（交通运输工程专业论文）牵引供电管理信息系统的设计与实现.pdf

西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 页 摘要 目前，变电所综合自动化和接触网运营信息的智能化管理已成为铁路电 力系统自动化的一大热点和技术发展趋势。在铁道电气化与自动化领域，牵 引变电所综合自动化系统己研制成功并投入运行，接触网状态修也已成为保 障供电线路畅通安全的重要手段，而在供电段牵引供电信息管理方面，虽有 不少单位开展了许多有益的工作，但由于各单位开展这方面工作的起点和要 求不一致，形成了各具特点但功能不全、缺陷较多，难以互通互连，实现信 息共享的各类牵引供电信息管理系统( p s m i s ) ，满足不了运输生产对牵引供 电运营信息管理的需要。 因此，开展牵引供电管理信息系统的设计和研究，尽早实现供电段各种 技术资源和运营数据管理的现代化，为管理决策者提供及时准确的辅助信息 和决策依据，实现铁路供电系统管理科学化、规范化和标准化，是提高铁路 供电系统管理技术和水平的需要，更是为适应中国铁路跨越式的发展，满足 新形势下我国铁路运输管理工作的现代化、自动化和信息化的需要。 论文在分析电气化铁路供电系统运营管理体制的基础上，对牵引供电管 理信息系统的组成及主要功能进行了研究。论文参考电气化铁路相关行业标 准和规范对路局、供电段和现场设备的编码进行了详细分析，在深入研究 现场工作环境和硬件设施的基础上，提出了系统采用将数据独立存储、分布 处理的分布式结构设计方法，并对系统运行环境和采用的丌发工具进行了简 单说明。论文给出了管理信息系统各功能模块的设计流程图，在此基础上重 点介绍了各个模块的设计方法，以成都铁路局为例对系统实现和试运行情况 给予说明。 关键词牵引供电；管理信息系统；电气化与自动化 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t n l ei n t e l l i g e n tm a n a g e m e n tf o rc o m p o s i t ei n f o r m a t i o no na u t o m a t i z a t i o na n d c a t e n a r yo p e r a t i o no ft r a c t i o ns u b s t a t i o nh a sc u r r e n t l yb e c o m eag r e a th o ts p o t a n dt e c h n i c a ld e v e l o p i n g 仃e n do f r a i l r o a de l e c t r i cp o w e rs y s t e m sa u t o m a t i z a t i o n i nt h ef i e l do fr a i l r o a de l e c t r i f i c a t i o na n da u t o m a t i z a t i o n , t h e c o m p o s i t e a u t o m a t i z a t i o ns y s t e mo ft r a c t i o ns u b - s t a t i o nh a sb e e nr e s e a r c h e ds u c c e s s f u l l y a n dp u ti n t ot r i a lo p e r a t i o n ，a n dt h er e p a i ra c c o r d i n gt oc o n d i t i o no fc a t e n a r yh a s b e c o m ea 1 1i m p o r t a n tm e a n so fe n s u r i n gt h es m o o t ha n ds a f e t yo fp o w e rs u p p l y c i r c u i t a l t h o u g hal o to f u n i t sh a v ed o n em a n ya v a i l a b l ew o r ki nt h ea s p e c to f t r a c t i o np o w e rs u p p l yi n f o r m a t i o no f p o w e rs u p p l yd e p o t ，t h e i rw o r k j u m p i n g o f f p o i n ta n dr e q u i r e m e n t sa r en o tc o n s i s t e n t ，t h ev a r i o u sm a n a g e m e n ts y s t e mo f t r a c t i o np o w e rs u p p l yi n f o r m a t i o nw i t hi t so w n c h a r a c t e r s ，u n - c o m p l e t ef u n c t i o n s a n dm o r ed e f e c t sw h i c ha r ed i f f i c u l tt ob ec o m m u n i c a t e da n dc o n n e c t e dw i t h e a c ho t h e ra n dr e a l i z et h es h a r eo fi n f o r m a t i o n ，t h u sc a nn o ts a t i s f a c t o r yt h e r e q u i r e m e n t so fm i n i s t r y o fr a i l w a y sf o rt r a c t i o n p o w e rs u p p l yo p e r a t i n g i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t t h e r e f o r e ，c a r r y i n go u tt h ed e s i g na n dr e s e a r c h e so fp s m i s ( p o w e rs u p p l y m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) a st or e a l i z et h em o d e m i z a t i o no fv a r i o u s t e c h n i c a lr e s o u r c e sa n do p e r a t i n gd a t am a n a g e m e n to fp o w e rs u p p l yd e p o ta s e a r l ya sp o s s i b l ea n dt op r o v i d et h ea c c u r a t ea s s i s t a n c ei n f o r m a t i o ni nt i m ea n d t h eb a s i so fm a k i n gd e c i s i o nf o rm a n a g i n gd e c i s i o nm a k e r sa i m sa tm e e t i n gt h e n e e d sf o rr e a l i z i n gt h es c i e n t i f i c ，n o r m a l i z e da n ds t a n d a r d i z e dm a n a g e m e n to f r a i l r o a q tp o w e rs u p p l ys y s t e ma n dr a i s i n gt h em a n a g e m e n tt e c h n i q u ea n dl e v e l so f t h er a i l r o a dp o w e rs u p p l ys y s t e m ，a sw e l la st h en e e d sf o rt h em o d e r n i z e d ， a u t o m a t i z e da n di n f o r m a t i o nt e c h n i q u e - b a s e dr a i l r o a dt r a n s p o r tm a n a g e m e n t w o r ko fo b rc o u n t r yu n d e rt h en e ws i t u a t i o ni no r d e rt ob es u i t e dt o t h e f o r w a r d 1 e a p i n gd e v e l o p m e n to f t h ec h i n e s er a i h a d s o nt h eb a s i so fa n a l y z i n gt h em a n a g e m e n ts y s t e mo fe l e c t r i f i e dr a i l r o a d ，t h e t h e s i se x p o u n d st h ec o m p o s i n ga n dm a i nf u n c t i o n so fp s m i s 1 1 1 et h e s i sh a sa f l l r t h e rd i s c u s s i o na b o u te q u i p m e n tc o d i n gi nt h eb u r e a u ，s e c t i o n & s i t ep l a n t t h r o u g hr e s e a r c h i n gi n t e r r e l a t e dt r a d es t a n d a r da n dn o r m s b a s e do nt h ea n a l y s i s o fw o r k i n ge n v i r o n m e n ta n d1 0 c a lh a r d w a r e t h ed i s t r i b u t e ds y s t e ms t r u c t u r ei s 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第| i i 页 p r e s e n t e da n da d o p t e df o rp s m i s t h et h e s i si n t r o d u c e do p e r a t i o ne n v i r o n m e n t a n dd e v e l o p m e n tt o o l ss h o r t l y , f o c u s i n go nt h ed e s i g np r o c e d u r ea n dd e s i g nf l o w c h a r to ft h em o d u l e s f i n a l l y , a sa l l e x a m p l e ，t r i a lo p e r a t i o n a n ds y s t e m i m p l e m e n t a t i o no fp s m l sa r ev a l i d a t e db yc h e n g d u b u r e a u k e yw o r d s ：t r a c t i o np o w e rs u p p l y ；m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ；r a i l r o d e e l e c t r i f l c a l 【i o na n da u t o m a t i z a t i o n 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 页 1 - 1 问题的提出 第1 章绪论 成都铁路局地处祖国西南，跨越四川、贵州、重庆两省一市，在全国5 0 0 强企业中名列6 8 位。管内多山川河流，地形复杂，气候多变，为自然灾害 多发地区。管辖宝成、成渝、襄渝、成昆、川黔、湘黔、黔桂、贵昆、内六 等9 条干线和达成合资铁路。全局共有桥梁3 2 9 8 座，隧道及明峒1 4 8 6 座， 总延长1 1 5 6 0 8 9 千米，国有铁路营业里程5 4 1 0 ，0 3 6 公里，占全路的6 ，5 2 ， 其中电气化铁路4 8 7 6 6 0 2 公早，占9 0 5 ，是名符其实的山区铁路。 作为铁路运输生产工作中较为重要一环的牵引供电，系统运行具有连续 性和实时性的特点，其主要任务是确保电气化铁路的正常供电。目前，变电 所综合自动化和接触网运营信息的智能化管理己成为铁路电力系统自动化 的一大热点和技术发展趋势。而在铁路牵引供电信息管理方面，尚未能有效 丌展工作。 为了监视和了解供电设备和系统的运行状态，在运行中需要对既有的 各种静态的设备履历、设计资料以及包含有各种系统实时运行动态信息的大 量数据进行收集和处理。 按传统管理方式，牵引供电管理的基层供电段通常多采用报表、电 话或出巡等形式，人工操作进行信息的收集和处理工作。但由于管辖区域大， 专业技术密集、部门分工细、相互依赖性强，存在着技术资源( 如设计图纸、 检修计划、事故记录、运行日志、机电报等) 分散、数据信息量大、信息重 复度高、数据的一致性难以保证以及有效信息形成周期长等问题，特别是手 工操作方式导致的人为失误使得进一步提升供电段管理水平和工作效率较 为困难。 因此，开展牵引供电运营安全保障及信息智能化管理系统的研究，立足 于供电段本身业务，结合全路信息化进程，从基础设计和运营数据入手，以 计算机网络为载体、以供电段设备管理和运营管理为主线，以实现供电段多 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第2 页 种技术资源、设备信息和运营数据管理为目的，通过统一的计算机网络平 台，研制基于计算机技术、网络技术和分布式数据库技术开发的管理信息系 统，实现供电段各种技术资源和运营数据管理的现代化管理模式，为管理决 策者提供及时准确的辅助信息和决策依据，以提高铁路供电系统管理技术和 水平，使铁路实现供电系统管理科学化、规范化和标准化，实现跨越式发展 的需要。 1 2 国内现状 1 2 1 信息管理现状 在各供电段，除自身使用f o x p r o 开发的单机版机电报管理系统外，还 有丰台供电段编制的履历薄管理系统。 部分供电段有基于w e b 的办公自动化系统和邮件系统，段部各部门和基 层工区可通过办公自动化系统和邮件系统交换信息。 1 2 2 现有软件概况 履历薄管理系统：基于f o x p r o 的单机版软件，在供电段可以使用履历 薄系统录入设备台帐并以软盘形式进行数据上报。在铁路局可以对各供电段 上报的数据进行汇总，并以软盘形式上报铁道部。 单机版机电报系统；基于f o x p r o 的单机版软件，可以录入机电报，并 进行打印。 办公自动化和邮件系统：基于w e b 的软件系统，可以实现供电段各部门 和基层工区之间信息的交换。 1 2 3 网络状况 在路局和供电段等单位内韶，已经具备了1 0 0 i o m 的局域网络，位于同 一级别的业务单位基于各自的局域网络进行各种业务的管理和信息的交互 共享。 系统主干通讯网络采用t m i s 系统2 m 光纤网，在路局设置独立的数据库 服务器，供电段各种运营数据通过2 m 网络通道实现数据上送，变电所和网 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第3 页 工区的业务在乖地进行操作，采用拨号连接方式每天定时进行网络连接和数 据传输。路局各业务单位以客户端方式进行业务处理。 1 3 本文研究的主要内容 开展牵引供电管理信息系统的设计和研究，尽早实现供电段各种技术资 源和运营数据管理的现代化，为管理决策者提供及时准确的辅助信息和决策 依据是实现铁路供电系统管理科学化、规范化和标准化和提高铁路供电系统 管理技术和水平的需要，更是为适应中国铁路跨越式的发展，满足新形势下 我国铁路运输管理工作的现代化、自动化和信息化的需要。 本文的研究工作正是在这样的情况下提出的，目的是通过对相关技术的 研究，开发出适应于行业需要的牵引供电运营管理系统。归纳起来，本文主 要做了以下几个方而的主要t 作： 1 _ 根据电气化铁路运营管理体制和现有框架，确定了运营管理系统应由 局级子系统、段部子系统和工区子系统构成，并列子系统的功能进行了较为 详细的研究。各级子系统根据其业务要求实现特定功能，并按照自下而上的 原则可实现技术资料、设备履历、机电报管理的全流程跟踪汇总管理。 2 为了保证系统信息的规范化，同时方便数据录入，加快处理速度，节 省存储空间，对各种具有幽定类别的数据都应予以编码。论文参考电气化铁 路相关行业标准和规范，对路局、供电段和现场设备的编码进行了详细分析。 3 在深入研究现场环境和现有硬件i 菠施的基础上，提出了系统采用将数 据独立存储、分布处理的分布式结构设计方法，并对系统运行环境和采用的 开发工具进行了简单说明。 4 论文重点分析了系统各个模块的设计方法，并给出了各模块设计的流 程图。系统主要包括设备管理、变电所管理、接触网管理、基本信息管理、 故障事放管理、机l 埘管理、数据传输和同步子系统及系统管理和维护子系 统等功能模块。 5 论文对牵引供电运营管理系统的系统实现，结合试运行情况进行了详 5 论文对牵引供电运营管理系统的系统实现，结合试运行情况进行了详 细阐述。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第4 页 第2 章系统主要功能 2 1 系统组成 目前成都铁路局共设有九个供电段，每个供电段管辖若干变电所和接触 图2 一l 供电段组织结构图 可见供电段的组织机构分为三级，第级是由段长、副段长和总工程师 构成的决策层，第二级是由技术室、安监室、调度室等直属科室组成的管理 层。第三级是由接触网工区、变电所工区等组成的执行层。 在供电段的组织机构中，决策层和管理层一般都在供电段段部工作，执 行层分伟在供电段所管辖的铁路沿线，距离供电段段部从几公里到几百公里 不等。供电段的各种业务都围绕“一所一网”展开，体现在变电所和接触网 的设备管理和运营工作中。 牵引供电管理信息系统由局子系统、段部子系统和工区子系统构成。各 级子系统根据其业务要求实现特定功能，并按照自下而上的原则实现技术资 料、设备履历、机电报管理的全流程跟踪汇总管理。 系统的用户对象包括铁路局机务处、供电科、供电段的段领导、技术室、 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第5 页 安监室、调度室及工区等，从业务上划分为三级。 2 2 系统主要功能 2 2 1 工区子系统 2 2 1 1 变电所子系统 作为供电段基层单位，牵引变电所在电气化铁路的运营中起着极为关键 的作用。它将地方1i o k v 电压变为2 7 5 k v 电压后，通过沿铁路线路分布的 接触网系统为电力机车连续可靠地输送电力。在系统的连续实时的运行中， 将产生各种信息和数据( 如变压器小时负荷、设备的自检和外检、开关跳闸 记录、供电月报) ，这些数据具有较强的专业性。 变电所子系统实现了牵引变电所各种台帐、记录、报表( 如电度抄表记 录、运行负荷记录、工作日志和设备检修记录等) 的微机化、规范化管理， 提供了各种数据汇总和图表分析功能。通过网络传输，快捷的实现了各种生 产数据上传下达，减轻了人工工作强度，提高了工作效率。 变电所设备管理系统的主要功能 提供了变电所内各种设备的履历管理、状态管理、检修计划和缺陷管理。 通过自动数据更新，能下载技术室制定的检修计划，并能实时将设备信息上 传到段部中心，实现设备的动态管理。 变电所运营系统的主要功能 实现了牵引变电所各种设备运行、系统状态和人工操作避录的微机化、 规范化管理，包括变电所值班日志记录( 基本信息、小时负荷、跳闸记录等) 。 提供了物理设备原始运行数据的入口( 预留综合自动化系统接口) 、各种数 据汇总以及图表分析等功能。通过网络传输快捷的实现了各种运行信息的上 传下达、供电月报生成。实现变电所主变压器在线监测的动态管理，为变电 所“有人值班、无人值守”打下基础。 用户管理系统的主要功能 实现变电所值班人员的简单人事管理。包括用户的增加、删除、修改、 用户权限设置等。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第6 页 2 2 1 2 接触网工区子系统 接触网是电气化铁道中主要供电装置之一，通过机车受电弓和接触线的 直接接触，将电能传送给电力机车。接触网具有分布线路长、设备和部件多、 管理和维护任务繁重、作业地点不定等特点， 接触网工区管理子系统针对接触网工区的特点，实现了接触网工区的设 计资料、检修信息和值班日志的信息化管理。它通过“接触网模型”，将工 区管辖线路的接触网上设备和部件( 支柱、锚段、隔离开关、线岔) ，形成 一个整体结构，将各种设备检修情况和维修记录，有序地记录在接触网的各 个设备和部件上，为接触网的“状态修”奠定了基础。 接触网设备管理的主要功能 实现网上设备和部件( 桥梁、隧道、支柱、横跨、锚段、锚段关节等) 的履历信息管理、运行状态管理和巡视耿流管理。 接触网线路管理的主要功能 管理和维护了沿线接触网及部件( 隔离开关、分相分段绝缘器、接触线、 承力索等) 的各种设计信息。在通讯线路允许的情况下，在工区可直接提供 接触网设计的相关图纸和视频信息。 接触网运营管理系统的主要功能 统一实现了接触网工区值班日志、网上部件和设备的检修记录以及运营 数据的定时自动更新。 用户管理系统 实现接触网值班久员管理，包括用户的增加、删除、修改、用户权限设 置等。 2 2 2 段部子系统 供电段中心业务分成了基本信息管理、设备管理、运营管理、图形视频 管理、事故抢修管理、报表管理等模块，并预留了与变电站综合自动化系统、 接触网检测车和变电所电气试验车系统的接口。 系统管理和维护的主要功能 实现了系统参数维护用户管理、权限管理、模块管理和基本字典维护 等功能。通过该系统，使用者能分配不同用户的权限、进行系统各种标准参 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第7 页 数的添加和维护，针对不同用户提供不同的软件功能模块，根据具体管理模 式针对不同用户自主实现个性化、特色化的业务操作系统上定制功能。 基本信息管理的主要功能 实现供电段基本信息，如供电段、 理、组织结构、历史沿革、概况信息、 设备管理的主要功能 变电所、接触网工区等单位的人员管 线路信息的管理功能。 实现了供电设备的履历管理、状态管理、检修计划和设备缺陷管理。它 不但实现了静态的设备履历和铭牌信息，同时记录了设备购入、安装、运用、 维修、报废的全程动态管理；与运营系统配合能实现各种设备历史运营信息 ( 运行日志、维修记录) 的直接查询。检修计划模块可自动汇总生成检修计 划并实时监测检修计划的执行情况；通过缺陷管理模块，可直接查询供电段 设备缺陷情况，系统还能根据缺陷分类，给出缺陷处理建议并发送到各工区 进行消缺指导。 运营管理的主要功能 实现了供电段基层单位运营的微机化管理。在变电所实现运行日志、供 电月报、工作月报的记录、查询、汇总。接触网工区则记录了工作情况、值 班同志、检修记录等信息。运营管理模块能实时自动更新上下数据，快捷准 确地实现计划任务和运营数据的上传下达。 接触网线路管理的主要功能 通过“接触网模型”，管理和维护沿线接触网及部件的各种设计信息， 将各工区所管辖线路的接触网设备和部件形成一个有机整体结构。为各种设 备检修情况地有序记录和接触网的“状态修”奠定了基础。 事故抢修管理的主要功能 将设备静态履历、动态运营管理、抢修实时指挥和辅助决策等功能集成 一体，实现事故抢修的标准化、规范化。能快捷的给出事故情况下的故障点 的设备信息、设计图纸信息、地理坏境信息，并参考历史事故处理和抢修规 程。给出辅助的抢修预案。在平时可作为员工的故障抢修培训系统，能提高 供电段在事故情况下的抢修能力，缩短抢修时间，降低事故造成的各种损失。 机电报管理的主要功能 在原始运营数掘的基础上，利用微机实现了部颁标准的机电报1 至机电 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第8 页 报6 的自动汇总生成和数据上送等功能。 运行设备状态监测的主要功能 提供了变电所在线监测设备信息的自动生成和上送功能、接触网导线的 磨耗、绝缘子性能实时监测和接触网设备及部件的检修更换情况的分析，为 变电所主设各的寿命、性能和接触网上设备的状态修提供真实科学的依据。 上报中心的主要功能 是基层供电段与部局级供电业务相关单位的接口，完成供电段业务数据 和各种报表的自动汇总生成、机电报、设备履历的无纸上报功能，通过层层 上送，实现电气化铁路整个供电业务微机化和信息化的科学管理模式。 图形视频管理的主要功能 对供电段各种原始设计图纸、现场地理信息、设备图片等各种图形视频 资料进行集中管理和维护，并实现了图形和视频信息的业务信息化功能。通 过其它业务模块的调用，对外以文字、图形和视频等方式提供多媒体信息服 务。 预留接口 系统预留了与变电所综合自动化系统、接魑网检钡i 车和电气试验车的接 口。在网络性能允许的情况下，可实时查看变电所设备和系统实时运行情况， 实现变电所的无人值守：将各种检测车试验数据纳入系统进行统一管理 办公文档管理 预留了与供电段现有办公自动化和文档管理工具的接口。 2 2 3 局级子系统 局级系统包括系统管理和维护、基本信息管理、设备管理、图形图片管 理、机电报管理。作为高层管理部门，局级处理较少的具体业务，主要负责 对下辖供电段上传数据进行汇总，形成设备履历和局级机电报。 系统管理和维护的主要功能 包括用户组管理( 增加、修改、删除用户组) 、用户管理( 增加、修改、 删除用户，将用户加入用户组或将用户从用户组中删除) 、系统权限分配( 对 用户组、用户分配系统权限) 和系统日志管理( 记录用户登录、退出系统的 h 志信息，保存、删除同志) 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第9 页 基本信息管理的主要功能 包括供电段和路局信息管理；供电段历史概况、供电段运行概况；对局 各供电段基本信息和年度汇总。 设备管理的主要功能 查看各下辖供电段上送的设备履历，实现现场运行设备静态信息和运行 信息的管理。 技术资料管理的主要功能 浏览各个下辖供电段技术图纸资料，通过网络实现了局级图纸资源的共 享。 机电报管理的主要功能 查询段级、局级机电报，根据各供电段提交机电报实现局机电报的自动 汇总。 2 2 4 数据传输和同步子系统 各级子系统间进行数据交换和传输的最终目的是实现子系统间数据库 中数据的同步，以达到数据共享的目的。 在系统设计中提供了自身的数据传输和同步功能，利用它来可靠、有效 地实现段部与工区、以及段部与路局之间的双向数据传输。数据传输和同步 予系统主要具有以下功能： 1 ) 保证数据传输和同步的正确顺序 在m i s 系统中，业务活动的最终结果是存储在数据库中的数据。数据库 中存储的数据不是平面的，而是根据业务需求，具有很强的约束关系和层次 关系( 例如关系数据库要求基表中的某条记录必须先存在，参照该记录的其 他表中的记录彳胄插入数据库) 。因此要在子系统( 数据库) 间“可靠”地 传输和同步数据，必须保证数据传输和同步的顺序与产生这些数据的业务活 动的顺序完全一致，从而保持数据原有的约束和层次关系。 2 ) 保证数据传输和同步的完整性 在m i s 系统中进行业务活动时，一个业务可能会执行多个更改相关数据 记录的操作，这些操作应该是原子的、不可分割的，以确保业务的完整执行。 在数据库系统中，都采用“事务”( t r a n s c a t i o n ) 机制来保证这种完整性， 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 0 页 系统采用的各种数据库本身都有完善的事务管理功能。 但在其各级子系统问的通信链路通常是低速、不可靠的，传输数据时经 常会出现中途断线情况。这样可能会造成由于一个业务活动而产生的多条数 据( 本身应该是原子的) 在传输时被分割开，前面的部分正确传输了，后面 的部分由于断线而没有传输。如果静面部分的数据被实际写迸了目标数据 库，就会破坏业务活动的完整性，造成“脏”数据。因此要在子系统( 数据 库) 问“可靠”地传输和同步数据，必须首先保证数据传输的完整性，确保 由于一个业务活动而产生的多条数据要么全部正确传输，要么一条也不传 输。然后利用数据库的“事务”机制同步这些数据，以最终保证业务活动的 完整性。 3 ) 支持断点续传 如前所述，系统的数据传输链路支持受干扰较大的低速链路，在数据传 输过程中，可能会由于干扰而造成链路断线。为了有效利用低速链路的带宽， 要求系统应该具有断点续传能力，当链路断线并恢复后，系统可以接着上一 次传输的最后状态继续进行数据传输，已经传完的数据应该不再传输。 4 ) 传输功能与业务功能的独立性 对于本系统而言，数据传输和同步功能与具体的业务需求没有任何关 系，它只是为了在分布式数据库之间维持数据同步而采用的。理想状况下， 数据传输和同步功能应该独立于具体的业务功能，完全独立地开发和运行。 西南套通大学工程硕士研究生学位论文第1 1 页 第3 章系统编码和技术方案 3 1 系统编码 管理信息系统信息类男i j 多、信息量大，为了保证系统信息的规范化，同 时方便数据录入，加快处理速度，节雀存储空间，对各种具有固定类别的数 据都应予以编码。编码时应注意掌握以下原则： 科学性：选用分类对象最稳定的本质属性作为分类依据。 系统性：对分类对象某属性中的类别按一定规则系统化。 扩展性：在所划分类别中，适当留出一些数码空f b 以各今后类别增 加的需要。但是经过调查和分析，确定类别不再有增加可能的情况 下，则不要浪费码位，编码码字宜短不宜长。 综合实用性：对些事物按类别进行编码，编码中可以同时含有对 事物几种属性的描述，但不要追求复杂，编码太长不好记忆，从实 用观点出发，不同属性的类别适于分开编码。 规范性( 通用性) ：对国标、行标和部标已有的编码。应尽量直接采 用，不再自行编制，以便在全行业或全国大范围内的信息交换和信 息共享。 3 1 1 组织结构编码 参照铁路相关标准，铁路局采用2 位编码。供电段采用6 位编码。表3 - i 、 3 2 所示为成都局管辖各片区和各片区辖供电段编码。 变电所、接触网工区采用层次型编码，在供电段编码的基础上再扩展两 位，编码总长度8 位。以绵阳供电段为例，绵阳供电段管辖的工区编码参见 表3 3 ， 表3 - 1 成都局管辖片区编码 编码片区名称所属路局描述 0 9 0 1 成都片区成都铁路局 0 9 0 2 重庆片区成都铁路局 0 9 0 3 贵阳片区成都铁路局 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 2 页 表3 - 2 片区所辖供电段编码 编码供电段名称所属片区描述 0 9 0 1 0 1 绵阳供电段成都片区 0 9 0 1 0 2 成都供电段成都片区 0 9 0 1 0 3 西昌供电段成都片区 0 9 0 2 0 1 重庆供电段重庆片区 0 9 0 2 0 2 北碚供电段重庆片区 0 9 0 2 0 3 内江供电段重庆片区 0 9 0 3 0 1 贵阳供电段贵阳片区 0 9 0 3 0 2 凯里供电段贵阳片区 0 9 0 3 0 3 遵义供电段贵阳片区 表3 - 3 绵阳供电段管辖的工区编码 编码工区名称描述 0 9 0 1 0 1 0 l广元领工区 领工区 0 9 0 10 1 0 2 马角坝领工区领工区 0 9 0 1 0 1 0 3 绵阳领工区领工区 0 9 0 1 0 1 2 1j _ 元变电所 变电所t 区 0 9 0 1 0 1 2 2 沙溪坝变电所变电所工区 0 9 0 1 0 1 2 3 竹园坝变电所变电所工区 0 9 0 10 1 2 4 马角坝变宅所变电所工区 0 9 0 1 0 1 2 5 江油变电所变电所工区 0 9 0 1 0 1 2 6 绵阳变电所变电所工区 0 9 0 1 0 1 2 7 罗江变电所变电所工区 0 9 0 1 0 1 2 8 德阳变电所变电所工区 0 9 0 1 0 1 2 9 青白江变电所变电所工区 0 9 0 1 0 1 5 1 广元接触网工区接触网工区 0 9 0 1 0 1 5 2 竹园坝接触网工区接触网工区 0 9 0 1 0 1 5 3 江油接触网二工区接触网工区 0 9 0 1 0 1 5 4 江油接触网一工区接触网工区 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 3 页 0 9 0 l o l 5 5 绵阳接触网工区接触网工区 0 9 0 1 0 1 5 6 罗江接触网工区接触网工区 0 9 0 l o 】5 7 德阳接触网工区接触网工区 0 9 0 1 0 1 5 8 青白江接触网工区接触网工区 3 1 2 站场和区间编码 站场编码采用了t d i s 中的编码标准，印采用了5 位无层次编码。以绵 阳供电段为例，其管辖的站场编码参见表3 4 。 表3 - 4 绵阳供电段管辖的站场编码 编码名称描述 4 5 4 1 0 冉家河 4 5 4 1 3 广元 4 5 4 1 6 广元南 4 5 4 3 7走马岭 4 5 4 4 0 昭化 4 5 4 4 3 白田坝 4 5 4 4 6 沙溪坝 4 5 4 4 9 上寺 4 5 4 5 2 东坝 4 5 4 5 5 竹园坝 4 5 4 5 8 罗妙真 4 5 4 6 4 斑竹园 4 5 4 7 0 马角坝 4 5 4 9 l 二郎庙 4 5 4 9 4 厚坝 4 5 4 9 7 小溪坝 4 5 5 0 3 双河口 4 5 5 0 6 老坪坝 4 5 5 0 9 江油 4 5 5 1 2 三合场 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 4 页 4 5 5 1 5 彰明 4 5 5 1 8 龙风场 4 5 5 2 l 石马坝 4 5 5 2 2 绵阳北 4 5 5 2 4 编阳 4 5 5 3 3 皂角铺 4 5 5 3 9 谭家坝 4 5 5 4 2 罗江 4 5 5 4 8 黄许镇 4 5 5 5 l 德阳 4 5 5 5 9 德阳南 4 5 5 6 0 新兴场 4 5 5 6 3 广汉 方向的连接形成个区间的唯一编码。例如，车站1 的编码是1 0 0 0 1 下行 ，车 站2 的编码是1 0 0 0 2 。如果按照下行方向，车站1 在车站2 的前面，刚区 剃名称应为车站1 车站2 ，其编码应为1 0 0 0 1 1 0 0 0 2 ；如果按照上行方 向，车站i 在车站2 的后面，则区间名称应为车站2 车站l ，其编码应为 1 0 0 0 2 1 0 0 0 1 。绵阳供电段管辖的区间编码参见表3 - 5 。 表3 - 5 绵刚供电段管辖的区间编码 编码区间名称描述 4 5 4 1 0 4 5 4 1 3 冉冢河- 厂兀区恻 4 5 4 1 3 4 5 4 1 6 广元广元南区间 4 5 4 1 6 4 5 4 3 7 厂兀雨一踅与岭区划 4 5 4 3 7 4 5 4 4 0 走马岭昭化区间 4 5 4 4 0 4 5 4 4 3 昭化白田坝区间 4 5 4 4 3 4 5 4 4 6 白田坝。沙溪坝区间 4 5 4 4 6 4 5 4 4 9 沙溪坝。上寺区间 4 5 4 4 9 4 5 4 5 2 上寺东坝区间 4 5 4 5 2 4 5 4 5 5 东坝竹园坝区间 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 5 页 4 5 4 5 5 4 5 4 5 8 竹园坝- 罗妙真区脚 4 5 4 5 8 4 5 4 6 4 罗妙真一斑竹园区间 4 5 4 6 4 4 5 4 7 0 斑竹园马角坝区间 4 5 4 7 0 4 5 4 9 1 马角坝二郎庙区间 4 5 4 9 1 4 5 4 9 4 二郎庙厚坝区间 4 5 4 9 4 4 5 4 9 7 厚坝一小溪坝区间 4 5 4 9 7 4 5 5 0 3 小溪坝双河口区间 4 5 5 0 3 4 5 5 0 6 双河口老坪坝区间 4 5 5 0 6 4 5 5 0 9 老坪坝江油区间 4 5 5 0 9 4 5 5 1 2 江油三合场区间 4 5 5 1 2 4 5 5 1 5 三合场彰明区间 4 5 5 1 5 4 5 5 1 8 彰明龙风场区间 4 5 5 1 8 4 5 5 2 l 龙风场石马坝区间 4 5 5 2 1 4 5 5 2 2 石马坝绵阳北区间 4 5 5 2 2 4 5 5 2 4 绵阳省；阳北区间 4 5 5 2 4 4 5 5 3 3 绵阳皂角铺区闯 4 5 5 3 3 4 5 5 3 9 皂角铺谭家坝区间 4 5 5 3 9 4 5 5 4 2 谭家坝罗江区间 4 5 5 4 2 4 5 5 4 8 罗江黄许镇区间 4 5 5 4 8 4 5 5 51 黄许镇德阳区间 4 5 5 5 9 4 5 5 6 0 德阳南新兴场区间 4 5 5 6 0 4 5 5 6 3 新兴场一广汉区间 4 5 5 6 3 4 5 5 7 2 广汉青白江区间 3 1 3 挢梁、隧道、支柱、横跨编码 桥梁、隧道、支柱、横跨在接触网上所起的作用是类似的，即作为基础 结构对定位点进行支撑。在编码时，桥梁、隧道、支柱、横跨采用无层次编 码，编码长度3 8 位( 字符) ，通过u u i d 生成。 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 6 页 3 1 4 锚段和锚段关节编码 锚段编码采用无层次、不等长编码。锚段编码通过其所属的站场或区间 编码拼接上锚段名称组成。站场和区间的唯一性，保证了编码的唯一性。 锚段关节编码出两个相邻锚段的锚段编码拼接而成。 3 1 5 设备编码 设备编码时采用了无层次编码。每一个设备由一个3 8 位( 字符) 的u u i d 唯一确定。 3 2 体系结构 3 2 1 分布式系统 在传统的大型计算机应用系统中，数据集中存放在服务器的文件系统或 者数据库服务器中，用户通过终端( t e r m i n a l ) 或者工作站( w o r k s t a t i o n ) 与 服务器交换信息，这种系统称之为集中式系统( c e n t r a l i z e ds y s t e m ) 。如 图3 - 1 所示。它的优点是便于进行系统维护，服务器端软件升级容易，数据 的安全性和一致性可以得到较好的保障。 图3 - 1 集中式系统结构 但采用这种结构的系统，必须具备以下一些条件： 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 7 页 业务相对单一 客户端较为集中 持续可靠的数据链路 考虑到本系统的应用范围包括铁路局供电科、铁路供电段段部机关和供 【l 段管辖的变电所工区和接触网工区，绵延数百公罩，在各级子系统之间需 要交换大量高度结构化的数据：铁路局要有服务器存放局级信息，在段部要 有独立的服务器存储段级数据，各个工区的数据电必须先存放在奉地计算机 中，然后在空闲时间将数据传输到供电段服务器中，从而对通信链路的带宽 和质量具有较高的要求。 尽管在供电段、段部机关和服务器之间有持续的高速链路，可以支持视 频和图形图片的网上即时浏览，但段到工区、铁路局到段之阳j 的通信链路的 质量普遍不是很好。在段部和各工区之间通常是通过数量有限的电话拨号链 路连接，带宽很低( 一般只能达到2 0 k b p s s ) ，而且由于靠近铁路，经常因为 十扰而掉线；在供电段段部和铁路局之间，一般也只有低速的电话拨号链路。 为了适应这样的链路条件，实现整个系统的全实时联网运行_ 手集中化数 据存储，系统设计中没有采用集中式结构，而采用将数据独立存储、分布处 理的计算机应用系统即分布式系统( d i s t r i b u t e ds y s t e m ) 。在基层工区、供电段 段部和铁路局供电科分别有独立的子系统，各子系统拼j 有自己的数据存储能 ) ( 但数据库是不同的) ，可以在不依赖其它系统的条件下独立运行。必要 时，各级子系统通过内部协议进行数据交换和同步，以实现整个系统的信息 共享和数据共享。整个系统结构如图3 - 2 所示。 这种系统结构能够适应低速、不可靠的链路环境，同时在高速链路条件 下( 如光纤) 也能很好运行。较之于集中式系统结构，具有以下优点： 系统部署灵活：采用分布式结构以后，系统的部署不在局限于较小 地理范围，可以在更大的范围内进行部署。 负载均衡( l o a db a l a n c e ) ：采用集中式结构，所有用户请求( 负载) 都由集中的服务器进行处理，因此对服务器性能要求较高。采用分 布式结构以后，用户请求被分散处理，较好地实现了负载均衡。 对通信链路的要求降低：分布式系统在工作过程中，不需要和远程 服务器保持持久的通信连接。各个业务系统先在本地完成业务处理， 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 8 页 实现对数据的更新。本地业务处理完毕以后，再建立和远程服务器 之间的通信链路，进行数据交换，解决了通信链路争用问题。 图3 - 2 分布式系统结构图 3 2 2 应用模式 客户服务器模型( c l i e n t s e r v e r ，简称c s ) 是目前最为流行的应用程序 结构，如图3 - 3 所示。在这种结构中，服务器处理完客户发出的请求，并将 处理结果回应( r e p l y ) 给客户。 在客户h a 务器模型中，一个服务器可以为多个客户同时提供服务。一 西南交通大学工程硕士研究生学位论文第1 9 页 图3 3 客户服务器樱型 般情况下，在服务器上都有个侦听进程或线程( t h r e a d ) ，当服务器侦听 到客户请求时，会重新派生一个进程或线程为客户服务，侦听进程或线程继 续监视其它的客户请求。 客户服务器模型是一个广义的计算模型，客户、服务器之间必须通过 网络传递信息。在客户、服务器之间采用的稠络协议目前主要是t c p i p 。 测览器服务器结构，简称b s ( b r o w s e r s e r v e r ) ，依然是客户服务器 结构。系统的结构如图3 - 4 所示。浏览器向w e b 服务器发送的是基于h t t p 协议的请求，w e b 服务器接收到这些请求并处理以后再发给数据库服务器， 数据库服务器处理请求后，并将处理结果回应给w e b 服务器，w e b 以h t t p