基于MVC的鐵路供電管理系統(tǒng)設(shè)計

吳佳旭

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京 102600）

1 引言

近幾年來，我國鐵路供電段在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及信息共享方面投入了大量資源，取得了良好的成果，但就當(dāng)下的現(xiàn)狀而言，部分信息管理系統(tǒng)由于使用時間已經(jīng)較長，同時，鐵路電力方面的需求也在持續(xù)變化，因此，原本的管理系統(tǒng)已經(jīng)難以完全滿足現(xiàn)實需求，部分管理系統(tǒng)在兼容性方面存在較大的漏洞，不僅移植難度較大，而且系統(tǒng)更新、升級以及維護方面也已到達瓶頸。此外，部分鐵路供電段采用的信息管理系統(tǒng)只能滿足部分業(yè)務(wù)需求，在處理實際業(yè)務(wù)時存在明顯的局限性，無法實現(xiàn)信息高效共享與利用?？紤]供電管理單位具體業(yè)務(wù)的需求，基于MVC 模式設(shè)計一套新的鐵路供電管理系統(tǒng)，充分利用相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)管理決策的自動化、智能化，推動鐵路供電管理單位業(yè)務(wù)活動規(guī)范化、集成化以及信息化發(fā)展。

2 MVC模式概述

MVC 模式是一種軟件設(shè)計模式，由3 部分構(gòu)成：Model（模型）、View（視圖）以及Controller（控制器），該模式采用一種業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)顯示分離的方法組織代碼，將業(yè)務(wù)邏輯聚集到一個部件里面，在界面和用戶圍繞數(shù)據(jù)的交互功能被改進和個性化定制的同時，不需要重新編寫業(yè)務(wù)邏輯，被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)頁設(shè)計中。MVC 模式的運行過程如下：由控制器負責(zé)接收用戶請求，并根據(jù)請求類型調(diào)用對應(yīng)的模型進行處理；處理完成后，由模型將結(jié)果反饋至控制器，控制器則將結(jié)果反饋至對應(yīng)的視圖，最終，用戶可以在客戶端看到相應(yīng)的信息。模型對應(yīng)的是軟件程序中的數(shù)據(jù)邏輯部分，主要負責(zé)從數(shù)據(jù)庫中存取數(shù)據(jù)；視圖對應(yīng)的是軟件程序中的數(shù)據(jù)顯示部分，其主要根據(jù)模型數(shù)據(jù)進行創(chuàng)建；控制器對應(yīng)的是軟件程序當(dāng)中的數(shù)據(jù)交互部分，主要負責(zé)向模型發(fā)送請求、用戶輸入以及從視圖當(dāng)中讀取數(shù)據(jù)信息。

MVC 模式的優(yōu)點表現(xiàn)在以下4 個方面：

1）低耦合性。業(yè)務(wù)層與視圖層相分離，可以在不改變模型與控制器代碼的情況下改變視圖層，這就意味著當(dāng)鐵路電力業(yè)務(wù)發(fā)展變化時，只需要改變模型層即可。

2）高適用性與重用性。MVC 模式可以允許用戶使用多種不同視圖訪問同一個服務(wù)器代碼，包括無線瀏覽器與Web 瀏覽器，適用性較廣[1]。

3）可維護性好、開發(fā)周期短。MVC 模式降低了用戶接口開發(fā)以及維護的技術(shù)難度，整體開發(fā)周期較短，而且維護性較好，同時，由于業(yè)務(wù)層與視圖層相分離，使得修改以及維護更加便捷、容易。

4）部署更為合理。由于采用MVC 模式可有效縮短開發(fā)時間，因此，程序員就可以將工作重心集中在業(yè)務(wù)邏輯部分，而界面程序員則可以集中精力在軟件表現(xiàn)形式方面。

3 鐵路供電段業(yè)務(wù)活動以及供電管理系統(tǒng)設(shè)計目標

3.1 供電段業(yè)務(wù)活動

鐵路供電管理由各供電段負責(zé)。供電段在整個鐵路系統(tǒng)內(nèi)屬于基層單位，主要負責(zé)電氣化鐵路接觸網(wǎng)的建設(shè)以及維修管理，配電所、變電所以及分區(qū)接觸網(wǎng)供電工作，以及鐵路電力設(shè)備計劃性檢修以及事故搶修活動的指揮。供電段通常處于鐵路的核心樞紐位置，作業(yè)區(qū)靠近大型車站周圍，以便及時開展鐵路電力設(shè)備維護管理以及接觸網(wǎng)檢修等工作。供電段的主要業(yè)務(wù)活動就是負責(zé)供電段管轄范圍內(nèi)電力系統(tǒng)的管理，包括分區(qū)所、開閉所、牽引變電所、接觸網(wǎng)以及AT（自耦變壓器）所等。具體工作內(nèi)容是日常運行管理、計劃性檢修、日常維護保養(yǎng)以及設(shè)備測試等。此外，當(dāng)轄區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生供電識別故障時，需要及時確定故障源并組織作業(yè)人員參與搶修，快速恢復(fù)正常供電，確保鐵路電力系統(tǒng)正常發(fā)揮作用。

3.2 供電管理系統(tǒng)設(shè)計目標

鐵路供電管理系統(tǒng)主要是服務(wù)于鐵路供電段的日常工作，因此，在設(shè)計上必須體現(xiàn)良好的適用性，高度契合鐵路供電段的業(yè)務(wù)活動需求，同時，也要創(chuàng)造較高的社會效益與經(jīng)濟效益?；阼F路供電段電力業(yè)務(wù)活動的需求，在供電管理系統(tǒng)設(shè)計中制定如下目標：

1）技術(shù)先進，即設(shè)計開發(fā)本系統(tǒng)應(yīng)采用當(dāng)前先進的技術(shù)手段，系統(tǒng)應(yīng)為用戶提供高效、便捷的服務(wù)。需要注意的是，技術(shù)手段的選擇應(yīng)以系統(tǒng)實際需求為準，避免因過分強調(diào)采用先進技術(shù)手段延長開發(fā)周期。

2）權(quán)限管理精確，即根據(jù)供電管理系統(tǒng)用戶進行權(quán)限分配，不同用戶群體賦予不同的操作權(quán)限，這樣不僅便于各種業(yè)務(wù)活動的開展，同時，也能有效避免違規(guī)操作以及信息泄漏的問題。

3）融入以人為本理念，即在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)以用戶滿意為最高追求，切實滿足用戶的需求，讓用戶用得安心、舒心。這就要求系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)人員需要與用戶進行深入交流，了解和分析用戶的需求。

4）開發(fā)設(shè)計的供電管理系統(tǒng)不僅要滿足當(dāng)下鐵路電力業(yè)務(wù)的需求，同時，系統(tǒng)還需要擴展性需求，以便根據(jù)后續(xù)業(yè)務(wù)需求變化更新和升級系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性[2]。

5）實用性目標，即基于MVC 的鐵路供電管理信息系統(tǒng)的開發(fā)要從鐵路行業(yè)的實際業(yè)務(wù)需求、人員情況、技術(shù)資源等眾多因素考慮。軟件設(shè)計時，一方面要使所開發(fā)的系統(tǒng)人機界面友好，操作方便；另一方面要能滿足客戶的需求。

4 基于MVC的鐵路供電管理系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以軟件工程設(shè)計思想為指導(dǎo)，以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建安全、高效的供電管理系統(tǒng)平臺，開發(fā)出一個實用性好、可靠性高的鐵路供電管理系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計過程中需要遵循以下3 方面原則：

1）可靠性原則，這是供電管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)性要求，也是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提，要求系統(tǒng)必須具備一定的容錯能力，最大限度地控制系統(tǒng)故障率[3]。

2）先進性原則，設(shè)計開發(fā)鐵路供電管理系統(tǒng)的最終目標是服務(wù)于鐵路電力業(yè)務(wù)活動，因此，在系統(tǒng)設(shè)計上必須要具備先進性、前沿性，不僅要代表當(dāng)下最高水平，同時，也要考慮到鐵路系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。

3）安全性原則，這是所有軟件程序設(shè)計必須遵循的基礎(chǔ)性原則，鐵路供電管理系統(tǒng)設(shè)計也不例外，必須要有效保障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全以及數(shù)據(jù)安全。根據(jù)國鐵集團對于供電調(diào)度方面的標準規(guī)范，系統(tǒng)服務(wù)器以及數(shù)據(jù)服務(wù)器均選擇放置在鐵路供電段機房，并采用局域網(wǎng)實現(xiàn)路局、供電段用戶的連接，最終實現(xiàn)信息的高效共享。

4.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

4.2.1 人事信息系統(tǒng)

人事信息系統(tǒng)主要管理人事基礎(chǔ)信息，通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對人事信息的修改、增刪等，具體功能主要涵蓋以下3個方面：

1）人事信息添加，系統(tǒng)支持單一以及批量添加人事信息，包括姓名、年齡、性別、民族、出生日期、政治面貌、工種以及安全等級等。

2）人事信息修改、刪除以及查詢，系統(tǒng)支持具有相應(yīng)權(quán)限的用戶對人事信息進行修改、刪除，同時也支持查詢基礎(chǔ)人事信息。

3）人員考核以及人事調(diào)動，系統(tǒng)支持供電段人事科對所屬人員進行考核以及人事調(diào)動。

4.2.2 設(shè)備信息系統(tǒng)

設(shè)備信息系統(tǒng)主要是對供電段所屬各項設(shè)備進行管理，根據(jù)設(shè)備類別、功能等實施分類管理，從而實現(xiàn)自動化設(shè)備管理，降低設(shè)備管理成本，提升設(shè)備管理水平。設(shè)備信息管理系統(tǒng)的管理范圍包括接觸網(wǎng)設(shè)備、變配電所設(shè)備，涵蓋了供電段所有設(shè)備信息，可以為設(shè)備維護保養(yǎng)、維修更換提供數(shù)據(jù)支持。

4.2.3 地圖信息系統(tǒng)

在本系統(tǒng)設(shè)計中，結(jié)合高德地圖提供的地圖服務(wù)設(shè)計了地圖信息系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以反映接觸網(wǎng)設(shè)備檢修狀態(tài)；可以幫助維修作業(yè)人員快速、精準地定位故障點，從而爭取更多的搶修時間。根據(jù)實際要求，在基礎(chǔ)信息配置對應(yīng)的車間工區(qū)的經(jīng)緯度在地圖上進行顯示。用戶通過查詢功能可以準確地定位到相關(guān)聯(lián)的位置。該模塊可以與接觸網(wǎng)運行檢修系統(tǒng)、問題庫系統(tǒng)等有機地結(jié)合在一起。能比較直觀地顯示對接觸網(wǎng)、變電設(shè)備進行檢修，在檢修過程中發(fā)現(xiàn)的問題可以直接納入問題庫中。

4.2.4 管理制度系統(tǒng)

管理制度系統(tǒng)主要是收錄供電段業(yè)務(wù)活動的各項管理規(guī)章制度，支持在不同工況下在線瀏覽、下載等服務(wù)。根據(jù)制度類別、級別進行分類管理，供電段職工可以根據(jù)上級要求以及自身需求進行查閱，從而明確崗位職責(zé)以及操作規(guī)范等。

4.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

4.3.1 設(shè)計原則

關(guān)于供電管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則，主要包括以下方面：

1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫開發(fā)設(shè)計的時間不低于系統(tǒng)整體開發(fā)時間的40%。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計直觀地反映了用戶需求，要求在設(shè)計開發(fā)過程中要最大限度地滿足用戶需求，反復(fù)與用戶進行溝通，明確各項需求并全部體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中；若需求暫時不明確，則必須存在不確定因素，并在設(shè)計中保留可更改的字段。

2）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計要綜合考慮系統(tǒng)運轉(zhuǎn)、中專數(shù)據(jù)、表間的內(nèi)在聯(lián)系以及模塊交互等多方面因素，不能僅局限于頁面演示版（demo）表面。設(shè)計開發(fā)人員必須認識到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計并非單純的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲，還涉及邏輯數(shù)據(jù)存儲的問題。

3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計需要解決效率以及優(yōu)化問題，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計應(yīng)實現(xiàn)以最少量的表、最簡單的表關(guān)系解決海量數(shù)據(jù)的存儲問題。

4.3.2 概念模型設(shè)計

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中，需要將客觀存在轉(zhuǎn)化為計算機語言，這會使設(shè)計開發(fā)人員的注意力往往集中在細節(jié)限制上，很難將精力集中于信息處理結(jié)構(gòu)方面，因此，考慮從數(shù)據(jù)觀點出發(fā)，通過觀察分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、存儲以及傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，構(gòu)建1個邏輯結(jié)構(gòu)即概念模型。概念模型通常以E-R（Enitity Relationship Diagram，實體-聯(lián)系）圖表示，其涵蓋3 個基本要素，分別是實體、屬性以及聯(lián)系，其中，實體通常以矩形表示，屬性相同的實體在特征與性質(zhì)方面也具備統(tǒng)一性，可以采用實體名稱即屬性特征集合抽象同類型實體。屬性通常以橢圓表示，并采用無向邊將其與對應(yīng)實體連接，表現(xiàn)的是該實體的某一種特性，而一個實體可以由多個屬性刻畫，相互之間以無向邊連接。聯(lián)系通常以菱形表示，也可以將其理解為關(guān)系，菱形內(nèi)標注的是聯(lián)系名稱，其與實體之間以無向邊聯(lián)系。如圖1所示為本系統(tǒng)部門、職工E-R 圖。

圖1 部門、職工E-R圖

4.3.3 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計

物理結(jié)構(gòu)設(shè)計屬于數(shù)據(jù)庫設(shè)計開發(fā)的后半部分，所謂物理結(jié)構(gòu)設(shè)計就是將某個特定邏輯結(jié)構(gòu)應(yīng)用到具體環(huán)境當(dāng)中，邏輯數(shù)據(jù)模型需要選擇一個具體運行環(huán)境，這個運行環(huán)境提供了存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及存儲數(shù)據(jù)方法，此過程就是物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。

4.3.4 代碼結(jié)構(gòu)設(shè)計

編碼是軟件程序設(shè)計開發(fā)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)想的具體實現(xiàn)過程，其直接關(guān)系到系統(tǒng)運行效果。系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)想不同，則代碼量也會表現(xiàn)出較大差異，為確保系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)進度以及質(zhì)量，需要根據(jù)系統(tǒng)模塊將設(shè)計開發(fā)人員進行分組，各自負責(zé)相應(yīng)模塊代碼編寫，但所有設(shè)計開發(fā)人員必須遵循統(tǒng)一的編碼規(guī)范，這樣便于系統(tǒng)后期的維護，可以節(jié)省大量人力物力以及時間。

5 結(jié)語

通過對鐵路供電段電力業(yè)務(wù)需求進行分析研究，設(shè)計了一套基于MVC 模式的鐵路供電管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)兼容性、穩(wěn)定性良好，部署較為便捷，同時也具備一定的可擴展性，極大地便捷了鐵路電力業(yè)務(wù)活動。