基于MVC的鐵路供電管理系統設計

吳佳旭

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

1 引言

近幾年來，我國鐵路供電段在網絡應用以及信息共享方面投入了大量資源，取得了良好的成果，但就當下的現狀而言，部分信息管理系統由于使用時間已經較長，同時，鐵路電力方面的需求也在持續變化，因此，原本的管理系統已經難以完全滿足現實需求，部分管理系統在兼容性方面存在較大的漏洞，不僅移植難度較大，而且系統更新、升級以及維護方面也已到達瓶頸。此外，部分鐵路供電段采用的信息管理系統只能滿足部分業務需求，在處理實際業務時存在明顯的局限性，無法實現信息高效共享與利用。考慮供電管理單位具體業務的需求，基于MVC 模式設計一套新的鐵路供電管理系統，充分利用相關數據信息，實現管理決策的自動化、智能化，推動鐵路供電管理單位業務活動規范化、集成化以及信息化發展。

2 MVC模式概述

MVC 模式是一種軟件設計模式，由3 部分構成：Model（模型）、View（視圖）以及Controller（控制器），該模式采用一種業務邏輯和數據顯示分離的方法組織代碼，將業務邏輯聚集到一個部件里面，在界面和用戶圍繞數據的交互功能被改進和個性化定制的同時，不需要重新編寫業務邏輯，被廣泛應用于網頁設計中。MVC 模式的運行過程如下：由控制器負責接收用戶請求，并根據請求類型調用對應的模型進行處理；處理完成后，由模型將結果反饋至控制器，控制器則將結果反饋至對應的視圖，最終，用戶可以在客戶端看到相應的信息。模型對應的是軟件程序中的數據邏輯部分，主要負責從數據庫中存取數據；視圖對應的是軟件程序中的數據顯示部分，其主要根據模型數據進行創建；控制器對應的是軟件程序當中的數據交互部分，主要負責向模型發送請求、用戶輸入以及從視圖當中讀取數據信息。

MVC 模式的優點表現在以下4 個方面：

1）低耦合性。業務層與視圖層相分離，可以在不改變模型與控制器代碼的情況下改變視圖層，這就意味著當鐵路電力業務發展變化時，只需要改變模型層即可。

2）高適用性與重用性。MVC 模式可以允許用戶使用多種不同視圖訪問同一個服務器代碼，包括無線瀏覽器與Web 瀏覽器，適用性較廣[1]。

3）可維護性好、開發周期短。MVC 模式降低了用戶接口開發以及維護的技術難度，整體開發周期較短，而且維護性較好，同時，由于業務層與視圖層相分離，使得修改以及維護更加便捷、容易。

4）部署更為合理。由于采用MVC 模式可有效縮短開發時間，因此，程序員就可以將工作重心集中在業務邏輯部分，而界面程序員則可以集中精力在軟件表現形式方面。

3 鐵路供電段業務活動以及供電管理系統設計目標

3.1 供電段業務活動

鐵路供電管理由各供電段負責。供電段在整個鐵路系統內屬于基層單位，主要負責電氣化鐵路接觸網的建設以及維修管理，配電所、變電所以及分區接觸網供電工作，以及鐵路電力設備計劃性檢修以及事故搶修活動的指揮。供電段通常處于鐵路的核心樞紐位置，作業區靠近大型車站周圍，以便及時開展鐵路電力設備維護管理以及接觸網檢修等工作。供電段的主要業務活動就是負責供電段管轄范圍內電力系統的管理，包括分區所、開閉所、牽引變電所、接觸網以及AT（自耦變壓器）所等。具體工作內容是日常運行管理、計劃性檢修、日常維護保養以及設備測試等。此外，當轄區范圍內發生供電識別故障時，需要及時確定故障源并組織作業人員參與搶修，快速恢復正常供電，確保鐵路電力系統正常發揮作用。

3.2 供電管理系統設計目標

鐵路供電管理系統主要是服務于鐵路供電段的日常工作，因此，在設計上必須體現良好的適用性，高度契合鐵路供電段的業務活動需求，同時，也要創造較高的社會效益與經濟效益。基于鐵路供電段電力業務活動的需求，在供電管理系統設計中制定如下目標：

1）技術先進，即設計開發本系統應采用當前先進的技術手段，系統應為用戶提供高效、便捷的服務。需要注意的是，技術手段的選擇應以系統實際需求為準，避免因過分強調采用先進技術手段延長開發周期。

2）權限管理精確，即根據供電管理系統用戶進行權限分配，不同用戶群體賦予不同的操作權限，這樣不僅便于各種業務活動的開展，同時，也能有效避免違規操作以及信息泄漏的問題。

3）融入以人為本理念，即在系統設計中應以用戶滿意為最高追求，切實滿足用戶的需求，讓用戶用得安心、舒心。這就要求系統設計開發人員需要與用戶進行深入交流，了解和分析用戶的需求。

4）開發設計的供電管理系統不僅要滿足當下鐵路電力業務的需求，同時，系統還需要擴展性需求，以便根據后續業務需求變化更新和升級系統，提高系統的適應性[2]。

5）實用性目標，即基于MVC 的鐵路供電管理信息系統的開發要從鐵路行業的實際業務需求、人員情況、技術資源等眾多因素考慮。軟件設計時，一方面要使所開發的系統人機界面友好，操作方便；另一方面要能滿足客戶的需求。

4 基于MVC的鐵路供電管理系統設計

4.1 系統結構

以軟件工程設計思想為指導，以計算機網絡技術為基礎，構建安全、高效的供電管理系統平臺，開發出一個實用性好、可靠性高的鐵路供電管理系統。在系統設計過程中需要遵循以下3 方面原則：

1）可靠性原則，這是供電管理系統的基礎性要求，也是系統穩定運行的前提，要求系統必須具備一定的容錯能力，最大限度地控制系統故障率[3]。

2）先進性原則，設計開發鐵路供電管理系統的最終目標是服務于鐵路電力業務活動，因此，在系統設計上必須要具備先進性、前沿性，不僅要代表當下最高水平，同時，也要考慮到鐵路系統未來的發展趨勢。

3）安全性原則，這是所有軟件程序設計必須遵循的基礎性原則，鐵路供電管理系統設計也不例外，必須要有效保障系統網絡安全、信息安全以及數據安全。根據國鐵集團對于供電調度方面的標準規范，系統服務器以及數據服務器均選擇放置在鐵路供電段機房，并采用局域網實現路局、供電段用戶的連接，最終實現信息的高效共享。

4.2 系統功能設計

4.2.1 人事信息系統

人事信息系統主要管理人事基礎信息，通過該系統可以實現對人事信息的修改、增刪等，具體功能主要涵蓋以下3個方面：

1）人事信息添加，系統支持單一以及批量添加人事信息，包括姓名、年齡、性別、民族、出生日期、政治面貌、工種以及安全等級等。

2）人事信息修改、刪除以及查詢，系統支持具有相應權限的用戶對人事信息進行修改、刪除，同時也支持查詢基礎人事信息。

3）人員考核以及人事調動，系統支持供電段人事科對所屬人員進行考核以及人事調動。

4.2.2 設備信息系統

設備信息系統主要是對供電段所屬各項設備進行管理，根據設備類別、功能等實施分類管理，從而實現自動化設備管理，降低設備管理成本，提升設備管理水平。設備信息管理系統的管理范圍包括接觸網設備、變配電所設備，涵蓋了供電段所有設備信息，可以為設備維護保養、維修更換提供數據支持。

4.2.3 地圖信息系統

在本系統設計中，結合高德地圖提供的地圖服務設計了地圖信息系統，通過該系統可以反映接觸網設備檢修狀態；可以幫助維修作業人員快速、精準地定位故障點，從而爭取更多的搶修時間。根據實際要求，在基礎信息配置對應的車間工區的經緯度在地圖上進行顯示。用戶通過查詢功能可以準確地定位到相關聯的位置。該模塊可以與接觸網運行檢修系統、問題庫系統等有機地結合在一起。能比較直觀地顯示對接觸網、變電設備進行檢修，在檢修過程中發現的問題可以直接納入問題庫中。

4.2.4 管理制度系統

管理制度系統主要是收錄供電段業務活動的各項管理規章制度，支持在不同工況下在線瀏覽、下載等服務。根據制度類別、級別進行分類管理，供電段職工可以根據上級要求以及自身需求進行查閱，從而明確崗位職責以及操作規范等。

4.3 系統數據庫設計

4.3.1 設計原則

關于供電管理系統數據庫設計原則，主要包括以下方面：

1）系統數據庫開發設計的時間不低于系統整體開發時間的40%。數據庫的設計直觀地反映了用戶需求，要求在設計開發過程中要最大限度地滿足用戶需求，反復與用戶進行溝通，明確各項需求并全部體現在數據庫設計中；若需求暫時不明確，則必須存在不確定因素，并在設計中保留可更改的字段。

2）系統數據庫設計要綜合考慮系統運轉、中專數據、表間的內在聯系以及模塊交互等多方面因素，不能僅局限于頁面演示版（demo）表面。設計開發人員必須認識到系統數據庫設計并非單純的基礎數據存儲，還涉及邏輯數據存儲的問題。

3）系統數據庫設計需要解決效率以及優化問題，系統數據庫設計應實現以最少量的表、最簡單的表關系解決海量數據的存儲問題。

4.3.2 概念模型設計

在數據庫設計過程中，需要將客觀存在轉化為計算機語言，這會使設計開發人員的注意力往往集中在細節限制上，很難將精力集中于信息處理結構方面，因此，考慮從數據觀點出發，通過觀察分析系統數據采集、存儲以及傳輸等環節，構建1個邏輯結構即概念模型。概念模型通常以E-R（Enitity Relationship Diagram，實體-聯系）圖表示，其涵蓋3 個基本要素，分別是實體、屬性以及聯系，其中，實體通常以矩形表示，屬性相同的實體在特征與性質方面也具備統一性，可以采用實體名稱即屬性特征集合抽象同類型實體。屬性通常以橢圓表示，并采用無向邊將其與對應實體連接，表現的是該實體的某一種特性，而一個實體可以由多個屬性刻畫，相互之間以無向邊連接。聯系通常以菱形表示，也可以將其理解為關系，菱形內標注的是聯系名稱，其與實體之間以無向邊聯系。如圖1所示為本系統部門、職工E-R 圖。

圖1 部門、職工E-R圖

4.3.3 物理結構設計

物理結構設計屬于數據庫設計開發的后半部分，所謂物理結構設計就是將某個特定邏輯結構應用到具體環境當中，邏輯數據模型需要選擇一個具體運行環境，這個運行環境提供了存儲數據結構以及存儲數據方法，此過程就是物理結構設計。

4.3.4 代碼結構設計

編碼是軟件程序設計開發的關鍵性環節，是系統設計構想的具體實現過程，其直接關系到系統運行效果。系統設計構想不同，則代碼量也會表現出較大差異，為確保系統設計開發進度以及質量，需要根據系統模塊將設計開發人員進行分組，各自負責相應模塊代碼編寫，但所有設計開發人員必須遵循統一的編碼規范，這樣便于系統后期的維護，可以節省大量人力物力以及時間。

5 結語

通過對鐵路供電段電力業務需求進行分析研究，設計了一套基于MVC 模式的鐵路供電管理系統，本系統兼容性、穩定性良好，部署較為便捷，同時也具備一定的可擴展性，極大地便捷了鐵路電力業務活動。