楊建軍

摘 要：運用現(xiàn)代的MESH網(wǎng)絡技術，文章建立了一種可以覆蓋某礦區(qū)企業(yè)業(yè)務的現(xiàn)代化的信息化系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分層設計和模塊化的設計方法，簡化了設計流程，涵蓋了企業(yè)的所有業(yè)務流程，為運輸部門的指揮、貨運、計劃等業(yè)務提供信息管理平臺，實現(xiàn)了行動指揮無聲化、運行管理自動化和運輸調整智能化，提高了生產(chǎn)效率。

關鍵詞：信息化；Mesh網(wǎng)絡；調度命令；調車作業(yè)單

隨著計算機技術的快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)意識到了信息化建設的重要性，加大了在信息化建設上的投資，一系列主流的IT技術也應用到企業(yè)信息化建設中，特別是近幾年來，我國鐵路事業(yè)快速發(fā)展，一系列適應我國鐵路發(fā)展的信息化系統(tǒng)快速應用到鐵路行業(yè)之中，逐步實現(xiàn)了我國鐵路的信息化建設。但是我國企業(yè)鐵路信息化建設不能照搬國鐵的模式，應該結合自身的特點，設計出適合自身發(fā)展運營的鐵路運輸調度管理系統(tǒng)。鐵路信息化的根本目的是將信息技術廣泛應用于鐵路生產(chǎn)經(jīng)營與管理決策的各項活動中，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高鐵路運輸生產(chǎn)率、提升市場競爭力，提高鐵路運輸經(jīng)濟效益[1]。

無線MESH網(wǎng)絡正是基于Mesh MEA（Mesh Enabled Architecture）技術建立起來的通信系統(tǒng)。無線MESH網(wǎng)絡具有好的擴展性和抗干擾性，在寬帶無線接入領域獲得了廣泛應用[2]。文章結合某礦區(qū)鐵路運輸調度管理系統(tǒng)的實際需求，主要說明了鐵路調度運輸管理系統(tǒng)的設計功能實現(xiàn)。在本系統(tǒng)設計中，還采用了無線MESH網(wǎng)絡。

1 系統(tǒng)功能和MESH網(wǎng)絡介紹

1.1 系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能

系統(tǒng)為各級調度人員和管理人員提供指揮管理平臺，整個系統(tǒng)以運輸計劃為龍頭，強化調度指揮與執(zhí)行閉環(huán)，將管理貫穿控制過程，以執(zhí)行跟蹤為主線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時跟蹤與閉環(huán)，支持運輸分析、決策，提高運輸管理水平。系統(tǒng)實現(xiàn)高速運輸局域網(wǎng)，支持系統(tǒng)檢控中心、行調中心、車站控制、車站與機車之間的實時數(shù)據(jù)通信；方便協(xié)調列車和調車之間的矛盾，提高運輸效率。

1.2 MESH簡介

無線Mesh網(wǎng)絡是一種與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡不同的技術。無線Mesh網(wǎng)絡是一種基于多跳路由、對等網(wǎng)絡技術的新型網(wǎng)絡結構。MESH MEA網(wǎng)絡的優(yōu)點如下。

1.2.1 通訊范圍較大。MESH MEA網(wǎng)絡的最大的直線通訊距離可以達到5KM，還有抗干擾能力強等優(yōu)點。

1.2.2 數(shù)據(jù)傳輸速率較大。MESH MEA網(wǎng)絡的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6Mbps，可以滿足實時視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>

1.2.3 移動性好。MESH MEA網(wǎng)絡的移動性非常好，該網(wǎng)絡終端可以在高速移動狀態(tài)中保持比較好的傳輸速率。

1.2.4 兼容性好。MESH MEA網(wǎng)絡可以跟其他的網(wǎng)絡進行連接，比如WIFI、INTERNET、電話網(wǎng)等。

1.2.5 安全性。建立MESH MEA網(wǎng)絡無需建立基站和發(fā)射塔，同時又可以自動修復，所以消除了因為單個通訊設備故障而導致整個系統(tǒng)崩潰的隱患。

考慮到礦區(qū)的生產(chǎn)條件惡劣，采用無線和有線共同組網(wǎng)的方式；即使因事故或者自然災害導致部分設備受損，MESH MEA網(wǎng)絡也不會全部受阻，其他未受損害的網(wǎng)絡設備仍能正常工作。

2 系統(tǒng)設計方案

系統(tǒng)采用規(guī)范化的軟件開發(fā)設計方案與新興的主流軟件技術相結合。在軟件體系結構設計中，為了與具體業(yè)務功能相適應，降低系統(tǒng)的維護成本與工作量，充分分析了B/S與C/S結構模式的優(yōu)缺點，整個系統(tǒng)采用了B/S與C/S相結合的結構。同時為了便于系統(tǒng)的開發(fā)和不同數(shù)據(jù)庫之間的連接和移植方便，采用“抽象工廠”模式，使系統(tǒng)的擴展性大大增強，大量使用ORACLE數(shù)據(jù)庫的存儲過程和游標來完成具體業(yè)務的數(shù)據(jù)處理，大大加快了系統(tǒng)的運行速度。利用WCF技術，在客戶端實現(xiàn)其領導層的查詢功能，查詢信息能夠實時準確的反應現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)情況，為其做出合理決策提供依據(jù)。

系統(tǒng)設計為三層結構，分為最上層，中間層和最下層。

系統(tǒng)的最上層是信息系統(tǒng)，它獲得各車站及區(qū)間行車作業(yè)數(shù)據(jù)和貨運數(shù)據(jù)，建立中心數(shù)據(jù)庫，在獲得真實數(shù)據(jù)的基礎上為領導的決策提供真實可靠的信息，實現(xiàn)調車指揮的現(xiàn)代化管理。

系統(tǒng)的中間層安裝了行調終端、助理終端和現(xiàn)車顯示終端以及大屏幕，為調度指揮提供指揮工具。調度中心不僅完成了基層網(wǎng)信息的匯總、處理和標準化，而且按照一定的要求將基層信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)缴蠈訑?shù)據(jù)庫。

系統(tǒng)的最下層是基層設備，主要包括車站聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)間閉塞系統(tǒng)、無線車次號自動校核系統(tǒng)等。

系統(tǒng)的框架結構如圖1。

2.1 系統(tǒng)硬件組成

礦區(qū)鐵路綜合信息化硬件系統(tǒng)由服務器和若干終端組成，可完成鐵路運輸貨運綜合信息系統(tǒng)管理功能、實現(xiàn)大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)、建立安全可靠的聯(lián)鎖信息采集接口與車號自動識別系統(tǒng)的信息共享。各站場信號通過網(wǎng)關機與鐵科接口發(fā)送到值班員終端再通過網(wǎng)絡（光纖和Mesh無線設備）傳送到中心服務器，然后大屏以及各終端通過訪問中心服務器實現(xiàn)大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)、鐵路運輸貨運綜合信息系統(tǒng)管理功能，建立信息共享。

服務器包括數(shù)據(jù)庫服務器系統(tǒng)、Web服務器和Firtide controller服務器。

Web服務器上面安裝IBM WebSphere軟件提供web服務，稱為WAS（WebSphere Application Server），應用程序包部署于WAS上。

Firtide controller服務器，用于管理全線mesh子網(wǎng)和機車移動mesh節(jié)點。

工控機終端設備和打印機等設備放在各個車站，作為各個車站的硬件設備。

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃

挑選其中一個站作為主mesh節(jié)點，各站布置一個固定mesh節(jié)點和NGI mesh節(jié)點，通過光纖與集配站中心交換機相連接。NGI通過超五類網(wǎng)線與站內(nèi)mesh節(jié)點連接，其作用是把站內(nèi)mesh節(jié)點收到的數(shù)據(jù)優(yōu)先通過光纖傳輸?shù)街行慕粨Q機。站與站的區(qū)間架設mesh節(jié)點作為中繼點，同時覆蓋沿線區(qū)間。Controller服務器安放在集配站中心機房，Controller服務器為移動點（機車）管理軟件。

系統(tǒng)網(wǎng)絡規(guī)劃圖如圖2。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡安全措施

系統(tǒng)為了確保網(wǎng)絡的安全，采取了以下措施。實踐證明，這些措施可以保證系統(tǒng)網(wǎng)絡的安全。

（1）貨運調度指揮系統(tǒng)與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接口，采用雙分區(qū)的網(wǎng)關進行連接，實行聯(lián)鎖向網(wǎng)關單向送數(shù)方式。

（2）對系統(tǒng)終端建立身份認證和權限管理，采用S-DES密鑰用于終端登錄，在應用層進行加解密處理，防止非法用戶訪問和登錄。

（3）與公司網(wǎng)相連接處通過核心交換機連接，在核心交換機上建立訪問控制表，對訪問的路徑進行控制。對流入或流出接口的訪問進行控制；同時在系統(tǒng)中心服務器上通過加密算法驗證訪問的合法性，防止外來攻擊。

（4）實現(xiàn)沖突登記，監(jiān)視與控制用戶的每一個連接，訪問監(jiān)視和異常報警，為網(wǎng)管人員提供有用的信息。

（5）在傳輸層由通訊中間件對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進行加密處理。

（6）數(shù)據(jù)的備份和恢復由系統(tǒng)提供專門的數(shù)據(jù)維護工具，對數(shù)據(jù)每星期進行一次全備份?？梢詫浞莸臄?shù)據(jù)刻錄光盤，異地存儲，隨時恢復。

2.4 系統(tǒng)軟件組成

系統(tǒng)軟件設計采用終端用戶設計，共設計4個終端模塊，分別為系統(tǒng)維護終端、調度終端、值班員終端和交接口終端。

3 系統(tǒng)各個終端模塊設計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)維護終端的設計與實現(xiàn)

3.1.1 系統(tǒng)維護終端的設計

系統(tǒng)維護終端主要負責系統(tǒng)基礎信息，包括鐵路相關信息、車輛信息、機務信息和部門權限信息的管理。設計上采用B/S的形式，使用WCF來編程實現(xiàn)。

3.1.2 系統(tǒng)維護終端的實現(xiàn)

系統(tǒng)維護終端分為用戶登錄與退出子模塊和基礎信息維護子模塊。

用戶登錄與退出主要實現(xiàn)用戶登錄、用戶退出和用戶切換。

基礎信息維護包括終端狀態(tài)管理、靜態(tài)機車管理和用戶管理。

終端狀態(tài)管理包括客戶端、服務器文件配置、界面顯示和與客戶端用戶的消息傳遞。

客戶端管理針對重點IP檢測，客戶端軟件檢測。對系統(tǒng)重要的客戶端IP地址注冊，提供方便、友好的增加、刪除、修改、查詢功能；服務器文件配置管理：為客戶提供方便、快捷、友好的自動升級服務，提供版文章件和服務器文件目錄設置功能、用戶配置功能、日志配置功能；相關界面顯示：在線用戶顯示（包括IP地址、用戶名），監(jiān)視客戶端軟硬件運行狀態(tài)，通過不同顏色區(qū)分運行狀態(tài)，登錄用戶信息，并提供顯示功能；與client端用戶的消息傳遞：現(xiàn)場操作指導等功能，發(fā)送、接收消息，實時顯示client端界面和操作。

靜態(tài)機車管理包括機車基本信息管理、機車型號信息管理；對信息增加、刪除、修改、查詢、打印。

用戶管理包括賬戶管理、密碼重置、角色定義、操作定義、權限管理和部門管理。

賬戶管理提供對用戶名稱、權限、崗位的增加、刪除、修改、查詢功能；密碼重置提供對用戶密碼的重新設置；角色定義為系統(tǒng)管理員提供角色的增加、刪除、修改、查詢以及角色包含操作，角色可以由原子組成，也可以包含角色；操作定義為系統(tǒng)管理員提供原子操作的增加、刪除、修改、查詢和歸類；權限管理由系統(tǒng)管理員根據(jù)用戶崗位，對用戶所屬的角色進行增加、刪除、修改、查詢，一個用戶可以有多個角色（崗位）；部門管理由系統(tǒng)管理員針對用戶基本部門信息的增加、刪除、修改、查詢，包括各個部門的相互關系以及所屬關系。

3.2 調度終端的設計與實現(xiàn)

3.2.1 調度終端的設計

調度終端主要用于調度員。調度終端主要包括六個子模塊，分別是系統(tǒng)登錄、站場顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計、現(xiàn)車管理、調度命令和調度單模塊。設計上采用C/S的形式，使用C#來編程實現(xiàn)。

3.2.2 調度終端的實現(xiàn)

系統(tǒng)登錄模塊與系統(tǒng)維護終端的系統(tǒng)用戶登錄模塊功能實現(xiàn)一樣。

站場顯示模塊主要用于顯示各個站場的界面，和線路管理。

現(xiàn)貨統(tǒng)計模塊主要用于系統(tǒng)顯示當前站場相應軌道的車輛物資信息（空/重車、重車的物資名稱、數(shù)量、到站）的顯示，根據(jù)需要可以實時刷新。

現(xiàn)車管理模塊主要用于當前站場線路上車輛的信息顯示，并可進行信息導出。

調度命令模塊可以實現(xiàn)調度命令的增加、刪除、修改、下發(fā)車站、下發(fā)機車、回執(zhí)查看和查詢，其中回執(zhí)查看和確認的工作界面如圖3。

3.3 值班員終端的設計與實現(xiàn)

3.3.1 值班員終端的設計

值班員終端主要用于值班員，主要包括五個子模塊，分別是系統(tǒng)登錄、站場顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計、現(xiàn)車管理、調車作業(yè)單。設計上采用C/S的形式，使用VC++6.0來編程實現(xiàn)。

3.3.2 值班員終端的實現(xiàn)

系統(tǒng)登錄、站場顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計和現(xiàn)車管理這四個子模塊均與調度終端的對應部分相同。

調車作業(yè)單模塊是本部分設計的中心部分。調車作業(yè)單模塊主要實現(xiàn)調車作業(yè)單的新建、修改、刪除、打印預覽、打印、發(fā)送和查詢。

調車單模塊提供新增、修改、取消調車作業(yè)單等功能，用戶可以通過點擊站場股道列表編制調車作業(yè)單，還可以通過直接輸入的方式編制調車作業(yè)單，新增完畢或修改完畢進行保存。新增調車作業(yè)單是新建一個調車作業(yè)計劃；修改調車作業(yè)單是對編制好的作業(yè)單進行修改，對于調車作業(yè)單的修改，系統(tǒng)只允許用戶修改沒有完成的鉤計劃信息，對于已經(jīng)完成的鉤計劃不能進行任何改動。

調車計劃單可根據(jù)用戶定義格式進行打印。在配置了車載終端的情況下，點擊發(fā)送命令，可以把選中的作業(yè)單發(fā)送到機車上。包括新增作業(yè)單的發(fā)送、修改后作業(yè)單的發(fā)送和取消作業(yè)單命令的發(fā)送，發(fā)送命令是否成功以是否收到機車臺相應的回執(zhí)為準。機車收到數(shù)據(jù)包后會給出回執(zhí)信息。

調度單模塊界面如圖4。

裝卸作業(yè)模塊實時跟蹤現(xiàn)場裝卸作業(yè)情況，自動記錄調車作業(yè)過程，記錄信息有品名、進出裝卸點時間等信息，裝卸車送裝時間、完成時間可以由人工錄入。提供查詢、修改、維護等功能。

裝卸模塊如圖5。

3.4 交接口終端的設計與實現(xiàn)

交接口終端模塊用于局車的進出廠交接，可以記錄進出廠與路局的交接時間，將到達列車的編組信息錄入系統(tǒng)，車輛出廠記錄貨物信息，并提供對信息的修改、刪除、查詢功能。設計上采用C/S的形式，使用VC++6.0來編程實現(xiàn)。

交接口終端功能設計上分為進廠和出廠兩部分。進廠的主要功能是列車進廠信息錄入、修改、刪除和查詢。出廠的主要功能是列車出廠信息錄入、修改、刪除和查詢。

4 結束語

按照客戶的需求計劃，系統(tǒng)的實施達到了預期的目標，利用計算機技術、通訊技術和交通運輸理論知識建立起一套在保證行車安全的基礎上，實現(xiàn)企業(yè)運輸調度管理現(xiàn)代化、自動化和智能化，提高企業(yè)運輸生產(chǎn)效率、改善運輸作業(yè)的條件，使生產(chǎn)作業(yè)從計劃的制定、下達、執(zhí)行到反饋、監(jiān)督、評估、分析等環(huán)節(jié)做到了無縫鏈接，實現(xiàn)企業(yè)鐵路運輸過程中的管理控制一體化。

參考文獻

[1]王一文.企業(yè)鐵路運輸調度管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].蘭州交通大學，2012.

[2]李志杰，方旭明.無線Mesh網(wǎng)絡中一種QoS保證的跨層調度方法[J].鐵道學報，2012，34（10）：61-67.