基于UML的智能公交调度实训系统建模研究

廖化容 毛棋 陈欢 钟建男

摘 要：实践教学是人才培养的重要环节，也是提高教学质量和教学效果的重要手段。为了在实践性教学、培训手段及科研上有重大突破，本文以公交调度指挥系统中的重要岗位--车站调度员为研究对象，利用UML对智能公交调度教学实训系统进行建模。对公交调度指挥工作进行分析，运用UML建立可程序化的调度指挥模拟仿真体系结构;对车站技术作业过程进行分析，运用UML建模技术和仿真技术建立作业控制系统仿真模型，使车站技术作业过程仿真效果具有真实可信性。

关键词：UML;建模;智能公交调度实训系统

1 概述

交通运营管理专业以培养运输组织、指挥管理人才为主要培养目标，公交调度指挥是公交组织管理及专业人才培养的核心内容之一，具有很强的应用性，但出于安全原因及费用等各方面的考虑，传统的实践性环节中，学员不可能参与车站的调度指挥工作，教学效果不理想，很难培养学生的专业技能与创新意识，成为影响教育教学质量的重要因素;此外，公交运输信息技术及指挥手段的发展也缺乏新型的培養手段。运用现代仿真技术模拟公交真实运输环境，建立集教学、培训、职业技能鉴定和技术服务为一体的多功能教育培训中心，以营造创新的意识和氛围、创新的精神和能力、创新的条件和动力十分必要。

以基于UML的智能公交调度实训系统为实训平台，以加强实践性教学环节和提高职业技能为着眼点，可对既有的教学体系逐步进行本质性改造，其中包括对人才培养计划的修订、对理论教学内容的改造和对实践性教学环节的改进等，形成新的“先校内后校外，先模拟后实际”的实践教学模式;实现高等教育在交通运营管理专业人才培养方面的“三个转变”，即从以知识传授为中心向以能力培养为中心转变，从培养继承和使用知识的人才向培养能够发现和创新知识的人才转变，从为当今社会培养人才向未来社会培养人才的转变。

2 统一建模语言UML

统一建模语言（UML，Unified Modeling Language）是一种基于对软件系统进行可视化建模的一种语言，可以对软件系统进行规约、可视化。是始于1997年一个OMG标准，它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置。UML因其简单灵活、统一的特点，而且能表达软件设计中的动态建模和静态建模，目前已成为可视化建模语言的工业标准。UML可以贯穿整个系统软件开发周期中的每个时期，提供一套对系统进行描述的概念和图形表示，通过UML对系统进行建模，开发的软件更能符合用户的要求。

3 基于UML的智能公交调度实训系统建模设计

3.1 功能架构

系统功能架构如图1所示。

整个系统架构主要包括展示、业务应用、应用支撑、数据系统四个模块，以及与ERP系统、车载终端、政府监管等的外部接口。

3.2 技术架构

本方案采用基于UML模式、服务化、模块化的分层设计，总体架构如图2所示。该分布式组件模型使系统具有可伸缩性、可扩展性、可靠性和动态性。系统采用分层结构开发和设计，将界面、业务逻辑和数据分离，实现系统内部松耦合，以灵活、快速地响应业务变化对系统的需求。系统层次结构划分为视图层、业务实现层、数据接口层、终端接入层、数据持久层等，通过各层次系统构件间服务的承载关系，实现系统功能。

（1）视图层。按照功能分别划分为五个模块，即基础资料、运营管理、智能调度、实时监控、统计分析，为用户提供作业界面。视图层的各个模块之间相互独立，做到高内聚、低耦合，互不影响，可以方便的修改其中一个模块，或者添加新的功能模块。

（2）视图接口层。包括模型定义、接口定义、通讯定义，采用依赖反转的设计原则，由视图层按照业务需求或者界面需要定义模型和接口。这样视图层可以不需要关注具体的业务细节和实现方式，只需要在不同的模块调用对应的接口即可。通讯接口定义实时数据的内容、获取方式以及数据交互方式。

（3）业务实现层。业务实现层是智能调度系统的核心内容，实现调度前、中、后的所有业务流程，同时根据视图接口层的定义，提供视图层需要的数据和操作实现。业务实现层内部按照业务关注点的不同，划分为多个子模块，各模块之间相互独立，有交互的模块之间使用接口分离，互不影响各自的实现。

基础数据操作模块：实现对人、车、线、站、公司等基础资料的维护。

报表统计模块：完成各种报表的统计、分析、导出等功能。

自动排班：实现调度前的三个操作流程。根据用户给定的条件，自动计算发车时刻表，生成排班预案，并提供预案的编辑和管理。实现人、车的关系绑定，如对人车安排表的维护。制定每日的运行作业计划，根据计划时刻表、人车安排情况，实现自动排班。

实时通讯服务：接收并解析车辆实时数据，对其他应用模块屏蔽车辆的通讯细节，完成车辆数据交互，并向上提供解析后的业务实体对象数据。

数据解析模块：完成具体的终端通讯数据解析，如解包、解析、封装等，并实现多种类型终端的数据接入。

数据存储：存储车辆实时数据、报警数据、进出站数据、业务生成数据等。

实时数据处理模块：包括报警判断、进出站判断、数据转发等，对实时数据进行预处理，形成调度需要的数据，并推送给调度服务。

调度服务：具体实现智能调度的核心模块，包括线路状态维护、车辆状态维护、营运状态维护、发车列表维护、调度前端管理、调度指令处理等业务逻辑。调度服务保存线路车辆信息以及线路的运营作业计划，根据车辆的动态信息以及调度指令更新车辆状态，记录车辆的发车、到站信息，将状态更新同步到各个客户端。调度服务自动生成电子路单、班次统计等信息，也可根据调度指令进行人工修改。

（4）数据接口层。由业务实现层根据具体业务逻辑的需要，定义数据模型以及数据访问接口，由数据提供层实现，从而使业务层与具体的数据库等底层细节无关，达到松耦合的目的。

（5）数据提供层。根据数据接口层定义的数据模型和接口，实现数据库操作。当底层数据库发生改变时，只需替换数据提供层实现，上层业务实现不变。

（6）终端接入层。提供终端接入服务，向上屏蔽终端的类型和具体的通讯协议，实现具体的通讯细节。

（7）数据持久层。保存基础数据、车辆动态数据、运营作业数据。

4 结论

智能公交调度实训系统的建立不但可以让资源得到有效的管理，还可以提高教师教学工作的质量和学生的实践能力，有利于交通运营管理专业技能人才的培养。利用UML对智能公交调度实训系统的建模，让复杂的系统简单化，提高系统的开发能力。

参考文献：

[1]冀振燕.UML系统分析与设计教程[M].人民邮电出版社，2014.

[2]鲁博，柴跃廷.关于统一建模语言——UML[J].计算机工程与科学，2000.22（4）.

[3]刘秋香，刘振伟.浅析UML在软件工程中的应用[J].电脑知识与技术，2018（14）.

作者简介：廖化容（1988-），女，重庆江津人，讲师，研究方向：智能交通。