程仁德

（河南交投中原高速鄭洛建設(shè)有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，云計算技術(shù)應(yīng)運而生，該技術(shù)憑借著自身虛擬化、動態(tài)可擴展、按需部署、靈活性高等特征被廣泛地應(yīng)用于高速公路機電系統(tǒng)設(shè)計中，不僅為用戶有效地創(chuàng)建了虛擬化場景，為用戶提供了良好的互動體驗服務(wù)，還能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。因此，在云計算技術(shù)的應(yīng)用背景下，如何科學設(shè)計高速公路機電系統(tǒng)是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)建設(shè)目的

高速公路機電系統(tǒng)建設(shè)目的主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①提高設(shè)備檢修工作的開展效率和效果；②提高設(shè)備檢測工作評定結(jié)果的精確性和真實性；③規(guī)范機電工程養(yǎng)護質(zhì)量檢測內(nèi)容；④構(gòu)建系統(tǒng)化、統(tǒng)一化的機電設(shè)備維護數(shù)據(jù)中心庫；⑤為用戶提供強大的輔助管理功能和統(tǒng)計分析功能；⑥通過構(gòu)建智能化終端，使機電設(shè)備檢修效率得以大幅度提升。

1.2 系統(tǒng)N層架構(gòu)設(shè)計

1.2.1 系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)功能架構(gòu)在具體的設(shè)計中，要嚴格按照“低耦合、高內(nèi)聚”設(shè)計要求，利用云計算技術(shù)，確保該系統(tǒng)具有較高的可拓展性、可維護性和可操作性[1]，以滿足系統(tǒng)非功能服務(wù)需求。此外，該系統(tǒng)在參照現(xiàn)有系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上，逐一設(shè)計和實現(xiàn)設(shè)備管理模塊、故障分析預(yù)處理模塊、維護計劃模塊、倉庫管理模塊、GIS 庫管理模塊、統(tǒng)計報表模塊和決策分析模塊等。

1.2.2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)設(shè)計

在對系統(tǒng)邏輯架構(gòu)進行設(shè)計期間，技術(shù)人員需利用云計算設(shè)計與分層設(shè)計相結(jié)合的方式，完成對系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)的科學設(shè)計，該系統(tǒng)被劃分為以下四個層次：

（1）數(shù)據(jù)層。該層主要通過借助SQLServer 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全、可靠存儲。

（2）數(shù)據(jù)訪問層。該層主要用于對關(guān)系數(shù)據(jù)庫操作指令的安全存儲，該關(guān)系數(shù)據(jù)庫操作指令主要是由數(shù)據(jù)訪問層在文件進行讀寫時所發(fā)出的指令，該指令包含數(shù)據(jù)增刪改查等操作，這些操作的實現(xiàn)需要利用云計算技術(shù)所構(gòu)建的虛擬平臺，完成對數(shù)據(jù)的增刪改查以及備份、遷移和擴展。通過利用數(shù)據(jù)訪問層，可以為用戶提供關(guān)系數(shù)據(jù)庫的訪問功能。

（3）業(yè)務(wù)邏輯層。該層主要包含兩大類[2]，一類是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，另一類是業(yè)務(wù)邏輯。應(yīng)用程序在處理各項業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)期間，通常需要集中存儲于該層中，利用業(yè)務(wù)邏輯層，可以提高多種事務(wù)的管理水平。通過多種組件，可以實現(xiàn)對底層系統(tǒng)各個功能的有效封裝，通過所封裝好的底層功能組件，構(gòu)建出符合用戶個性化使用需求的功能服務(wù)模塊。

（4）表示層。該層位于業(yè)務(wù)邏輯層的上方[3]，通過該層，可以向用戶提供強大的接口服務(wù)功能。此外，通過利用表示層，可以為用戶提供強大的人機交互功能，確保系統(tǒng)將用戶將提交后的信息數(shù)據(jù)安全、可靠地傳輸于業(yè)務(wù)邏輯層中，由業(yè)務(wù)邏輯層負責對這些信息數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理。該層主要包含決策分析模塊、權(quán)限管理模塊等多種模塊[4]。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫作為高速公路機電系統(tǒng)的重要組成部分，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全傳輸、存儲和管理的基礎(chǔ)，因此，為進一步提高該系統(tǒng)的運行性能，保證系統(tǒng)核心功能的實現(xiàn)效果，技術(shù)人員要做好對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計。下文以“設(shè)備分類表、入庫單明細管理表”為例，對數(shù)據(jù)庫具體設(shè)計進行介紹，如表1、表2所示。

表1 設(shè)備分類表

表2 入庫單明細管理表

2 系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)方法及過程

該系統(tǒng)在具體的設(shè)計中，主要參照了軟件工程的設(shè)計過程，同時，嚴格按照CMMI3 相關(guān)標準和要求，借助B/S 三層架構(gòu)模式，使用JAVA 編程語言，運用云計算技術(shù)，完成對系統(tǒng)功能設(shè)計。此外，系統(tǒng)設(shè)計過程還利用了云計算技術(shù)和UML建模技術(shù)，完成對系統(tǒng)核心功能的設(shè)計。為更好地提升高速公路機電系統(tǒng)的運行性能，滿足用戶的多樣化使用需求，現(xiàn)將該系統(tǒng)劃分為以下五大模塊，分別是設(shè)備管理模塊、故障分析預(yù)處理模塊、維護計劃模塊、倉庫管理模塊、GIS 庫管理模塊、統(tǒng)計報表模塊和決策分析模塊。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖設(shè)計示意圖

2.2 基于臺賬的設(shè)備管理子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

目前，高速公路機電設(shè)備臺賬均采用手工制表方式，然后在各個收費站形成相應(yīng)的設(shè)備臺賬。采用手工方式制作臺賬期間，如果存在漏填問題，將造成數(shù)據(jù)缺乏一定的全面性、完整性和真實性，同時，也增加了后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計的難度。為解決這一問題，現(xiàn)針對高速公路機電設(shè)備使用需求，設(shè)計機電設(shè)備臺賬管理模塊，該管理模塊的設(shè)計和應(yīng)用，不僅為各個收費站提供了強大數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計功能，也便于操作人員高效化、智能化統(tǒng)計設(shè)備分類結(jié)果，為操作人員的日常工作提供了極大的便利。臺賬管理對象主要包含機電設(shè)備的ID 編號、設(shè)備名稱、設(shè)備；型號、設(shè)備生產(chǎn)廠家、設(shè)備參數(shù)等，然后，實現(xiàn)對機電設(shè)備標準庫的統(tǒng)一化、規(guī)范化管理和維護。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)機電設(shè)備標準庫實際使用需求，完成對機電設(shè)備臺賬的科學構(gòu)建。應(yīng)用該臺賬，可以實現(xiàn)對機電設(shè)備運行情況以及維修情況的全面了解和把控，便于后期機電設(shè)備養(yǎng)護工作的有效開展。

2.3 基于流程的故障分析與處理子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

機電設(shè)備故障分析和處理子系統(tǒng)作為高速公路機電系統(tǒng)的重要組成部分，在具體的設(shè)計中，需要采用現(xiàn)場檢測的方式，做好對機電設(shè)備故障信息的全面化、完整化記錄和保存，同時，利用計算機提醒功能，便于操作人員快速區(qū)分出需要維修的設(shè)備，為后期領(lǐng)導(dǎo)決策的制定提供重要的依據(jù)和參考。目前，維修和采購機電設(shè)備期間均采用手工整理的方式完成對設(shè)備采購表格的制作，并利用打印機將其打印出來，然后提交給上級部門，由上級部門對其進行審核，操作流程比較復(fù)雜繁瑣，嚴重降低了辦公效率和效果。為解決這一問題，設(shè)計一套系統(tǒng)化、電子化的電子采購審批流程，不僅可以降低操作失誤率，還能避免因領(lǐng)導(dǎo)不在場而影響審批工作的有效開展。故障處理流程主要包括設(shè)備故障分析、設(shè)備故障申報、設(shè)備維修受理確認、向代維單位故障申報、故障處理跟蹤、設(shè)備維修、維修完成確認與評價七個環(huán)節(jié)。

2.4 計劃管理子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

計劃管理作為高速公路機電系統(tǒng)重要功能，主要負責對機電設(shè)備的日常維護和保養(yǎng)、員工培訓計劃以及設(shè)備庫存計劃落實情況的追蹤和記錄。其中，以月為劃分標準，維護計劃主要劃分為巡檢月計劃、抽查月計劃、養(yǎng)護月計劃等。

2.5 倉庫管理子系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

倉庫管理子系統(tǒng)除了可用于對基本工作的管理以及對出入庫異常信息資料的記錄外，還能為用戶提供多種即時性報表，便管理人員全面地了解和把握當前倉儲貨物所對應(yīng)的實際收發(fā)情況、盤點情況，為后期科學管控倉儲貨物奠定堅實的基礎(chǔ)。該子系統(tǒng)所對應(yīng)的設(shè)計流程主要包含以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）設(shè)備采購。在這一環(huán)節(jié)中，需要針對設(shè)備故障分析結(jié)果，根據(jù)實際需要，采購相應(yīng)的設(shè)備，此時，系統(tǒng)會自動進入設(shè)備采購流程中，達到電子化辦公的目的，提高機電設(shè)備智能化管理水平。

（2）備品備件分類。系統(tǒng)針對用戶的個性化使用需求，完成對備件分類的科學定義[5]，便于用戶根據(jù)所劃分的備件類別，更好地開展機電設(shè)備信息化管理工作。

（3）備品備件入庫與出庫。當設(shè)備被成功購買后，在保證設(shè)備質(zhì)量的達標的基礎(chǔ)上，以物品屬性為分類標準，將其分門別類地放入不同的倉庫內(nèi)，同時，用戶根據(jù)自己的需求，從倉庫中取出相應(yīng)的設(shè)備。

2.6 設(shè)備分析與輔助決策子系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

設(shè)備分析與輔助決策子系統(tǒng)的科學設(shè)計，能夠確保高速公路機電系統(tǒng)具有強大的決策分析功能，該子系統(tǒng)能從系統(tǒng)建模、數(shù)據(jù)分析與挖掘等環(huán)節(jié)出發(fā)，采用柱狀圖，將維修頻率高的機電設(shè)備形象、直觀地呈現(xiàn)在用戶面前，便于后期對這些機電設(shè)備的及時維護和更換維修[6]。該子系統(tǒng)在對機電設(shè)備故障次數(shù)進行分析期間，用戶可以根據(jù)所設(shè)置的時間段以及地理位置，從眾多的故障設(shè)備中挑選出維修頻率較高的5 個設(shè)備，然后采用報表的方式，將這些設(shè)備的信息直觀、形象地呈現(xiàn)在用戶面前，提醒維修人員及時維修和更換設(shè)備，避免因設(shè)備維修、更換不及時而影響整個系統(tǒng)的正常運行。

3 結(jié)語

綜上所述，本文利用云計算技術(shù)，在充分結(jié)合系統(tǒng)建設(shè)目標的基礎(chǔ)上，嚴格按照軟件工程設(shè)計過程，提出一系列切實可行的系統(tǒng)功能以及架構(gòu)設(shè)計方案。設(shè)計中，首先采用B/S 三層架構(gòu)模式、云計算技術(shù)和Java 開發(fā)技術(shù)，保證系統(tǒng)核心功能的實現(xiàn)效果，同時，利用SQLServer 數(shù)據(jù)庫，在結(jié)合相關(guān)建模技術(shù)的前提下，設(shè)計出一款滿足高速公路使用需求的高速公路機電系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝靈活、操作簡單，具有一定的應(yīng)用前景。