高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

喻文文，鄭新建

（江西交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司南昌東管理中心信息分中心，江西南昌 330000）

0 引言

隨著高速公路管理步入智能化時(shí)代，全面應(yīng)用各種信息技術(shù)工具，高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)投入使用，并發(fā)揮重要作用。作為高速公路管理的支撐體系，高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子傳感技術(shù)以及智能技術(shù)等多樣功能于一體，為高速公路安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，顯著提升了高速公路管理效率，合理控制管理成本，驅(qū)動(dòng)公路交通文明發(fā)展。

本文以某省交通集團(tuán)為研究案例，該集團(tuán)現(xiàn)有高速公路運(yùn)營(yíng)分公司18家、參控股公司4家，轄區(qū)包含13座隧道、78對(duì)服務(wù)區(qū)以及238個(gè)高速公路收費(fèi)站，涉及約10萬(wàn)臺(tái)套各種機(jī)電設(shè)備。為了加強(qiáng)機(jī)電設(shè)備管理，確保高速公路管理各項(xiàng)工作有序推進(jìn)，針對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備管理與維護(hù)工作制定三級(jí)管理方案，分別為集團(tuán)公司信息管理中心、運(yùn)營(yíng)分公司信息監(jiān)控中心以及駐點(diǎn)維護(hù)小組。

1 高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該集團(tuán)采用的高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)框架為“B/S(Browser/Server)”模式，使用該軟件時(shí)不會(huì)受到客戶(hù)端環(huán)境的影響，這與高速公路運(yùn)維工作人員需要異地辦公的實(shí)際情況相適應(yīng)，滿(mǎn)足分散式辦公需求。用戶(hù)基于B/S架構(gòu)，通過(guò)瀏覽器與服務(wù)器相連，即可處理相關(guān)業(yè)務(wù)；但由于在服務(wù)器端集中進(jìn)行業(yè)務(wù)計(jì)算處理，服務(wù)器需要承載較大的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力。因此，在應(yīng)用軟件時(shí)采用較為成熟的三層架構(gòu)比較合理，在多個(gè)服務(wù)器端部署業(yè)務(wù)邏輯層，再將系統(tǒng)容量擴(kuò)充，滿(mǎn)足持續(xù)性增長(zhǎng)業(yè)務(wù)需求[1]。另外，三層架構(gòu)模式的安全性更高，在業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)所有數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)行為進(jìn)行集中處理，降低惡意訪(fǎng)問(wèn)的發(fā)生概率。

該系統(tǒng)包含表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）以及數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層（DAL）三層架構(gòu)模式，詳見(jiàn)圖1。其一為表現(xiàn)層（UI）。主要顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息及相關(guān)功能，并通過(guò)交互式界面接收來(lái)自用戶(hù)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)；其二為業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）。輔助于操作數(shù)據(jù)層信息，進(jìn)行邏輯處理；其三為數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層（DAL）。支持對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)信息的錄入、修改、更新、查找或刪除等功能。從以上三大層次關(guān)系來(lái)看，業(yè)務(wù)邏輯層承載了業(yè)務(wù)邏輯以及系統(tǒng)主要功能；中間層則主要處理建立業(yè)務(wù)規(guī)則、檢驗(yàn)合法性以及訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)等工作?？蛻?hù)端與數(shù)據(jù)庫(kù)之間以組件、中間層為載體，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)和中間層的交互操作[2]。

圖1 高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)構(gòu)架示意圖

在移動(dòng)端和PC端之間進(jìn)行交互設(shè)計(jì)，共劃分三級(jí)系統(tǒng)，具體如下：

（1）前端功能。主要有圖片文件、js文件以及jsp文件等格式，用于展現(xiàn)系統(tǒng)功能，支持用戶(hù)與系統(tǒng)之間的交互作用。

（2）后臺(tái)服務(wù)端。包括數(shù)據(jù)庫(kù)操作（DBO）、服務(wù)器端程序等功能，支持后臺(tái)業(yè)務(wù)邏輯操作，并可以用于查詢(xún)、修改以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

（3）手機(jī)移動(dòng)APP。用戶(hù)通過(guò)手機(jī)端安裝APP軟件，能夠在線(xiàn)實(shí)現(xiàn)部分功能操作，便于信息采集，支持用戶(hù)交互。

2 高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 功能模塊設(shè)計(jì)

高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)共設(shè)計(jì)八個(gè)功能模塊，詳見(jiàn)圖2，具體功能分布如下：

（1）維修管理功能。針對(duì)設(shè)備故障維修，該系統(tǒng)具備較為完善的管理流程，在線(xiàn)支持上報(bào)故障、分配任務(wù)、維修故障、確認(rèn)維修以及評(píng)估維修等功能，確保能及時(shí)維修，保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行；另外，該系統(tǒng)還可以查看歷史訂單，便于了解設(shè)備在某段時(shí)間發(fā)生故障的次數(shù)以及維修成本支出等內(nèi)容；本模塊與微信公眾號(hào)關(guān)聯(lián)，定期在企業(yè)微信群同步上傳報(bào)修信息，用戶(hù)隨時(shí)查看維修進(jìn)度，做好維修管理[3]。

（2）倉(cāng)庫(kù)管理功能。涉及諸多子模塊，包括出入庫(kù)管理、調(diào)撥管理、庫(kù)存查詢(xún)以及倉(cāng)庫(kù)盤(pán)點(diǎn)等，全程記錄備品備件的審批、調(diào)撥、采購(gòu)、出入庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)以及報(bào)廢等重要信息，聯(lián)合各類(lèi)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理。

（3）維保管理功能。針對(duì)不同設(shè)備采取預(yù)防性管理措施，可以對(duì)各種設(shè)備規(guī)則進(jìn)行自定義，并生成預(yù)防性維護(hù)計(jì)劃；維修人員按照計(jì)劃時(shí)間巡檢維護(hù)設(shè)備，記錄詳細(xì)的維修過(guò)程以及維修結(jié)果。用戶(hù)通過(guò)系統(tǒng)查看列表，能了解各項(xiàng)計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度以及相應(yīng)費(fèi)用支出。

（4）統(tǒng)計(jì)分析功能。對(duì)設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行在線(xiàn)統(tǒng)計(jì)并生成報(bào)表，報(bào)表內(nèi)容包括匯總維修工作總量、匯總備品備件使用數(shù)量、匯總設(shè)備故障以及管理倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存等，便于評(píng)估分析各設(shè)備全壽命周期，統(tǒng)計(jì)設(shè)備完好率，分析修復(fù)時(shí)長(zhǎng)[4]。

（5）數(shù)據(jù)展示功能。在機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理過(guò)程中，通過(guò)子系統(tǒng)生成數(shù)據(jù)，具體包括：設(shè)備基礎(chǔ)信息、庫(kù)存及盤(pán)點(diǎn)信息、預(yù)防性維護(hù)信息、故障維修記錄以及經(jīng)設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)生成的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；該模塊主要集中展示并處理重要信息，隨時(shí)反饋機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，為運(yùn)維管理人員采取相應(yīng)工作措施提供依據(jù)。

（6）車(chē)輛管理功能。借助樹(shù)列表的方式，對(duì)各部門(mén)現(xiàn)有車(chē)輛信息進(jìn)行公開(kāi)展示，并通過(guò)百度地圖對(duì)車(chē)輛位置定位管理；用戶(hù)可根據(jù)自身權(quán)限在百度地圖上查看車(chē)輛所在具體位置，并可查詢(xún)車(chē)輛信息，如車(chē)輛狀態(tài)、車(chē)輛所在經(jīng)緯度、車(chē)牌號(hào)、車(chē)輛負(fù)責(zé)人、GPS設(shè)備編號(hào)以及車(chē)輛當(dāng)前狀態(tài)、車(chē)輛歷史軌跡等[5]。

（7）基礎(chǔ)設(shè)置功能。自定義維持系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，如高速公路的中心經(jīng)緯度、起點(diǎn)名稱(chēng)與編號(hào)、重點(diǎn)名稱(chēng)與編號(hào)、所屬機(jī)構(gòu)等路段信息；自定義并維護(hù)高速公路收費(fèi)站信息、所轄車(chē)道信息、監(jiān)控室情況；錄入生產(chǎn)商及維護(hù)商等廠(chǎng)家信息；倉(cāng)庫(kù)信息的錄入與維護(hù)，具體包括備品備件分類(lèi)、倉(cāng)庫(kù)地址、倉(cāng)庫(kù)類(lèi)型、倉(cāng)庫(kù)名稱(chēng)、所屬機(jī)構(gòu)以及管理員信息等[6]。

（8）系統(tǒng)管理功能。支持自定義設(shè)置系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)，配置不同用戶(hù)、不同角色的權(quán)限，另外還可以提供有關(guān)日志管理、通用參數(shù)及菜單等系統(tǒng)運(yùn)行需要的信息。

圖2 高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)功能示意圖

下面主要介紹該集團(tuán)采用的高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)中的維修管理、倉(cāng)庫(kù)管理、維保管理等模塊。

2.2 維修管理

明確劃分維修管理的職責(zé)與定位，制定相對(duì)詳盡的維修管理流程，明確每個(gè)不同階段的響應(yīng)處理時(shí)間及處理措施，對(duì)維修時(shí)長(zhǎng)、維修費(fèi)用進(jìn)行核算分析，列入設(shè)備歷史信息，為評(píng)估設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及進(jìn)行相關(guān)人員考核提供重要依據(jù)，確保及時(shí)維修，保障維修效率與質(zhì)量，促進(jìn)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化與高效化管理。

使用設(shè)備相關(guān)人員一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)生故障，可以在線(xiàn)第一時(shí)間上報(bào)設(shè)備故障，本單位的報(bào)修員通過(guò)系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警信息，再進(jìn)一步上交報(bào)修單，進(jìn)入故障維修流程。報(bào)修單到達(dá)派修員處，根據(jù)現(xiàn)有可接單的維修員各自擅長(zhǎng)領(lǐng)域以及任務(wù)分配情況下發(fā)派修單，由適合的維修員負(fù)責(zé)維修工作。維修員接到任務(wù)之后，可以先遠(yuǎn)程調(diào)試，若無(wú)法解決問(wèn)題，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)維修，確保設(shè)備故障能及時(shí)修復(fù)，填寫(xiě)并上交維修單；報(bào)修員再次復(fù)核設(shè)備修復(fù)情況，若維修完畢，則在確認(rèn)單上簽字，同時(shí)評(píng)價(jià)本次維修質(zhì)量；對(duì)于本次維修產(chǎn)生的費(fèi)用，由維修員核算并上報(bào)；派修員綜合評(píng)估本次維修過(guò)程，完成維修任務(wù)[7]。在每個(gè)環(huán)節(jié)，系統(tǒng)都會(huì)有工表單自動(dòng)生成。

各角色在維修過(guò)程中只能負(fù)責(zé)本領(lǐng)域的內(nèi)容，只有維修工程師有權(quán)限參與整個(gè)維修過(guò)程，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)維修管理結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，監(jiān)控整個(gè)維修過(guò)程，做好科學(xué)評(píng)估。

設(shè)備常見(jiàn)故障主要包括軟件故障、通信故障、掉電、黑屏及死機(jī)等。按照設(shè)備故障情況進(jìn)行分析：一級(jí)故障即單一設(shè)備故障，不會(huì)中斷車(chē)道收費(fèi)業(yè)務(wù)，修復(fù)時(shí)間不得超過(guò)24h；二級(jí)故障即重要設(shè)備故障，導(dǎo)致中斷單個(gè)車(chē)道收費(fèi)業(yè)務(wù)，修復(fù)時(shí)間不得超過(guò)12h；三級(jí)故障即緊急搶修的嚴(yán)重故障，導(dǎo)致中斷全部或者大部分車(chē)道收費(fèi)業(yè)務(wù)。

2.3 倉(cāng)庫(kù)管理

在倉(cāng)庫(kù)管理環(huán)節(jié)，基于完整的生命周期進(jìn)行備品備件管理，從進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)到出庫(kù)使用、設(shè)備盤(pán)點(diǎn)、故障返庫(kù)、修復(fù)入庫(kù)以及報(bào)廢處理，同時(shí)支持不同區(qū)域之間的倉(cāng)庫(kù)聯(lián)動(dòng)，整合鄰近倉(cāng)庫(kù)之間的互補(bǔ)需求，制定可行性調(diào)撥機(jī)制，確?？茖W(xué)管理備品備件，加強(qiáng)出入庫(kù)管理，并且做到全面跟蹤、靈活調(diào)配，為高速公路運(yùn)營(yíng)管理單位科學(xué)、規(guī)范地管理各倉(cāng)庫(kù)備品備件提供幫助[8]。

2.4 維保管理

分公司管理人員根據(jù)設(shè)備運(yùn)行所需提前制定預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，包括具體的維護(hù)單位、預(yù)計(jì)費(fèi)用與實(shí)際費(fèi)用、期次、生成日期等。根據(jù)系統(tǒng)中生成的計(jì)劃明細(xì)，明確哪些設(shè)備在哪一時(shí)間段需要采取維護(hù)保養(yǎng)措施，較為詳細(xì)地記錄設(shè)備名稱(chēng)、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備規(guī)格、安裝位置、費(fèi)用支出以及其他維護(hù)項(xiàng)[9]。

3 高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)能否安全、穩(wěn)定運(yùn)行，與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的水平息息相關(guān)。因此在開(kāi)發(fā)軟件過(guò)程中，需高度重視高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方案。具體實(shí)施過(guò)程中，注意事項(xiàng)如下：

（1）完善數(shù)據(jù)庫(kù)信息，剔除冗余數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)能精準(zhǔn)體現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足基本的存儲(chǔ)要求。

（3）為終端用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)提供方便，數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)時(shí)效性良好。

（4）具備較為可靠的數(shù)據(jù)安全機(jī)制。

通過(guò)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，能夠?yàn)楹笃诰S護(hù)系統(tǒng)或者擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)提供便利條件，保障系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效率[10]。在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合分析用戶(hù)需求，建立相對(duì)完善的概念模型。設(shè)計(jì)獨(dú)立的概念模型，一般包括兩種類(lèi)型：其一，設(shè)計(jì)集中模式。按照需求，由統(tǒng)一機(jī)構(gòu)或者人員負(fù)責(zé)全局設(shè)計(jì)，對(duì)于一些簡(jiǎn)單、小型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)比較適用；其二，設(shè)計(jì)視圖集成模式。分別設(shè)計(jì)不同子系統(tǒng)的模式，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整合集成，構(gòu)成新的全局模式。由于高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)需求相對(duì)簡(jiǎn)單，因此本系統(tǒng)可考慮采用第一種設(shè)計(jì)模式。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文研究的高速公路信息化機(jī)電管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)編寫(xiě)模式為瀏覽器/服務(wù)器，利用Java script或Extjs等語(yǔ)言編寫(xiě)前臺(tái)信息，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為Mysql5.5。高速公路管理公司可以利用該系統(tǒng)進(jìn)行日常設(shè)備維護(hù)管理，滿(mǎn)足預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、日常維護(hù)、設(shè)備分類(lèi)、設(shè)備監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、備品備件倉(cāng)儲(chǔ)管理等基本業(yè)務(wù)需求，同時(shí)還可以做到隨時(shí)查詢(xún)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過(guò)大屏展示，為用戶(hù)日常應(yīng)用提供便利。該系統(tǒng)支持統(tǒng)計(jì)分析并在線(xiàn)管理設(shè)備檔案、故障信息以及維修信息，權(quán)限用戶(hù)可隨時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行全生命周期管理，合理控制維護(hù)成本，提高設(shè)備利用率，延長(zhǎng)使用周期，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。