维普资讯 http://www.cqvip.com 第2l卷第6期 成都信息工程学院学报 Vo1.2l No.6 2006年12月 JOURNAL OF CHENGDU UNIVERS1TY OF INFORMATION TECHNOI.OGY Dec.2006 文章编号:1671.1742{2006)06—0832.05 基于J2EE的危化品在线监控及预警系统 王迎春 , 郭荣佐2, 郭 进 (1.西南交通大学交通信息与控制研究所,四川成都610031;2.成都纺织高等专科学校电气系, 四川成都610023) 摘要:危险化学源在线监控及预警系统应用现代计算机技术、通信技术、网络技术及控制技术,实现对危险化 学源的在线监控与管理,完成对危险化学源的事故预警,做到减少事故、降低损失等。在论述系统的总体结构的基 础上,结合J2EE平台,对其中的关键技术进行了详细的论述,并对危险化学源数据库的建立做了一定的论述。 关键词:J2EE;危险化学源;gt控 中图分类号:TtBl1.52 文献标识码:A 1概述 为了加强危化品的监测与预警,各级安全生产监督管理部门,都应该在其辖区内建立相应的各种危险化学源 资料库和应用系统;各个危险品单位,也应该建立危化品监控及预警系统,以确保危化品的安全,减少财产、人身 等方面的损失。那么,如何采集各种危险化学源的监测数据,如何将各种监测数据和预警信号及时地通过In. tranet、Internet向各个监测控制点发送,成为急需解决的应用问题。为了解决该应用中高可靠性、扩展性、可用 性、分布性、动态性的需求,在系统软件设计中采用J2EE中间件开发技术,可以获得较好满足。 2总体方案 2.1系统体系结构 危险化学源监控及预警系统(以下简称“系统”)是“国家一省一市一企业四级危险化学源监控网络”和“省三 级预警体系”建设的重要组成部分,根据项目建设目标要求总体建设内容包括硬件建设、网络建设、数据库建设、 应用软件系统建设等内容。 系统坚持“安全监管与应急救援并重的原则”, 按照“平战结合”思路进行设计和开发,在建设系统 时,兼顾了危险化学源监管、监控、应急救援等多方 数据展现层: 面安监工作的实际需要。平时系统作为安监部门 实施安全生产监管、监测的网络平台,一旦发生重 特大生产安全事故系统则升级为应急救援平 台。 应用服务层: 系统采用B/s(B /I)三层结构)架构模式实 现,开发技术与工具采用Java语言按照J2EE规范 进行系统的设计和开发,以保证管理系统的易扩展 性和移植性,同时为满足系统的数据储存和管理需 要,数据库管理系统方面选用SOLSERVER2000, 数据服务嚣: 地理信息系统采用了网络化的地理信息系统技术 (WEBGIS),使系统易维护和升级,并实现了网络 化办公和移动访问模式,系统整体设计技术方案如 图1系统技术方案 收稿日期:2005.11.24;修订日期:2005.12.06 维普资讯 http://www.cqvip.com 第6期 图1所示。 王迎春等:基于J2EE的危化品在线监控及预警系统 833 国家一省一市一企业四级监管网络系统整体分为内网和两部分,网络系统充分考虑利用现有的网 络资源和保证网络安全的前提下,其中内网建设为当地安监局与上下级安监部门间通过当地电子政务专网组成 的,实现部门间的信息互联互通和上传、下达,而为企业与各中心机房的连接则采用电信 ]SI 拨号 上网与市电子政务网组成VLAN网络进行对接,实现企业与部门间的信息互连(对偏远的企业,电信线路无法 达到或铺实线路成本太高的企业,可以采用GPRS方式实现远程数据传输),四级监管网络结构设计如图2所示。 2.2端子系统结构 端子系统能够实现对化工企业的重大危 险源及事故隐患场所tt动进行巡检,能够及时发 现事故征兆,同时系统能够tt动接受到企业现场 传输上来的监测报警等相关信息,以便能够进行 县 市 远程事故调度处理,及时预防重大事故的发生,一 益 旦事故发生此系统可以用于远程应急救援指挥和 篡 调度。 门 端子系统能够实现对企业现场所有监控 一监一 .I 企 i 鳓 一管一 一 业 设备的运行情况进行tt动监督管理功能,能够及 监 控 菱蔓 i薹 匿疆; _ ●●t_些 时发现哪些企业、哪些设备、哪些监测点出现故 } _ 层 慕 企业内部局域网 障,并能tt动记录以作为工作督察的依据,II从而确 理 i现场监控主机}.I—— web服务器:- 保整个系统处于正常运行状态,真正发挥系统对 事故征兆的及时发现和预警,实现“安全第一、预 照 霾 控 型 层 ’———1[——— ———] 。’。’i{ 一 ’’。。…;现场总线 总线 I 防为主”的安全方针。 一 圄蛹iI 垣趣i霉 姻; 莓 ; 图2四级监管网络结构示意图 企业监苎 中瘫 I心 数据库器 应用 WebGIS 公司职能管理部门 服务器 服务器 一一 去安监部门。…\ 曼。 调度 挥中心囊置\囊 路由器 10 , swnchH 机 站 ernet / ADsL,局域网/域 GPRs 监控站l【_]E蓦……一— -零摄像机 远程访问 访问i ■■■■■■■■■…●■■●■:呈:●■■●● ■■■■■■■■■■■■■■■●■■■■■h _●_______…一■■________■■■■■■■■0■■■■■ ADSL/局域  ̄/GPRS监控站4n广———曩.徽摄像机 机 ■■■■■■■■■■■…II .■.■■■■■■■■●●■■■■■■■●■■■■■■■■■■■ —I '■r ADSL/ ̄ItlJ/GP RS监控站n广1 …一.—■■■■■■■■■■……-■■■■■■■■■■____一—. II I II I =1…■● 幅曼 1l 4"1 l_ 远程用户 远程用户 图3现场端子系统总体结构 维普资讯 http://www.cqvip.com 一] 成现场端子系统具有如下特点: 都信息工程学 院学报 g 21卷 } (1)充分利用企业内部网(Intranet)及Internet资源,与Intranet及Internet高度融为一体,实现资源共享,节 省投资。系统由摄像机(包括云台摄像机、半球摄像机等)、数据库服务器、数字监控主机、网络设备及若干个授权 用户浏览器组成,与企业的Intranet高度融合成一体,充分利用企业Intranet资源,降低投资成本,又能充分发挥 ; 企业Intranet的效能。另一方面它又便于借助Internet网络,实现远程监控。 企业端子系统具有报警功能,当现场传感器采集到的现场信号超过设定阀值或摄像机采集到的图像经过数 字主机处理后如果有异常,立即发出报警。 (2)网络硬件结构支持子网及虚网划分。网络应用采用B/S+C/S结构模式。系统采用TCP/IP协议,支持 子网及虚网划分,便于组成各种规模的网络。在应用方式上,对于管理部门一级的单位采用R/S结构,即浏览器 假务器结构,使用IE就可以查阅送人动态WEB主页中的各种状态数据,而专业人员则采用C/S结构,便于进 行监控。 3系统软件关键技术 J2EE是整个系统软件设计的关键支撑,选用的中间件服务器软件是BEA公司的Web Logic Server与Tuex. d0集成,工具采用BORLAND公司JBUILDER 9.0,开发平台采用Windows 2000 Server版。 3.1 ElJB组件开发 B组件有两种基本类型:实体Bean和会话Bean。实体Bean是为现实世界的对象建造的模型,这些对象通 常是数据库中的一些持久记录;会话Bean是客户端应用程序的一个扩展,并负责管理整个过程和任务。日B组 件主要安装在中间件应用服务器上,实现数据库资料的共享访问。系统采用有态会话EJB和实体 B,但主要采 用有态会话EJB。 系统采用的有态会话EJB组件名为:Sybsnbeans,Sybsnbeans通过数据源SybDataSource与业务数据库连接。 第一种实现方法:根据业务数据库危化源库的数据,由Sybsnbeans组件typhoonWam方法对不同危化源事 故进行分析,确定事故预警级,typhoonWam方法的输人参数只有企业端的现场监控点。如果在某一危化源点, 有多个多个监控量,系统能够实现同时处理和监控,typhoonWam方法返回float类型数组。 另一种实现方法:在数据库建立相应的事故预警数据表,在表中设置各种危化源的临界报警阀值,当现场监 测的实际值达到或超过临界阀值时,利用方法(typhoonWam)对该表的数据进行检索,从而实现有效监测和预 警。 ’ 使用实体E『B是今后的方向,采用实体EJB后,系统将具有可移植性强、业务功能修改容易、监测数据或专 业监测结果可直接入库(本地或远程数据库)、可定义访问安全策略、用户帐户FI令自我修改等优点。 3.2数据库访问技术 客户端程序、本地或远程桌面程序通过调用组件Sybsnbean的相关方法实现数据库访问。客户端程序、本地 或远程桌面程序在启动时便建立与Sybsnbeans组件的连接,连接前需认证,但并不与数据库发生联系,只有检索 数据时,才通过Sybsnbeans组件产生一个连接池对象与数据库建立联系。数据接口主要提供二次开发功能,使 今后与系统相关的开发任务主要放在实现气象数据的组织工作上,如各种数据库的建设、有关数据库数据表格的 合理设计等。通过编制数据接口,实现各种数据库数 据的浏览显示。 /\ 为降低网络数据流负担,客户端或桌面程序在检 数据库l应用服务器 结果池一图形显示 索数据时,首先在本地数据结果池(哈夫曼散列表)内 —— EJB组件 图形显示程序模块 检索,如果没有相应的数据,则从网上数据库上检索数 程j蠡[索 据。其相应数据操纵方法如图4所示。 图4数据操纵方式图 用户可以通过显示模块对显示的数据进行显示、 消隐、删除(并不删除结果池对应项数据)、数据表格浏 《 ㈠ ; ; ; j 维普资讯 http://www.cqvip.com 第6期 王迎春等:基于J2EE的危化品在线监控及预警系统 835 览、针对某类型数据进行阈值条件设置等,其中显示、消隐操作将反映到结果池数据中;也可对结果池某项数据进 行删除,确保获得最新的数据。结果池数据仅保存在本机内存中,不能产生本地存盘数据。 3.3负载平衡与多线程问题 系统面向各级及广大的民众,有非常大的访问量。从负载平衡与多线程问题两个方面考虑问题的解决 方法。由于选用的Web logic中间件可与BEA Tuxedo实现集成,因此选用BEA Tuxedo来解决负载平衡与多线 程问题。 3.3.1负载平衡问题 BEA Tuxedo允许客户机和服务器参与涉及多个数据库协调更新的交易,并且能够确保数据的完整性。BEA Tuxedo的一个特殊功能就是能够保证不间断的访问。它可以对系统组件进行持续的监视,查看是否是应用系 统、交易、网络及硬件的故障。一旦出现故障,BEA Tuxedo会从逻辑上把故障组件排除,然后进行必要的恢复性 步骤。BEA Tuxedo根据系统的负载指示,自动开启和关闭应用服务,均衡所有可用系统的负载,以满足应用系 统高强度的使用要求。 3.3.2多线程问题 TUXEDO服务器端为了保证与多个客户端的通信,为每个客户端建立一块的连接资源,称为上下文,而 客户端本身也分配了专用的资源,用来存储发送催收的数据,在新的TUXEDO中,每个Context分别对应一个 UserLicense。TUXEDO对每个应用连接的访问请求进行了。 在TUXEDO中,涉及单线程和多线程的关键API是TPINIT,主要作用是使SERVER端分配相应的资源 并建立连接,涉及的API定义如:TPINIT()、TPGETCTXT()、TPSETCTXT()。在单线程/进程模式下,通过 调用TPINIT,使SERVER端为每个CLIENT端建立一个的CONTEXT,每个客户端都利用一个的连 接与服务器进行通信,独享一个请求队列。在多线程模式下,调用TPINI就SERVER端为每个线程建立一个独 立的CONTEXT,每个线程利用一个单独的连接与服务器进行通信,独享一个请求队列;伪多线程模式,是指整个 应用利用多线程机制,在每个线程中也调用TPINIT建立了与TUXEDO server端的应用连接,但是,实际上 SERVER端并没有为每个线程建立一个的CONTEXT,而是所有线程都共享一个CONTEXT资源,所有线 程都利用一个共享的连接与服务器进行通信,共享一个请求队列。 TUXEDO的请求/,Ⅱ向应方式有同步和异 步两种。同步方式中请求方要一直等待到有 响应后,再执行其它操作;异步方式中,请求方 发送出请求后,立即得到一个响应句柄,继续 执行其它操作,在合适的时候,利用响应句柄, 得到此请求的响应结果。 在多线程应用中,可以利用1rI.ⅨE130的 单线程,多线程和伪多线程方式,根据对应用 系统的分析,各线程相对,互不影响,利用 图5危险源信息网络服务系统多线程实现方式 TUXEDO的同步调用模式实现多线程就可以 满足业务需求,如图5所示。 3.4安全技术 安全技术包括3个方面:(1)网络安全,针对Web客户的程序应用,由网络防火墙实现网络安全;(2)系统安 全,系统可应用于Windows、Linux、UNIX系统平台,系统安全因素多数取决于使用的操作系统。系统管理人员 和用户可选择合适的应用系统平台;(3)数据安全,用户使用预警照示软件时,必须经过中间件应用服务器认证, 才可进行操作使用,确保业务数据安全。 维普资讯 http://www.cqvip.com 成都信息工程学院学报 第21卷 4数据库设计及数据组织 系统数据库结构如图6所示。 要想运用现代化手段掌握危险化学源动态变化情 况,加强事故的预防,确切了解事故发生地的准确位置 和周边的道路及房屋等信息,以便安全管理部门快速、 有效、准确地制定安全事故应急处理方案。如何充分 利用危险化学源数据与多种比例尺的基础电子地形数 据、路网图以及如何设计与组织这些数据,是解决问题 的关键。 地理数据的图层划分为基础地理地形图和危险源 专题图层,这类图层均可根据实际需求灵活变动。基 础地理地形图包括行政区域、路网、水系、建筑物等图 层。危险源专题图层包括锅炉、贮罐区、库区、生产场 所、危险建筑物、压力管道、压力容器及一些辅助图层。 5结束语 应用现代技术和科技手段,建设集地理信息系统、 豳 豳 图6系统数据库结构 计算机网络、数据库、多媒体于一身的“危险化学源监 一危化源物质临界量= 11●r_一。 _●危险化学源分级模型= 生产场所情况.lI_.●I_._●,●●●●●●●●●●.●_I-●.●I._I●._I●t●.fI_●_位化源阀值 .●_.●I-●l._I会议通知 ●法律法规 _._上级指示 .●_●¨ _.__●._._●_._ ●_●._.●_.__●._.●_.●_●_。●__●._.●__.●_.●__.● ●●●●●J 1●●__._I_●._.l●_.●l_.._●_l._●●I‘._.l●_●_._●●I_._L rlLL_一lJ 1J 1L= 压力容器情况=压力等管线状况T ,●一压力管线等一ll库区和库房情况T●●上库区、库房一二储灌区和储灌情况T●,●上储灌区. r一_丌¨¨¨¨¨¨¨¨¨¨儿 位险建筑情况_._l ●I_.._●l_._●_l●_.lI_.●I_●l●●●●●●-_.l●._lI-.●_●I_.●II_.l--_●_.锅炉情况l.I●_。_.tl-_●._.●Il_._l●--I.‘_l.●。..●●●●●●●__●-l._t_.●_l-.●l-_l.●.l_lt.l●._●.●_-._J_.●_.●_I._●_l.●I_l_l.●._●●j l●._●I_._l●_Il.,__.I_I__t.●L【_L【J ●J LT●●●一位险建筑一T T●●上 锅炉 一 T●●上●_I压力容器一_,1●●,r1_Il.l.___l。.I._生产场所一¨¨¨¨儿l●_-l。●_●.l_l_-.●_l.●_●I. ● ●●●●__Il●_I._●.I-I●_-.l●_f._I._●Il_。l_,.lI‘.I_●l储堕 -._‘_●-J。_lf..I_●l1._I●-●.I_l.●L l J 【 L J L | 控及预警系统”是非常必要,提高了危险化学源管理工 作现代化水平。系统采用分步实施,现已经在川化建 立起企业端子系统,已经投人运行。 系统完全建成后,可以为各级领导和有关部门及时、直观、形象地提供危险化学源信息,十分有利于领导及 时、准确地决策,并可最大限度地减少重大事故的发生,具有显著的社会效益和经济效益。 参考文献: [1]Perrone PJ,et a1.张志伟译.J2EE构建企业系统[M].北京:清华大学出版社,2001. 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