ZPW-2000A型軌道電路設(shè)備調(diào)整輔助移動應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

李 博

（北京鐵路信號有限公司，北京 102613）

ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞軌道電路的每個(gè)軌道區(qū)段都包含發(fā)送器、接收器、衰耗器、防雷模擬網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備。要完成一個(gè)區(qū)段的設(shè)備調(diào)整需要查詢“接收電平調(diào)整表”等4種設(shè)備調(diào)整表，通常需要手動查詢數(shù)百行的表格才能確定配線方法，工作量很大。

設(shè)計(jì)一種移動應(yīng)用軟件來輔助軌道電路設(shè)備的調(diào)整工作，是一個(gè)很好提高工作效率的選擇。只要在該軟件中輸入所需調(diào)整的電平等級，軟件就可以自動完成對調(diào)整表的檢索，將對應(yīng)設(shè)備調(diào)整配線方法快速、直觀、精準(zhǔn)的顯示在手機(jī)上。

本文就如何在Android系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)ZPW-2000A系列軌道電路設(shè)備調(diào)整輔助移動應(yīng)用軟件（以下簡稱設(shè)備調(diào)整輔助應(yīng)用）的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

1 開發(fā)必備工具

設(shè)備調(diào)整輔助應(yīng)用的開發(fā)是在Windows PC機(jī)上完成的，需要下載安裝下列工具。

1）Android SDK（Software Development Kit），包含Android開發(fā)庫、調(diào)試器、模擬器、開發(fā)者文檔等。

2）集成開發(fā)環(huán)境：Eclipse，也可以選擇Google 官方提供的Android Studio。

3）SQLite數(shù)據(jù)庫編輯器：SQLite Database Browser。

4）開發(fā)語言：Java。

2 應(yīng)用設(shè)計(jì)模式

設(shè)備調(diào)整輔助應(yīng)用采用3層架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，包括模型層、視圖層和控制器層（Model-View-Controller，MVC）3個(gè)部分，如圖1所示。

圖1 MVC設(shè)計(jì)模式Fig.1 MVC design mode

1）模型對象用于存儲和管理應(yīng)用數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)邏輯。

2）視圖對象負(fù)責(zé)響應(yīng)用戶輸入，調(diào)用控制器進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果顯示給用戶。

3）控制對象是視圖和模型對象聯(lián)系的紐帶，它響應(yīng)視圖對象觸發(fā)的事件，進(jìn)行相應(yīng)處理，并將結(jié)果交由模型對象存儲，或視圖對象來顯示。

MVC設(shè)計(jì)模式可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，隔離各層間的變化，提高了代碼的復(fù)用性和可維護(hù)性，為系統(tǒng)的升級和業(yè)務(wù)擴(kuò)展留下空間。

3 用戶界面設(shè)計(jì)架構(gòu)

視圖對象是建立用戶界面的基石，它們的屬性決定了用戶界面如何在屏幕上顯示并響應(yīng)用戶的輸入。根據(jù)視圖對象的用途和包含關(guān)系，將用戶界面設(shè)計(jì)為3層構(gòu)架，即首頁（第一層）、查詢頁面容器（第二層）和查詢頁面（第三層），它們之間的關(guān)系如圖2所示。

在設(shè)備調(diào)整輔助應(yīng)用的首頁包含若干個(gè)按鈕，例如ZPW-2000A-T型和ZPW-2000A-J型，用戶點(diǎn)擊按鈕可以選擇不同型號ZPW-2000A軌道電路設(shè)備的調(diào)整輔助功能。

圖2 用戶界面的視圖對象關(guān)系分解Fig.2 A Breakdown of the relationship between view objects on the user interface

點(diǎn)擊首頁的按鈕進(jìn)入第二層，這里有“主軌出”、“小軌出”、“模擬網(wǎng)絡(luò)”和“發(fā)送”4個(gè)選項(xiàng)卡，它們是查詢頁面的容器，分別對應(yīng)接收電平調(diào)整、小軌接收電平調(diào)整、模擬網(wǎng)絡(luò)長度調(diào)整和發(fā)送電平調(diào)整的4個(gè)查詢頁面。

第三層是查詢頁面，由文本框和自定義鍵盤構(gòu)成。文本框用來接收用戶輸入和顯示有用數(shù)據(jù)。自定義鍵盤包含功能鍵區(qū)和普通鍵區(qū)，更加適合本應(yīng)用的操作。

4 查詢頁面設(shè)計(jì)和應(yīng)用場景分析

針對不同應(yīng)用場景的需求，設(shè)計(jì)了風(fēng)格相似、功能各異的查詢頁面。

4.1 查詢頁面的設(shè)計(jì)

為使頁面簡潔直觀，要求完成一項(xiàng)調(diào)整工作的全部用戶操作和數(shù)據(jù)顯示在同一個(gè)查詢頁面內(nèi)完成；為使交互方式易于理解，查詢頁面模擬了計(jì)算器結(jié)構(gòu)，設(shè)置仿真“液晶屏”的顯示屏、輸入?yún)^(qū)域和鍵盤區(qū)；為了更好的適應(yīng)不同應(yīng)用場景，將最常用的應(yīng)用場景轉(zhuǎn)化為獨(dú)立的查詢功能，并設(shè)置功能切換鍵；在配色方面，對顯示區(qū)域和輸入?yún)^(qū)域進(jìn)行了區(qū)分。查詢頁面的結(jié)構(gòu)和配色風(fēng)格如圖3所示。

圖3 接收電平調(diào)整的查詢頁面設(shè)計(jì)Fig.3 Design of the query page of the adjustments in the receiving level

下面以“主軌出”選項(xiàng)卡中的查詢頁面為例進(jìn)行說明。

1）“主軌出”選項(xiàng)卡：包含了接收電平調(diào)整查詢頁面（簡稱“主軌出查詢頁面”）。

2）主顯示屏：用于顯示接收電平調(diào)整配線次序。

3）輔助顯示屏：用于顯示輔助內(nèi)容，顯示的內(nèi)容會隨著查詢功能不同而變化。

4）輸入?yún)^(qū)：顯示用戶輸入框，也會隨著選擇的查詢功能不同而變化。

5）鍵盤區(qū)：包含功能鍵區(qū)和普通鍵盤區(qū)。功能鍵用于選擇切換“主軌入優(yōu)先”、“接收電平優(yōu)先”和“逆向查詢”功能。

4.2 應(yīng)用場景和查詢功能

接收電平調(diào)整通常會遇到3種應(yīng)用場景，對應(yīng)的“主軌出查詢頁面”中也有3個(gè)查詢功能與之相適應(yīng)，使用方法如表1所示。

表1 不同的應(yīng)用場景與查詢功能的使用Tab.1 Diあerent application scenarios and the steps to perform query functions

5 控制器與程序工作邏輯

在設(shè)備調(diào)整輔助應(yīng)用中，控制器需要響應(yīng)用戶操作、處理數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)庫，最終將數(shù)據(jù)交給視圖對象來顯示。以主軌出查詢頁面的“接收電平優(yōu)先”功能為例，控制器、視圖對象與模型對象的載體是對應(yīng)的文件、類型和變量等。

視圖層：新建fragment_palmlist_zgc.xml文件，增加EditText1用于顯示數(shù)據(jù)，EditText2用于用戶輸入。

控制層：新建JSDPFragment.java文件，建立控制器JSDPFragment類。

模型層：新建JSDPParam.java文件，建立模型JSDPParam類，定義變量mJSDP用來存儲接收電平，定義變量mEditText1存儲將要在EditText1中顯示的配線數(shù)據(jù)。

在操作運(yùn)行過程中，該應(yīng)用程序的各層對象之間關(guān)系如圖4所示。用戶在EditText2中輸入需要的電平級，控制器從視圖層中獲取用戶輸入，進(jìn)行必要的判斷和計(jì)算，然后調(diào)用setJSDP()方法將電平級記錄在模型層的mJSDP變量中；用戶點(diǎn)擊“GO”鍵后，控制器調(diào)用數(shù)據(jù)庫驅(qū)動程序查詢數(shù)據(jù)庫，獲得的所需配線數(shù)據(jù)并存入模型層的mEditText1變量中；最后控制器從模型層獲取配線數(shù)據(jù)，并送到視圖層EditText1中顯示。SQLite Database用來存儲固定數(shù)據(jù)，即各種設(shè)備的調(diào)整表。KeyBoardDriver是自定義鍵盤驅(qū)動類，實(shí)現(xiàn)鍵盤的按壓監(jiān)測和鍵碼傳遞。

圖4 設(shè)備調(diào)整輔助應(yīng)用的對象圖解Fig.4 Diagram of the objects of the application to assist in equipment adjustment

如果在“主軌入優(yōu)先”功能下，控制器獲取用戶輸入主軌入電壓和主軌出電壓的值，可以按照公式（1）計(jì)算出相應(yīng)的接收電平，然后再進(jìn)行查詢。

6 模型層、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)安全

模型層JSDPParam類擁有私有變量，且只能通過私有方法setter/getter進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，從視圖獲取數(shù)據(jù)后，或控制器進(jìn)行運(yùn)算后都要先將數(shù)據(jù)存入模型中，控制器遵循“先存后取，無效清空”的原則存取數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)的存取出現(xiàn)競爭關(guān)系，以保證數(shù)據(jù)時(shí)效性和唯一性。

數(shù)據(jù)庫中存儲各種設(shè)備調(diào)整表，作為本地化的數(shù)據(jù)以供控制器查詢，應(yīng)用軟件不提供用戶直接操作數(shù)據(jù)庫的方法，保證數(shù)據(jù)的安全。

有關(guān)數(shù)據(jù)處理和更新視圖先后順序的代碼如圖5所示。

7 逆向查詢功能

逆向查詢，就是在已知實(shí)際配線的情況下反向查找對應(yīng)的電平級或者模擬網(wǎng)絡(luò)長度。通過應(yīng)用軟件的逆向查詢功能，工程師只需要在提示框中輸入配線連接關(guān)系就可以輕松的查詢到對應(yīng)的調(diào)整等級，且輸入時(shí)無需考慮配線和端子的順序，例如輸入J2-8～J2-14或者J2-14～J2-8都可以準(zhǔn)確識別。此外，通過模糊匹配還可以搜索到可能的其他等級。如果輸入的配線方法在調(diào)整表中查詢不到，軟件會給出警告。

即使實(shí)際配線很簡單，手動逆向查找也不是件容易的事情。軟件自動逆向查詢可以很輕松的解決這個(gè)問題，在進(jìn)行現(xiàn)場配線的正確性檢測中能夠起到事半功倍的效果，對設(shè)備調(diào)試和故障排查。

8 結(jié)論

基于Android系統(tǒng)的ZPW-2000A無絕緣軌道電路設(shè)備調(diào)整輔助應(yīng)用采用MVC應(yīng)用架構(gòu)、分層樹形用戶界面設(shè)計(jì)，便于程序的升級和擴(kuò)展。應(yīng)用的功能針對用戶的需要，面向多種應(yīng)用場景，能夠有效的輔助用戶的工作，提高工作效率，能夠給ZPW-2000A系列軌道電路產(chǎn)品的用戶帶來更好的使用體驗(yàn)。據(jù)對比測試，1個(gè)區(qū)段的調(diào)試過程大約節(jié)省2～5 min時(shí)間。如果完成上千個(gè)區(qū)段的設(shè)備調(diào)整將會積少成多，可以節(jié)約大量時(shí)間，也能減少紙張使用，創(chuàng)造出很大價(jià)值。

圖5 數(shù)據(jù)處理和更新視圖先后順序的代碼節(jié)選Fig.5 Part of the codes for data processing and updating the sequence of view objects