內燃機車遠程監控平臺信息管理系統設計

李 利，芮孟寨，莊 哲

（1.中國中車戚墅堰機車有限公司，常州 213011；2.常州路航軌道交通科技有限公司，常州 213164）

內燃機車遠程監控平臺信息管理系統設計

李 利1，芮孟寨1，莊 哲2

（1.中國中車戚墅堰機車有限公司，常州 213011；2.常州路航軌道交通科技有限公司，常州 213164）

針對內燃機車遠程監控平臺海量數據的高效管理，基于B/S架構和C/S架構的技術優勢，提出一種基于B/S和C/S架構的內燃機車遠程監控平臺信息管理系統，介紹監控平臺信息管理系統數據庫概念模型和邏輯模型設計、物理結構設計以及系統功能模塊設計，該系統為車輛遠程運行狀態的綜合監測、質量維護、故障診斷提供有效的數據支撐，為降低車輛安全隱患、維護安全運營提供保障。

內燃機車；遠程診斷平臺；信息管理系統

隨著我國鐵路現代化管理以及鐵路事業不斷發展，需要機車運行速度不斷提高、運輸密度不斷增加。內燃機車的工作過程是復雜的動態過程和隨機過程，隨著運行里程的增加，由于自然磨損、環境腐蝕、材料疲勞、元件老化、使用不當等原因，出現各種故障。因此，在線實時地提供機車的狀態信息和故障處理信息，是預防機車故障、保障運行安全、提高運輸效率的一個重要技術手段。

為此，提出基于B/S和C/S架構的內燃機車遠程監控平臺信息管理系統，設計了系統的數據庫概念模型和邏輯模型、物理結構以及系統功能模塊，以實現大量數據高效綜合管理。

1 內燃機車遠程監控平臺信息管理系統體系架構

1.1 需求分析

信息管理系統需求分析是根據遠程監控平臺的工作目標，確定信息管理系統需要承擔的基本任務及其數據管理范圍，并形成完善的數據流向圖、數據字典等分析文檔。實時在線監測內燃機車運營狀態，可為機車安全運營提供有力、可靠的技術支持，隨著時間的積累，會產生海量數據，并且還需將這些數據進行共享、有效控制、保證其完整性、獨立性和安全性，因此建立完善的內燃機車信息管理系統是建好遠程監控平臺的關鍵工作之一。

內燃機車遠程監控平臺信息管理系統開發的總體目標是實現內燃機車監測數據、故障數據、6A數據等管理的系統化、規范化和自動化。系統中有如下3類數據：

（1）產品基本標識數據：用戶信息、車輛數據；（2）平臺采集數據：列車狀態以及故障類實時數據；（3）平臺輸出數據：根據用戶自定義需求對數據進行統計分析。

遠程監控平臺信息管理系統數據流向如圖1所示。

圖1 內燃機車遠程監控平臺信息管理系統數據流向圖

根據平臺設計的要求，數據在信息管理系統需達到如下要求：

（1）數據錄入和處理的準確性和實時性；（2）數據的一致性與完整性；（3）數據的共享與獨立性；（4）數據可以進行查詢、分析、統計。

1.2 體系架構

內燃機車遠程監控平臺信息管理系統是實現機車遠程實時在線監控的管理系統，該系統將無線數據傳輸技術與計算機網絡技術相結合，通過無線網絡技術將機車供應方、用戶和機車設備聯系起來。通過對機車數據實時傳輸分析，使機車供應方能夠同步遠程監控機車及其重要零部件的運行狀況，對可能出現的故障進行預測，并給與用戶及時有效的指導，可提高機車故障診斷效率及預判能力，同時本平臺還具有將機車遠程信息實時存儲的功能，為機車將來的維修及其改進工作提供豐富的數據資料和技術支持。

內燃機車監控平臺信息管理系統的技術體系架構如圖2所示，軟件體系分為標準的三層次，依次為用戶層、應用層、數據層。

圖2 內燃機車遠程監控平臺信息管理系統體系架構

2 系統設計

根據內燃機車遠程監控平臺信息管理系統的需求分析，信息管理系統軟件采用混合模式，即C/S和B/S架構并存的結構。

數據實時監控對數據的安全性、反饋及時性等要求較高；C/S架構運行速度快、數據安全性高、實時性較好，正可滿足實時監控的需求，同時系統采用靈活的權限設置，使不同用戶具有相應權限的數據使用能力，并采用.Net平臺，充分利用IIS的安全特性，進一步確保數據安全[1～2]。

B/S架構的優勢在于適用于Internet，維護工作量小，增加了系統的可擴展性，更新方便，互動性強，易于管理和維護；數據管理、查詢、分析與統計采用C/S架構，可使系統工作反饋及時，數據存入數據庫系統后可隨時隨地通過網絡查詢、分析相關歷史數據，使查詢分析工作網絡化，實現信息共享，及時對機車運行狀態進行評估。

2.1 數據庫概念模型設計

基于需求分析，通過用戶觀點，對數據域信息構建模型，稱之為概念模型設計，可用“實體-關系”圖最直觀的予以表現，概念模型是對真實世界中問題域內的事物描述，這種概念模型稱為E-R圖[3]。

根據需求分析階段收集到的數據進行分類統計，整理實體及其屬性，進而確定實體間的聯系，設計整體E-R圖，如圖3和圖4所示。

圖3 內燃機車遠程監控信息管理系統數據實體及其屬性圖

2.2 數據庫邏輯模型設計

圖4 內燃機車遠程監控平臺信息管理系統數據實體及其聯系圖

邏輯結構設計是根據概念結構設計階段產生的E-R圖形成與內燃機車信息數據庫軟件所支持的數據模型相吻合的邏輯概念結構。

SQL Sever 支持關系模型，在進行內燃機車遠程監控平臺信息管理系統的數據庫設計時，將E-R圖直接轉換了關系模型，通過關系屬性將實體主鍵變換為關系主鍵。轉換結果以用戶與車輛信息為例，數據庫設計中建立了用戶與車輛的信息表，各個表的字段設計如表1、表2所示，以實現對系統的用戶信息、權限、機車狀態信息等管理，便于數據安全操作與資源共享。

表1 內燃機車信息字段信息表

表2 用戶信息字段信息表

2.3 數據庫物理結構設計

數據庫物理結構設計為邏輯數據模型提供相適應的工作環境并實施，提供數據存儲結構、存取方式。該設計從數據的存儲結構、存取路徑、存放位置、系統配置4個方面入手[4]，在實施過程中，充分考慮維護成本、引用效率、客戶需求等各方面要求，推出符合實際的數據庫物理結構。

3 功能設計

內燃機車遠程監控平臺信息管理系統分為數據采集與管理、數據庫管理兩部分設計實現，完成海量數據的管理與共享。

基于以上信息管理數據庫的基本設計，可完成大數據存儲；針對注重數據實時傳輸、長期保存等要求，需建立數據采集與管理功能，以便更好的發揮內燃機車信息管理數據庫的資源共享等功能，該部分包括信息管理模塊、實時車輛數據監控模塊、數據分析與統計模塊，如圖5所示。

圖5 內燃機車遠程監控平臺信息管理系統功能模塊結構圖

3.1 信息管理模塊

信息管理主要對車輛信息與用戶信息進行管理。

車輛信息管理主要錄入車型、車號、服役時間、服役地點、檢修信息等，通過對數據庫表的訪問，實現對信息的管理，例如車輛信息的增加、信息修改等。

用戶管理模塊是整個系統的基礎模塊，是系統后臺管理的安全保障，通過對用戶個人信息、角色、權限、操作日志的變更、添加、刪除等操作實現權限管理，負責數據庫外部訪問服務。

3.2 實時數據監控

數據監控模塊實現監測數據、機車信息、故障數據等信息的采集、存儲，以及監測數據的簡單計算和轉換，為查詢提供基礎，同時實現同步實時動態顯示數據信息并對故障進行及時預警。

3.3 數據分析與統計

數據分析與統計是為充分掌握機車故障狀況奠定基礎，對列車的故障信息數據以及運行狀態數據按照用戶個性化需要進行統計查詢，并以列表和圖表的方式具體提供統計結果。

4 結束語

內燃機車遠程監控平臺信息管理系統將無線網絡技術與數據庫開發技術有機結合，該系統基于B/S和C/S架構，在保證數據的完整性、安全性的同時，實現海量數據高效綜合管理與數據共享，為機車安全運營提供有力、可靠的技術支持，為降低車輛安全隱患，維護安全運營提供保障。

[1]曹 斌，韓中孝.ASP.NET 數據庫系統項目開發實踐[M].北京：科學出版社，2003.

[2]孫銘霞.基于B_S_C_S架構的開放式實驗室選課系統設計與實現[D].長春：吉林大學,2013.

[3]James L J.數據庫：模型、語言與設計[M].李天柱，譯.北京：電子工業出版社，2004：38-44.

[4]仰燕蘭，葉 樺，費樹岷.車輛定位監控系統數據庫的設計與優化[J].東南大學學報，2010，（40）：43.

責任編輯 徐侃春

Information Management System for remote monitoring platform of diesel locomotive

LI Li1,RUI Mengzhai1,ZHUANG Zhe2
( 1.CRRC Qishuyan Co.Ltd.,Changzhou 213011,China;2.Luhang Rail Transport Technology Co.Ltd.,Changzhou 213164,China)

For effcient management of massive data to the remote monitoring platform of diesel locomotive,this article proposed B/S and C/S based Information Management System for the platform,introduced the database,logic structure,physical structure and system function model.This System could provide effcient data supports for integrated monitoring,quality maintenance,fault diagnosis of diesel locomotive remote running state,ensured to reduces vehicle safety hazard and maintain safe operation.

diesel locomotive;remote diagnosis platform;Information Management System

U260.42∶TP39

A

1005-8451（2016）06-0031-04

2015-09-16

李 利，工程師；芮孟寨，教授級高級工程師。