譚 志 劉 云 黎學超

(1.北京交通大學電子信息工程學院 北京 100044;2.北京建筑工程學院電氣與信息工程學院 北京 100044)

城市軌道交通應(yīng)急通信系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

譚 志1，2劉 云1黎學超2

(1.北京交通大學電子信息工程學院 北京 100044;2.北京建筑工程學院電氣與信息工程學院 北京 100044)

使用JSP技術(shù)設(shè)計開發(fā)城市軌道交通應(yīng)急通信系統(tǒng)，在應(yīng)急救援中及時了解現(xiàn)場災害的綜合信息，為應(yīng)急救援提供可靠依據(jù)。主要采用 JSP、Apache、JavaBean和Oracle等作為網(wǎng)站開發(fā)工具。首先進行系統(tǒng)功能分析，給出各模塊的主要構(gòu)成，然后提出系統(tǒng)設(shè)計所需的關(guān)鍵技術(shù)，最后給出系統(tǒng)的部分實現(xiàn)代碼。測試證明，該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性及可擴展性。

城市軌道交通;應(yīng)急通信;JSP;JavaBean

1 基于JSP的應(yīng)急通信系統(tǒng)

在城市軌道交通現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況需要救援時，可以啟用應(yīng)急通信系統(tǒng)來綜合顯示現(xiàn)場設(shè)備的相關(guān)信息，并及時采集現(xiàn)場的監(jiān)控畫面，為應(yīng)急調(diào)度指揮提供可靠依據(jù)，從而及時地組織救援。筆者在用戶交互、提供后臺數(shù)據(jù)庫處理等服務(wù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了應(yīng)急通信系統(tǒng)平臺。

這種應(yīng)急通信系統(tǒng)采用以Java為核心的JSP(Java server page)技術(shù)［1］，運用 B/S(browser/Web server)模式的Web開發(fā)。B/S模式即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)，用戶工作界面通過WWW瀏覽器來實現(xiàn)，極少事務(wù)邏輯在前端(browser)實現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端(server)實現(xiàn)。該模式簡化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護和使用，降低了開發(fā)成本，以更加豐富和生動的表現(xiàn)方式與用戶交流。B/S的最大優(yōu)點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件，只要有一臺能上網(wǎng)的電腦就能使用，客戶端零維護。B/S模式［2］形成所謂的三層(3-tier)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。JSP技術(shù)的基本原理［3］是:當客戶端表單把請求提交給JSP頁面時，服務(wù)器端的JSP引擎從服務(wù)器的磁盤上找到該JSP文件，把它解析為Java文件，接著再編譯為Class文件，然后執(zhí)行該文件的處理請求;處理完成后，生成了一個HTML文件，最后由JSP引擎負責將其發(fā)送到客戶端去顯示。

圖1 B/S模式

2 系統(tǒng)功能及構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)功能

在該項目的前期規(guī)劃中，通過對軌道交通設(shè)備及應(yīng)急救援系統(tǒng)［4］進行全面的考察和調(diào)研，詳細了解了其應(yīng)急救援相關(guān)設(shè)備聯(lián)動的具體流程，得出軌道交通應(yīng)急通信系統(tǒng)分為四大模塊:應(yīng)急調(diào)度模塊、通信設(shè)備模塊、機電設(shè)備模塊、系統(tǒng)管理模塊。這4個模塊之間相互聯(lián)系，構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體。

通過JSP技術(shù)，將軌道交通應(yīng)急通信系統(tǒng)中的各主要設(shè)備信息集中顯示在綜合網(wǎng)站中，從而使工作人員在中央監(jiān)控室中能比較全面地了解現(xiàn)場各設(shè)備的狀態(tài)。一旦出現(xiàn)緊急情況需要應(yīng)急救援時，工作人員通過通信平臺獲取現(xiàn)場設(shè)備的信息及監(jiān)控畫面，然后通過其他系統(tǒng)調(diào)度指揮救援，最終將災害最小化。例如，當?shù)罔F發(fā)生火災時，環(huán)控設(shè)備系統(tǒng)中的感溫、感煙傳感器探測信號首先在該平臺上顯示，火災報警系統(tǒng)啟動;打開應(yīng)急調(diào)度界面，通過現(xiàn)場畫面來調(diào)度指揮;最后通過通信設(shè)備系統(tǒng)，提示現(xiàn)場人員如何有效地減小災害。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成

在軌道交通應(yīng)急通信系統(tǒng)中，各個模塊的系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。其中，通信設(shè)備模塊中還有公務(wù)/專用電話系統(tǒng)，廣播、時鐘、傳輸系統(tǒng)，集中監(jiān)控告警系統(tǒng)，計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)，等等。

圖2 軌道交通應(yīng)急通信系統(tǒng)構(gòu)成

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

應(yīng)急通信系統(tǒng)利用JSP語言結(jié)合Oracle數(shù)據(jù)庫，利用 JDKl.6.0+Tomcat6.0.10+Eclipse 等進行數(shù)據(jù)庫的連接，構(gòu)造一個軌道交通應(yīng)急通信系統(tǒng)。

3.1 JSP 技術(shù)

應(yīng)急通信系統(tǒng)采用JSP技術(shù)來實現(xiàn)B/S體系結(jié)構(gòu)。JSP技術(shù)在基于Java的平臺上廣泛使用，是進行Java Web開發(fā)的一種核心組件;JSP頁面由HTML代碼和嵌入在其中的Java腳本組成。由于基于Java平臺，JSP具有面向?qū)ο?、與平臺無關(guān)、安全等特點，而且具有以下優(yōu)點:

1)一次編寫，到處運行。JSP可在不同的系統(tǒng)平臺上運行代碼，無需做任何修改;幾乎可以在任何平臺上進行開發(fā)，并且可以在任何平臺上部署和運行。

2)后臺強大的功能。JSP后臺有Java語言和Servlet的支持，可以進行復雜、功能強大的業(yè)務(wù)邏輯處理，并且可以實現(xiàn)多臺服務(wù)器端集群和負載均衡，更加適合企業(yè)級的應(yīng)用。

3)執(zhí)行效率高。當JSP第一次被請求時，JSP頁面轉(zhuǎn)換成Servlet，然后被編譯成*.class文件。以后如果再有客戶請求該JSP頁面時，除非頁面有改動或Web服務(wù)器被重新啟動，JSP頁面也不會被重新編譯。

3.2 Servlet程序

Servlet是用Java語言編寫的一個應(yīng)用程序，運行在服務(wù)器端，它編譯的.class文件被服務(wù)器端調(diào)用和執(zhí)行。Web服務(wù)器使用該.class文件去處理瀏覽器的請求，并將處理的結(jié)果在客戶端顯示。Servlet的主要功能是用來接受、處理客戶端請求，并把處理結(jié)果返回到客戶端。采用JSP與Servlet相結(jié)合的方法，能充分利用各自的特點，讓JSP程序著重于表示邏輯，Servlet著重于處理業(yè)務(wù)邏輯。

3.3 數(shù)據(jù)庫連接

在Java中連接數(shù)據(jù)庫的是數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序［5］，該程序由數(shù)據(jù)庫廠商提供。本系統(tǒng)使用純JDBC驅(qū)動方式，由JDBC驅(qū)動直接訪問數(shù)據(jù)庫。JDBC驅(qū)動程序安裝在運行JDBC API的客戶端，然后通過專有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把JDBC API對數(shù)據(jù)庫的調(diào)用轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)調(diào)用。JDBC驅(qū)動程序是本地協(xié)議完成Java性能的驅(qū)動程序，使用起來方便，客戶端不需要安裝任何中間件或者運行庫;驅(qū)動程序完全由Java語言編寫，運行速度快，而且具備了跨平臺的特點。

3.4 JDBC 技術(shù)

本系統(tǒng)采用JDBC數(shù)據(jù)引擎，JDBC(Java database connectivity，Java 數(shù)據(jù)庫連接)［6］是一種可用于執(zhí)行SQL語句的Java API，可以為多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供統(tǒng)一的訪問，由一組用Java語言編寫的類和接口組成。Java程序員通過調(diào)用這些接口，就可以實現(xiàn)在純Java的環(huán)境下進行各種數(shù)據(jù)的操作。在JDBC包含的Java包中，Java.sql包中的類和接口主要針對基本的數(shù)據(jù)庫編程服務(wù)，如連接數(shù)據(jù)庫、執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作語句以及批處理查詢等。Javax.sql包提供了進行高級數(shù)據(jù)庫編程的接口，如管理連接池、分布式事務(wù)處理和行集等。

4 系統(tǒng)模塊設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)編程實現(xiàn)的總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)

4.2 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊包括個人資料、資源管理、權(quán)限管理，其主要功能是對本系統(tǒng)的用戶、資源和權(quán)限進行管理。資源管理包括功能菜單資源、圖元類別資源、線路資源、Url資源等，權(quán)限管理包括用戶、用戶組管理、權(quán)限信息管理等，其關(guān)系如圖4所示。

4.3 應(yīng)急調(diào)度

應(yīng)急調(diào)度模塊包括視頻監(jiān)控、郵件管理、發(fā)送郵件，其中視頻監(jiān)控模塊能及時監(jiān)控現(xiàn)場畫面。當現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況時，中央控制室通過監(jiān)控界面，及時準確地了解現(xiàn)場狀況，更加合理地組織救援。

圖4 系統(tǒng)管理關(guān)系

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機通過同軸視頻電纜或無線設(shè)備，將視頻圖像傳輸?shù)娇刂浦鳈C，控制主機再將視頻信號分配到各監(jiān)視器及錄像設(shè)備，同時可將需要傳輸?shù)恼Z音信號同步錄入到錄像機內(nèi)。操作人員可發(fā)出指令，對云臺的上、下、左、右的動作進行控制，對鏡頭進行調(diào)焦變倍的操作，并可通過控制主機實現(xiàn)在多路攝像機及云臺之間的切換。利用特殊的錄像處理模式，可對圖像進行錄入、回放、處理等操作，使錄像效果達到最佳，如圖5所示。

圖5 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

4.4 機電設(shè)備

機電設(shè)備模塊包含通風空調(diào)、火災自動報警、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控等系統(tǒng)，主要是對相關(guān)的設(shè)施信息進行添加、修改、查詢、刪除和管理的操作。下面以環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)結(jié)構(gòu)為例加以說明，如圖6所示。

圖6 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)組成

在BAS屬性中，管理員可以添加BAS的相關(guān)設(shè)備并顯示設(shè)備如下信息:設(shè)備編碼、系統(tǒng)名稱、所屬線路、所屬車站、管理部門、探測范圍、位置描述、備注等。管理員可以根據(jù)實際要求，添加BAS設(shè)備。點擊設(shè)備編碼，可以查看相關(guān)設(shè)備的詳細情況，其中一些設(shè)備信息可以進行修改、打印和刪除等操作，如圖7所示。

圖7 BAS系統(tǒng)屬性信息

4.5 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)［7］主要包含公務(wù)電話系統(tǒng)、專用電話系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、監(jiān)控告警系統(tǒng)、通信專用測試儀器儀表、計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無線設(shè)備等，如圖8所示。

圖8 通信設(shè)備系統(tǒng)

4.6 系統(tǒng)測試

通過系統(tǒng)整體功能的測試，各個模塊的功能達到預期的目標，能為軌道交通應(yīng)急通信救援提供一定幫助，其整體效果如圖9所示。

圖9 地鐵應(yīng)急調(diào)度指揮平臺

5 結(jié)語

隨著Java技術(shù)的日益成熟和流行，JSP技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)編程中也顯得越來越重要。由于JSP基于強大的Java語言，具有極強的擴展能力、良好的收縮性以及與平臺無關(guān)的開發(fā)特性，因此有著其他技術(shù)所不具備的優(yōu)勢。筆者使用JSP技術(shù)，實現(xiàn)了軌道交通應(yīng)急通信系統(tǒng)網(wǎng)站，通過測試證明，該系統(tǒng)達到了預期功能及效果，具有良好的穩(wěn)定性、安全性及可擴展性。

［1］劉中兵，陳艷燕，程琳梅.JSP技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京:清華大學出版社 ，2009:78-80.

［2］袁健美.基于JSP的B/S動態(tài)網(wǎng)站開發(fā)及數(shù)據(jù)庫連接［J］.計算機技術(shù)與發(fā)展，2007，17(6):29-31，35.

［3］徐林林.Java Web編程從入門到實踐［M］.北京:清華大學出版社，2010:38-45.

［4］陳靜，吳健華.交通應(yīng)急通信系統(tǒng)設(shè)計方案探討［J］.中國交通信息產(chǎn)業(yè)，2008(3):72-75.

［5］Liu Chien-Hung.Data flow analysis and testing of JSP-based Web applications［J］.Information and Software Technology，2006，48(12):1137-1147.

［6］張峋，楊三成.關(guān)鍵技術(shù):JSP與JDBC應(yīng)用詳解［M］.北京:中國鐵道出版社，2010:25-28.

［7］陳亮，張德君.鐵路應(yīng)急通信系統(tǒng)研究［J］.通信技術(shù)，2011(7):18-19.

Design and Implementation of Rail Transit Emergency Communication System

Tan Zhi1，2Liu Yun1Li Xuechao2
(1.School of Electronic and Information Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044;2.School of Electric and Information Engineering，Beijing Civil Engineering and Architecture Institute，Beijing 100044)

Abstract:Using JSP technology design and development of rail transportation emergency communications system can keep abreast of site disasters and provide a reliable basis for emergency rescue. The system uses JSP, Ap -ache, JavaBeans and Oracle as the website development tools. The paper conducted a systematic functional analysis and provided the main components of each module, then proposed the essential technologies. In the end, some implementing codes of the system are provided. Test results proved that the system has good stability and expansibility.

Key words:urban rail transit; emergency communications; JSP; JavaBean

U231.7

A

1672-6073(2013)01-0104-03

10.3969/j.issn.1672-6073.2013.01.025

收稿日期:2012-03-20

2012-04-05

作者簡介:譚志，男，博士，副教授，高級工程師，從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和寬帶通信網(wǎng)方向的研究，tanzhi@bucea.edu.cn

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部項目計劃-研究開發(fā)項目(2010-K9-1);北京市教委科技發(fā)展計劃面上項目(KM201110016015)

(編輯:郭 潔)