基于B/S架构的高速公路机电设备检维修系统设计

2020-04-02崔洪涛蒋青林陈昊伟

机械设计与制造工程 2020年2期

崔洪涛，蒋青林，陈昊伟

(1.河南省高速公路联网监控收费通信服务有限公司，河南郑州 450018)

(2.河南高速公路发展有限责任公司，河南郑州 450046)

目前，我国高速公路已经实现“市市通”(西藏除外)。截至2018年年底，全国公路里程已达485万km，其中高速公路总里程已达14.3万km，位列世界第一，高速公路总里程占全国公路比例已经达到了2.95%[1]。随着高速公路占比的不断增加，其养护管理工作也变得尤为重要，而提升高速公路养护管理水平服务质量以及科技含量，亦能够为公路发展提供有力支持[2]。

高速公路的养护工作离不开对机电设备的检维修及管理[3]。除能够保证设备稳定运行外，设备保养还能够延长设备使用寿命、降低设备维护成本。同时，机电设备的运行质量也直接关系到高速公路的正常运营，对公路维护、降低运营成本具有重要的作用。

随着信息化技术的发展，高速公路等领域逐渐开始应用信息化的管理方法和工具，以期通过现代技术手段推动公路管理水平的发展[4]。因此，科学的高速公路信息化管理系统已成为推动高速公路管理工作的重要工具。为此，本文在B/S(Browser/Server)架构的基础上，设计一种高速公路机电设备检维修系统。

1 检维修系统设计

1.1 基于B/S架构的检维修系统构建

B/S架构是一种基于Web浏览器发展的网络架构模式，利用HTTP协议将软件安装在远程服务器上[5]，实现了客户端的统一，将核心部分集中于服务器中，简化了系统的开发、维护和使用的过程。不用下载安装就可正常使用是B/S系统最显著的一个优点。B/S架构图如图1所示。

图1 B/S架构图

B/S架构具备维护成本低和升级成本低两大特点，应用B/S系统后，用户可在任意地点、任意时刻访问数据库。同时，B/S架构又具备访问方式多样化的特点。因此，为满足高速公路机电设备检维修系统兼容性和升级的需要，本文将以B/S架构为基础完成系统建设，旨在通过B/S架构主动展开设备的检维修工作，确保机电设备检维修更完善，实现“预防为主，治理为辅，防治结合”的高速公路机电维护模式。

1.2 系统功能架构设计

系统功能的分解即为系统功能架构设计，该设计过程采用模块化设计。每个模块可以单独设计，通过一定方式说明模块间相互关系。为良好处理系统间各个功能的协作，各模块之间需要相互联系[6]。

检维修系统的功能架构整体包括系统综合管理、基础数据管理和设备信息管理3个部分，利用系统融合模块化设计方式满足各功能需求。在系统功能架构中，基础数据管理和设备信息管理是实现机电设备检维修的基础，而系统综合管理是系统运行的基础，包括资源、用户、角色和部分管理[7]。系统功能架构如图2所示。

图2 系统功能模块图

1.3 系统技术架构设计

高速公路机电设备检维修系统的技术架构共分为3个层次，分别为数据层、应用层及客户层[8-9]。每一层次都有其对应的任务及功能接口，且均运用接口化方法设计。系统技术架构的灵活性和清晰性均可通过模块化、层次化和接口化的设计方法实现，还可根据任务需要做出快速改变，保证系统具有良好的延展性。高速公路机电设备检维修系统技术架构如图3所示。

图3 系统技术架构图

客户层：客户层也称为表示层，主要负责数据的接收和反馈，同时也为客户端提供应用程序的访问权限。

应用层：基础服务模块、业务逻辑模块和控制模块是应用层的组成部分。基础服务模块主要保证系统各个服务组件的稳定运行；业务逻辑模块负责和任务相关的流程设计，如任务规则的制定、任务流程的实现等；控制模块通过显示合适视图协助客服分发任务需求。其中，业务逻辑模块不可以直接访问数据库，解析数据的读取及传递要通过数据库访问模块实现。

数据层：数据存储模块及数据访问模块是数据层的组成部分。数据存储模块用于存储不同业务数据，应用SQL Server的数据库和文件管理技术；数据访问模块的功能是完成数据库的访问和数据调整。

1.4 功能模块设计

1.4.1系统管理模块

用户管理、角色管理、部门管理和资源管理是高速公路机电设备检维修系统管理的主要部分，其作用是管理与系统有关的所有基础信息[10]，同时还可对数据进行增、删、查、改等常规操作管理。用户登录处理流程如图4所示。

图4 用户登录处理流程图

1.4.2设备信息管理模块

设备信息管理模块可以对检维修频次等信息进行补充、查验和修改，同时可查看所有等级设备的数量、检维修频次、检维修项目等信息。高速公路机电设备分级维护情况见表1。

表1 高速公路机电设备分等级维护情况

1.5 备件集中管理

除对系统的功能架构和技术架构进行设计外，还需设计机电设备的集中管理模块，主要包括如下内容：第一，备件的5S定位管理，即各备件按存放位置的架、号、行、位的位置定位存放，通过集中管理模块可快速完成位置查询；第二，设备分区保管，即通过对历年备件的使用情况分析更换频率、消耗数量等信息，从而对备件实行分区保管，同时对各个仓库的备件实施集中供应，共享库存，降低备件库存、减少维修资金占比[11-12]；第三，设备集中采购管理，即根据机电备件的更换频率、使用数量、采购周期长短等因素，设置合理的备件安全库存，降低备件库存资金占用。高速公路机电设备备件存储比例如表2所示。

表2 高速公路机电设备备件存储比例

2 实验结果与分析

以某省际高速公路为实验对象，验证基于B/S架构的高速公路机电设备检维修系统的实际应用性能。

2.1 B/S架构测试

通过测试系统的操作效率来衡量系统B/S架构的性能，测试结果如下：在浏览器地址栏输入网页地址后加载的时间约为1 s，打开主页面的时间约为2 s，完成各个功能数据列表的加载时间约为2 s，完成增加、删除、编辑功能的时间约为1 s，加载各项费用的报表时间约为4～7 s。测试结果表明本文设计的设备检维修系统具有两个特点：1)具有较高的操作效率；2)具有较好的可集成性，占用率低。

2.2 建设效果验证

为验证高速公路机电设备检维修系统的建设效果，分别利用基于B/S架构的检维修系统和基于可靠性的检维修系统对高速公路机电设备实施检修，对比两种系统构建方法的检维修故障率，结果如图5所示。

图5 高速公路5月—9月故障率结果

由图5可以看出，基于B/S架构的检维修系统的检维修故障率从5月—9月呈逐月递减态势，9月时设备故障率仅为0.05，而基于可靠性的检维修系统故障率仍高达0.18，表明基于B/S架构的检维修系统可有效降低机电设备故障率。

分别利用基于B/S架构的检维修系统和基于可靠性的检维修系统对2#机组A级检修准备工作的完成情况进行检验，结果见表3。

表3 2#机组A级检修准备工作完成情况

表3的实验结果表明：采用基于B/S架构的检维修系统可以完成全部准备工作，而基于可靠性的检维修系统只能完成部分准备工作，进一步说明基于B/S架构的检维修系统的有效性。

两种系统对2#机组进行A级检修后的管理综合评价结果分别见表4、表5。

表4 基于B/S架构的检维修系统的评价结果

表5 基于可靠性的检维修系统评价结果

由表4可知，采用基于B/S架构的检维修系统可以使高速公路机电设备检维修系统标准化管理更加完善，2#机组A级检修管理综合评价结果可以达到99.23分。由表5可知，基于可靠性的检维修系统难以对高速公路机电设备检维修系统标准化管理做出全面评价，2#机组A级检修管理综合评价结果仅为66.56分。上述结果表明：基于B/S架构的高速公路机电设备检维修系统对检维修管理的综合评价更加全面。