陳 姣，李湘宜，鐘遠寧

（卡斯柯信號有限公司，北京 100160）

國內(nèi)高鐵采用CTCS-2、CTCS-3級列控系統(tǒng)，列控數(shù)據(jù)是列控系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)及其設(shè)備的數(shù)據(jù)源，包括信號數(shù)據(jù)、線路坡度、線路速度、應(yīng)答器信息、車站進路數(shù)據(jù)表等，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的正確性與否，直接關(guān)系到行車的安全性。隨著國內(nèi)高鐵線路的不斷延伸，各列控系統(tǒng)對列控數(shù)據(jù)管理的要求進一步提高。

Entity Framework技術(shù)是新一代微軟.NET平臺中數(shù)據(jù)存取技術(shù)，是一種對象/關(guān)系映射（Object/Relational Map-ping,ORM）技術(shù)，實現(xiàn)了采用關(guān)系模型來組織數(shù)據(jù)與實體業(yè)務(wù)對象間的一一映射，解決數(shù)據(jù)持久化問題，不但可以提高開發(fā)效率，還可以進一步提高列控數(shù)據(jù)管理的有效性。

1 列控數(shù)據(jù)組成

列控工程數(shù)據(jù)主要包括正線信號數(shù)據(jù)表、線路速度/坡度表、橋梁隧道信息表、分相數(shù)據(jù)表、線路里程斷鏈明細表、車站信息表、應(yīng)答器位置表、進路信息表、RBC信息表、線路坡度表、道岔信息表、大號碼道岔數(shù)據(jù)包發(fā)送條件檢查范圍表、里程系信息表、異物侵限表、車站表、站內(nèi)軌道區(qū)段信息表和接觸網(wǎng)分相數(shù)據(jù)表。

2 Entity Framework技術(shù)介紹

2.1 傳統(tǒng)方法

一般而言，開發(fā)人員利用傳統(tǒng)技術(shù)進行系統(tǒng)開發(fā)時，需要和數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交換，在.NET平臺中，數(shù)據(jù)存儲交換技術(shù)通常有ODBC、DAO、ADO、ADO.NET等幾種數(shù)據(jù)層訪問技術(shù)，其中，開發(fā)者最常用的是手寫SQL語句，然后通過ADO.NET連接類與數(shù)據(jù)庫進行交互，這是較為常見的數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)。雖然這種技術(shù)接近底層，可以直接操作數(shù)據(jù)庫，但也存在SQL操作失誤風(fēng)險，并且當業(yè)務(wù)發(fā)生細小改變時也需要對數(shù)據(jù)庫訪問的SQL語言進行大量的修改，因此傳統(tǒng)方法需要耗費大量的時間和精力。

針對這種現(xiàn)狀，Entity Framework技術(shù)能夠極大改善傳統(tǒng)技術(shù)的缺點。

2.2 Entity Framework技術(shù)概述

Entity Framework技術(shù)的核心是實體數(shù)據(jù)模型（Entity Data Model,EDM）?；趯嶓w數(shù)據(jù)訪問的模型如圖1所示。

圖1 Entity Framework訪問模型Fig.1 Entity Framework access model

Entity Framework技術(shù)遵守對象/關(guān)系映射（ORM）的思想，抽象化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將每個數(shù)據(jù)庫對象都抽象成為應(yīng)用程序?qū)ο?entity)，而數(shù)據(jù)的字段都轉(zhuǎn)換為屬性(property)，關(guān)系轉(zhuǎn)換為結(jié)合屬性(association)。實體數(shù)據(jù)模型用于在實體框架基礎(chǔ)上生成應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的應(yīng)用，包括概念模型、存儲模型以及映射3大部分。概念模型主要負責訪問對象與屬性；存儲模型主要描述數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，比如表、主鍵、列、索引等，與Provider一起，負責實際對數(shù)據(jù)庫的訪問；映射將上方的概念模型層和下方的儲存模型層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)。

傳統(tǒng)方法與Entity Framework方法對比情況，如表1所示。

表1 傳統(tǒng)方法與Entity Framework對比Tab.1 Comparison of traditional method with Entity Framework

2.3 3種數(shù)據(jù)建模方式

Entity Framework提供3種數(shù)據(jù)建模方式。

1）Code-First模式

該模式可以先構(gòu)建業(yè)務(wù)模型，然后通過映射XML文件，完成模型到數(shù)據(jù)庫的映射，生成數(shù)據(jù)庫表。與傳統(tǒng)的先建表再編碼的方式相比，更加符合以業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流為中心的設(shè)計思想，而不是以數(shù)據(jù)庫為中心進行開發(fā)驅(qū)動。

2）Database-First模式

該模式是比較傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)建模方式，先完成數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計，再生成實體層的實體類，當系統(tǒng)中僅存在一個數(shù)據(jù)庫時，這種方法就比較簡單，只需做好原數(shù)據(jù)庫與實體間的映射關(guān)系，EF可以自動生成數(shù)據(jù)模型，且包含一一對應(yīng)的類及其屬性變量。

3）Model-First模式

該模式是利用Visual Studio設(shè)計出業(yè)務(wù)模型及它們之間的映射關(guān)系，然后再根據(jù)這些模型和映射關(guān)系生成數(shù)據(jù)庫表及代碼文件。

3 列控數(shù)據(jù)管理應(yīng)用實例

列控系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備及其仿真軟件：無線閉塞中心、列控中心、計算機聯(lián)鎖、臨時限速服務(wù)器等設(shè)備，均需按照列控數(shù)據(jù)表進行配置。通過Entity Framework技術(shù)，可以對列控數(shù)據(jù)表進行建模。

3.1 創(chuàng)建實體模型

根據(jù)信號數(shù)據(jù)表，對于每個室外信號設(shè)備，如：應(yīng)答器、信號機、軌道區(qū)段等實體建立模型，本文對每個設(shè)備均創(chuàng)建了一個類。

3.1.1 創(chuàng)建主鍵

為保證數(shù)據(jù)庫中表的完整性，每個表中都須包含一個主鍵，需要在表中某列或多個列的組合上定義一個主鍵（PRIMARY KEY）進行約束。

Code-First 模式下，通過類的屬性變量名稱來定義主鍵：聲明實體模型類時若將某屬性變量命名為ID 或<類名>ID，則該屬性將被定義為主鍵代碼如圖2所示。

圖2 創(chuàng)建主鍵Fig.2 Creating a primary key

3.1.2 創(chuàng)建主外鍵關(guān)系

在Code-First模式下，通過在相關(guān)聯(lián)的類中添加虛屬性來實現(xiàn)主外鍵關(guān)系。例如，本文中的SignalEntity類 和StationEntity類 分 別 表示信號機和車站類別，兩者間存在關(guān)聯(lián)，可在SignalEntity類中添加StationEntity虛屬性，從而完成兩者的關(guān)系關(guān)聯(lián)，同時在編譯過程中，程序后臺延遲加載數(shù)據(jù)，代碼如圖3所示。

圖3 創(chuàng)建主外鍵關(guān)系Fig.3 Creating a relationship of the primary and foreign key

3.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)上下文

為將實體模型映射到數(shù)據(jù)庫中，還需要創(chuàng)建數(shù)據(jù)上下文類：派生自System.Data.Entity.DbContext；本文創(chuàng)建了一個名稱為LineDataModel的數(shù)據(jù)上下文類，并定義了實體集屬性，代碼如圖4所示。

圖4 創(chuàng)建數(shù)據(jù)上下文Fig.4 Creating a data context

3.3 配置數(shù)據(jù)庫連接

使用Code-First開發(fā)模式時，將會在SQL Server Express實例中創(chuàng)建一個與DbContext名稱相同的數(shù)據(jù)庫，并且可以自動連接到這個數(shù)據(jù)庫。

關(guān)系映射就是數(shù)據(jù)庫字段和C#對象屬性的中間橋梁，這種實體框架的核心工作就是通過這個映射生成操作數(shù)據(jù)庫的SQL語句，并調(diào)用ADO.NET，至此，就完成了列控數(shù)據(jù)的EF建模。

4 應(yīng)用前景

基于Entity Framework建模的列控數(shù)據(jù)管理可以應(yīng)用于仿真測試系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)、維護終端、計算機聯(lián)鎖、列控中心、無線閉塞中心的配置數(shù)據(jù)生成，按照結(jié)構(gòu)體導(dǎo)出的方式生產(chǎn)嵌入式系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)文件。

同時，也可作為列控數(shù)據(jù)管理技術(shù)平臺的數(shù)據(jù)核心處理，可以依據(jù)相關(guān)規(guī)范，進行數(shù)據(jù)驗證工作。

5 結(jié)束語

基于Entity Framework方法的列控數(shù)據(jù)建模，更加注重業(yè)務(wù)層面，加強了系統(tǒng)開發(fā)邏輯性和可維護性，與先建立數(shù)據(jù)庫再進行編碼的傳統(tǒng)方法相比，在業(yè)務(wù)改變時，不需要對數(shù)據(jù)庫訪問的SQL語言進行大量修改，有效提高了開發(fā)效率。