地鐵供電安全系統的設計

楊柳青

（中鐵十二局集團電氣化工程有限公司，天津 300308）

0 引 言

在信息全球化的今天，信息技術在促進各國經濟、科技和社會發展方面發揮著越來越重要的作用。對于城市軌道交通行業而言，其主要任務是為人們提供便捷的通勤方式，供電系統設備是日常維護保養的重點。傳統人工管理與維護最大的問題在于成本高，而且不能對日常出現的問題及時進行反饋與整改。在此背景下，需要研發地鐵供電安全系統，以此來解決當今地鐵供電設備工作中遇到的諸多問題，提高管理效率[1]。

1 關鍵技術

1.1 物聯網

地鐵供電安全系統的研發與設計中，前端數據的采集主要依靠前端各類傳感器設備，每一個設備采集感知的數據信息通過網絡進行傳輸。這些數量眾多的傳感器設備組成無線傳輸網絡，根據傳感器設備參數的設置和用戶的指令，物聯網完成數據的采集、處理、分析工作。獲取數據后通過信息平臺進行處理，信息平臺采用Spring Boot框架實現。Spring Boot框架分組整合了不同項目開發中經常使用的依賴，實現項目Maven或Gradle構建的一次性添加，簡化了Spring項目的設計和開發流程[2]。

具體開發環境Eclipse工作界面如圖1所示。

圖1 Eclipse工作界面

1.2 MySQL數據庫

在網絡系統的開發中，MySQL是目前主流的關系型數據庫系統之一。在MySQL數據庫中，整個數據信息不是存儲在一個大倉庫，而是根據數據信息的類別存儲到不同的表格中，能夠有效提高數據信息的靈活性。整個數據信息的查詢采用標準的SQL語句，方便技術人員快速上手操作。目前MySQL數據庫采用雙授權的機制，根據業務處理需求分別給出開源版本與商用版本，有效提升此數據庫使用的靈活性。

MySQL圖形化工作界面如圖2所示。

2 系統需求分析

2.1 系統可行性分析

系統需求分析階段，從多個角度來分析地鐵供電安全系統開發的可行性內容，具體包括管理可行性、經濟可行性與技術可行性。

（1）管理可行性。基于用戶的操作來進行分析，在具體事務的管理中，本系統能夠為地鐵公司相關工作人員提供良好的信息化服務[3]。

（2）經濟可行性。從經濟角度來分析，系統開發成本較低，所需要的軟件開發工具都是開源的，而硬件部分都是地鐵公司自有，額外需要購買的較少，系統的研發與使用能夠產生良好的效益。

（3）技術角度可行性。經過技術選型分析，確定信息平臺采用Spring Boot技術搭建。此技術是目前開發采用的主流技術，總體成熟穩定可靠，能夠完成各類系統業務的處理[4]。

2.2 需求分析

整個地鐵供電安全系統的分析需要結合系統的服務對象進行，服務對象主要是地鐵公司的員工，所有的業務邏輯程序都在服務器端，這些用戶的操作需要在服務器端進行響應處理。在設計整個地鐵供電安全系統的業務功能時，需要結合具體的操作用例來進行分析。系統業務功能用例如圖3所示。

圖3 系統業務功能用例

（1）遠程控制。針對出現故障的設備進行遠程控制，及時解決問題。

（2）設備監測。針對地鐵供電系統的各類設備運行狀態進行監測，將運行的參數信息發送到系統平臺中。

（3）異常報警。針對各類監測過程中發生的異常信息進行記錄與管理，并發出異常報警。

（4）安全運維。針對整體異常報警的內容，及時安排運維人員進行處理。

除了系統業務功能外，還需要考慮其他因素，例如響應時間、并發性。響應時間是系統核心性能體現，需要對各個實現的功能進行充分測試，最大響應時間不能超過3 s，否則容易帶來不好的用戶體驗[5]。在整個系統進行操作時，由于系統需要面向多用戶進行管理與操作，因此需要對多用戶量訪問系統時的處理效果進行測試與記錄，以此判斷整個系統的穩定性。

3 系統設計

3.1 系統體系架構設計

地鐵供電安全系統采用Java Web體系中的Spring Boot技術實現，整個技術架構分為3層，分別是業務邏輯層、數據訪問層以及數據層。Spring Boot技術采用基于MVC的體系進行開發，此開發模式主要的特點是可擴展性強，整個業務邏輯程序之間的耦合度低[6]。系統體系架構如圖4所示。

圖4 系統體系架構

在基于MVC模式實現的地鐵供電安全系統中，每一層架構的工作目標與處理內容不同，需要完成核心主營業務的分析與設計。用戶層主要與用戶進行交互處理，圍繞用戶的處理需求實現設備監測、異常報警、安全運維以及用戶管理等功能。每一次的處理結果需要在用戶層進行展示，同時需要的數據信息與管理后的數據信息都要存儲到數據庫中。業務邏輯層是整個系統中的重點，根據系統用戶的操作需要來完成業務邏輯處理的實現與管理。在整個系統架構中，數據層的核心目標是給整個系統用戶提供完善的數據處理信息，這些內容都存儲到不同的數據庫表格中，在用戶操作時完成整體數據的更新與存儲[7]。

3.2 網絡應用模式設計

根據具體的使用場景設計網絡應用模式，系統日常運維與管理涉及到地鐵公司的多個部門，所有涉及到的管理人員都需要遠程登錄到此系統對相關業務發起管理操作。結合實際的業務處理流程，整個系統采用B/S模式實現訪問操作，其中數據庫負責業務數據信息的存儲與分析，以此完成地鐵供電設備的監測和對安全信息進行管理。系統網絡架構設計如圖5所示。

圖5 系統網絡架構

服務器端是整個程序處理的核心，根據需求分析確定系統的功能。用戶在瀏覽器端對這些功能進行操作，然后從數據層調取這些數據信息，處理后將異常報警、遠程控制等信息反饋給表現層，同時進行數據信息的更新。服務器端包括數據庫，數據庫主要進行各類相關業務數據的存儲與日常管理操作[8]。地鐵公司的運維人員、管理人員等用戶能夠與服務器端進行交互與處理，及時完成數據信息的更新。瀏覽器端主要面向整個地鐵公司不同部門的用戶，操作簡潔是首要設計目標。用戶登錄系統后，能夠根據處理需求快速完成設備監測、異常報警、遠程控制等模塊的操作。在每一次操作后，用戶能夠在系統中查閱到這些反饋信息，以便后續問題溯源。

4 結 論

圍繞需求分析的內容，采用Java Web開發中的Spring Boot框架搭建系統，該框架具備良好的安全性與開源性特點，后續可以根據系統處理需要進行升級優化。系統采用3層架構設計模式，能夠降低設備監測、異常報警、安全運維等主要業務之間的耦合度，有效提升系統可擴展性。整個系統的實現過程滿足了用戶處理需求，未來需要進一步對系統的數據庫、安全性等進行性能判斷與分析，結合用戶的使用意見來對其進行優化。