城市軌道交通應急通信系統設計與實現

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)

城市軌道交通應急通信系統設計與實現

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技術設計開發城市軌道交通應急通信系統，在應急救援中及時了解現場災害的綜合信息，為應急救援提供可靠依據。主要采用 JSP、Apache、JavaBean和Oracle等作為網站開發工具。首先進行系統功能分析，給出各模塊的主要構成，然后提出系統設計所需的關鍵技術，最后給出系統的部分實現代碼。測試證明，該系統具有良好的穩定性及可擴展性。

城市軌道交通;應急通信;JSP;JavaBean

1 基于JSP的應急通信系統

在城市軌道交通現場出現緊急情況需要救援時，可以啟用應急通信系統來綜合顯示現場設備的相關信息，并及時采集現場的監控畫面，為應急調度指揮提供可靠依據，從而及時地組織救援。筆者在用戶交互、提供后臺數據庫處理等服務的基礎上，設計了應急通信系統平臺。

這種應急通信系統采用以Java為核心的JSP(Java server page)技術［1］，運用 B/S(browser/Web server)模式的Web開發。B/S模式即瀏覽器和服務器結構，用戶工作界面通過WWW瀏覽器來實現，極少事務邏輯在前端(browser)實現，主要事務邏輯在服務器端(server)實現。該模式簡化了系統的開發、維護和使用，降低了開發成本，以更加豐富和生動的表現方式與用戶交流。B/S的最大優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)結構，如圖1所示。JSP技術的基本原理［3］是:當客戶端表單把請求提交給JSP頁面時，服務器端的JSP引擎從服務器的磁盤上找到該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引擎負責將其發送到客戶端去顯示。

圖1 B/S模式

2 系統功能及構成

2.1 系統功能

在該項目的前期規劃中，通過對軌道交通設備及應急救援系統［4］進行全面的考察和調研，詳細了解了其應急救援相關設備聯動的具體流程，得出軌道交通應急通信系統分為四大模塊:應急調度模塊、通信設備模塊、機電設備模塊、系統管理模塊。這4個模塊之間相互聯系，構成一個統一的整體。

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

2.2 系統構成

在軌道交通應急通信系統中，各個模塊的系統構成如圖2所示。其中，通信設備模塊中還有公務/專用電話系統，廣播、時鐘、傳輸系統，集中監控告警系統，計算機網絡設備系統，等等。

圖2 軌道交通應急通信系統構成

3 系統關鍵技術分析

應急通信系統利用JSP語言結合Oracle數據庫，利用 JDKl.6.0+Tomcat6.0.10+Eclipse 等進行數據庫的連接，構造一個軌道交通應急通信系統。

3.1 JSP 技術

應急通信系統采用JSP技術來實現B/S體系結構。JSP技術在基于Java的平臺上廣泛使用，是進行Java Web開發的一種核心組件;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具有面向對象、與平臺無關、安全等特點，而且具有以下優點:

1)一次編寫，到處運行。JSP可在不同的系統平臺上運行代碼，無需做任何修改;幾乎可以在任何平臺上進行開發，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、功能強大的業務邏輯處理，并且可以實現多臺服務器端集群和負載均衡，更加適合企業級的應用。

3)執行效率高。當JSP第一次被請求時，JSP頁面轉換成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語言編寫的一個應用程序，運行在服務器端，它編譯的.class文件被服務器端調用和執行。Web服務器使用該.class文件去處理瀏覽器的請求，并將處理的結果在客戶端顯示。Servlet的主要功能是用來接受、處理客戶端請求，并把處理結果返回到客戶端。采用JSP與Servlet相結合的方法，能充分利用各自的特點，讓JSP程序著重于表示邏輯，Servlet著重于處理業務邏輯。

3.3 數據庫連接

在Java中連接數據庫的是數據庫驅動程序［5］，該程序由數據庫廠商提供。本系統使用純JDBC驅動方式，由JDBC驅動直接訪問數據庫。JDBC驅動程序安裝在運行JDBC API的客戶端，然后通過專有的網絡協議把JDBC API對數據庫的調用轉化為網絡調用。JDBC驅動程序是本地協議完成Java性能的驅動程序，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

本系統采用JDBC數據引擎，JDBC(Java database connectivity，Java 數據庫連接)［6］是一種可用于執行SQL語句的Java API，可以為多種關系數據庫提供統一的訪問，由一組用Java語言編寫的類和接口組成。Java程序員通過調用這些接口，就可以實現在純Java的環境下進行各種數據的操作。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據庫編程服務，如連接數據庫、執行數據庫操作語句以及批處理查詢等。Javax.sql包提供了進行高級數據庫編程的接口，如管理連接池、分布式事務處理和行集等。

4 系統模塊設計與實現

4.1 系統實現

系統編程實現的總體結構如圖3所示。

圖3 系統實現結構

4.2 系統管理

系統管理模塊包括個人資料、資源管理、權限管理，其主要功能是對本系統的用戶、資源和權限進行管理。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，權限管理包括用戶、用戶組管理、權限信息管理等，其關系如圖4所示。

4.3 應急調度

應急調度模塊包括視頻監控、郵件管理、發送郵件，其中視頻監控模塊能及時監控現場畫面。當現場出現緊急情況時，中央控制室通過監控界面，及時準確地了解現場狀況，更加合理地組織救援。

圖4 系統管理關系

在視頻監控系統中，攝像機通過同軸視頻電纜或無線設備，將視頻圖像傳輸到控制主機，控制主機再將視頻信號分配到各監視器及錄像設備，同時可將需要傳輸的語音信號同步錄入到錄像機內。操作人員可發出指令，對云臺的上、下、左、右的動作進行控制，對鏡頭進行調焦變倍的操作，并可通過控制主機實現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 視頻監控系統

4.4 機電設備

機電設備模塊包含通風空調、火災自動報警、環境與設備監控等系統，主要是對相關的設施信息進行添加、修改、查詢、刪除和管理的操作。下面以環境與設備監控系統(BAS)結構為例加以說明，如圖6所示。

圖6 環境與設備監控系統組成

在BAS屬性中，管理員可以添加BAS的相關設備并顯示設備如下信息:設備編碼、系統名稱、所屬線路、所屬車站、管理部門、探測范圍、位置描述、備注等。管理員可以根據實際要求，添加BAS設備。點擊設備編碼，可以查看相關設備的詳細情況，其中一些設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系統屬性信息

4.5 通信系統

通信系統［7］主要包含公務電話系統、專用電話系統、閉路電視系統、廣播系統、時鐘系統、傳輸系統、監控告警系統、通信專用測試儀器儀表、計算機網絡設備、無線設備等，如圖8所示。

圖8 通信設備系統

4.6 系統測試

通過系統整體功能的測試，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 地鐵應急調度指揮平臺

5 結語

隨著Java技術的日益成熟和流行，JSP技術在網絡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的開發特性，因此有著其他技術所不具備的優勢。筆者使用JSP技術，實現了軌道交通應急通信系統網站，通過測試證明，該系統達到了預期功能及效果，具有良好的穩定性、安全性及可擴展性。

［1］劉中兵，陳艷燕，程琳梅.JSP技術與應用［M］.北京:清華大學出版社 ，2009:78-80.

［2］袁健美.基于JSP的B/S動態網站開發及數據庫連接［J］.計算機技術與發展，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.交通應急通信系統設計方案探討［J］.中國交通信息產業，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.關鍵技術:JSP與JDBC應用詳解［M］.北京:中國鐵道出版社，2010:25-28.

［7］陳亮，張德君.鐵路應急通信系統研究［J］.通信技術，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，從事無線傳感器網絡和寬帶通信網方向的研究，tanzhi@bucea.edu.cn

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

(編輯:郭 潔)