  176-177

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