基于UML的智能公交調度實訓系統建模研究

廖化容 毛棋 陳歡 鐘建男

摘 要：實踐教學是人才培養的重要環節，也是提高教學質量和教學效果的重要手段。為了在實踐性教學、培訓手段及科研上有重大突破，本文以公交調度指揮系統中的重要崗位--車站調度員為研究對象，利用UML對智能公交調度教學實訓系統進行建模。對公交調度指揮工作進行分析，運用UML建立可程序化的調度指揮模擬仿真體系結構;對車站技術作業過程進行分析，運用UML建模技術和仿真技術建立作業控制系統仿真模型，使車站技術作業過程仿真效果具有真實可信性。

關鍵詞：UML;建模;智能公交調度實訓系統

1 概述

交通運營管理專業以培養運輸組織、指揮管理人才為主要培養目標，公交調度指揮是公交組織管理及專業人才培養的核心內容之一，具有很強的應用性，但出于安全原因及費用等各方面的考慮，傳統的實踐性環節中，學員不可能參與車站的調度指揮工作，教學效果不理想，很難培養學生的專業技能與創新意識，成為影響教育教學質量的重要因素;此外，公交運輸信息技術及指揮手段的發展也缺乏新型的培養手段。運用現代仿真技術模擬公交真實運輸環境，建立集教學、培訓、職業技能鑒定和技術服務為一體的多功能教育培訓中心，以營造創新的意識和氛圍、創新的精神和能力、創新的條件和動力十分必要。

以基于UML的智能公交調度實訓系統為實訓平臺，以加強實踐性教學環節和提高職業技能為著眼點，可對既有的教學體系逐步進行本質性改造，其中包括對人才培養計劃的修訂、對理論教學內容的改造和對實踐性教學環節的改進等，形成新的“先校內后校外，先模擬后實際”的實踐教學模式;實現高等教育在交通運營管理專業人才培養方面的“三個轉變”，即從以知識傳授為中心向以能力培養為中心轉變，從培養繼承和使用知識的人才向培養能夠發現和創新知識的人才轉變，從為當今社會培養人才向未來社會培養人才的轉變。

2 統一建模語言UML

統一建模語言（UML，Unified Modeling Language）是一種基于對軟件系統進行可視化建模的一種語言，可以對軟件系統進行規約、可視化。是始于1997年一個OMG標準，它是一個支持模型化和軟件系統開發的圖形化語言，為軟件開發的所有階段提供模型化和可視化支持，包括由需求分析到規格，到構造和配置。UML因其簡單靈活、統一的特點，而且能表達軟件設計中的動態建模和靜態建模，目前已成為可視化建模語言的工業標準。UML可以貫穿整個系統軟件開發周期中的每個時期，提供一套對系統進行描述的概念和圖形表示，通過UML對系統進行建模，開發的軟件更能符合用戶的要求。

3 基于UML的智能公交調度實訓系統建模設計

3.1 功能架構

系統功能架構如圖1所示。

整個系統架構主要包括展示、業務應用、應用支撐、數據系統四個模塊，以及與ERP系統、車載終端、政府監管等的外部接口。

3.2 技術架構

本方案采用基于UML模式、服務化、模塊化的分層設計，總體架構如圖2所示。該分布式組件模型使系統具有可伸縮性、可擴展性、可靠性和動態性。系統采用分層結構開發和設計，將界面、業務邏輯和數據分離，實現系統內部松耦合，以靈活、快速地響應業務變化對系統的需求。系統層次結構劃分為視圖層、業務實現層、數據接口層、終端接入層、數據持久層等，通過各層次系統構件間服務的承載關系，實現系統功能。

（1）視圖層。按照功能分別劃分為五個模塊，即基礎資料、運營管理、智能調度、實時監控、統計分析，為用戶提供作業界面。視圖層的各個模塊之間相互獨立，做到高內聚、低耦合，互不影響，可以方便的修改其中一個模塊，或者添加新的功能模塊。

（2）視圖接口層。包括模型定義、接口定義、通訊定義，采用依賴反轉的設計原則，由視圖層按照業務需求或者界面需要定義模型和接口。這樣視圖層可以不需要關注具體的業務細節和實現方式，只需要在不同的模塊調用對應的接口即可。通訊接口定義實時數據的內容、獲取方式以及數據交互方式。

（3）業務實現層。業務實現層是智能調度系統的核心內容，實現調度前、中、后的所有業務流程，同時根據視圖接口層的定義，提供視圖層需要的數據和操作實現。業務實現層內部按照業務關注點的不同，劃分為多個子模塊，各模塊之間相互獨立，有交互的模塊之間使用接口分離，互不影響各自的實現。

基礎數據操作模塊：實現對人、車、線、站、公司等基礎資料的維護。

報表統計模塊：完成各種報表的統計、分析、導出等功能。

自動排班：實現調度前的三個操作流程。根據用戶給定的條件，自動計算發車時刻表，生成排班預案，并提供預案的編輯和管理。實現人、車的關系綁定，如對人車安排表的維護。制定每日的運行作業計劃，根據計劃時刻表、人車安排情況，實現自動排班。

實時通訊服務：接收并解析車輛實時數據，對其他應用模塊屏蔽車輛的通訊細節，完成車輛數據交互，并向上提供解析后的業務實體對象數據。

數據解析模塊：完成具體的終端通訊數據解析，如解包、解析、封裝等，并實現多種類型終端的數據接入。

數據存儲：存儲車輛實時數據、報警數據、進出站數據、業務生成數據等。

實時數據處理模塊：包括報警判斷、進出站判斷、數據轉發等，對實時數據進行預處理，形成調度需要的數據，并推送給調度服務。

調度服務：具體實現智能調度的核心模塊，包括線路狀態維護、車輛狀態維護、營運狀態維護、發車列表維護、調度前端管理、調度指令處理等業務邏輯。調度服務保存線路車輛信息以及線路的運營作業計劃，根據車輛的動態信息以及調度指令更新車輛狀態，記錄車輛的發車、到站信息，將狀態更新同步到各個客戶端。調度服務自動生成電子路單、班次統計等信息，也可根據調度指令進行人工修改。

（4）數據接口層。由業務實現層根據具體業務邏輯的需要，定義數據模型以及數據訪問接口，由數據提供層實現，從而使業務層與具體的數據庫等底層細節無關，達到松耦合的目的。

（5）數據提供層。根據數據接口層定義的數據模型和接口，實現數據庫操作。當底層數據庫發生改變時，只需替換數據提供層實現，上層業務實現不變。

（6）終端接入層。提供終端接入服務，向上屏蔽終端的類型和具體的通訊協議，實現具體的通訊細節。

（7）數據持久層。保存基礎數據、車輛動態數據、運營作業數據。

4 結論

智能公交調度實訓系統的建立不但可以讓資源得到有效的管理，還可以提高教師教學工作的質量和學生的實踐能力，有利于交通運營管理專業技能人才的培養。利用UML對智能公交調度實訓系統的建模，讓復雜的系統簡單化，提高系統的開發能力。

參考文獻：

[1]冀振燕.UML系統分析與設計教程[M].人民郵電出版社，2014.

[2]魯博，柴躍廷.關于統一建模語言——UML[J].計算機工程與科學，2000.22（4）.

[3]劉秋香，劉振偉.淺析UML在軟件工程中的應用[J].電腦知識與技術，2018（14）.

作者簡介：廖化容（1988-），女，重慶江津人，講師，研究方向：智能交通。