基于實時UML地鐵運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)開發(fā)建模研究

【摘要】以實時UML為工具，對地鐵運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)進行分析，建立了包括用例圖、類圖、活動圖、序列圖的系統(tǒng)模型，該項工作為地鐵運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)的開發(fā)提供了依據(jù)。

【關鍵詞】UML；建模；檢測系統(tǒng)；實時系統(tǒng)

1.引言

地鐵性能動態(tài)調(diào)試是列車調(diào)試過程中的重要環(huán)節(jié)，動態(tài)調(diào)試主要檢測地鐵車輛的牽引、動力、制動系統(tǒng)[1]。而現(xiàn)有的地鐵動態(tài)調(diào)試測試手段主要是基于列車本身牽引網(wǎng)絡系統(tǒng)自帶測試軟件，即利用列車通信網(wǎng)絡中的列車診斷系統(tǒng)接收列車子系統(tǒng)（包括微機控制與非微機控制系統(tǒng)）的狀態(tài)信息、故障信息，并進行評估、儲存，在司機室的顯示屏上進行顯示[2]。因此其測量準確性無法衡量。為此開發(fā)地鐵動態(tài)試驗性能檢測及數(shù)據(jù)分析裝置對于列車的安全正常運行具有重要意義。

2.地鐵運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)建模

地鐵動態(tài)試驗性能檢測及數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)對列車運行過程中的速度、加速度、沖擊率、閘瓦溫度進行檢測和分析。通過測速雷達、壓力傳感器、紅外輻射溫度等傳感器分別測量地鐵行駛過程中的速度、制動管路壓力、制動器溫度等特征量，然后利用無線傳輸裝置將數(shù)據(jù)發(fā)送給由筆記本電腦和系統(tǒng)控制軟件構成的系統(tǒng)控制終端，系統(tǒng)分析軟件根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進行牽引加速度、制動距離、制動減速度、沖擊率、靜態(tài)制動響應時間等狀態(tài)量的計算，然后進行數(shù)據(jù)分析，由此完成對車輛運行狀態(tài)的監(jiān)測。

2.1用例模型

用例是模型中結構實體的指定功能，它描述了系統(tǒng)的功能需求，將系統(tǒng)看作黑盒，從外部執(zhí)行者的角度來理解系統(tǒng)[3]。繪制用例圖的第一步是確定系統(tǒng)的參與者。分析可知，系統(tǒng)共有三個參與者，即檢測人員、管理人員及地鐵。檢測人員負責對地鐵運行狀態(tài)進行檢測，包括速度、加速度、溫度、壓力的檢測，得出檢測結果后，在系統(tǒng)初步分析結果的基礎上做出檢測報告。管理人員負責進行用戶管理和設備管理，以保證檢測工作的正常進行。地鐵是被檢測對象的承載體，由各傳感器對檢測量進行檢測。系統(tǒng)中的關鍵用例包括：自檢模塊、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)控或控制設備無線網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)導出、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫等。對檢測的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析過程產(chǎn)生的圖表行儲存；對測試特征量的閥值進行設定；對用戶進行管理等。

2.2類圖分析

類圖反映了系統(tǒng)中類的靜態(tài)結構。類圖不僅定義系統(tǒng)中的類，還表示類之間的聯(lián)系，如關聯(lián)、依賴、聚合等，同時也包括類的內(nèi)部結構（類的屬性和操作）。檢測系統(tǒng)提供顯示和操作界面DMI，檢測員通過對系統(tǒng)界面進行一系列操作完成檢測過程，在此過程中DMI也會為檢測員提供檢測過程的參考信息。因此圍繞DMI進行深入分析具有重要意義。

1.控制的內(nèi)容包括：

1）數(shù)據(jù)采集的啟動與停止：包括對速度、加速度、溫度、壓力等信息的采集進行控制，并將采集到的信息通過無線傳輸裝置發(fā)送給控制終端并顯示出來。

2）數(shù)據(jù)分析的啟動與停止：包括將采集的數(shù)據(jù)導入到EXCEL等第三方軟件，并做圖表分析。

2.顯示的內(nèi)容包括：采集數(shù)據(jù)顯示、警示信息顯示、數(shù)據(jù)分析結果顯示、設備狀態(tài)信息顯示。

2.3檢測過程活動圖

活動圖在用例分析中主要用來描述用戶當前完成的工作以及用例實例或對象中的活動[6]，為了更詳細地描述用戶使用系統(tǒng)的工作過程，我們給出本系統(tǒng)的用戶活動圖。檢測過程建模的主要業(yè)務有登錄、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)存儲。

事件流程可以描述如下：

檢測人員使用用戶名和密碼登錄系統(tǒng)；

檢測人員發(fā)出數(shù)據(jù)采集指令，傳感器進行數(shù)據(jù)采集；

無線傳輸裝置將傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制終端進行存儲；

控制終端對數(shù)據(jù)進行計算，并作圖表分析；

檢測人員根據(jù)分析結果整理出檢測報告；

檢測人員也可再次登陸系統(tǒng)查看上次檢測結果。

2.4檢測過程序列圖

為防止活動圖變得過于復雜，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等過程都分別被壓縮在了一個超級活動里，為了更詳盡的描述實例間的消息，現(xiàn)在使用交互圖[7]。序列圖顯示對象之間的動態(tài)合作關系，它強調(diào)對象之間消息發(fā)送的順序，同時顯示對象之間的交互。

3.結論

本文利用實時UML，通過用例圖、類圖、活動圖、序列圖建立了地鐵運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)的模型，研究表明，為地鐵運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)構建UML模型，能夠規(guī)范系統(tǒng)開發(fā)流程、優(yōu)化軟件結構、提高系統(tǒng)開發(fā)效率，增強程序可讀性和可維護性。該項工作的完成為地鐵運行狀態(tài)檢測系統(tǒng)的開發(fā)提供了依據(jù)。

參考文獻

[1]王磊.列車網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的分析與研究[D].西南交通大學碩士學位論文，2008，01

[2]李春璞.記者試乘長沙地鐵提速停車都“溫柔”[N].長沙晚報，2013-04-11（A8）

[3]GB/T 7928-2003，地鐵車輛通用技術條件[S]

[4]李偉.CTCS-3級列控系統(tǒng)車載設備測試平臺關鍵問題研究[D].北京交通大學碩士學位論文，2008，06

[5陳建球.CTCS級車載設備自動測試方法研究[D]，北京交通大學碩士學位論文，2009，05

[6]劉鈺峰，李仁發(fā)等.實時操作系統(tǒng)仿真環(huán)境的UML建模[J].系統(tǒng)仿真學報，2002，14（6）：710-713

[7]楊林，李小堅.基于UML實時系統(tǒng)的分析與設計[J].計算機工程與設計，2007，28（20）：5035-5038