基于Ｂ/Ｓ模式的管殼式換熱器遠程協同設計系統

1　引言
對于產品遠程協同設計,國外的研究與應用比較早,國內主要集中在通過Ｉｎｔｅｒｎｅｔ實現產品的信息發布和文件傳輸,而對于網絡環境下的遠程協同設計的理論和應用研究,隨著網絡技術的廣泛應用,近年來得到了許多專家學者的關注,其網絡應用軟件的計算模式也正由傳統的客戶/服務器（Ｃ/Ｓ）模式轉向基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ/Ｉｎｔｒａｎｅｔ的三層瀏覽/服務器（Ｂ/Ｓ）模式轉變。作者采用的動態服務器網頁ＡＳＰ技術,以管殼式換熱器設計為例,建立其基于Ｂ/Ｓ模式的遠程設計系統,為進一步探索化工機械產品網絡設計服務中心積累經驗。

2　系統體系結構
目前,基于Ｗｅｂ技術的網絡體系結構主要有:Ｃ/Ｓ,Ｂ/Ｓ兩種模式。由于Ｃ/Ｓ模式是一種典型的二層結構,通過消息傳遞機制進行對話,客戶向服務器發出請求,服務器進行相應的處理后將結果返回給客戶?？蛻舳诵枰僮飨到y、網絡協議、客戶機軟件、應用軟件等好幾層軟件,而在服務器端則是單純的數據庫服務器。這種模式具有性和交互性強、網絡通訊量低以及速度快等優點,但存在著客戶機負擔重、移植困難、系統維護復雜、升級麻煩和用戶界面風格不一等缺點。Ｂ/Ｓ模式具有三層邏輯結構,是Ｃ/Ｓ模式的一種擴展。Ｂ/Ｓ模式簡化了客戶端軟件,只需裝上瀏覽器作為客戶端應用的運行平臺,把原來在客戶機一側的應用程序模塊放到Ｗｅｂ服務器上單獨組成一層,從而大大減輕了客戶機的壓力,把負荷均衡地分配給了Ｗｅｂ服務器。用戶使用瀏覽器上網,向Ｗｅｂ服務器發送請求,查詢數據庫,執行應用程序并將結果信息組織成超文本標記語言頁面發送給用戶。這種模式克服了Ｃ/Ｓ二層結構負荷不均勻的弊端,具有易于維護和升級、用戶界面具備一致性和友好性、操作使用方便、應用程序開發與管理成本低等優點,是目前開發產品遠程協同設計系統的*網絡計算模式,其網絡體系結構如圖1所示。




3　系統配置和開發工具
3 1　硬件設計
服務器端選擇微機作為服務器或選用各種服務器?？蛻舳诉x擇中檔以上微機,能運行ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＩｎｔｅｒｎｅｔＥｘｐｌｏｒｅｒ5.0以上瀏覽器。

3 2　軟件設計
服務器端網絡操作系統選取Ｗｉｎｄｏｗｓ2000Ｓｅｒｖｅｒ或ＷｉｎｄｏｗｓＮＴＳｅｒｖｅｒ4.0,客戶端網絡操作系統選擇Ｗｉｎｄｏｗｓ2000,Ｗｅｂ服務器軟件選用ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ平臺上執行效率*的Ｉｎｔｅｒｎｅｔ信息服務器ＩＩＳ,數據庫服務器選取基于結構化查詢語言ＳＱＬ和多線程的關系型數據管理系統ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ2000,客戶端瀏覽器選擇ＩＥ5.0。

3 3　網頁開發工具
考慮開發效率、系統性能和系統可擴展性等要求,選用微軟公司的Ｆｒｏｎｔｐａｇｅ2000和ＶｉｓｕａｌｉｎｔｅｒＤｅｖ6.0可視化網頁制作工具進行開發。

4　系統實現的關鍵技術
4 1　活動服務器頁（ＡＳＰ）技術
活動服務器頁（簡稱ＡＳＰ）技術是Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司推出的基于ＩＩＳ服務器的新一代動態Ｗｅｂ開發方案,代表了微軟開發技術的一個新發展,利用它可以開發出動態、交互、高性能的Ｗｅｂ服務器應用程序,且能較容易實現復雜的Ｗｅｂ擴展功能。ＡＳＰ允許存儲他們的ＨＴＭＬ代碼和單個文件的腳本代碼,并且支持Ｖｂｓｃｒｉｐｔ或ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ。應用ＡＳＰ方法,瀏覽器可以觸發服務器上的一個ＡＳＰ文件,執行它的腳本,處理任何特殊的ＨＴＭＬ占位符,然后將ＨＴＭＬ頁面返回給瀏覽器,同時Ｗｅｂ服務器必須運行ＡＳＰ,ＡＳＰ文件必須駐留在具有執行腳本許可的虛擬目錄之中心。另外,采用ＡＳＰ技術可以構造功能完善的Ｗｅｂ數據庫應用系統。在ＡＳＰ中內置了多個功能強大的ＡｃｔｉｖｅＸ服務器組件,其中數據庫訪問組件ＡＤＯ用來執行訪問數據庫操作。使用ＡＤＯ的對象可以建立和管理數據庫的連接,從數據庫服務器要求和獲取數據,并執行更新、刪除以及添加數據等操作。在開發過程中需要大量應用Ｒｅｑｕｅｓｔ對象、Ｒｅｓｐｏｎｓｅ對象、Ｓｅｒｖｅｒ對象和Ｓｅｓｓｉｏｎ對象,Ｒｅｑｕｅｓｔ對象和Ｒｅ ｓｐｏｎｓｅ對象主要實現Ｗｅｂ服務器與瀏覽器之間的信息交換,Ｓｅｒｖｅｒ對象主要用于ＡＤＯ數據庫的訪問,Ｓｅｓｓｉｏｎ對象主要是用來保存一些重要信息,比如用戶權限代碼和產品ＩＤ等,便于不同的頁面使用。

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Ｉｎｔｅｒｎｅｔ信息服務器（ＩＩＳ）是當今ＷｉｎｄｏｗｓＮＴ平臺上執行效率*的Ｗｅｂ服務器,對于復雜的應用程序,ＩＩＳ提供了功能強大的應用框架。應用ＩＳＡＰＩ,可以應用于編寫服務器端的應用程序,Ｗｅｂ用戶可通過填寫ＨＴＭＬ表單或單擊Ｗｅｂ節點上ＨＴＭＬ頁面中的鏈接來激活該應用程序。遠程應用程序可以獲取用戶提供的信息,并且用這些可編程的信息作任何事情,然后返回ＨＴＭＬ頁面中的結果或傳遞數據庫中的信息。ＩＳＡＰＩ包括兩大特征,一個是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服務器應用程序（ＩＳＡ）;一個是ＩＳＡＰＩ過濾器。ＩＳＡ主要使用Ｗｉｎｄｏｗｓ的動態鏈接庫服務于用戶請求,比通用網關接口（ＣＧＩ）靈活性更大,功能性更強,并且服務器運行時應用程序已裝入內存,每次請求時并不需要啟動單獨的進程,系統直接從內存調用它,從而明顯減少了系統開銷。ＩＳＡＰＩ過濾器直接放在服務器的內存和配置文件中,時刻監聽服務器的請求,能夠修改服務器的核心程序,是服務器的直接擴充,此外,還可以實現身份驗證、加密、解密、實時站點流量分析等功能。

4 3　人機界面交互技術
ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ是一種通用的、基于原型的、面向對象的腳本語言,它無須編譯,*由用戶端解釋執行,且可以方便地操縱各種瀏覽器的對象,為Ｗｅ頁面設計人員提供了極大的靈活性和控制手段。采用ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ語言可以提高客戶端用戶界面的友好性以及人機信息交換的效率,從而提高系統的交互性。這種系統交互性功能的實現都是基于驅動的,系統中廣泛應用了ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ提供的超級鏈接（如單擊鏈接Ｃｌｉｃｋ）、瀏覽器（如用戶提交表單Ｓｕｂｍｉｔ）和界面（如文本框控件獲得焦點Ｆｏｃｕｓ和失去焦點Ｂｌｕｒ）來顯示不同的頁面或以對話框（ａｌｅｒｔ函數和ｃｏｎｆｉｒｍ函數）的形式及時提示用戶操作過程中的錯誤,為用戶創建了一系列富于交互性的動態Ｗｅｂ頁面。

5　遠程協同設計系統開發與實現
5 1　管殼式換熱器對象分析與設計
采用面向對象技術分析和設計管殼式換熱器有利于分析和理解該換熱器的工作原理、組成結構及設計過程的本質,建立系統的對象類層次結構圖功能類型圖以及狀態圖。根據對象類的封裝性、繼承性與多態性的特點,將管殼式換熱器工藝設計與機械設計計算中涉及到的各種實體及其計算方法分別進行類的封裝,根據系統輸入的各種參數通過消息機制由相應的類進行各種計算、數據信息的保存等等。其中各種類采用面向對象的程序設計語言ＶＣ6 0++來實現,換熱器的各種零部件結構采用ＵＧＩＩ軟件進行三維造型。將工藝計算、機械設計計算以及三維造型過程進行類的封裝有利于通過ＩＳＡＰＩ接口進行調用。

5 2　系統實現
客戶主要通過ＩＥ瀏覽器從異地來運行,服務器端的Ｗｅｂ服務器可以提供靜態網頁、ＡＳＰ頁面和調用應用程序的ＩＳＡＰＩ服務器擴展接口,服務器端的數據庫服務器主要提供數據管理。其中:靜態網頁采用ＭＳＶＦｒｏｎｔＰａｇｅ2000開發,主要提供以下一些功能:（1）管殼式換熱器遠程設計系統功能介紹;（2）各種換熱器類型的選擇（包括固定管板式、浮頭式,Ｕ形管板式等等）;（3）設計所需的各種已知條件參數的輸入,包括工作壓力、工作溫度、物料名稱（管程和殼程）、換熱面積、推薦材料等等;（4）數據信息的顯示;包括管殼式換熱器各種已知參數數據和中間計算結果數據的顯示;（5）各種零部件的三維圖形以ＶＲＭＬ的形式在虛擬現實瀏覽器中進行顯示。其次,ＡＳＰ頁利用腳本處理功能來處理客戶的各種輸入參數以及各種中間計算結果,提交到Ｗｅｂ服務器,由ＩＳＡＰＩ程序進行相應的計算,主要包括:（1）管子數及管子排列方式的確定;（2）筒體直徑的確定;（3）筒體和封頭的壁厚計算;（4）換熱器水壓試驗及強度校核;（5）容器法蘭的選用;（6）管板尺寸的確定;（7）管子拉脫力的計算;（8）膨脹節的確定;（9）折流板設計;（10）開孔補強;（11）支座;（12）零部件三維尺寸造型計算等。此外,由于遠程協同設計的組織結構靈活性大,且設計小組成員跨地區、跨部門、跨學科,因此,傳統的數據庫技術難以適應協同設計過程中信息交互的需要,必須采用Ｗｅｂ數據庫技術提供一個通用的數據交換接口,實現對異構數據源的透明訪問。Ｗｅｂ數據庫技術主要解決兩個問題:（1）提供根據ＧＢ151—《鋼制管殼式換熱器》設計標準設計管殼式換熱器時需要查詢的各種表格和曲線圖數據信息供查詢;（2）管殼式換熱器工藝計算和機械設計時的各種已知參數和中間計算結果數據信息的保存和查詢。

6　結論
利用動態服務器網頁（ＡＳＰ）技術和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服務器編程接口（ＩＳＡＰＩ）技術,開發了一套基于Ｂ/Ｓ模式的三層網絡體系結構的管殼式換熱器遠程設計系統,該系統操作簡單,實用性強,使用方便,為建立化工機械產品網上設計服務中心積累了經驗。