基于UML的智能公交調(diào)度實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建模研究

廖化容 毛棋 陳歡 鐘建男

摘 要：實(shí)踐教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，也是提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的重要手段。為了在實(shí)踐性教學(xué)、培訓(xùn)手段及科研上有重大突破，本文以公交調(diào)度指揮系統(tǒng)中的重要崗位--車站調(diào)度員為研究對(duì)象，利用UML對(duì)智能公交調(diào)度教學(xué)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行建模。對(duì)公交調(diào)度指揮工作進(jìn)行分析，運(yùn)用UML建立可程序化的調(diào)度指揮模擬仿真體系結(jié)構(gòu);對(duì)車站技術(shù)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行分析，運(yùn)用UML建模技術(shù)和仿真技術(shù)建立作業(yè)控制系統(tǒng)仿真模型，使車站技術(shù)作業(yè)過(guò)程仿真效果具有真實(shí)可信性。

關(guān)鍵詞：UML;建模;智能公交調(diào)度實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

1 概述

交通運(yùn)營(yíng)管理專業(yè)以培養(yǎng)運(yùn)輸組織、指揮管理人才為主要培養(yǎng)目標(biāo)，公交調(diào)度指揮是公交組織管理及專業(yè)人才培養(yǎng)的核心內(nèi)容之一，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，但出于安全原因及費(fèi)用等各方面的考慮，傳統(tǒng)的實(shí)踐性環(huán)節(jié)中，學(xué)員不可能參與車站的調(diào)度指揮工作，教學(xué)效果不理想，很難培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能與創(chuàng)新意識(shí)，成為影響教育教學(xué)質(zhì)量的重要因素;此外，公交運(yùn)輸信息技術(shù)及指揮手段的發(fā)展也缺乏新型的培養(yǎng)手段。運(yùn)用現(xiàn)代仿真技術(shù)模擬公交真實(shí)運(yùn)輸環(huán)境，建立集教學(xué)、培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定和技術(shù)服務(wù)為一體的多功能教育培訓(xùn)中心，以營(yíng)造創(chuàng)新的意識(shí)和氛圍、創(chuàng)新的精神和能力、創(chuàng)新的條件和動(dòng)力十分必要。

以基于UML的智能公交調(diào)度實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，以加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)和提高職業(yè)技能為著眼點(diǎn)，可對(duì)既有的教學(xué)體系逐步進(jìn)行本質(zhì)性改造，其中包括對(duì)人才培養(yǎng)計(jì)劃的修訂、對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的改造和對(duì)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的改進(jìn)等，形成新的“先校內(nèi)后校外，先模擬后實(shí)際”的實(shí)踐教學(xué)模式;實(shí)現(xiàn)高等教育在交通運(yùn)營(yíng)管理專業(yè)人才培養(yǎng)方面的“三個(gè)轉(zhuǎn)變”，即從以知識(shí)傳授為中心向以能力培養(yǎng)為中心轉(zhuǎn)變，從培養(yǎng)繼承和使用知識(shí)的人才向培養(yǎng)能夠發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新知識(shí)的人才轉(zhuǎn)變，從為當(dāng)今社會(huì)培養(yǎng)人才向未來(lái)社會(huì)培養(yǎng)人才的轉(zhuǎn)變。

2 統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML

統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML，Unified Modeling Language）是一種基于對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行可視化建模的一種語(yǔ)言，可以對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)約、可視化。是始于1997年一個(gè)OMG標(biāo)準(zhǔn)，它是一個(gè)支持模型化和軟件系統(tǒng)開發(fā)的圖形化語(yǔ)言，為軟件開發(fā)的所有階段提供模型化和可視化支持，包括由需求分析到規(guī)格，到構(gòu)造和配置。UML因其簡(jiǎn)單靈活、統(tǒng)一的特點(diǎn)，而且能表達(dá)軟件設(shè)計(jì)中的動(dòng)態(tài)建模和靜態(tài)建模，目前已成為可視化建模語(yǔ)言的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。UML可以貫穿整個(gè)系統(tǒng)軟件開發(fā)周期中的每個(gè)時(shí)期，提供一套對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述的概念和圖形表示，通過(guò)UML對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模，開發(fā)的軟件更能符合用戶的要求。

3 基于UML的智能公交調(diào)度實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)

3.1 功能架構(gòu)

系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖1所示。

整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)主要包括展示、業(yè)務(wù)應(yīng)用、應(yīng)用支撐、數(shù)據(jù)系統(tǒng)四個(gè)模塊，以及與ERP系統(tǒng)、車載終端、政府監(jiān)管等的外部接口。

3.2 技術(shù)架構(gòu)

本方案采用基于UML模式、服務(wù)化、模塊化的分層設(shè)計(jì)，總體架構(gòu)如圖2所示。該分布式組件模型使系統(tǒng)具有可伸縮性、可擴(kuò)展性、可靠性和動(dòng)態(tài)性。系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)開發(fā)和設(shè)計(jì)，將界面、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)分離，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部松耦合，以靈活、快速地響應(yīng)業(yè)務(wù)變化對(duì)系統(tǒng)的需求。系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)劃分為視圖層、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層、數(shù)據(jù)接口層、終端接入層、數(shù)據(jù)持久層等，通過(guò)各層次系統(tǒng)構(gòu)件間服務(wù)的承載關(guān)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

（1）視圖層。按照功能分別劃分為五個(gè)模塊，即基礎(chǔ)資料、運(yùn)營(yíng)管理、智能調(diào)度、實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析，為用戶提供作業(yè)界面。視圖層的各個(gè)模塊之間相互獨(dú)立，做到高內(nèi)聚、低耦合，互不影響，可以方便的修改其中一個(gè)模塊，或者添加新的功能模塊。

（2）視圖接口層。包括模型定義、接口定義、通訊定義，采用依賴反轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)原則，由視圖層按照業(yè)務(wù)需求或者界面需要定義模型和接口。這樣視圖層可以不需要關(guān)注具體的業(yè)務(wù)細(xì)節(jié)和實(shí)現(xiàn)方式，只需要在不同的模塊調(diào)用對(duì)應(yīng)的接口即可。通訊接口定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的內(nèi)容、獲取方式以及數(shù)據(jù)交互方式。

（3）業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層。業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層是智能調(diào)度系統(tǒng)的核心內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)調(diào)度前、中、后的所有業(yè)務(wù)流程，同時(shí)根據(jù)視圖接口層的定義，提供視圖層需要的數(shù)據(jù)和操作實(shí)現(xiàn)。業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層內(nèi)部按照業(yè)務(wù)關(guān)注點(diǎn)的不同，劃分為多個(gè)子模塊，各模塊之間相互獨(dú)立，有交互的模塊之間使用接口分離，互不影響各自的實(shí)現(xiàn)。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)操作模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)人、車、線、站、公司等基礎(chǔ)資料的維護(hù)。

報(bào)表統(tǒng)計(jì)模塊：完成各種報(bào)表的統(tǒng)計(jì)、分析、導(dǎo)出等功能。

自動(dòng)排班：實(shí)現(xiàn)調(diào)度前的三個(gè)操作流程。根據(jù)用戶給定的條件，自動(dòng)計(jì)算發(fā)車時(shí)刻表，生成排班預(yù)案，并提供預(yù)案的編輯和管理。實(shí)現(xiàn)人、車的關(guān)系綁定，如對(duì)人車安排表的維護(hù)。制定每日的運(yùn)行作業(yè)計(jì)劃，根據(jù)計(jì)劃時(shí)刻表、人車安排情況，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排班。

實(shí)時(shí)通訊服務(wù)：接收并解析車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)其他應(yīng)用模塊屏蔽車輛的通訊細(xì)節(jié)，完成車輛數(shù)據(jù)交互，并向上提供解析后的業(yè)務(wù)實(shí)體對(duì)象數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)解析模塊：完成具體的終端通訊數(shù)據(jù)解析，如解包、解析、封裝等，并實(shí)現(xiàn)多種類型終端的數(shù)據(jù)接入。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：存儲(chǔ)車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、進(jìn)出站數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)生成數(shù)據(jù)等。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊：包括報(bào)警判斷、進(jìn)出站判斷、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，形成調(diào)度需要的數(shù)據(jù)，并推送給調(diào)度服務(wù)。

調(diào)度服務(wù)：具體實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度的核心模塊，包括線路狀態(tài)維護(hù)、車輛狀態(tài)維護(hù)、營(yíng)運(yùn)狀態(tài)維護(hù)、發(fā)車列表維護(hù)、調(diào)度前端管理、調(diào)度指令處理等業(yè)務(wù)邏輯。調(diào)度服務(wù)保存線路車輛信息以及線路的運(yùn)營(yíng)作業(yè)計(jì)劃，根據(jù)車輛的動(dòng)態(tài)信息以及調(diào)度指令更新車輛狀態(tài)，記錄車輛的發(fā)車、到站信息，將狀態(tài)更新同步到各個(gè)客戶端。調(diào)度服務(wù)自動(dòng)生成電子路單、班次統(tǒng)計(jì)等信息，也可根據(jù)調(diào)度指令進(jìn)行人工修改。

（4）數(shù)據(jù)接口層。由業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層根據(jù)具體業(yè)務(wù)邏輯的需要，定義數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，由數(shù)據(jù)提供層實(shí)現(xiàn)，從而使業(yè)務(wù)層與具體的數(shù)據(jù)庫(kù)等底層細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)，達(dá)到松耦合的目的。

（5）數(shù)據(jù)提供層。根據(jù)數(shù)據(jù)接口層定義的數(shù)據(jù)模型和接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)操作。當(dāng)?shù)讓訑?shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生改變時(shí)，只需替換數(shù)據(jù)提供層實(shí)現(xiàn)，上層業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)不變。

（6）終端接入層。提供終端接入服務(wù)，向上屏蔽終端的類型和具體的通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)具體的通訊細(xì)節(jié)。

（7）數(shù)據(jù)持久層。保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、車輛動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)作業(yè)數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

智能公交調(diào)度實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建立不但可以讓資源得到有效的管理，還可以提高教師教學(xué)工作的質(zhì)量和學(xué)生的實(shí)踐能力，有利于交通運(yùn)營(yíng)管理專業(yè)技能人才的培養(yǎng)。利用UML對(duì)智能公交調(diào)度實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的建模，讓復(fù)雜的系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，提高系統(tǒng)的開發(fā)能力。

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作者簡(jiǎn)介：廖化容（1988-），女，重慶江津人，講師，研究方向：智能交通。