地鐵供電安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

楊柳青

（中鐵十二局集團(tuán)電氣化工程有限公司，天津 300308）

0 引 言

在信息全球化的今天，信息技術(shù)在促進(jìn)各國(guó)經(jīng)濟(jì)、科技和社會(huì)發(fā)展方面發(fā)揮著越來越重要的作用。對(duì)于城市軌道交通行業(yè)而言，其主要任務(wù)是為人們提供便捷的通勤方式，供電系統(tǒng)設(shè)備是日常維護(hù)保養(yǎng)的重點(diǎn)。傳統(tǒng)人工管理與維護(hù)最大的問題在于成本高，而且不能對(duì)日常出現(xiàn)的問題及時(shí)進(jìn)行反饋與整改。在此背景下，需要研發(fā)地鐵供電安全系統(tǒng)，以此來解決當(dāng)今地鐵供電設(shè)備工作中遇到的諸多問題，提高管理效率[1]。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

地鐵供電安全系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計(jì)中，前端數(shù)據(jù)的采集主要依靠前端各類傳感器設(shè)備，每一個(gè)設(shè)備采集感知的數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。這些數(shù)量眾多的傳感器設(shè)備組成無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)傳感器設(shè)備參數(shù)的設(shè)置和用戶的指令，物聯(lián)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的采集、處理、分析工作。獲取數(shù)據(jù)后通過信息平臺(tái)進(jìn)行處理，信息平臺(tái)采用Spring Boot框架實(shí)現(xiàn)。Spring Boot框架分組整合了不同項(xiàng)目開發(fā)中經(jīng)常使用的依賴，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目Maven或Gradle構(gòu)建的一次性添加，簡(jiǎn)化了Spring項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和開發(fā)流程[2]。

具體開發(fā)環(huán)境Eclipse工作界面如圖1所示。

圖1 Eclipse工作界面

1.2 MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)中，MySQL是目前主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之一。在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，整個(gè)數(shù)據(jù)信息不是存儲(chǔ)在一個(gè)大倉(cāng)庫(kù)，而是根據(jù)數(shù)據(jù)信息的類別存儲(chǔ)到不同的表格中，能夠有效提高數(shù)據(jù)信息的靈活性。整個(gè)數(shù)據(jù)信息的查詢采用標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)句，方便技術(shù)人員快速上手操作。目前MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)采用雙授權(quán)的機(jī)制，根據(jù)業(yè)務(wù)處理需求分別給出開源版本與商用版本，有效提升此數(shù)據(jù)庫(kù)使用的靈活性。

MySQL圖形化工作界面如圖2所示。

2 系統(tǒng)需求分析

2.1 系統(tǒng)可行性分析

系統(tǒng)需求分析階段，從多個(gè)角度來分析地鐵供電安全系統(tǒng)開發(fā)的可行性內(nèi)容，具體包括管理可行性、經(jīng)濟(jì)可行性與技術(shù)可行性。

（1）管理可行性?；谟脩舻牟僮鱽磉M(jìn)行分析，在具體事務(wù)的管理中，本系統(tǒng)能夠?yàn)榈罔F公司相關(guān)工作人員提供良好的信息化服務(wù)[3]。

（2）經(jīng)濟(jì)可行性。從經(jīng)濟(jì)角度來分析，系統(tǒng)開發(fā)成本較低，所需要的軟件開發(fā)工具都是開源的，而硬件部分都是地鐵公司自有，額外需要購(gòu)買的較少，系統(tǒng)的研發(fā)與使用能夠產(chǎn)生良好的效益。

（3）技術(shù)角度可行性。經(jīng)過技術(shù)選型分析，確定信息平臺(tái)采用Spring Boot技術(shù)搭建。此技術(shù)是目前開發(fā)采用的主流技術(shù)，總體成熟穩(wěn)定可靠，能夠完成各類系統(tǒng)業(yè)務(wù)的處理[4]。

2.2 需求分析

整個(gè)地鐵供電安全系統(tǒng)的分析需要結(jié)合系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象進(jìn)行，服務(wù)對(duì)象主要是地鐵公司的員工，所有的業(yè)務(wù)邏輯程序都在服務(wù)器端，這些用戶的操作需要在服務(wù)器端進(jìn)行響應(yīng)處理。在設(shè)計(jì)整個(gè)地鐵供電安全系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能時(shí)，需要結(jié)合具體的操作用例來進(jìn)行分析。系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能用例如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能用例

（1）遠(yuǎn)程控制。針對(duì)出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，及時(shí)解決問題。

（2）設(shè)備監(jiān)測(cè)。針對(duì)地鐵供電系統(tǒng)的各類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將運(yùn)行的參數(shù)信息發(fā)送到系統(tǒng)平臺(tái)中。

（3）異常報(bào)警。針對(duì)各類監(jiān)測(cè)過程中發(fā)生的異常信息進(jìn)行記錄與管理，并發(fā)出異常報(bào)警。

（4）安全運(yùn)維。針對(duì)整體異常報(bào)警的內(nèi)容，及時(shí)安排運(yùn)維人員進(jìn)行處理。

除了系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能外，還需要考慮其他因素，例如響應(yīng)時(shí)間、并發(fā)性。響應(yīng)時(shí)間是系統(tǒng)核心性能體現(xiàn)，需要對(duì)各個(gè)實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行充分測(cè)試，最大響應(yīng)時(shí)間不能超過3 s，否則容易帶來不好的用戶體驗(yàn)[5]。在整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，由于系統(tǒng)需要面向多用戶進(jìn)行管理與操作，因此需要對(duì)多用戶量訪問系統(tǒng)時(shí)的處理效果進(jìn)行測(cè)試與記錄，以此判斷整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)

地鐵供電安全系統(tǒng)采用Java Web體系中的Spring Boot技術(shù)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)技術(shù)架構(gòu)分為3層，分別是業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層以及數(shù)據(jù)層。Spring Boot技術(shù)采用基于MVC的體系進(jìn)行開發(fā)，此開發(fā)模式主要的特點(diǎn)是可擴(kuò)展性強(qiáng)，整個(gè)業(yè)務(wù)邏輯程序之間的耦合度低[6]。系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)體系架構(gòu)

在基于MVC模式實(shí)現(xiàn)的地鐵供電安全系統(tǒng)中，每一層架構(gòu)的工作目標(biāo)與處理內(nèi)容不同，需要完成核心主營(yíng)業(yè)務(wù)的分析與設(shè)計(jì)。用戶層主要與用戶進(jìn)行交互處理，圍繞用戶的處理需求實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測(cè)、異常報(bào)警、安全運(yùn)維以及用戶管理等功能。每一次的處理結(jié)果需要在用戶層進(jìn)行展示，同時(shí)需要的數(shù)據(jù)信息與管理后的數(shù)據(jù)信息都要存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。業(yè)務(wù)邏輯層是整個(gè)系統(tǒng)中的重點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)用戶的操作需要來完成業(yè)務(wù)邏輯處理的實(shí)現(xiàn)與管理。在整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中，數(shù)據(jù)層的核心目標(biāo)是給整個(gè)系統(tǒng)用戶提供完善的數(shù)據(jù)處理信息，這些內(nèi)容都存儲(chǔ)到不同的數(shù)據(jù)庫(kù)表格中，在用戶操作時(shí)完成整體數(shù)據(jù)的更新與存儲(chǔ)[7]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式設(shè)計(jì)

根據(jù)具體的使用場(chǎng)景設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，系統(tǒng)日常運(yùn)維與管理涉及到地鐵公司的多個(gè)部門，所有涉及到的管理人員都需要遠(yuǎn)程登錄到此系統(tǒng)對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)發(fā)起管理操作。結(jié)合實(shí)際的業(yè)務(wù)處理流程，整個(gè)系統(tǒng)采用B/S模式實(shí)現(xiàn)訪問操作，其中數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)與分析，以此完成地鐵供電設(shè)備的監(jiān)測(cè)和對(duì)安全信息進(jìn)行管理。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

服務(wù)器端是整個(gè)程序處理的核心，根據(jù)需求分析確定系統(tǒng)的功能。用戶在瀏覽器端對(duì)這些功能進(jìn)行操作，然后從數(shù)據(jù)層調(diào)取這些數(shù)據(jù)信息，處理后將異常報(bào)警、遠(yuǎn)程控制等信息反饋給表現(xiàn)層，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的更新。服務(wù)器端包括數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)主要進(jìn)行各類相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與日常管理操作[8]。地鐵公司的運(yùn)維人員、管理人員等用戶能夠與服務(wù)器端進(jìn)行交互與處理，及時(shí)完成數(shù)據(jù)信息的更新。瀏覽器端主要面向整個(gè)地鐵公司不同部門的用戶，操作簡(jiǎn)潔是首要設(shè)計(jì)目標(biāo)。用戶登錄系統(tǒng)后，能夠根據(jù)處理需求快速完成設(shè)備監(jiān)測(cè)、異常報(bào)警、遠(yuǎn)程控制等模塊的操作。在每一次操作后，用戶能夠在系統(tǒng)中查閱到這些反饋信息，以便后續(xù)問題溯源。

4 結(jié) 論

圍繞需求分析的內(nèi)容，采用Java Web開發(fā)中的Spring Boot框架搭建系統(tǒng)，該框架具備良好的安全性與開源性特點(diǎn)，后續(xù)可以根據(jù)系統(tǒng)處理需要進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化。系統(tǒng)采用3層架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，能夠降低設(shè)備監(jiān)測(cè)、異常報(bào)警、安全運(yùn)維等主要業(yè)務(wù)之間的耦合度，有效提升系統(tǒng)可擴(kuò)展性。整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程滿足了用戶處理需求，未來需要進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、安全性等進(jìn)行性能判斷與分析，結(jié)合用戶的使用意見來對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。