SAM系统电务维护功能的设计与实现

2010-05-14刘隽孙洋张华

铁道通信信号 2010年12期

刘隽孙洋张华

1 运维融合

新一代编组站综合自动化系统 (Synthetic Automation of Marshalling Yard,简称 SAM)是建立在铁路信号、自动控制、计算机、网络通信、信息、自动识别等技术基础之上,通过信息集成与整合,加上智能决策和调度信息综合运用,实现编组站高度自动化的复杂系统。

SAM系统的目标是以 “局站、管控、运维”融合为设计原则,以信息整合、完善、流畅与共享为核心,实现编组站运输生产指挥智能化、信息化和自动化。

运行与维护融合,是指控制系统由电务部门负责日常管理和维护,突出电务部门在控制方面管理的专业性,实行集中、分控管理的原则。在日常运行和维护管理中,使用统一的安全监控和管理平台,进行机房、系统平台、网络、数据库和信息安全的实时监控,最大限度地扬专业之长,避非专业介入之短,确保系统可靠运行。

由此可见,电务维护手段的信息化和自动化是实现运维融合的基础,专用的电务维护子系统必不可少。

2 功能需求

经过广泛的现场调研,电务维护子系统应该为用户提供以下主要功能。

1.实时数据记录。对 SAM系统内软硬件设备状态、运行过程的数据实时记录。

2.实时数据展示。将 SAM系统内设备状态与报警信息实时展示给用户。

3.历史记录查询服务。对外提供记录数据的查询服务。

4.历史记录查询展示。在特定终端上以回放或统计报表的形式向用户展示查询结果。

5.对外数据转发。以高效、稳定、安全的方式向微机监测系统转发报警信息。

3 分析与设计

通过对功能需求进行分析可以看出,电务维护子系统既要长期存储大量实时运行数据,又要具备对各类数据的快速查询功能;既要响应用户的人工操作,又要为用户提供数据展示界面;既要对SAM系统内的设备状态进行监控,又要向外部系统转发相关数据;既涉及网络通信,又包含串行通信。为了确保 SAM系统整体的可用性和稳定性,维护子系统应该与核心部分保持松耦合的关系,确保子系统内的故障不会传播给 SAM系统其他部分。

SAM属于铁路实时调度指挥系统,因此在运行过程中产生的各类数据 (码位、计划、报点、追踪、业务操作、设备状态、报警等等)每时每刻都通过 SAM局域网源源不断地传递过来,这就要求电务维护子系统能够 7×24 h不间断地实现对这些数据的接收、解析、分类、存储和转发,并且要做到准确无误。而电务维护人员一般会在当班的特定时段或者特定情况下,利用维护系统的人机界面,执行对数据的查询和展示操作,但通常不会进行长时间连续不断的操作。

依据网络数据和人员操作的不同特点,分别对2类情况进行有针对性的设计。

从上述分析中可以得出结论:电务维护子系统适宜采用三层软件结构,即数据访问层、服务层和展现层。如图 1所示。

数据访问层包括了数据库访问、网络访问、串口访问等模块。服务层包括了数据分类、数据存储、数据转发、数据查询等模块。展现层包括了用户操作、实时数据显示、查询结果显示等模块。这三层结构中的模块与用户对系统的功能需求就构成了相互对应的关系。

在具体的软件设计中,三层结构是由客户端-服务器架构 (Client/Server,简称 C/S架构)来实现的。在服务器软件中实现数据访问层、服务层;而在客户端软件中实现展示层,外加一部分数据库访问接口。

选择 C/S架构,是因为这种架构有以下特点:C/S架构的界面和操作可以很丰富;系统安全性能可以很容易保证;系统响应速度较快;适合于在局域网中应用;用户群比较固定。这些都能够很好地满足用户对系统的功能性和非功能性需求。

另外,为了在设计中体现松耦合的特点,电务维护子系统使用独立的关系型企业级数据库;与SAM系统核心部分的信息交换采用基于高速局域网的通信方式;信息流也是单向地从核心部分发送给维护子系统。

4 系统实现

在系统实现与部署方面,服务器软件需要部署在高性能的硬件服务器上,提供无用户界面的后台服务。配合数据库软件,就能够长时间、不间断、稳定地执行数据接收、解析、分类、存储和转发任务。客户端软件应该部署在工业级 PC机上,提供电务维护界面与用户进行交互,以服务器为后方服务支撑平台,通过友好的图形、表格等方式向维护人员集中展示 SAM系统运行的实时和历史数据。图 2是系统硬件部署连接图。

图 2中,围栏范围内的设备就是电务维护子系统,这里表明的是与 SAM其他部分以及外部系统的连接关系。在系统外,以串口通信这种安全接口方式与微机监测系统相连。在系统内,以 UDP方式实现内部数据传输;以 ODBC网络连接方式执行数据查询操作。

图 2 硬件部署连接关系图

硬件服务器被命名为系统维护服务器,其中的服务器软件实现了数据接收、分类、存储、转发及查询等功能;硬件客户端被命名为电务维护终端,其中的客户端软件实现实时数据显示、数据查询等功能。图 3表明了软件部署方式以及数据的流向。

图 3 软件部署与数据流向

在电务维护子系统中采用 C/S架构,既保证了前台客户端与后台服务器之间相对的独立性,又通过网络连接保证了其间的联系。考虑到系统的安全性和稳定性,服务器与客户端软件分别运行在不同的计算机上;对于客户端,图形实时显示、数据查询也是由不同的程序来独立实现的,这样做是为了充分利用 Windows操作系统对应用程序进程的保护机制,达到程序之间的运行互不影响的目的。这些也是松耦合设计思路的体现。图 4显示了电务维护子系统在整个 SAM系统中所处的位置。

图 4 电务维护子系统在SAM系统中的位置

SAM系统的特点是高度自动化,因此电务维护子系统也是以自动化方式实现了大部分功能。其中,服务器实现了对数据的自动采集、自动分类、自动存储,而全部数据经过自动筛选后,将电务维护相关的实时信息(站场表示信息和设备状态信息)自动转发给客户端;客户端则实现了对数据的自动图形化显示、自动判断运行状态、自动报警提示。

5 未来的改进

软件系统都是随着用户需求的变化而不断地改进、升级,逐步达到完善状态的。SAM电务维护子系统也不例外。通过收集现场电务维护人员的反馈意见,下一阶段维护子系统的开发就是在服务器软件中增加 “统计与分析”模块,提高对既有数据的利用率,充分挖掘数据中隐含的规律;而客户端软件为维护人员提供方便易用的远程维护工具,以便能够降低维护工作强度,同时将以更丰富的形式对数据进行展示,并增加语音提示报警功能,提高用户界面的友好性。