地铁供电安全系统的设计

杨柳青

（中铁十二局集团电气化工程有限公司，天津 300308）

0 引 言

在信息全球化的今天，信息技术在促进各国经济、科技和社会发展方面发挥着越来越重要的作用。对于城市轨道交通行业而言，其主要任务是为人们提供便捷的通勤方式，供电系统设备是日常维护保养的重点。传统人工管理与维护最大的问题在于成本高，而且不能对日常出现的问题及时进行反馈与整改。在此背景下，需要研发地铁供电安全系统，以此来解决当今地铁供电设备工作中遇到的诸多问题，提高管理效率[1]。

1 关键技术

1.1 物联网

地铁供电安全系统的研发与设计中，前端数据的采集主要依靠前端各类传感器设备，每一个设备采集感知的数据信息通过网络进行传输。这些数量众多的传感器设备组成无线传输网络，根据传感器设备参数的设置和用户的指令，物联网完成数据的采集、处理、分析工作。获取数据后通过信息平台进行处理，信息平台采用Spring Boot框架实现。Spring Boot框架分组整合了不同项目开发中经常使用的依赖，实现项目Maven或Gradle构建的一次性添加，简化了Spring项目的设计和开发流程[2]。

具体开发环境Eclipse工作界面如图1所示。

图1 Eclipse工作界面

1.2 MySQL数据库

在网络系统的开发中，MySQL是目前主流的关系型数据库系统之一。在MySQL数据库中，整个数据信息不是存储在一个大仓库，而是根据数据信息的类别存储到不同的表格中，能够有效提高数据信息的灵活性。整个数据信息的查询采用标准的SQL语句，方便技术人员快速上手操作。目前MySQL数据库采用双授权的机制，根据业务处理需求分别给出开源版本与商用版本，有效提升此数据库使用的灵活性。

MySQL图形化工作界面如图2所示。

2 系统需求分析

2.1 系统可行性分析

系统需求分析阶段，从多个角度来分析地铁供电安全系统开发的可行性内容，具体包括管理可行性、经济可行性与技术可行性。

（1）管理可行性。基于用户的操作来进行分析，在具体事务的管理中，本系统能够为地铁公司相关工作人员提供良好的信息化服务[3]。

（2）经济可行性。从经济角度来分析，系统开发成本较低，所需要的软件开发工具都是开源的，而硬件部分都是地铁公司自有，额外需要购买的较少，系统的研发与使用能够产生良好的效益。

（3）技术角度可行性。经过技术选型分析，确定信息平台采用Spring Boot技术搭建。此技术是目前开发采用的主流技术，总体成熟稳定可靠，能够完成各类系统业务的处理[4]。

2.2 需求分析

整个地铁供电安全系统的分析需要结合系统的服务对象进行，服务对象主要是地铁公司的员工，所有的业务逻辑程序都在服务器端，这些用户的操作需要在服务器端进行响应处理。在设计整个地铁供电安全系统的业务功能时，需要结合具体的操作用例来进行分析。系统业务功能用例如图3所示。

图3 系统业务功能用例

（1）远程控制。针对出现故障的设备进行远程控制，及时解决问题。

（2）设备监测。针对地铁供电系统的各类设备运行状态进行监测，将运行的参数信息发送到系统平台中。

（3）异常报警。针对各类监测过程中发生的异常信息进行记录与管理，并发出异常报警。

（4）安全运维。针对整体异常报警的内容，及时安排运维人员进行处理。

除了系统业务功能外，还需要考虑其他因素，例如响应时间、并发性。响应时间是系统核心性能体现，需要对各个实现的功能进行充分测试，最大响应时间不能超过3 s，否则容易带来不好的用户体验[5]。在整个系统进行操作时，由于系统需要面向多用户进行管理与操作，因此需要对多用户量访问系统时的处理效果进行测试与记录，以此判断整个系统的稳定性。

3 系统设计

3.1 系统体系架构设计

地铁供电安全系统采用Java Web体系中的Spring Boot技术实现，整个技术架构分为3层，分别是业务逻辑层、数据访问层以及数据层。Spring Boot技术采用基于MVC的体系进行开发，此开发模式主要的特点是可扩展性强，整个业务逻辑程序之间的耦合度低[6]。系统体系架构如图4所示。

图4 系统体系架构

在基于MVC模式实现的地铁供电安全系统中，每一层架构的工作目标与处理内容不同，需要完成核心主营业务的分析与设计。用户层主要与用户进行交互处理，围绕用户的处理需求实现设备监测、异常报警、安全运维以及用户管理等功能。每一次的处理结果需要在用户层进行展示，同时需要的数据信息与管理后的数据信息都要存储到数据库中。业务逻辑层是整个系统中的重点，根据系统用户的操作需要来完成业务逻辑处理的实现与管理。在整个系统架构中，数据层的核心目标是给整个系统用户提供完善的数据处理信息，这些内容都存储到不同的数据库表格中，在用户操作时完成整体数据的更新与存储[7]。

3.2 网络应用模式设计

根据具体的使用场景设计网络应用模式，系统日常运维与管理涉及到地铁公司的多个部门，所有涉及到的管理人员都需要远程登录到此系统对相关业务发起管理操作。结合实际的业务处理流程，整个系统采用B/S模式实现访问操作，其中数据库负责业务数据信息的存储与分析，以此完成地铁供电设备的监测和对安全信息进行管理。系统网络架构设计如图5所示。

图5 系统网络架构

服务器端是整个程序处理的核心，根据需求分析确定系统的功能。用户在浏览器端对这些功能进行操作，然后从数据层调取这些数据信息，处理后将异常报警、远程控制等信息反馈给表现层，同时进行数据信息的更新。服务器端包括数据库，数据库主要进行各类相关业务数据的存储与日常管理操作[8]。地铁公司的运维人员、管理人员等用户能够与服务器端进行交互与处理，及时完成数据信息的更新。浏览器端主要面向整个地铁公司不同部门的用户，操作简洁是首要设计目标。用户登录系统后，能够根据处理需求快速完成设备监测、异常报警、远程控制等模块的操作。在每一次操作后，用户能够在系统中查阅到这些反馈信息，以便后续问题溯源。

4 结 论

围绕需求分析的内容，采用Java Web开发中的Spring Boot框架搭建系统，该框架具备良好的安全性与开源性特点，后续可以根据系统处理需要进行升级优化。系统采用3层架构设计模式，能够降低设备监测、异常报警、安全运维等主要业务之间的耦合度，有效提升系统可扩展性。整个系统的实现过程满足了用户处理需求，未来需要进一步对系统的数据库、安全性等进行性能判断与分析，结合用户的使用意见来对其进行优化。