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基于B/S模式的管壳式换热器远程协同设计系统

点击:1889 日期:[ 2014-04-26 22:44:46 ]
 谢洁飞(南华大学机械工程学院,湖南衡阳 421001) 1 引言 对于产品远程协同设计,国外的研究与应用比较早,国内主要集中在通过Internet实现产品的信息发布和文件传输,而对于网络环境下的远程协同设计的理论和应用研究,随着网络技术的广泛应用,近年来得到了许多专家学者的关注,其网络应用软件的计算模式也正由传统的客户/服务器(C/S)模式转向基于Internet/Intranet的三层浏览/服务器(B/S)模式转变。作者采用最新的动态服务器网页ASP技术,以管壳式换热器设计为例,建立其基于B/S模式的远程设计系统,为进一步探索化工机械产品网络设计服务中心积累经验。 2 系统体系结构 目前,基于Web技术的网络体系结构主要有:C/S,B/S两种模式。由于C/S模式是一种典型的二层结构,通过消息传递机制进行对话,客户向服务器发出请求,服务器进行相应的处理后将结果返回给客户。客户端需要操作系统、网络协议、客户机软件、应用软件等好几层软件,而在服务器端则是单纯的数据库服务器。这种模式具有专用性和交互性强、网络通讯量低以及速度快等优点,但存在着客户机负担重、移植困难、系统维护复杂、升级麻烦和用户界面风格不一等缺点。B/S模式具有三层逻辑结构,是C/S模式的一种扩展。B/S模式简化了客户端软件,只需装上浏览器作为客户端应用的运行平台,把原来在客户机一侧的应用程序模块放到Web服务器上单独组成一层,从而大大减轻了客户机的压力,把负荷均衡地分配给了Web服务器。用户使用浏览器上网,向Web服务器发送请求,查询数据库,执行应用程序并将结果信息组织成超文本标记语言页面发送给用户。这种模式克服了C/S二层结构负荷不均匀的弊端,具有易于维护和升级、用户界面具备一致性和友好性、操作使用方便、应用程序开发与管理成本低等优点,是目前开发产品远程协同设计系统的最佳首选网络计算模式,其网络体系结构如图1所示。 3 系统配置和开发工具 3 1 硬件设计 服务器端选择高档微机作为服务器或选用各种专用服务器。客户端选择中档以上微机,能运行MicrosoftInternetExplorer5.0以上浏览器。 3 2 软件设计 服务器端网络操作系统选取Windows2000Server或WindowsNTServer4.0,客户端网络操作系统选择Windows2000,Web服务器软件选用WindowsNT平台上执行效率最佳的Internet信息服务器IIS,数据库服务器选取基于结构化查询语言SQL和多线程的关系型数据管理系统SQLServer2000,客户端浏览器选择IE5.0。 3 3 网页开发工具 考虑开发效率、系统性能和系统可扩展性等要求,选用微软公司的Frontpage2000和VisualinterDev6.0可视化网页制作工具进行开发。 4 系统实现的关键技术 4 1 活动服务器页(ASP)技术 活动服务器页(简称ASP)技术是Microsoft公司推出的基于IIS服务器的新一代动态Web开发方案,代表了微软开发技术的一个新发展,利用它可以开发出动态、交互、高性能的Web服务器应用程序,且能较容易实现复杂的Web扩展功能。ASP允许开发者存储他们的HTML代码和单个文件的脚本代码,并且支持Vbscript或JavaScript。应用ASP方法,浏览器可以触发服务器上的一个ASP文件,执行它的脚本,处理任何特殊的HTML占位符,然后将HTML页面返回给浏览器,同时Web服务器必须运行ASP,ASP文件必须驻留在具有执行脚本许可的虚拟目录之中心。另外,采用ASP技术可以构造功能完善的Web数据库应用系统。在ASP中内置了多个功能强大的ActiveX服务器组件,其中数据库访问组件ADO用来执行访问数据库操作。使用ADO的对象可以建立和管理数据库的连接,从数据库服务器要求和获取数据,并执行更新、删除以及添加数据等操作。在开发过程中需要大量应用Request对象、Response对象、Server对象和Session对象,Request对象和Re sponse对象主要实现Web服务器与浏览器之间的信息交换,Server对象主要用于ADO数据库的访问,Session对象主要是用来保存一些重要信息,比如用户权限代码和产品ID等,便于不同的页面使用。 4 2 Internet服务器编程接口(ISAPI)技术 Internet信息服务器(IIS)是当今WindowsNT平台上执行效率最佳的Web服务器,对于复杂的应用程序,IIS提供了功能强大的应用框架。应用ISAPI,可以应用于编写服务器端的应用程序,Web用户可通过填写HTML表单或单击Web节点上HTML页面中的链接来激活该应用程序。远程应用程序可以获取用户提供的信息,并且用这些可编程的信息作任何事情,然后返回HTML页面中的结果或传递数据库中的信息。ISAPI包括两大特征,一个是Internet服务器应用程序(ISA);一个是ISAPI过滤器。ISA主要使用Windows的动态链接库服务于用户请求,比通用网关接口(CGI)灵活性更大,功能性更强,并且服务器运行时应用程序已装入内存,每次请求时并不需要启动单独的进程,系统直接从内存调用它,从而明显减少了系统开销。ISAPI过滤器直接放在服务器的内存和配置文件中,时刻监听服务器的请求,能够修改服务器的核心程序,是服务器的直接扩充,此外,还可以实现身份验证、加密、解密、实时站点流量分析等功能。 4 3 人机界面交互技术 JavaScript是一种通用的、基于原型的、面向对象的高级脚本语言,它无须编译,完全由用户端解释执行,且可以方便地操纵各种浏览器的对象,为We页面设计人员提供了极大的灵活性和控制手段。采用JavaScript语言可以提高客户端用户界面的友好性以及人机信息交换的效率,从而提高系统的交互性。这种系统交互性功能的实现都是基于事件驱动的,系统中广泛应用了JavaScript提供的超级链接事件(如单击链接Click事件)、浏览器事件(如用户提交表单Submit事件)和界面事件(如文本框控件获得焦点Focus事件和失去焦点Blur事件)来显示不同的页面或以对话框(alert函数和confirm函数)的形式及时提示用户操作过程中的错误,为用户创建了一系列富于交互性的动态Web页面。 5 远程协同设计系统开发与实现 5 1 管壳式换热器对象分析与设计 采用面向对象技术分析和设计管壳式换热器有利于分析和理解该换热器的工作原理、组成结构及设计过程的本质,建立系统的对象类层次结构图功能类型图以及状态图。根据对象类的封装性、继承性与多态性的特点,将管壳式换热器工艺设计与机械设计计算中涉及到的各种实体及其计算方法分别进行类的封装,根据系统输入的各种参数通过消息机制由相应的类进行各种计算、数据信息的保存等等。其中各种类采用面向对象的程序设计语言VC6 0++来实现,换热器的各种零部件结构采用UGII软件进行三维造型。将工艺计算、机械设计计算以及三维造型过程进行类的封装有利于通过ISAPI接口进行调用。 5 2 系统实现 客户主要通过IE浏览器从异地来运行,服务器端的Web服务器可以提供静态网页、ASP页面和调用应用程序的ISAPI服务器扩展接口,服务器端的数据库服务器主要提供数据管理。其中:静态网页采用MSVFrontPage2000开发,主要提供以下一些功能:(1)管壳式换热器远程设计系统功能介绍;(2)各种换热器类型的选择(包括固定管板式、浮头式,U形管板式等等);(3)设计所需的各种已知条件参数的输入,包括工作压力、工作温度、物料名称(管程和壳程)、换热面积、推荐材料等等;(4)数据信息的显示;包括管壳式换热器各种已知参数数据和中间计算结果数据的显示;(5)各种零部件的三维图形以VRML的形式在虚拟现实浏览器中进行显示。其次,ASP页利用脚本处理功能来处理客户的各种输入参数以及各种中间计算结果,提交到Web服务器,由ISAPI程序进行相应的计算,主要包括:(1)管子数及管子排列方式的确定;(2)筒体直径的确定;(3)筒体和封头的壁厚计算;(4)换热器水压试验及强度校核;(5)容器法兰的选用;(6)管板尺寸的确定;(7)管子拉脱力的计算;(8)膨胀节的确定;(9)折流板设计;(10)开孔补强;(11)支座;(12)零部件三维尺寸造型计算等。此外,由于远程协同设计的组织结构灵活性大,且设计小组成员跨地区、跨部门、跨学科,因此,传统的数据库技术难以适应协同设计过程中信息交互的需要,必须采用Web数据库技术提供一个通用的数据交换接口,实现对异构数据源的透明访问。Web数据库技术主要解决两个问题:(1)提供根据GB151—89《钢制管壳式换热器》设计标准设计管壳式换热器时需要查询的各种表格和曲线图数据信息供查询;(2)管壳式换热器工艺计算和机械设计时的各种已知参数和中间计算结果数据信息的保存和查询。 6 结论 利用动态服务器网页(ASP)技术和Internet服务器编程接口(ISAPI)技术,开发了一套基于B/S模式的三层网络体系结构的管壳式换热器远程设计系统,该系统操作简单,实用性强,使用方便,为建立化工机械产品网上设计服务中心积累了经验。  
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