基于MVC的鐵路供電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳佳旭

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

1 引言

近幾年來(lái)，我國(guó)鐵路供電段在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及信息共享方面投入了大量資源，取得了良好的成果，但就當(dāng)下的現(xiàn)狀而言，部分信息管理系統(tǒng)由于使用時(shí)間已經(jīng)較長(zhǎng)，同時(shí)，鐵路電力方面的需求也在持續(xù)變化，因此，原本的管理系統(tǒng)已經(jīng)難以完全滿足現(xiàn)實(shí)需求，部分管理系統(tǒng)在兼容性方面存在較大的漏洞，不僅移植難度較大，而且系統(tǒng)更新、升級(jí)以及維護(hù)方面也已到達(dá)瓶頸。此外，部分鐵路供電段采用的信息管理系統(tǒng)只能滿足部分業(yè)務(wù)需求，在處理實(shí)際業(yè)務(wù)時(shí)存在明顯的局限性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息高效共享與利用。考慮供電管理單位具體業(yè)務(wù)的需求，基于MVC 模式設(shè)計(jì)一套新的鐵路供電管理系統(tǒng)，充分利用相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)管理決策的自動(dòng)化、智能化，推動(dòng)鐵路供電管理單位業(yè)務(wù)活動(dòng)規(guī)范化、集成化以及信息化發(fā)展。

2 MVC模式概述

MVC 模式是一種軟件設(shè)計(jì)模式，由3 部分構(gòu)成：Model（模型）、View（視圖）以及Controller（控制器），該模式采用一種業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)顯示分離的方法組織代碼，將業(yè)務(wù)邏輯聚集到一個(gè)部件里面，在界面和用戶圍繞數(shù)據(jù)的交互功能被改進(jìn)和個(gè)性化定制的同時(shí)，不需要重新編寫(xiě)業(yè)務(wù)邏輯，被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)中。MVC 模式的運(yùn)行過(guò)程如下：由控制器負(fù)責(zé)接收用戶請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求類型調(diào)用對(duì)應(yīng)的模型進(jìn)行處理；處理完成后，由模型將結(jié)果反饋至控制器，控制器則將結(jié)果反饋至對(duì)應(yīng)的視圖，最終，用戶可以在客戶端看到相應(yīng)的信息。模型對(duì)應(yīng)的是軟件程序中的數(shù)據(jù)邏輯部分，主要負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)庫(kù)中存取數(shù)據(jù)；視圖對(duì)應(yīng)的是軟件程序中的數(shù)據(jù)顯示部分，其主要根據(jù)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建；控制器對(duì)應(yīng)的是軟件程序當(dāng)中的數(shù)據(jù)交互部分，主要負(fù)責(zé)向模型發(fā)送請(qǐng)求、用戶輸入以及從視圖當(dāng)中讀取數(shù)據(jù)信息。

MVC 模式的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下4 個(gè)方面：

1）低耦合性。業(yè)務(wù)層與視圖層相分離，可以在不改變模型與控制器代碼的情況下改變視圖層，這就意味著當(dāng)鐵路電力業(yè)務(wù)發(fā)展變化時(shí)，只需要改變模型層即可。

2）高適用性與重用性。MVC 模式可以允許用戶使用多種不同視圖訪問(wèn)同一個(gè)服務(wù)器代碼，包括無(wú)線瀏覽器與Web 瀏覽器，適用性較廣[1]。

3）可維護(hù)性好、開(kāi)發(fā)周期短。MVC 模式降低了用戶接口開(kāi)發(fā)以及維護(hù)的技術(shù)難度，整體開(kāi)發(fā)周期較短，而且維護(hù)性較好，同時(shí)，由于業(yè)務(wù)層與視圖層相分離，使得修改以及維護(hù)更加便捷、容易。

4）部署更為合理。由于采用MVC 模式可有效縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，因此，程序員就可以將工作重心集中在業(yè)務(wù)邏輯部分，而界面程序員則可以集中精力在軟件表現(xiàn)形式方面。

3 鐵路供電段業(yè)務(wù)活動(dòng)以及供電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

3.1 供電段業(yè)務(wù)活動(dòng)

鐵路供電管理由各供電段負(fù)責(zé)。供電段在整個(gè)鐵路系統(tǒng)內(nèi)屬于基層單位，主要負(fù)責(zé)電氣化鐵路接觸網(wǎng)的建設(shè)以及維修管理，配電所、變電所以及分區(qū)接觸網(wǎng)供電工作，以及鐵路電力設(shè)備計(jì)劃性檢修以及事故搶修活動(dòng)的指揮。供電段通常處于鐵路的核心樞紐位置，作業(yè)區(qū)靠近大型車站周圍，以便及時(shí)開(kāi)展鐵路電力設(shè)備維護(hù)管理以及接觸網(wǎng)檢修等工作。供電段的主要業(yè)務(wù)活動(dòng)就是負(fù)責(zé)供電段管轄范圍內(nèi)電力系統(tǒng)的管理，包括分區(qū)所、開(kāi)閉所、牽引變電所、接觸網(wǎng)以及AT（自耦變壓器）所等。具體工作內(nèi)容是日常運(yùn)行管理、計(jì)劃性檢修、日常維護(hù)保養(yǎng)以及設(shè)備測(cè)試等。此外，當(dāng)轄區(qū)范圍內(nèi)發(fā)生供電識(shí)別故障時(shí)，需要及時(shí)確定故障源并組織作業(yè)人員參與搶修，快速恢復(fù)正常供電，確保鐵路電力系統(tǒng)正常發(fā)揮作用。

3.2 供電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

鐵路供電管理系統(tǒng)主要是服務(wù)于鐵路供電段的日常工作，因此，在設(shè)計(jì)上必須體現(xiàn)良好的適用性，高度契合鐵路供電段的業(yè)務(wù)活動(dòng)需求，同時(shí)，也要?jiǎng)?chuàng)造較高的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。基于鐵路供電段電力業(yè)務(wù)活動(dòng)的需求，在供電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中制定如下目標(biāo)：

1）技術(shù)先進(jìn)，即設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)本系統(tǒng)應(yīng)采用當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)手段，系統(tǒng)應(yīng)為用戶提供高效、便捷的服務(wù)。需要注意的是，技術(shù)手段的選擇應(yīng)以系統(tǒng)實(shí)際需求為準(zhǔn)，避免因過(guò)分強(qiáng)調(diào)采用先進(jìn)技術(shù)手段延長(zhǎng)開(kāi)發(fā)周期。

2）權(quán)限管理精確，即根據(jù)供電管理系統(tǒng)用戶進(jìn)行權(quán)限分配，不同用戶群體賦予不同的操作權(quán)限，這樣不僅便于各種業(yè)務(wù)活動(dòng)的開(kāi)展，同時(shí)，也能有效避免違規(guī)操作以及信息泄漏的問(wèn)題。

3）融入以人為本理念，即在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)以用戶滿意為最高追求，切實(shí)滿足用戶的需求，讓用戶用得安心、舒心。這就要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員需要與用戶進(jìn)行深入交流，了解和分析用戶的需求。

4）開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的供電管理系統(tǒng)不僅要滿足當(dāng)下鐵路電力業(yè)務(wù)的需求，同時(shí)，系統(tǒng)還需要擴(kuò)展性需求，以便根據(jù)后續(xù)業(yè)務(wù)需求變化更新和升級(jí)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性[2]。

5）實(shí)用性目標(biāo)，即基于MVC 的鐵路供電管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)要從鐵路行業(yè)的實(shí)際業(yè)務(wù)需求、人員情況、技術(shù)資源等眾多因素考慮。軟件設(shè)計(jì)時(shí)，一方面要使所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)人機(jī)界面友好，操作方便；另一方面要能滿足客戶的需求。

4 基于MVC的鐵路供電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以軟件工程設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建安全、高效的供電管理系統(tǒng)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出一個(gè)實(shí)用性好、可靠性高的鐵路供電管理系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要遵循以下3 方面原則：

1）可靠性原則，這是供電管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)性要求，也是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，要求系統(tǒng)必須具備一定的容錯(cuò)能力，最大限度地控制系統(tǒng)故障率[3]。

2）先進(jìn)性原則，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)鐵路供電管理系統(tǒng)的最終目標(biāo)是服務(wù)于鐵路電力業(yè)務(wù)活動(dòng)，因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上必須要具備先進(jìn)性、前沿性，不僅要代表當(dāng)下最高水平，同時(shí)，也要考慮到鐵路系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

3）安全性原則，這是所有軟件程序設(shè)計(jì)必須遵循的基礎(chǔ)性原則，鐵路供電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)也不例外，必須要有效保障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全、信息安全以及數(shù)據(jù)安全。根據(jù)國(guó)鐵集團(tuán)對(duì)于供電調(diào)度方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，系統(tǒng)服務(wù)器以及數(shù)據(jù)服務(wù)器均選擇放置在鐵路供電段機(jī)房，并采用局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)路局、供電段用戶的連接，最終實(shí)現(xiàn)信息的高效共享。

4.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

4.2.1 人事信息系統(tǒng)

人事信息系統(tǒng)主要管理人事基礎(chǔ)信息，通過(guò)該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人事信息的修改、增刪等，具體功能主要涵蓋以下3個(gè)方面：

1）人事信息添加，系統(tǒng)支持單一以及批量添加人事信息，包括姓名、年齡、性別、民族、出生日期、政治面貌、工種以及安全等級(jí)等。

2）人事信息修改、刪除以及查詢，系統(tǒng)支持具有相應(yīng)權(quán)限的用戶對(duì)人事信息進(jìn)行修改、刪除，同時(shí)也支持查詢基礎(chǔ)人事信息。

3）人員考核以及人事調(diào)動(dòng)，系統(tǒng)支持供電段人事科對(duì)所屬人員進(jìn)行考核以及人事調(diào)動(dòng)。

4.2.2 設(shè)備信息系統(tǒng)

設(shè)備信息系統(tǒng)主要是對(duì)供電段所屬各項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行管理，根據(jù)設(shè)備類別、功能等實(shí)施分類管理，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備管理，降低設(shè)備管理成本，提升設(shè)備管理水平。設(shè)備信息管理系統(tǒng)的管理范圍包括接觸網(wǎng)設(shè)備、變配電所設(shè)備，涵蓋了供電段所有設(shè)備信息，可以為設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、維修更換提供數(shù)據(jù)支持。

4.2.3 地圖信息系統(tǒng)

在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，結(jié)合高德地圖提供的地圖服務(wù)設(shè)計(jì)了地圖信息系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以反映接觸網(wǎng)設(shè)備檢修狀態(tài)；可以幫助維修作業(yè)人員快速、精準(zhǔn)地定位故障點(diǎn)，從而爭(zhēng)取更多的搶修時(shí)間。根據(jù)實(shí)際要求，在基礎(chǔ)信息配置對(duì)應(yīng)的車間工區(qū)的經(jīng)緯度在地圖上進(jìn)行顯示。用戶通過(guò)查詢功能可以準(zhǔn)確地定位到相關(guān)聯(lián)的位置。該模塊可以與接觸網(wǎng)運(yùn)行檢修系統(tǒng)、問(wèn)題庫(kù)系統(tǒng)等有機(jī)地結(jié)合在一起。能比較直觀地顯示對(duì)接觸網(wǎng)、變電設(shè)備進(jìn)行檢修，在檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題可以直接納入問(wèn)題庫(kù)中。

4.2.4 管理制度系統(tǒng)

管理制度系統(tǒng)主要是收錄供電段業(yè)務(wù)活動(dòng)的各項(xiàng)管理規(guī)章制度，支持在不同工況下在線瀏覽、下載等服務(wù)。根據(jù)制度類別、級(jí)別進(jìn)行分類管理，供電段職工可以根據(jù)上級(jí)要求以及自身需求進(jìn)行查閱，從而明確崗位職責(zé)以及操作規(guī)范等。

4.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

4.3.1 設(shè)計(jì)原則

關(guān)于供電管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則，主要包括以下方面：

1）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的時(shí)間不低于系統(tǒng)整體開(kāi)發(fā)時(shí)間的40%。數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)直觀地反映了用戶需求，要求在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中要最大限度地滿足用戶需求，反復(fù)與用戶進(jìn)行溝通，明確各項(xiàng)需求并全部體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中；若需求暫時(shí)不明確，則必須存在不確定因素，并在設(shè)計(jì)中保留可更改的字段。

2）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)要綜合考慮系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)、中專數(shù)據(jù)、表間的內(nèi)在聯(lián)系以及模塊交互等多方面因素，不能僅局限于頁(yè)面演示版（demo）表面。設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員必須認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)并非單純的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，還涉及邏輯數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題。

3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)需要解決效率以及優(yōu)化問(wèn)題，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)以最少量的表、最簡(jiǎn)單的表關(guān)系解決海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題。

4.3.2 概念模型設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要將客觀存在轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，這會(huì)使設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員的注意力往往集中在細(xì)節(jié)限制上，很難將精力集中于信息處理結(jié)構(gòu)方面，因此，考慮從數(shù)據(jù)觀點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)觀察分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)以及傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，構(gòu)建1個(gè)邏輯結(jié)構(gòu)即概念模型。概念模型通常以E-R（Enitity Relationship Diagram，實(shí)體-聯(lián)系）圖表示，其涵蓋3 個(gè)基本要素，分別是實(shí)體、屬性以及聯(lián)系，其中，實(shí)體通常以矩形表示，屬性相同的實(shí)體在特征與性質(zhì)方面也具備統(tǒng)一性，可以采用實(shí)體名稱即屬性特征集合抽象同類型實(shí)體。屬性通常以橢圓表示，并采用無(wú)向邊將其與對(duì)應(yīng)實(shí)體連接，表現(xiàn)的是該實(shí)體的某一種特性，而一個(gè)實(shí)體可以由多個(gè)屬性刻畫(huà)，相互之間以無(wú)向邊連接。聯(lián)系通常以菱形表示，也可以將其理解為關(guān)系，菱形內(nèi)標(biāo)注的是聯(lián)系名稱，其與實(shí)體之間以無(wú)向邊聯(lián)系。如圖1所示為本系統(tǒng)部門(mén)、職工E-R 圖。

圖1 部門(mén)、職工E-R圖

4.3.3 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的后半部分，所謂物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是將某個(gè)特定邏輯結(jié)構(gòu)應(yīng)用到具體環(huán)境當(dāng)中，邏輯數(shù)據(jù)模型需要選擇一個(gè)具體運(yùn)行環(huán)境，這個(gè)運(yùn)行環(huán)境提供了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方法，此過(guò)程就是物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4.3.4 代碼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

編碼是軟件程序設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，其直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行效果。系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想不同，則代碼量也會(huì)表現(xiàn)出較大差異，為確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)進(jìn)度以及質(zhì)量，需要根據(jù)系統(tǒng)模塊將設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行分組，各自負(fù)責(zé)相應(yīng)模塊代碼編寫(xiě)，但所有設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員必須遵循統(tǒng)一的編碼規(guī)范，這樣便于系統(tǒng)后期的維護(hù)，可以節(jié)省大量人力物力以及時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鐵路供電段電力業(yè)務(wù)需求進(jìn)行分析研究，設(shè)計(jì)了一套基于MVC 模式的鐵路供電管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)兼容性、穩(wěn)定性良好，部署較為便捷，同時(shí)也具備一定的可擴(kuò)展性，極大地便捷了鐵路電力業(yè)務(wù)活動(dòng)。