程仁德

（河南交投中原高速鄭洛建設有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

近年來，隨著我國科技水平的不斷提高，云計算技術應運而生，該技術憑借著自身虛擬化、動態(tài)可擴展、按需部署、靈活性高等特征被廣泛地應用于高速公路機電系統(tǒng)設計中，不僅為用戶有效地創(chuàng)建了虛擬化場景，為用戶提供了良好的互動體驗服務，還能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。因此，在云計算技術的應用背景下，如何科學設計高速公路機電系統(tǒng)是技術人員必須思考和解決的問題。

1 系統(tǒng)總體設計

1.1 系統(tǒng)建設目的

高速公路機電系統(tǒng)建設目的主要體現在以下幾個方面：①提高設備檢修工作的開展效率和效果；②提高設備檢測工作評定結果的精確性和真實性；③規(guī)范機電工程養(yǎng)護質量檢測內容；④構建系統(tǒng)化、統(tǒng)一化的機電設備維護數據中心庫；⑤為用戶提供強大的輔助管理功能和統(tǒng)計分析功能；⑥通過構建智能化終端，使機電設備檢修效率得以大幅度提升。

1.2 系統(tǒng)N層架構設計

1.2.1 系統(tǒng)功能架構設計

該系統(tǒng)功能架構在具體的設計中，要嚴格按照“低耦合、高內聚”設計要求，利用云計算技術，確保該系統(tǒng)具有較高的可拓展性、可維護性和可操作性[1]，以滿足系統(tǒng)非功能服務需求。此外，該系統(tǒng)在參照現有系統(tǒng)軟件的基礎上，逐一設計和實現設備管理模塊、故障分析預處理模塊、維護計劃模塊、倉庫管理模塊、GIS 庫管理模塊、統(tǒng)計報表模塊和決策分析模塊等。

1.2.2 系統(tǒng)邏輯架構設計

在對系統(tǒng)邏輯架構進行設計期間，技術人員需利用云計算設計與分層設計相結合的方式，完成對系統(tǒng)邏輯結構的科學設計，該系統(tǒng)被劃分為以下四個層次：

（1）數據層。該層主要通過借助SQLServer 數據庫管理系統(tǒng)，實現對多種業(yè)務數據的安全、可靠存儲。

（2）數據訪問層。該層主要用于對關系數據庫操作指令的安全存儲，該關系數據庫操作指令主要是由數據訪問層在文件進行讀寫時所發(fā)出的指令，該指令包含數據增刪改查等操作，這些操作的實現需要利用云計算技術所構建的虛擬平臺，完成對數據的增刪改查以及備份、遷移和擴展。通過利用數據訪問層，可以為用戶提供關系數據庫的訪問功能。

（3）業(yè)務邏輯層。該層主要包含兩大類[2]，一類是業(yè)務數據，另一類是業(yè)務邏輯。應用程序在處理各項業(yè)務數據期間，通常需要集中存儲于該層中，利用業(yè)務邏輯層，可以提高多種事務的管理水平。通過多種組件，可以實現對底層系統(tǒng)各個功能的有效封裝，通過所封裝好的底層功能組件，構建出符合用戶個性化使用需求的功能服務模塊。

（4）表示層。該層位于業(yè)務邏輯層的上方[3]，通過該層，可以向用戶提供強大的接口服務功能。此外，通過利用表示層，可以為用戶提供強大的人機交互功能，確保系統(tǒng)將用戶將提交后的信息數據安全、可靠地傳輸于業(yè)務邏輯層中，由業(yè)務邏輯層負責對這些信息數據進行規(guī)范化處理。該層主要包含決策分析模塊、權限管理模塊等多種模塊[4]。

1.3 系統(tǒng)數據庫設計

數據庫作為高速公路機電系統(tǒng)的重要組成部分，是實現數據的安全傳輸、存儲和管理的基礎，因此，為進一步提高該系統(tǒng)的運行性能，保證系統(tǒng)核心功能的實現效果，技術人員要做好對系統(tǒng)數據庫設計。下文以“設備分類表、入庫單明細管理表”為例，對數據庫具體設計進行介紹，如表1、表2所示。

表1 設備分類表

表2 入庫單明細管理表

2 系統(tǒng)功能設計與實現

2.1 系統(tǒng)實現方法及過程

該系統(tǒng)在具體的設計中，主要參照了軟件工程的設計過程，同時，嚴格按照CMMI3 相關標準和要求，借助B/S 三層架構模式，使用JAVA 編程語言，運用云計算技術，完成對系統(tǒng)功能設計。此外，系統(tǒng)設計過程還利用了云計算技術和UML建模技術，完成對系統(tǒng)核心功能的設計。為更好地提升高速公路機電系統(tǒng)的運行性能，滿足用戶的多樣化使用需求，現將該系統(tǒng)劃分為以下五大模塊，分別是設備管理模塊、故障分析預處理模塊、維護計劃模塊、倉庫管理模塊、GIS 庫管理模塊、統(tǒng)計報表模塊和決策分析模塊。系統(tǒng)功能結構設計示意圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能結構圖設計示意圖

2.2 基于臺賬的設備管理子系統(tǒng)的設計與實現

目前，高速公路機電設備臺賬均采用手工制表方式，然后在各個收費站形成相應的設備臺賬。采用手工方式制作臺賬期間，如果存在漏填問題，將造成數據缺乏一定的全面性、完整性和真實性，同時，也增加了后期數據統(tǒng)計的難度。為解決這一問題，現針對高速公路機電設備使用需求，設計機電設備臺賬管理模塊，該管理模塊的設計和應用，不僅為各個收費站提供了強大數據查詢統(tǒng)計功能，也便于操作人員高效化、智能化統(tǒng)計設備分類結果，為操作人員的日常工作提供了極大的便利。臺賬管理對象主要包含機電設備的ID 編號、設備名稱、設備；型號、設備生產廠家、設備參數等，然后，實現對機電設備標準庫的統(tǒng)一化、規(guī)范化管理和維護。在此基礎上，根據機電設備標準庫實際使用需求，完成對機電設備臺賬的科學構建。應用該臺賬，可以實現對機電設備運行情況以及維修情況的全面了解和把控，便于后期機電設備養(yǎng)護工作的有效開展。

2.3 基于流程的故障分析與處理子系統(tǒng)的設計與實現

機電設備故障分析和處理子系統(tǒng)作為高速公路機電系統(tǒng)的重要組成部分，在具體的設計中，需要采用現場檢測的方式，做好對機電設備故障信息的全面化、完整化記錄和保存，同時，利用計算機提醒功能，便于操作人員快速區(qū)分出需要維修的設備，為后期領導決策的制定提供重要的依據和參考。目前，維修和采購機電設備期間均采用手工整理的方式完成對設備采購表格的制作，并利用打印機將其打印出來，然后提交給上級部門，由上級部門對其進行審核，操作流程比較復雜繁瑣，嚴重降低了辦公效率和效果。為解決這一問題，設計一套系統(tǒng)化、電子化的電子采購審批流程，不僅可以降低操作失誤率，還能避免因領導不在場而影響審批工作的有效開展。故障處理流程主要包括設備故障分析、設備故障申報、設備維修受理確認、向代維單位故障申報、故障處理跟蹤、設備維修、維修完成確認與評價七個環(huán)節(jié)。

2.4 計劃管理子系統(tǒng)的設計與實現

計劃管理作為高速公路機電系統(tǒng)重要功能，主要負責對機電設備的日常維護和保養(yǎng)、員工培訓計劃以及設備庫存計劃落實情況的追蹤和記錄。其中，以月為劃分標準，維護計劃主要劃分為巡檢月計劃、抽查月計劃、養(yǎng)護月計劃等。

2.5 倉庫管理子系統(tǒng)設計與實現

倉庫管理子系統(tǒng)除了可用于對基本工作的管理以及對出入庫異常信息資料的記錄外，還能為用戶提供多種即時性報表，便管理人員全面地了解和把握當前倉儲貨物所對應的實際收發(fā)情況、盤點情況，為后期科學管控倉儲貨物奠定堅實的基礎。該子系統(tǒng)所對應的設計流程主要包含以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）設備采購。在這一環(huán)節(jié)中，需要針對設備故障分析結果，根據實際需要，采購相應的設備，此時，系統(tǒng)會自動進入設備采購流程中，達到電子化辦公的目的，提高機電設備智能化管理水平。

（2）備品備件分類。系統(tǒng)針對用戶的個性化使用需求，完成對備件分類的科學定義[5]，便于用戶根據所劃分的備件類別，更好地開展機電設備信息化管理工作。

（3）備品備件入庫與出庫。當設備被成功購買后，在保證設備質量的達標的基礎上，以物品屬性為分類標準，將其分門別類地放入不同的倉庫內，同時，用戶根據自己的需求，從倉庫中取出相應的設備。

2.6 設備分析與輔助決策子系統(tǒng)設計與實現

設備分析與輔助決策子系統(tǒng)的科學設計，能夠確保高速公路機電系統(tǒng)具有強大的決策分析功能，該子系統(tǒng)能從系統(tǒng)建模、數據分析與挖掘等環(huán)節(jié)出發(fā)，采用柱狀圖，將維修頻率高的機電設備形象、直觀地呈現在用戶面前，便于后期對這些機電設備的及時維護和更換維修[6]。該子系統(tǒng)在對機電設備故障次數進行分析期間，用戶可以根據所設置的時間段以及地理位置，從眾多的故障設備中挑選出維修頻率較高的5 個設備，然后采用報表的方式，將這些設備的信息直觀、形象地呈現在用戶面前，提醒維修人員及時維修和更換設備，避免因設備維修、更換不及時而影響整個系統(tǒng)的正常運行。

3 結語

綜上所述，本文利用云計算技術，在充分結合系統(tǒng)建設目標的基礎上，嚴格按照軟件工程設計過程，提出一系列切實可行的系統(tǒng)功能以及架構設計方案。設計中，首先采用B/S 三層架構模式、云計算技術和Java 開發(fā)技術，保證系統(tǒng)核心功能的實現效果，同時，利用SQLServer 數據庫，在結合相關建模技術的前提下，設計出一款滿足高速公路使用需求的高速公路機電系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝靈活、操作簡單，具有一定的應用前景。