李 琦，蔡海勇，林 楷

（中國(guó)鐵路南昌局集團(tuán)公司 南平車(chē)務(wù)段，南平 353000）

隨著鐵路運(yùn)輸?shù)母咚侔l(fā)展，鐵路車(chē)務(wù)站段面臨日益復(fù)雜的安全形勢(shì)，迫切需要統(tǒng)一調(diào)度資源應(yīng)對(duì)突發(fā)情況并進(jìn)行高效的應(yīng)急處置。為此，全路各車(chē)務(wù)站段紛紛設(shè)立了安全生產(chǎn)指揮中心，統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度各種資源進(jìn)行應(yīng)急快速反應(yīng)。在安全生產(chǎn)指揮中心進(jìn)行應(yīng)急處置時(shí)，信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性往往起到十分關(guān)鍵的作用。目前安全生產(chǎn)指揮中心的短板是缺少一個(gè)統(tǒng)一的信息平臺(tái)能夠便捷快速地獲得所需的應(yīng)急調(diào)度信息。車(chē)務(wù)站段的資料信息都分散在各個(gè)孤立的信息系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)獲取信息十分不方便，嚴(yán)重影響了應(yīng)急反應(yīng)速度和效率。

近年來(lái)，基于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA，Service-Oriented Architecture）技術(shù)來(lái)集成信息，解決信息孤島問(wèn)題，已成為信息集成技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)[1]。國(guó)內(nèi)外基于SOA的應(yīng)用已經(jīng)有大量成功案例。但是SOA架構(gòu)是一套完整體系，要實(shí)現(xiàn)SOA，需要對(duì)現(xiàn)有信息系統(tǒng)進(jìn)行改造。對(duì)于鐵路車(chē)務(wù)站段這種小型單位，在資金成本受限的情況下較難完成基于SOA架構(gòu)的信息集成應(yīng)用。本文根據(jù)鐵路站段實(shí)際情況，提出了適合鐵路車(chē)務(wù)站段使用的信息集成方法，并著重研究了信息集成的2項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即Web Service技術(shù)和Python網(wǎng)頁(yè)爬取技術(shù)。

1 系統(tǒng)概述

1.1 建設(shè)目標(biāo)

安全生產(chǎn)指揮輔助系統(tǒng)旨在整合管內(nèi)各信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，為應(yīng)急調(diào)度指揮提供統(tǒng)一的信息服務(wù)，加強(qiáng)應(yīng)急處置能力。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能。

（1）地圖式導(dǎo)航展示：車(chē)務(wù)站段的各管內(nèi)單位按照其地理位置陳列在導(dǎo)航地圖上，進(jìn)行綜合信息展示，操作上可以實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得。

（2）信息資源整合：通過(guò)應(yīng)急指揮輔助系統(tǒng)可以訪問(wèn)分布在不同信息系統(tǒng)中的各種共享信息，并按照業(yè)務(wù)需求進(jìn)行整合。

（3）應(yīng)急快速處置：系統(tǒng)提供應(yīng)急處置流程的分類(lèi)檢索和查詢(xún)。

（4）決策支持：在資源信息整合的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，對(duì)信息進(jìn)行綜合、分析可視化，自動(dòng)地對(duì)應(yīng)急指揮人員需要注意的安全問(wèn)題進(jìn)行提示。

1.2 總體架構(gòu)

車(chē)務(wù)站段安全生產(chǎn)指揮輔助系統(tǒng)采用基于DWZ富客戶(hù)端（jQuery RIA framework）的Web架構(gòu)。DWZ富客戶(hù)端框架是國(guó)產(chǎn)開(kāi)源輕量級(jí)的UI開(kāi)發(fā)架構(gòu)，具有快速開(kāi)發(fā)、RIA思路和輕量級(jí)的特點(diǎn)。后臺(tái)系統(tǒng)采用MVC，即模型-視圖-控制器三層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)、界面顯示分離[2]，在頁(yè)面改變、個(gè)性化定制界面及用戶(hù)交互的同時(shí)，不需要重新編寫(xiě)業(yè)務(wù)邏輯。

該系統(tǒng)依托鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)，采集人事信息系統(tǒng)、安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)、辦公OA系統(tǒng)、施工管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)和車(chē)站管理系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，向安全生產(chǎn)指揮中心人員提供統(tǒng)一的信息匯集平臺(tái)，如圖1所示。

2 系統(tǒng)組成及功能

系統(tǒng)功能主要包括安全生產(chǎn)指揮模塊、應(yīng)急處置模塊、規(guī)章文電庫(kù)模塊、短信平臺(tái)、通訊錄和工具箱模塊，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組成及功能

2.1 安全生產(chǎn)指揮模塊

安全生產(chǎn)指揮模塊是集成信息的核心功能模塊。模塊提供一張車(chē)務(wù)段所屬機(jī)構(gòu)的模擬地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）分布圖和一張地圖導(dǎo)航圖。

模擬GIS分布圖如圖3所示。其中每個(gè)車(chē)站都是可操作的節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)可以顯示功能菜單，功能包括車(chē)站對(duì)應(yīng)的安全天、車(chē)站人員信息、通訊錄、站場(chǎng)平面圖、車(chē)站站細(xì)、車(chē)站管細(xì)、作業(yè)分析、施工信息、安全檢查問(wèn)題庫(kù)、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控等內(nèi)容，充分發(fā)揮GIS地圖所見(jiàn)即所得的特性，方便工作人員進(jìn)行快捷操作。該GIS分布圖還實(shí)現(xiàn)了信息的綜合展示，例如查看某車(chē)站現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)控視頻時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)違章，可以立即查看作業(yè)人員的詳細(xì)人事檔案以及最近違章記錄等信息。

圖3 車(chē)務(wù)段所屬機(jī)構(gòu)的模擬GIS分布圖

導(dǎo)航圖提供今日施工、今日天窗和重點(diǎn)關(guān)注等功能。今日施工和今日天窗功能動(dòng)態(tài)展示今日有施工和天窗的車(chē)站。在GIS地圖上會(huì)將今日有施工和天窗作業(yè)的車(chē)站標(biāo)紅提示，并顯示詳細(xì)信息。重點(diǎn)關(guān)注功能是在地圖上顯示后臺(tái)服務(wù)程序根據(jù)設(shè)定條件篩選出的本月需要重點(diǎn)關(guān)注的車(chē)站和人員，條件可以是車(chē)務(wù)段安全科發(fā)布的重點(diǎn)安全提示等信息。

2.2 應(yīng)急處理模塊

應(yīng)急處理模塊將車(chē)務(wù)段的各種應(yīng)急處置方案和應(yīng)急流程圖進(jìn)行整理和匯總并提供檢索和目錄分類(lèi)查詢(xún)功能。當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)急情況時(shí)可以便捷獲取應(yīng)急處置資料進(jìn)行處置[3]。

2.3 規(guī)章文電庫(kù)模塊

規(guī)章文電庫(kù)模塊主要包括車(chē)務(wù)段的各種規(guī)章資料，同樣提供檢索和目錄查詢(xún)功能，由于規(guī)章文電庫(kù)經(jīng)常更新，為方便各科室進(jìn)行更新，系統(tǒng)采用FTP上傳，WEB瀏覽方式更新規(guī)章文電庫(kù)。

2.4 短信平臺(tái)

短信平臺(tái)是調(diào)度指揮人員發(fā)送短信對(duì)外聯(lián)系的操作平臺(tái)。受限于鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)專(zhuān)網(wǎng)專(zhuān)用的特點(diǎn)，短信目前是對(duì)外聯(lián)系的便捷通道。

2.5 通訊錄

通訊錄主要采集人事管理系統(tǒng)中的人員通訊信息，并提供給調(diào)度指揮人員供其進(jìn)行便捷查詢(xún)。

2.6 工具箱模塊

工具箱模塊主要提供一些常用的系統(tǒng)鏈接和工具軟件供調(diào)度指揮人員使用。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 地圖繪制

車(chē)務(wù)段模擬GIS地圖采用可縮放矢量圖形（SVG，Scalable Vector Graphics）繪圖技術(shù)。SVG基于可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（XML，Extensible Markup Language），是一種用于描述二維矢量圖形的圖形格式[4]。SVG具有尺寸小、可壓縮性強(qiáng)、可伸縮以及開(kāi)放性等優(yōu)點(diǎn)，且在任何分辨率下都可高質(zhì)量地被打印。SVG編程主要有以下2個(gè)難點(diǎn)。

3.1.1 SVG地圖分辨率自適應(yīng)

客戶(hù)端顯示器的分辨率大小存在較大差異，從低的1024×768到1920×1024甚至更高， SVG地圖需能同時(shí)適應(yīng)這些不同的分辨率。需要以下步驟來(lái)解決該問(wèn)題。

（1）添加preserveAspectRatio=“xMinYMin meet”屬性，指定SVG圖形從屏幕的最左上角開(kāi)始顯示，并且保持等比縮放。

（2）利用SVG的viewBox屬性。viewBox是SVG的虛坐標(biāo)體系。根節(jié)點(diǎn)SVG元素添加viewBox屬性后，在SVG下的各圖形元素的大小和位置都依據(jù)viewBox限定的坐標(biāo)，而不是頁(yè)面的實(shí)際坐標(biāo)。本系統(tǒng)設(shè)定viewBox=“0 0 800 3000”，即將SVG頁(yè)面分成800×3000個(gè)小格。

（3）設(shè)置好viewBox屬性后，再用Js函數(shù)動(dòng)態(tài)設(shè)定svg元素的高和寬，從而進(jìn)行分辨率的自動(dòng)適應(yīng)和調(diào)整[5]。

3.1.2 地圖節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)定制

前期SVG地圖上的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)是保存在配置文件中的，但這種方法無(wú)法滿(mǎn)足地圖上節(jié)點(diǎn)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整的需求。目前系統(tǒng)采用將節(jié)點(diǎn)信息保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的方法。Web頁(yè)面通過(guò)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中機(jī)構(gòu)信息表，動(dòng)態(tài)繪制節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，在系統(tǒng)中另外增加一個(gè)定制調(diào)整地圖的頁(yè)面。用鼠標(biāo)拖拽節(jié)點(diǎn)到指定位置，即可保存節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而完成節(jié)點(diǎn)位置的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

3.2 與各信息系統(tǒng)的接口

車(chē)務(wù)段的人事信息系統(tǒng)，辦公OA系統(tǒng)和文件系統(tǒng)等都是獨(dú)立運(yùn)行。其開(kāi)發(fā)廠商和開(kāi)發(fā)時(shí)間都不同，僅提供基于HTML的Web訪問(wèn)方式。例如施工信息是辦公OA系統(tǒng)中的一個(gè)子模塊，每天由科室人員負(fù)責(zé)錄入。為便于利用辦公OA等信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，避免重復(fù)勞動(dòng)，在安全生產(chǎn)指揮輔助系統(tǒng)中設(shè)置了一個(gè)后臺(tái)服務(wù)程序，根據(jù)對(duì)接系統(tǒng)的不同，分兩種情況進(jìn)行處理。

3.2.1 自研信息系統(tǒng)處理方式

對(duì)于信息系統(tǒng)是自研系統(tǒng)的情況，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)基于Web Service的服務(wù)接口，后臺(tái)程序通過(guò)調(diào)用服務(wù)接口來(lái)獲取信息。Web Service是非常成熟的技術(shù),有大量的應(yīng)用案例。它是一個(gè)平臺(tái)獨(dú)立的、低耦合的、自包含的、基于可編程的Web的應(yīng)用程序[6]，可使用開(kāi)放的XML標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)，為企業(yè)業(yè)務(wù)流程的集成提供了一個(gè)通用機(jī)制[7]。本系統(tǒng)針對(duì)車(chē)站管理系統(tǒng)、辦公OA系統(tǒng)都開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的Web Service接口。

3.2.2 專(zhuān)業(yè)廠商開(kāi)發(fā)的信息系統(tǒng)處理方式

對(duì)于專(zhuān)業(yè)廠商開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，且系統(tǒng)未提供Web Service服務(wù)接口的情況，后臺(tái)程序通過(guò)基于Python技術(shù)的網(wǎng)頁(yè)爬取方法，每日定時(shí)讀取信息，將信息轉(zhuǎn)入安全生產(chǎn)指揮輔助系統(tǒng)中，較好地解決了信息共享的問(wèn)題。之所以使用Python進(jìn)行開(kāi)發(fā)，是由于Python不僅具有簡(jiǎn)單速度快、免費(fèi)開(kāi)源的特點(diǎn)，更重要的是它具有豐富的庫(kù)，可以高效地處理各種工作。網(wǎng)頁(yè)爬取有很多免費(fèi)的庫(kù)可以使用[8]。本系統(tǒng)的后臺(tái)程序使用了Requests庫(kù)、BeautifulSoup庫(kù)和Re庫(kù)進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)爬取和分析。后臺(tái)程序需要獲取安全管理信息系統(tǒng)中每日安全信息，而安全管理信息系統(tǒng)是用ASP.Net開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)頁(yè)面較多，這就需要通過(guò)使用Charles網(wǎng)頁(yè)抓包工具，分析出Web頁(yè)面的請(qǐng)求參數(shù)，然后利用Python的Requests庫(kù)模擬瀏覽器進(jìn)行操作，提取出Web返回信息，再利用BeautifulSoup庫(kù)對(duì)提取的信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化解析。解析數(shù)據(jù)采用以下兩種方式。

（1）對(duì)于結(jié)構(gòu)清晰的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)BeautifulSoup庫(kù)解析即可直接得到結(jié)果。

（2）如果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單靠BeautifulSoup庫(kù)無(wú)法獲取需要的結(jié)果，則需要使用Re庫(kù)進(jìn)行聯(lián)合解析[9]，Re庫(kù)是正則表達(dá)式庫(kù)，在Python中通過(guò)Re庫(kù)，可以直接調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)正則匹配。正則表達(dá)式模式被編譯成一系列的字節(jié)碼，然后由C編寫(xiě)的匹配引擎執(zhí)行[10]。例如安全管理信息系統(tǒng)中有一段信息是采用樹(shù)形結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示的，系統(tǒng)為了找到以id為T(mén)reeview_DWDMt開(kāi)頭，以1位到3位數(shù)字結(jié)尾的節(jié)點(diǎn)，使用了如下的語(yǔ)句進(jìn)行查找：

4 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一個(gè)月的試用，取得了令人滿(mǎn)意的效果，受到生產(chǎn)指揮人員的好評(píng)，目前已正式投入生產(chǎn)運(yùn)行，有效加強(qiáng)了車(chē)務(wù)站段的快速應(yīng)急處置能力。但是系統(tǒng)也存在一些不足，如信息采集與信息展示的耦合性還太強(qiáng)，而信息采集部分在不同應(yīng)用場(chǎng)景具有較強(qiáng)定制性，為了便于推廣需要降低信息采集與信息展示的耦合性，另外頁(yè)面需進(jìn)一步加強(qiáng)操作便利性等，是今后系統(tǒng)要改善的方向。