李國慶，李德海

十三五期間，我國在鐵路建設(shè)的投入日益加大，計(jì)算機(jī)信息軟件領(lǐng)域的技術(shù)在鐵路運(yùn)營和設(shè)備管理上的應(yīng)用也越來越廣泛。目前鐵路信號(hào)設(shè)備廠家在現(xiàn)場對繼電器、ZD6 轉(zhuǎn)轍機(jī)、ZDJ9 轉(zhuǎn)轍機(jī)、密貼檢查器等產(chǎn)品進(jìn)行維護(hù)維修時(shí)，對其相關(guān)信息的收集一般采用手工記錄，存在信息傳遞不及時(shí)，后續(xù)還需人工進(jìn)行電子記錄轉(zhuǎn)化，效率低且易出錯(cuò)的問題。為此，本文結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，提出基于J2EE 架構(gòu)及其核心技術(shù)，將設(shè)備的維修數(shù)據(jù)收集過程和數(shù)據(jù)管理追溯過程進(jìn)行信息化處理，達(dá)到準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，并具有統(tǒng)計(jì)分析功能的目的。

1 J2EE架構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用

J2EE的全稱是Java 2 Platform Enterprise Edition，是一種基于Java 語言的行業(yè)開發(fā)規(guī)范，具有獨(dú)立性、可移植性、安全規(guī)范性、廣泛應(yīng)用性等特點(diǎn)，在保持Java 語言平臺(tái)獨(dú)立性的基礎(chǔ)上，可解決各程序間的系統(tǒng)接口兼容性，使軟件的開發(fā)過程更加清晰和簡明，是目前軟件開發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛的平臺(tái)架構(gòu)解決方案［1-3］。

2 技術(shù)架構(gòu)

如圖1 所示，本文提出的鐵路信號(hào)設(shè)備維修信息采集系統(tǒng)是一個(gè)基于J2EE 的分布式架構(gòu)，采用了J2EE 的三層體系，分別為表示層、邏輯處理層和數(shù)據(jù)層。

圖1 J2EE三層架構(gòu)體系

2.1 表示層

表示層就是應(yīng)用軟件呈現(xiàn)給用戶的交互終端。用戶通過表示層終端獲取信息和信息輸入，實(shí)現(xiàn)交互功能。用戶通過操作界面，先登錄賬號(hào)進(jìn)入主界面，輸入轉(zhuǎn)轍機(jī)、繼電器等設(shè)備的銘牌信息以及現(xiàn)場狀態(tài)數(shù)據(jù)；然后由表示層將輸入的信息或指令傳達(dá)給邏輯處理層，并將處理的結(jié)果以用戶能識(shí)別的形式進(jìn)行顯示。如調(diào)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，查看維修后的歷史記錄，查看數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果等。表示層選擇Apache Web服務(wù)器作為交互界面終端服務(wù)。

在企業(yè)辦公系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了信息采集系統(tǒng)交互模塊，客戶端同時(shí)支持手機(jī)端和PC端。PC端即管理賬號(hào)應(yīng)用端口，通過Web 瀏覽器和HTML 網(wǎng)頁，客戶端可實(shí)現(xiàn)查看、調(diào)用數(shù)據(jù)；手機(jī)端的軟件以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)錄入功能為主，數(shù)據(jù)調(diào)用功能為輔，憑借二維碼、條形碼的識(shí)別轉(zhuǎn)碼技術(shù)，將現(xiàn)場設(shè)備的信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，進(jìn)而通過手機(jī)無線傳輸至系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)企業(yè)的組織架構(gòu)和人員結(jié)構(gòu)，表示層采用分層網(wǎng)形式進(jìn)行賬號(hào)管理，按照級別設(shè)置賬號(hào)權(quán)限，分為后臺(tái)維護(hù)賬號(hào)、管理者賬號(hào)（部長）和操作賬號(hào)（業(yè)務(wù)員）3個(gè)級別，采用單點(diǎn)登錄方式。

2.2 邏輯處理層

邏輯處理層的主要作用是對表示層的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯和權(quán)限檢查，根據(jù)檢查結(jié)果將數(shù)據(jù)分解到對應(yīng)的數(shù)據(jù)層，經(jīng)數(shù)據(jù)層操作處理后，再將結(jié)果反饋回表示層。邏輯處理層的核心業(yè)務(wù)就是按照索引詞調(diào)用維修數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，進(jìn)行查閱和統(tǒng)計(jì)分析。

一般情況下，邏輯處理層承擔(dān)邏輯運(yùn)算處理，并聯(lián)系表示層和數(shù)據(jù)層，其應(yīng)用服務(wù)器所承受的負(fù)載很大，而且根據(jù)應(yīng)用模塊功能與規(guī)模的擴(kuò)展，客戶端數(shù)量的增加，其負(fù)載也會(huì)逐漸加重。為解決負(fù)載問題，應(yīng)用服務(wù)器利用J2EE 架構(gòu)的負(fù)載均衡技術(shù)，將維修信息采集系統(tǒng)的關(guān)鍵處理分布到多臺(tái)服務(wù)器。具體過程是：應(yīng)用服務(wù)器在接收表示層的處理請求指令后，根據(jù)負(fù)載均衡算法，將請求指令發(fā)送到多臺(tái)服務(wù)器中指定的一臺(tái)。這樣系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)槟撑_(tái)服務(wù)器的中斷而導(dǎo)致整體的中斷，容錯(cuò)率有效提高，也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

對于50 人以下的應(yīng)用服務(wù)，可以采用Tomcat Application Server［4］；對于50～300 人的應(yīng)用服務(wù)，可以選用 Resin Application Server［5］；對于高端的應(yīng) 用 ， 可 采 用 IBM Websphere［6］， Bea Web Logic［7］，SUN ONE Application Server等典型服務(wù)器。本系統(tǒng)采用了Resin Application Server。

如圖2 所示，根據(jù)需要進(jìn)行現(xiàn)場維修的流程設(shè)計(jì)，并對登錄、發(fā)起信息錄入、掃描識(shí)別設(shè)備、確認(rèn)設(shè)備信息及修改、選擇維修項(xiàng)目、保存數(shù)據(jù)、上傳數(shù)據(jù)、調(diào)用數(shù)據(jù)分析等流程設(shè)計(jì)相應(yīng)的處理命令，包括信息采集功能的邏輯處理，負(fù)責(zé)發(fā)起信息采集命令、調(diào)用手機(jī)端程序命令、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換命令、數(shù)據(jù)傳輸命令，及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)調(diào)用命令等，根據(jù)程序語言構(gòu)建各個(gè)功能模塊之間的邏輯關(guān)系。

圖2 現(xiàn)場維修服務(wù)流程

2.3 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層功能上主要由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的數(shù)據(jù)庫和處理、緩存數(shù)據(jù)的Java Bean 組成。數(shù)據(jù)庫的管理模型見圖3，分為主數(shù)據(jù)庫和二級子庫。主數(shù)據(jù)庫包括基礎(chǔ)信息庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫和其他信息庫。其中基礎(chǔ)信息庫包括組織信息數(shù)據(jù)、人員信息數(shù)據(jù)、維修單位數(shù)據(jù)二級子庫；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫包括產(chǎn)品設(shè)備數(shù)據(jù)、故障及編碼數(shù)據(jù)、維修故障數(shù)據(jù)二級子庫；其他信息庫為擴(kuò)展的生產(chǎn)數(shù)據(jù)調(diào)取功能，預(yù)設(shè)相關(guān)數(shù)據(jù)接口，從企業(yè)MES、ERP FRCAS 等系統(tǒng)抽取生產(chǎn)物料信息、產(chǎn)品追溯信息等。根據(jù)設(shè)置的管理權(quán)限分級別調(diào)取相應(yīng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同權(quán)限的數(shù)據(jù)查看功能，甚至是數(shù)據(jù)歸類分析功能。

圖3 數(shù)據(jù)庫管理模型

設(shè)備維修信息采集系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫鏈接池技術(shù)［8］，提供應(yīng)用所需要的數(shù)據(jù)庫鏈接，并將一些比較龐大的數(shù)據(jù)放入系統(tǒng)進(jìn)行緩存，以提高數(shù)據(jù)訪問的速度和數(shù)據(jù)處理的效率。系統(tǒng)利用大型數(shù)據(jù)庫提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，儲(chǔ)存繼電器、轉(zhuǎn)轍機(jī)等設(shè)備的現(xiàn)場維修數(shù)據(jù)及相關(guān)系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)支持SQL Server 2000［9］及以上版本、以及 Oracle 等可容納大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。

在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)上，設(shè)置維修地點(diǎn)、用戶單位、維修時(shí)間、工作者、產(chǎn)品編號(hào)、維修項(xiàng)目、故障類型等數(shù)據(jù)字段，并規(guī)定其數(shù)據(jù)類型。這些子數(shù)據(jù)庫的設(shè)立為表現(xiàn)層的應(yīng)用提供必要的數(shù)據(jù)支持，同時(shí)構(gòu)建了整體的維修業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新的數(shù)據(jù)為具體的業(yè)務(wù)分析和管理決策提供了信息參考。

3 系統(tǒng)實(shí)例

根據(jù)需求（見圖4），將系統(tǒng)的功能分為數(shù)據(jù)采集功能和數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)分析功能。

圖4 系統(tǒng)功能圖

3.1 數(shù)據(jù)采集功能

在手機(jī)終端安裝APP 軟件，使用其攝像頭掃描設(shè)備的編碼條，或手動(dòng)按照編碼條的數(shù)字錄入軟件。在手機(jī)軟件中，以工作者賬號(hào)登錄后，進(jìn)入維修信息上報(bào)功能界面，點(diǎn)選銘牌信息掃碼，用手機(jī)攝像頭掃描產(chǎn)品出廠附帶的設(shè)備條碼后，軟件會(huì)自動(dòng)顯示設(shè)備的序號(hào)、產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)、出廠日期等信息；然后填選故障類型、維修方式、維修時(shí)間地點(diǎn)等維修項(xiàng)目信息，并點(diǎn)擊提交，將產(chǎn)品的維修記錄數(shù)據(jù)錄入到系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)。同時(shí)產(chǎn)品維修記錄通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)，定時(shí)連接VPN 傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器，最終完成數(shù)據(jù)的采集錄入過程。

3.2 數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)分析功能

服務(wù)器的管理界面可以對現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析，見圖5。管理界面可看到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖，包括問題分類統(tǒng)計(jì)、當(dāng)月數(shù)據(jù)曲線和按人員上報(bào)的統(tǒng)計(jì)圖等，此處顯示的視窗也可由后臺(tái)維護(hù)權(quán)限根據(jù)需求進(jìn)行設(shè)置，如按維修設(shè)備種類的統(tǒng)計(jì)圖、按用戶單位分類統(tǒng)計(jì)圖等。

圖5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)視窗

通過軟件的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)檢索管理功能，可以調(diào)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表，按照設(shè)置的維修人員、日期、時(shí)間、產(chǎn)品分類、用戶單位、問題類型等關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，檢索出的表格可以文本文檔的形式導(dǎo)出。同時(shí)，還設(shè)置了與企業(yè)其他信息化管理系統(tǒng)的互聯(lián)接口，既可以調(diào)用生產(chǎn)物資、質(zhì)量等信息數(shù)據(jù)，也可以反向上傳維修記錄動(dòng)態(tài)，更新企業(yè)產(chǎn)品追溯信息數(shù)據(jù)，相當(dāng)于初步構(gòu)建了產(chǎn)品的運(yùn)維數(shù)據(jù)庫，填補(bǔ)了企業(yè)設(shè)備追溯系統(tǒng)中在用設(shè)備維修數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理功能。

4 結(jié)束語

基于J2EE 的設(shè)備現(xiàn)場維修數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的管理應(yīng)用平臺(tái)，目前已應(yīng)用于西安鐵路信號(hào)公司現(xiàn)場維修鐵路信號(hào)設(shè)備的過程中，運(yùn)行穩(wěn)定，已實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)。自公司內(nèi)使用該信息化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和傳送，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)整理和追溯功能，與公司OA 自動(dòng)化辦公系統(tǒng)和ERP 系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)流程互通和數(shù)據(jù)互通，并為之后搭建企業(yè)FRCAS 平臺(tái)預(yù)留了功能和數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)接口，保持企業(yè)信息化體系的擴(kuò)展性、兼容性，是一次將信息化技術(shù)在鐵路信號(hào)維修領(lǐng)域的成功應(yīng)用。