基于RIA和WebGIS的礦井機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)構(gòu)建

韓 亮，徐廣翔，曹 霞

（1.山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西大同037003；2.大同煤礦集團(tuán)公司中央機(jī)廠，山西大同037001）

基于RIA和WebGIS的礦井機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)構(gòu)建

韓 亮1，徐廣翔1，曹 霞2

（1.山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西大同037003；2.大同煤礦集團(tuán)公司中央機(jī)廠，山西大同037001）

為了滿足目前礦井機(jī)電設(shè)備現(xiàn)代化管理的迫切需求，提出了一種基于RIA和WebGIS技術(shù)構(gòu)建的礦井機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備常規(guī)設(shè)備信息管理系統(tǒng)和WebGIS系統(tǒng)基本功能的同時(shí)，利用A lternativa3D引擎擴(kuò)展了ArcGISFlex API對(duì)3D的支持，實(shí)現(xiàn)了電子圖紙的三維瀏覽與信息查詢，機(jī)電設(shè)備三維建模與交互，實(shí)時(shí)對(duì)相關(guān)設(shè)備的位置、狀態(tài)等動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)排除設(shè)備故障和分析統(tǒng)計(jì)等功能，能夠呈現(xiàn)更加炫目、交互性更強(qiáng)的用戶界面，增強(qiáng)了用戶的體驗(yàn)感。

機(jī)電設(shè)備；電子圖紙；RIA；WebGIS

近年來隨著國家煤炭產(chǎn)業(yè)的調(diào)整，礦井的規(guī)模不斷擴(kuò)大，機(jī)械化和電氣化程度也不斷提高。如何利用現(xiàn)代化的管理手段，使煤礦機(jī)電設(shè)備能夠有效地發(fā)揮其最大的效益，是現(xiàn)代煤礦企業(yè)管理者面臨的一個(gè)非常緊迫的研究課題。礦井機(jī)電設(shè)備特別是井下設(shè)備具有移動(dòng)頻繁的特點(diǎn)，體現(xiàn)了 GIS基于地理空間位置服務(wù)的基本功能，故可將 GIS技術(shù)應(yīng)用到礦井機(jī)電設(shè)備的信息化管理工作中。WebGIS是Internet技術(shù)與GIS相結(jié)合的產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了空間信息網(wǎng)絡(luò)化。富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)（Rich Internet Application,RIA）技術(shù)給開發(fā)具備豐富用戶交互體驗(yàn)的WebGIS應(yīng)用帶來新的契機(jī)，可以克服原有WebGIS開發(fā)中存在的交互性差、響應(yīng)速度慢等缺陷，并能夠呈現(xiàn)更加炫目、交互性更強(qiáng)的用戶界面[1]。

鑒于此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)基于R I A和WebGIS的煤礦機(jī)電設(shè)備管理信息系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)介紹

1.1 RIA與Alternativa3D

RIA的概念最初是由Macromedia提出，是集桌面應(yīng)用程序的最佳用戶界面功能與Web應(yīng)用程序的普遍采用、快速、低成本部署及互動(dòng)多媒體通信的實(shí)時(shí)快捷于一體的新一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序[2]。Flex是目前最為流行的RIA技術(shù)，得益于Flash的廣泛流行，其背后有Adobe公司的強(qiáng)力支撐。Adobe提出的RIA技術(shù)架構(gòu)已成為當(dāng)今Web發(fā)展與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)，具有豐富的人機(jī)交互手段、良好的數(shù)據(jù)傳遞和處理機(jī)制、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)展示方式、可與外部API結(jié)合、高兼容性等諸多特點(diǎn)。

Alternativa3D是由AlternativaPlatform開發(fā)的一款性能優(yōu)越的Flash3D引擎，充分利用Molehill技術(shù)，能夠使用GPU渲染。Alternativa3D實(shí)質(zhì)上就是一種3D算法和文件格式處理方法的集成類庫，幫助用戶在Flash里顯示和渲染其他三維軟件生成的模型文件，可以用來豐富RIA表現(xiàn)內(nèi)容，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)效果。Alternativa3D引擎以其擁有成熟的商業(yè)產(chǎn)品，開發(fā)速度快，性能卓越，支持AS3.0、API文檔齊全等特點(diǎn)受到開發(fā)者追捧。

1.2 REST服務(wù)和ArcGIS API for Flex

ArcGIS API for Flex是ArcGIS為了進(jìn)軍RIA技術(shù)平臺(tái)而推出的產(chǎn)品，可以開發(fā)運(yùn)行于瀏覽器中的 Web應(yīng)用或者運(yùn)行于桌面的AIR應(yīng)用，非常便捷地使用地圖功能和REST接口提供的GIS查詢及分析功能[3]。

REST（RepresentationalStateTransfer）是一種軟件架構(gòu)風(fēng)格[4]。在2000年由Roy Fielding博士提出，目的是為了使開發(fā)更簡單，系統(tǒng)可伸縮性更強(qiáng)。ArcGIS Server REST將GIS基礎(chǔ)和核心功能全部進(jìn)行了封裝，然后將所有的資源和操作都由RESTAPI暴露，這些資源和操作的訪問都是通過ArcGIS Server發(fā)布的GIS服務(wù)的URL地址得到。可在數(shù)據(jù)實(shí)體不發(fā)生轉(zhuǎn)移的情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步更新和維護(hù)，具有支持多種客戶端、靈活易用、快速部署應(yīng)用且界面友好的特點(diǎn)，是WebGIS的重大變革。

1.3 Flex+BlazeDS+JAVA集成

BlazeDS是一個(gè)基于服務(wù)器的 JAVA遠(yuǎn)程控制和Web消息傳遞技術(shù)，它能夠使得后端的JAVA應(yīng)用程序和運(yùn)行在瀏覽器上的Adobe Flex應(yīng)用程序相互通信。使用Blazeds可以很方便地連接JAVA后臺(tái)，同時(shí)它也提供HttpService、WebService方式，不過在Blazeds中可以通過配置文件對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，這樣提高了應(yīng)用的靈活性。其中最重要的還是 RemotingObject技術(shù)，它可以直接遠(yuǎn)程調(diào)用JAVA后臺(tái)提供的公共接口，使其效率大大提升，一般是采用HTTPService方式的10倍左右[5]。本文采用這種方式實(shí)現(xiàn)Flex與MYSQL機(jī)電信息專業(yè)數(shù)據(jù)庫的交互。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)在邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上采用了基于 B/S模式的多層結(jié)構(gòu)。從層次上可以分為表現(xiàn)層、應(yīng)用層和數(shù)據(jù)層3個(gè)層次，如圖1所示。

圖1 基于RIA和WebGIS的系統(tǒng)框架圖

1）表現(xiàn)層。系統(tǒng)的表現(xiàn)層采用了 2種技術(shù)路線：一種是ArcGISAPIforFlex和Flex SDK配合調(diào)用Server發(fā)布的 REST服務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)電子圖紙（地圖）相關(guān)操作的設(shè)計(jì)；另一種是Alternativa3D引擎和Flex SDK配合使用為電子圖紙、UI特效和3D設(shè)備模型提供3D操作環(huán)境。2種技術(shù)路線都是通過Flash Builder將代碼編譯成SWF文件，然后再利用內(nèi)嵌于瀏覽器中的富客戶端FlashPlayer11，為用戶呈現(xiàn)一個(gè)豐富的、具有高交互性的可視化界面，以圖文一體化的方式顯示空間和屬性信息，同時(shí)也為用戶提供地圖交互、信息查詢、地圖分析的交互接口[6]。這里強(qiáng)調(diào)使用 FlashPlayer11版本，是因?yàn)槠淇商峁┮唤MGPU加速的3D API研發(fā)代碼——：“MoleHill”，它可為AdobeFlash Player提供高性能的2D/3D GPU硬件加速圖形渲染架構(gòu)，為應(yīng)用程序高級(jí)渲染提供了低級(jí)Stage3DAPI[7]，Alternativa3D 8引擎正是基于這種技術(shù)。

2）應(yīng)用層。應(yīng)用層是負(fù)責(zé)響應(yīng)FlashPlayer富客戶端請(qǐng)求的核心層，提供GIS地圖服務(wù)和遠(yuǎn)程服務(wù)，具體實(shí)現(xiàn)包括2個(gè)途徑：一是通過Web應(yīng)用服務(wù)器Tomcat7與ArcGISServer服務(wù)器響應(yīng)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)請(qǐng)求，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和控制；二是通過遠(yuǎn)程對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，即Flex通過BlazeDS與JAVA應(yīng)用程序進(jìn)行集成。在Flex中使用RemoteObject組件，能夠調(diào)用到JAVA類的公共方法最終獲得返回值，這樣就能夠直接從程序的后臺(tái)JAVA部分獲取所需要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以利用JDBCAPI與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢。

3）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是整個(gè)框架的底層，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源，系統(tǒng)中包括2種數(shù)據(jù)源類型：數(shù)據(jù)庫和文檔。數(shù)據(jù)庫類型負(fù)責(zé)空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（主要是機(jī)電設(shè)備信息）的存取機(jī)制，維護(hù)各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，并提供數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)存檔、數(shù)據(jù)安全機(jī)制。文檔類型主要包含 3D模型數(shù)據(jù)及貼圖、MXD地圖文檔、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等。3D模型主要是由SketchUp和3DS Max 2款軟件制作，保存為.3ds或.dae格式供A lternativa3D引擎載入。另外，在沒有建立安全監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫的情況下，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可在煤礦監(jiān)控服務(wù)器中直接或者間接讀取（通常是txt格式）。

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體功能及界面如圖2、圖3所示。

圖2 基于RIA和WebGIS的系統(tǒng)總體功能圖

圖3 基于RIA和WebGIS的系統(tǒng)功能界面圖

1）系統(tǒng)管理模塊。它是系統(tǒng)默認(rèn)的登錄界面，包括用戶管理、權(quán)限設(shè)置，數(shù)據(jù)庫配置，數(shù)據(jù)庫備份，3D模型庫管理和日程安排，郵件管理等OA功能。

2）設(shè)備信息管理模塊。它包括設(shè)備數(shù)據(jù)字典維護(hù)，設(shè)備入庫管理，跟蹤設(shè)備檢驗(yàn)、維修和報(bào)廢全過程，提供運(yùn)行狀況預(yù)警，記錄設(shè)備故障和事故情況。上述操作都需要直接訪問機(jī)電信息專業(yè)數(shù)據(jù)庫。

3）電子圖紙服務(wù)模塊。該模塊可以實(shí)現(xiàn)基本地圖操作，如縮放、漫游、全圖顯示、鷹眼、圖層控制、量測(cè)等。電子圖紙包括井上下對(duì)照?qǐng)D、設(shè)備裝配圖、布置圖等。結(jié)合Alternativa3D引擎，可實(shí)現(xiàn)電子圖紙的3D瀏覽。可按照給定的要求進(jìn)行點(diǎn)、線、區(qū)域等的綜合查詢，并對(duì)查找結(jié)果進(jìn)行快速定位和高亮顯示。查找設(shè)備時(shí)，可同時(shí)獲得該設(shè)備的3D模型，查看3D模型設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，部分3D模型配有動(dòng)畫交互操作。配合監(jiān)控點(diǎn)布置圖，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，也可以獲得監(jiān)控視頻信息。

4）圖表統(tǒng)計(jì)模塊。它主要包括設(shè)備數(shù)量統(tǒng)計(jì)、設(shè)備分布統(tǒng)計(jì)、設(shè)備故障分布統(tǒng)計(jì)、設(shè)備故障累計(jì)、設(shè)備故障級(jí)別統(tǒng)計(jì)、報(bào)表管理、監(jiān)控點(diǎn)信息動(dòng)態(tài)表達(dá)等功能。

4 結(jié) 語

本文建立了一個(gè)礦井機(jī)電設(shè)備信息管理系統(tǒng)平臺(tái)，其具有的研究成果如下：①利用A lternativa3D引擎擴(kuò)展了ArcGIS Flex API對(duì)3D瀏覽的支持；②將GIS系統(tǒng)、M IS系統(tǒng)和OA系統(tǒng)結(jié)合起來，為用戶提供全方位、現(xiàn)代化的管理模式；③由3D模型構(gòu)建的機(jī)電設(shè)備虛擬場景，并配以動(dòng)畫交互操作，使系統(tǒng)的信息表達(dá)更加直觀、炫目；④實(shí)現(xiàn)了Flex+BlazeDS+JAVA集成開發(fā)方式。同時(shí)也應(yīng)看出，系統(tǒng)只是搭建了一個(gè)由軟件支撐的應(yīng)用平臺(tái)，在實(shí)際工作，尤其是整合煤礦原有監(jiān)控信息、人員定位信息時(shí)需要與廠商溝通，這往往是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的過程。如何為系統(tǒng)平臺(tái)提供一個(gè)開放、全能的接口，實(shí)現(xiàn)上述信息的高效快捷地獲取，將是下一階段的研究重點(diǎn)。

[1] 劉俊，譚建軍，邵長高.基于Flex的WebGIS框架設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程，2010,36(10)：242-244

[2] 陳爽，付凱編著.Flex與ActionScript3程序開發(fā)[M].北京:清華大學(xué)出版社，2010

[3] 張智，趙紹兵，王凱，等.基于RIA的WebGIS系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)研究[J].學(xué)術(shù)研究，2009，11(4)：6-9

[4] Fielding R T，Taylor R N.Principled Design of the Modern Web Architecture[J].ACM Transactions on Internet Technology, 2002，2(2):115-150

[5] xaajie.Flex+blazeds實(shí)現(xiàn)與mySQL數(shù)據(jù)庫的連接[EB/OL]. http://xaajie.iteye.com/blog/375553，2009-04-27

[6] 張維，吳連喜.基于ArcGISFlex API的城市路網(wǎng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息，2012，10(3)：116-118

[7] Thibault Imbert.Introducing Molehill:3D APIs for Adobe Flash Player and Adobe AIR[EB/OL].http://www.adobe.com/newsletters/inspire/january2011/articles/article1/index.htm l，2011-01-25

ConstructionofMineMachineandElectricityEquipmentManagement Information System Based on RIA and WebGIS

by HAN Liang

In order to satisfy the current requirements for mine machine and electricity equipment modernized management,we presented a mine machine and electricity equipment management information system based on RIA and WebGIS,which had conventional function of equipment information management system and WebGIS.Particularly, using Alternativa3D,ArcGIS Flex API was extended to 3D,realize 3D visualization and information query,3D modeling and interaction,monitoring of position and operation,trouble shooting and statistical.It shows dazzle and interactive user interface,also strengthens users'sense of experience on client.

machine and electricity equipment,electronic drawing, RIA,WebGIS

2012-07-16

P208

B

1672-4623(2012)06-0103-03

韓亮，主要從事礦山測(cè)量、地理信息系統(tǒng)、開采沉陷控制與預(yù)計(jì)等方面的教學(xué)與科研工作。