（电气工程专业论文）青藏铁路配电管理信息系统设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页一 摘要 论文以管理信息系统和青藏铁路配电管理为研究背景，结合青藏线高原铁 路配电管理的实际情况，研究适用于青藏铁路的配电管理系统信息系统，并进 行了设计和实现。 本文首先简要介绍了管理信息系统的概念和发展历史，结合铁路信息化的 发展趋势，和青藏铁路地处高原、环境恶劣的特殊情况，阐述了对青藏铁路配 电实现信息化管理，开发配电管理信息系统的必要性。通过对青藏铁路水电段 配电管理部门业务分析以及用户实际需求分析，提出了青藏铁路配电管理信息 系统的总体规划设计，包括开发过程中所遵循的一些标准规程，系统的软、硬 件环境配置，整个系统的构架以及系统的要实现的模块功能。 在设计方面，参照管理信息系统开发的原则，提出了结构化和面向对象相 结合的设计方法，并以演化模型和喷泉模型为思想，得出了系统设计流程。最 后论文详细设计和实现了青藏铁路配电管理信息系统，分析了配电管理信息系 统的技术方案，选择了适合的应用平台、进行了系统设计及编程实现。重点讨 论了电力设备管理、电力线路管理和图形图纸管理等功能的实现。 本系统的软件结构采用了客户端中间层服务器的三层体系结构，数据库 系统采用了o r a c l e9 i ，网络运行环境为t c p i p 网络，客户端软件的运行环境 为w i n d o w s 平台，软件的开发工具选用d e l p h i7 。 本系统立足于高原铁路配电管理的实际情况，通过详尽的需求分析，采用 最新管理信息系统软件开发技术，所开发出的系统基本满足了配电管理的需求， 对实现高原铁路配电的信息化管理有着重要的现实意义。 关键词：青藏铁路；管理信息系统；系统设计与实现 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页二 a b s t r a c t t h i sp a p e ri sb a s e do nt h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e ma n dt h ep o w e r d i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n tf o rt h eq i n g z a n gr a i l w a y a c c o r d i n gt ot h ec u r r e n tn s eo f p o w e r - d i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，ar e s e a r c h o nt h ep o w e rd i s t r i b u t i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rt h eq i n g z a n gr a i l w a yi sg i v e ni nt h i sp a p e ra n d t h ed e s i g na n dr e a l i z a t i o na r ea c c o m l i s h e d f i r s t l y , as i m p l ei n t r o d u c t i o no ft h et h e o r yo ft h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e ma n di t sd e v e l o p m e n ti sg i v e ni nt h i sp a p e r t h e 瑚i l w a ym a n a g i n g d e p a r t m e n t sa r et e n d i n gt ou s em o r ea n dm o r em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mt o p r o v et h ew o r k i n ge f f i c i e n c yi no n rc o l m t r y a n dt h eq i n g z a n g 功i l w a yl i e so nt h e a l t i p l a n o t h u s ，i ti sh a r dt ol i v ea l o n gt h er a i l w a yl i n e s oi ti sv e r yn e c e s s a r yt o m a n a g et h ep o w e rd i s t r i b u t i o nu s i n gt h ei n f o r m a t i o ns y s t e m s e c o n d l y , t h ed e m a n d s o f t h em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mo nt h ep o w e rd i s t r i b u t i o nf r o mt h eq i n g z a n g r a i l w a ym a n a g i n gd e p a r t m e n ta r ef o c u s e di nt h i sp a p e ra n da tt h es a m et i m et h e a n a l y s e so ft h ec u s t 0r m 盯d e m a n d sa r e # v e no u t b a s e do l lt h ea b o v e , aw h o l e s o l v i n gs c h e m ea n dt h ed e s i g no ft h ep o w e rd i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ，i n c l u d i n gt h ep r i n c i p l e si ts h o u l do b e yd u r i n gt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s sa n d t h es t r u c t u r eo ft h es y s t e ma r ep u tf o r w a r di nt h i sp a p e r t h i sp a p e ra l s or e v e a l st h e f u n c t i o nm o d e l st h a ts h o u l db er e a l i z e di nt h es y s t e m t h ed e s i g no ft h es y s t e mr e f e r st ot h ep r i n c i p l e so fd e v e l o p i n ga m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e ma n dt h em e t h o do fc o m b i n i n gt h e s t r u c t u r e d e s i g n a n d o b j e c t - o r i e n t e dd e s i g ni sp u tf o r w a r di nt h i sp a p e r t h ed e s i g np r o c e s so f t h es y s t e m i se s t a b l i s h e do nt h ei d e ao f t h ee v o l u t i o n a lm o d e la n dt h es p i r a lm o d e l f i n a l l y , t h i s p a p e re n d sw i t ht h ed e t a i ld e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h ep o w e rd i s t r i b u t i o n m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rq i n g z a n gr a i l w a y t h ea n a l y s i so f t h e t e c h n i c a l d e s i g ns c h e m ea n dt h ec h o i c eo f a p p l i c a t i o np l a t f o r ma r ee s p e c i a l l yd i s c u s s e di nt h i s p a p e r f i n a l l y , t h ef u n c t i o nm o d e l sa r er e a l i z e db yp r o g r a m m i n g , s u c ha st h ep o w e r e q u i p m e n t sm a n a g e m e n t ，p o w e rl i n e sm a n a g e m e n ta n dt h ep a r a g r a p hm a n a g e m e n t m o d e l s t h es y s t e ms 0 1 a r es t r u c t u r ei sb a s e do nt h ec l i e n t m i d d l el e v e l s e v e rt h r e e 西南交通大学硕士研究生学位论文第l il 页一 l e v e ls t r u c t u r e s t h eo r a c l e9 ii su s e da st h ed a t a b a s es y s t e m t h en e t w o r kr u n so n t h et c p i p t h ec l i e n ts o f t w a r e r u n so nt h ew i n d o w sp l a t f o r m t h es y s t e mi s r e a l i z e db yt h ep r o g r a m m i n gt o o lo f d e l p h i7 t h es y s t e mi sb a s e do nt h er e a ld e m a n d so ft h ep o w e rd i s t r i b u t i o nm a n a g e m e n t f o rt h eq i n g z a n gr a i l w a y i tm e e t st h ed e m a n d sb yd e t a i la n a l y s i sa n dc o m b i n e st h e d e v e l o p m e n tt r e n do f m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m i tw i l lp l a ya ni m p o r t a n tr o l e i nt h eq i n g z a n gr a i l w a ym a n a g e m e n t k e yw o r d s ：q i n g z a n gr a i l w a 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 ；s y s t e md e s i g n a n dr e a l i z a t i o n 西南交通大学工程硕士学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 国内外铁路管理信息系统的发展概况 1 1 1 管理信息系统发展概述 管理信息系统( m a n a g e m e n tl n f o n n a t i o ns y s t e m ，简称m i s ) 在现代社会已经 深入到各行各业，管理信息系统是个不断发展的新型学科，其定义也随着计 算机技术和通讯技术的进步也不断更新。 最初提出管理信息系统是1 9 7 0 年，该词的首创者瓦尔特啃尼万( w a l t e rt k e n n e v a n ) 对它这样定义：“以书面或口头的形式，在合适的时间向经理、职员 以及外界人员提供过去的、现在的、预测未来的有关企业内部及其环境的信息， 以帮助他们进行决策”。这个定义中没有涉及计算机等现代信息技术，是从管理 的角度提出的信息系统，它没有强调一定要用计算机，也没有强调应用模型， 只是强调了用信息来支持决策“1 。 由于计算机技术的迅速发展和普及，计算机技术在m i s 中广泛应用。1 9 8 5 年，管理信息系统的创始人明尼苏打大学卡尔森管理学院的著名教授高 登戴维斯( g o r d o nb d a v i s ) 给出了一个采用现代信息技术的定义：“管理信息 系统是一个利用计算机软件和硬件、手工作业、分析、计划、控制和决策模型 以及数据库的用户一一机器系统。它能够提供信息支持企业或组织的运行、管 理和决策功能。”这个定义说明了既要合理采用计算机技术，也还需要人的手工 作业，通过人与机器的协调和配合，对信息系统从运行层、管理层和决策层这 三个层次上提供支持。 国内普遍认可的管理信息系统的定义是：“管理信息系统是一个由人、计算 机等组成的能进行信息的收集、传送、储存、加工和使用的系统。信息管理系 统能实测企业的各种运行情况；利用过去的数据预测未来；从企业全局出发辅 助企业进行决策；利用信息控制企业的行为；帮助企业实现其规划目标。”在这 个定义中可以看出计算机只是实现管理信息系统的一种工具“1 。 这个阶段的信息系统一般都是采用计算机辅助，所以被称为基于计算机的 管理信息系统，简称人机信息系统。 随着信息技术突飞猛进的发展，特别是网络技术的发展以及商业逻辑的日 益复杂，多层体系结构下的m i s 设计技术是未来数据库系统的主要方向和主要 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 技术。在网络环境中，管理信息系统通常采用分布式系统来实现。分布式应用 系统最初采用客户机服务器计算模式，简称c s 模式。w e b 技术及i n t e r n e t 技术的进一步发展，分布式系统的计算机模式发展为浏览器i l i a 务器模式，简称 b s 模式。这个阶段网络对管理信息系统的重要性不言而喻，所以有人将这一 个阶段称为基于网络的管理信息系统( n e t w o r k - b a s e dm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ) ，简称网基信息系统( n b m i s ) 。网基信息系统已经成为目前m i s 开发 的主流。 1 1 2 国内外铁路实现信息管理的概况 当今社会信息产业的飞速发展深刻地影响和改变着铁路管理部门的生产、 管理和经营方式。掌握信息、运用信息，使现有人力、物力和财力得到充分合 理、有效地利用，不断地提高经济效益，已成为铁路现代化追求的目标。而且 随着我国铁路的飞速发展，对提高铁路安全可靠的运输，提商工作效率和优质 服务方面都提出了更高的要求。开发管理信息系统，实现信息化管理是十分必 要的”1 。 随着国民经济的发展，铁路不断提速，建设快速安全铁路的要求迅速增长。 在不断提高铁路配电可靠性的同时又要尽可能的降低铁路配电管理的成本。铁 路配电网结构复杂，线路和设备数量多，包括配电变压器，低压线路，保护装 置，供电给水，线路开关，杆塔，线路开关等众多设备，型号杂，沿铁路沿线 覆盖面广。传统的管理模式和管理方法给配电管理部门的管理带来了诸多不便， 运行、维护、检修、工程等工作需要很大工作量。日常管理和维护有大量的信 息，需要很多人力，效率低，成本高。 铁路配电系统传统的信息管理方式是用纸质图册，表格等手段来管理设备 资料。设备资料信息的查找，统计录入等采用人工方式，保存不方便，信息检 索不够快。配电管理信息量越来越大，对这些信息量的采集、加工、处理的工 作量也越来越大，如果仍采用以| j 手工的，以人为主的处理方法，不但浪费人 力物力，信息处理的及时性和准确性也远远不能满足要求。 以上分析可以看出，随着铁路的发展，铁路运营信息管理的现代化、微机 化已经势在必行。 铁路企业信息化建设的推进，可以带动技术创新、管理创新和机制创新， 提高效益、降低成本，增强企业的市场竞争力。因此在国内外的铁路企业中， 信息化建设都得到了大力发展。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 国外铁路自二十世纪六十年代就开始将计算机用于铁路运输生产和管理 中，经过十几年的发展，形成了比较完善的运输管理信息系统。具有代表性的 有：美国南太平洋铁路公司的“综合运营管理信息系统( t o p s ) ”、加拿大国营 铁路公司的“铁路运输报告及管理系统( t i l a c s ) ”、日本国铁研制的“铁路客 票座席预约系统( m a r s ) ”等，这些系统主要侧重于运输生产管理，对改善运 输管理，提高运输效率发挥了巨大作用。 随着计算机与通信技术的进步，特别是因特网技术的出现以及经营管理理 念的发展，国际上铁路各类专业信息系统不断向综合化、智能化、向面向客户 方向发展。北美和欧洲都开发研制了许多优秀的铁路管理信息系统，如美国联 合太平洋集团开发应用的“货运管理服务系统”、“运输控制系统”、“铁路基础 设施管理系统”等，是这一时期的代表性综合应用系统。 近几年来，国际上又提出了“铁路智能运输系统”的概念，它是利用现代 计算机技术、通信技术、管理与决策支持技术及智能自动化技术等，实现信息 的采集、传输、处理和共享，以高效利用铁路运输资源，低成本地保障运输安 全，改善经营管理和提高服务质量。 我国铁路信息化建设虽然起步较晚，但经过铁路工作者多年的辛勤工作， 铁路信息系统已经从流程、组织、方法和手段等方面建立起较为完善的信息化 工程建设管理机制和生产管理信息系统。 目前，我国铁路己经建立起了完善的信息化技术基础设施：已建成稳定可 靠的1 m i s 网络系统，实现了铁道部、路局全部联网以及大部分站段的联网， 为实现我国铁路信息化的发展打下了坚实的基础。管理信息系统正在铁路部门 逐步应用，并且已经为铁路运输生产带来了显著的经济效益。 1 2 本文研究背景 1 2 1 青藏铁路配电概况 青藏线格尔木至拉萨段地处青藏高原腹地，正线建筑长度1 1 4 0 k m ，其中位 于多年冻土区线路长度5 4 6 k m ；海拔高程4 0 0 0 m 以上线路长约9 5 8 k m 。全线 4 5 个车站，其中有人值班车站1 1 个( 格尔木、南山口、不冻泉、沱沱河、安 多、那曲，当雄，羊八井，马乡，拉萨西，拉萨) ，无人值班车站3 4 个。全线 架设3 5 k v 电力贯通线路一回，新建纳赤台、五道梁、沱沱河、安多、那曲、当 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 雄、羊八井、拉萨3 5 k v 配电所，向电力贯通线供电；沿线各车站设3 5 0 4 k v 变电所，变电所设3 5 k v 贯通线分段开关，当贯通线故障时，可通过对分段开 关的操作，隔离故障线路，由相邻配电所实现向非故障段贯通线供电；沿线区 间设3 5 0 4 k v 箱式变电站，向区间负荷( 隧道照明、无线通信基站、桥隧守 护) 供电。新建的变、配电所均按无人值班、无人值守设计。 由于青藏铁路平均海拔超过4 4 0 0 米，环境温度可达零下2 5 0 c ，沿线自然 环境恶劣，许多地方属无人生活区，设备进行现场实验和维护都极其不便，因 此铁路电力供应系统的运行和维护都存在很大的困难。铁路沿线站场通讯、信 号、行车及保障现场人员生存条件的负荷均为重要负荷，要求在铁路全线采用 3 5 k v 电力贯通线向沿线负荷可靠持续供电，可靠性要求高，必须得到保证”。 铁道部对青藏铁路建设的总体目标为：建成后的青藏铁路全线将使用红外 线监控系统，在高原地段做到无人看守，保持全天候通车。建成后的铁路设备 将达到免维修、无入值守的目标，这将使参与全线运营的人员只有4 0 0 多人， 平均1 公里不到1 人，远远低于每公里2 0 人的全国铁路运营平均人数，极大地 降低了运营成本。 1 2 2 配电管理信息系统引入青藏铁路的意义 配电管理是一项复杂、桔燥、安全性要求高，制度严格，逻辑结构复杂， 重复性大的工作。特别是各个变电所、配电所沿铁路沿线分布在条件艰苦的地 区，基本实现无人值班，各项记录以及工作票、操作票要求严格，人工处理这 些业务显得工作繁重，而且容易出错，给配电管理造成很大不便。 配电系统的运行具有连续性和实时性。在配电系统的运行中，需要对大量 数据进行收集和处理，这些信息中既有静态的设备履历、设计资料，也需要各 种系统实时运行的动态信息，以便监视和了解设备和配电系统的运行状态。 按传统方式，水电段信息收集多采用报表、电话或出巡等形式，报表记录 采用人工操作方式。由于管辖区域大，存在着技术资源( 如设计图纸、检修计 划、事故记录、运行日志等) 分散、数据信息量大，冗余度高、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 误也使得配电业务的管理水平和工作效率难以进一步提高“。 青藏铁路沿线配电系统变电所与变配电所之间距离较远，气候、环境、地 质条件恶劣，好多都是无人生活区，检修费时费力，出现故障时，没有准确的 故障定位也给检修工作带来很大困难。这些恶劣的自然环境因素对配电管理提 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 出了很高的要求。而目l i i 传统的配电管理方式还处于手工和人工管理方式，信 息的可靠性，准确性低，工作效率低。 针对这种情况，开发出一套适用于青藏线的配电管理信息系统具有重要的 现实意义和经济价值。开发一个以信息为中心，以计算机为工具，以网络为基 础的铁路配电管理信息系统，可以提高管理水平、提高经济效益、工作效率。 配电管理信息系统的突出优点表现在： 1 、通过计算机网络平台可以将铁路配电管理单位连成一个整体，通过规 范化、标准化的数据格式，实现配电管理业务的信息共享和数据的快速传递。 2 、可以从基础业务资料入手( 如各种设备的基本数据) ，充分发挥计算机的 性能，实现基础业务的微机化管理和各种报表的自动统计汇总功能，自动生成， 大大减轻了人工操作强度，减少了人工失误。 3 、除了可靠实现水电段传统的各种复杂业务，还可以通过和其他管理系统 的接口实现互连后，实时监测和了解现场设备运行状态和人员工作情况，为管 理决策者提供及时准确的辅助信息和决策依据，对高原铁路配电系统管理技术 和水平的提高将起到巨大的推进作用。 1 3 本论文所作的主要工作 本论文的总体目标是设计开发出一个适应青藏铁路配电实际需求的管理信 息系统，以提高其管理效率和运营水平。本论文是在充分汲取管理信息系统开 发先进经验的基础上“，围绕性能、实用和维护三大要素，从青藏高原铁路水 电段配电实际出发，通过对水电段的生产、运营、管理的长期调查研究，进行 设计和开发。 管理信息系统的开发过程从需求分析开始，经过系统分析、系统设计、系 统编程实现，功能测试和程序修改完善等主要阶段。本文所作主要工作有： 1 、需求分析 通过分析调研青藏铁路配电管理部门对配电管理信息系统的需求，进行业 务分析，然后分析数据流程，分析配电管理的组织结构和管理业务流程，收集 配电管理相关的第一手资料，确定配电管理信息系统的目标和主要功能需求， 合理安排开发进度。 2 、系统总体设计 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 开发方法：采用软件工程的方法，将模块化程序设计方法和面向对象的程 序设计方法结合起来。 系统软件结构采用三层c s 的体系结构。 数据库系统采用了o r a c l e9 i 。 客户端软件的运行环境为w i n d o w s 平台。 前端开发工具采用d e l p h i7 。 3 、系统详细设计 通过详细设计解决系统怎样做的问题。详细设计主要包括： ( 1 ) 、根据业务流程得出信息系统流程图、数据流程图。 ( 2 ) 、系统功能模块设计。通过模块化程序设计方法将配电管理信息系统 分解成诸多子功能模块，在每个模块的具体设计上立足于面向对象程序设计， 充分发挥面向对象设计的优点。 4 、系统开发实现 管理信息系统应用中很重要的一个方面就是客户端，即人机对话窗口。友 好的界面才能使系统好用，方便推广。交互界面由窗口、菜单、图表，按钮和 对话框以及统计报表生成等组成。应用d e l p h i 7 开发实现系统的功能模块。 5 、系统功能测试和程序修改完善 主程序和各个级别的子模块的编程工作完成以后，一个不可或缺的工作就 是功能测试。通过选用不同的方式方法，输入规定范围之内的各种参数，对各 个功能模块进行有效的测试，同时根据测试结果对程序做出相应的修改，以满 足设计任务的要求。反复进行多次的测试和修改以最终达到预定开发目标。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章青藏铁路配电管理信息系统需求分析及解决 方案 2 1 铁路配电系统概述 青藏铁路由于特殊的高原特点，采用内燃牵引。青藏铁路配电系统承担全 线所有铁路负荷的供电任务，包括信号系统、生产、车站、供水系统以及生活 等铁路用电负荷，其供电可靠性不仅直接影响铁路运输系统的正常安全运行， 还关系到很多铁路职能部门的正常工作。下面简要介绍一下铁路配电系统的特 点。 铁路配电系统由于应用的特殊性，在系统构成和功能上都有一些有别于其 他电力系统的特点，主要体现在3 个方面： 1 、电压等级低，变( 配) 电所结构单一从电力系统的角度看，铁路负 荷属于终端负荷，直接面对最终用户，所以铁路配电系统中绝大多数为l o k v 配电所和3 5 k v 变电所。由于功能要求、应用范围基本相同，所以铁路配电系统 中的变( 配) 电所构成基本相同，功能配置也变化不大。基本上具有铁路变( 配) 电所结构与功能标准化的特点。 2 、系统接线形式简单。铁路配电系统的接线就像铁路一样，是一个沿铁路 敷设的单一辐射网，各变( 配) 电所沿铁路线分布。并且互相连接，构成手拉 手供电方式。连接线有二种：一种是自闭线，还有一种是贯通线，实际系统中， 可能二种连接线都有，也可能只有二者之一。连接线除了实现相邻所之间的电 气连接外，还为铁路供电最重要的负荷( 自动闭塞信号) 提供电源。 3 、供电可靠性要求高。铁路配电系统虽然电压等级低，接线方式简单，但 对供电可靠性的要求却很高，从理论而言，其负荷( 自动闭塞信号) 的供电中 断时间不能超过1 5 0 r a s ，否则，将会导致所有供电区间的自动闭塞信号灯变为 红灯，影响铁路的正常运输。 由于上述配电的重要性，加上青藏铁路沿线气候、环境、地质条件恶劣， 给铁路配电管理工作带来很大困难。开发一套合适的配电管理信息系统对于保 证供电可靠性和提高工作效率是十分必要的。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 2 2 青藏铁路配电管理系统的需求分析 2 2 1 配电管理信息系统的用户定位 “合适的系统给合适的用户提供合适的功能”是一个管理信息系统进行需 求分析和规划中应考虑的首要原则“。 水电段作为铁路配电管理维护的基本生产单位，它主要承担着保证可靠供 电和设备日常管理的职能。设计一个配电管理信息系统需要将水电段配电管理 的每一项操作和工作在这个管理信息系统中反映出来，并且要严格遵循有关的 工作流程和操作流程，同时对配电管理所需要进行的日常事务，也要在这个系 统中反映出来。根据水电段的实际需求对配电管理信息系统进行准确的定位是 十分必要的。系统定位如下： 配电管理信息系统是基于计算机技术、网络技术和分布式数据库技术开发 的，以计算机网络为载体、以水电段设备管理和运营管理为主线，实现水电段 各种技术资源、设备信息和运营数据管理的大型集成管理信息系统。 系统通过网络平台可以将铁路水电段所属部门连成一个整体，利用模块化、 高效灵活的业务软件向用户提供基本信息管理、电力线路管理、电力设备管理、 图纸管理、视频管理等功能。可以提供高效快捷的配电信息化管理手段，为我 国高原铁路实现网络化实时信息管理打下坚实基础。 2 2 2 配电管理信息系统的需求 通过对水电段长期的调研，根据水电段工作人员提供的资料，迸行业务分 析，分析配电管理的组织结构和管理业务流程，收集配电管理相关的第一手资 料，确定了配电管理信息系统的主要功能需求。 配电管理信息系统的需求即系统要实现的功能。配电系统作为铁路正常运 行的重要条件，管理着众多设备，需要可靠的为铁路众多负荷保证供电。设备 管理即对配电管理的基本生产要素进行管理维护，是配电管理系统的一个重要 功能需求。配电系统所有的设备要建立台帐，对其物理参数、经济参数( 产权、 维护权、使用权、价值等) 、设备的安装位置( 文字性的地理信息、周围的环境 信息) 及实际运行参数都要分类进行记录，并能够实现按照多种方式对设备的状 况进行查询和管理维护。对于设备的动态变化( 如设备调出，设备调入，新购设 备，设备报废1 进行管理，提供设备历史记录查询1 。通过实际调研得出配电管 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 理信息系统的主要功能需求列表如下： 表2 一i 系统主要功能需求列表 序需求( 功能名 号称) 需求具体内容 1 ) 用户组管理( 增加、修改、删除用户组) ； 2 ) 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) ； 系统管理和维3 ) 系统权限管理( 对用户组、用户分配权限) ； l 护4 ) 系统日志管理( 记录用户登录、退出系统的日 志信息，查询、删除日志) ； 5 ) 系统登录管理( 验证用户登录信息，自动升级 更新系统版本) ； 1 ) 增加数据字典记录； 2 ) 修改数据字典信息； 2数据标准管理3 ) 删除数据字典记录； 4 ) 打印数据字典记录； 5 ) 导出数据字典记录为e x c e l 文件： 1 ) 水电段信息管理( 增加、删除水电段，修改水 电段信息) ； 2 ) 车间信息管理( 增加、删除车间，修改车间信 3基本信息管理 息) ； 3 ) 班组管理( 增加、修改班组，修改班组信息) ； 4 ) 打印基本信息数据； 5 ) 导出基本信息数据为e x c e l 文件： 1 ) 主变管理( 增加、删除主变、修改主变信息) ： 2 ) 高低压柜管理( 增加、删除高低压柜，修改 高低压柜信息) ； 4电力设备管理 3 ) 避雷器、电流互感器、电压互感器、断路器、 高压开关、电容器、熔断器管理( 增加、删除设备 记录，修改设备信息) ； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 4 ) 检修设备管理( 增加、删除检修设备，修改检 修设备信息) ； 5 ) 发电机、柴油机管理( 增加、删除发电机、柴 油机记录，修改发电机、柴油机信息) ： 6 ) 负荷开关管理( 增加、删除负荷开关，修改负 荷开关信息) ； 7 ) 变压器台管理( 增加、删除变压器台，修改变 压器台信息) ； 8 ) 设备异动管理； 9 ) 设备鉴定管理； 1 0 ) 按自定义条件查询统计设备信息； 1 1 ) 打印设备信息： 1 2 ) 导出设备信息为e x c e l 文件； 1 ) 青藏线概况信息管理( 增加、修改概况信息) ； 2 ) 站场管理( 增加、删除站场，修改站场信息) ； 3 ) 区间管理( 增加、删除区间，修改区间信息) ； 4 ) 变配电所管理( 增加、删除变配电所，修改 变配电所信息，按自定义条件查询统计变配电 所信息) ； 5 ) 杆塔管理( 增加、删除杆塔，修改杆塔信息； 5电力线路管理 批量增加、批量修改、批量删除杆塔，按自定义条 件查询统计杆塔信息) ； 6 ) 线缆管理( 增加和删除架空线和电缆，修改架 空线和电缆信息；按自定义条件查询统计线缆信 息) ； 7 ) 打印线路信息数据； 8 ) 导出线路信息数据为e x c e l 文件； 1 ) 图纸、图型分类管理； 6 图形图纸管理2 ) 向数据库中添加、删除图纸、图形文件； 3 ) 维护图纸、图形名称； 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 4 ) 实现图纸之间的关联功能； 5 ) 实现图纸上元素的信息化功能； 1 ) 维护增加、删除视频信息； 7视频管理 2 ) 实现对视频信息的多人共享和视频点播( v o d ) 功能：视频浏览。 2 3 青藏铁路配电管理信息系统解决方案 2 3 1 系统软件体系结构 目前常用的软件结构为c s 结构，即c l i e n t s e r v e r ( 客户机服务器) 结构“”。 c s 结构是基于资源不对等，为实现共享而提出来的，是2 0 世纪9 0 年代逐渐 成熟起来的技术，c s 结构将应用一分为二，服务器( 后台) 负责数据管理， 客户机( 前台) 完成与用户的交互任务。其模型结构如图2 一l 所示。 图2 一l 两层c s 体系结构 最简单的c s 体系结构的数据库应用，由两部分组成，即客户应用程序和 数据库服务器程序。二者可分别称为前台程序与后台程序。运行数据库服务器 程序的机器，称为应用服务器，一旦服务器程序被启动，就随时等待响应客户 程序发来的请求；客户程序运行在用户自己的电脑上，对应予服务器电脑，可 称为客户电脑。当需要对数据库中的数据进行任何操作时，客户程序就自动地 寻找服务器程序，并向其发出请求，服务器程序根据预定的规则作出应答，送 回结果。其信息交互模型如图2 2 所示。 在典型的c s 数据库应用中，数据的储存管理功能是由服务器程序独立进 行的，并且通常把那些不同的( 不管是已知还是未知的) 前台应用所不能违反 的规则，在服务器程序中集中实现，例如访问者的权限，编号不能重复等这样 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 的规则。所有这些，对于工作在前台程序上的最终用户，是“透明”的，他们 无须过问( 通常也无法干涉) 这背后的过程，就可以完成自己的一切工作。在 客户端服务器架构的应用中，前台程序可以变的非常“瘦小”，麻烦的事情， 都交给了服务器和网络。在c s 体系的下，数据库真正变成了公共、专业化的 仓库，受到独立的专门管理。 客户端应用程序应用数据服务器 人机交互界面 请求 应用数据 应用数据请求与 处理 数据 图2 2 两层c s 结构的信息交互模型 c s 结构的出现简化了复杂应用程序的开发和维护。服务器( s e r v e r ) 为客 户端( c l i e n t ) 提供系统定义的各种服务，如各种基于文件的服务、数据库服务、 名字目录服务、事务处理等，为用户提供了一种有效的资源共享手段。与传统 的分时共享模式和资源共享模式相比，c l i e n t s e r v e r 系统具有如下优点“”： 1 、优化网络利用率，减少网络流量 客户机只需要把请求的内容传给服务器，服务器也只是返回最终结果，系 统中不必传输整个数据文件的内容。特别是数据库操作时，由于处理数据的主 要过程和数据是放在一起的，库的内容可以不必传来传去。而在资源共享模式 中，由于整个文件要在本地处理，信息通常都要下载到工作站上，其间要传输 大量的数据。 2 、响应时间较短 改进的原因之一是网络的流量减少了，特别是如果当c l i e n t s e r v e r 模式中 允许在本地留下远端数据库的副本时，数据查询的性能会得到很大的提高。 3 、客户端开发简单 把应用程序同它们处理的数据隔离，可以使数据具有独立性。这样，服务 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 器就能对数据的存取进行充分而且有效的控制，未通过鉴别和授权的用户将无 法对数据进行访问，系统数据的完整性可以得到充分保证。此外，数据的封装 性使得改变对数据本身的操作较为容易，通过少量的改动就可把新的数据集成 到已有的应用中去，可以更快的开发出新的应用程序。 但是c l i e n t s e r v e r 结构也有缺点。传统的客户服务器应用软件模式大多是 基于“肥客户机”下的两层结构应用软件。它面临的一个主要问题是系统的可 伸缩性和安装维护困难。开发人员写出的程序在客户端运行，占用了大量的系 统资源和网络资源。c l i e n t s e r v e r 模式的不足之处包括： ( 1 ) 、应用接口的异构性严重影响系统间互操作，许多相同的功能模块被多 次重复开发，代码的重用很困难。最常见的复用方式是拷贝代码并对其进行修 改。 ( 2 ) 、c l i e n t 与s e r v e r 直接连接，没有中间结构来处理请求，s e r v e r 定位 通常需要网络细节，s e r v e r 必须是活动的。客户端的应用程序严格依赖于服务 器端的数据存储和组织方式。 ( 3 ) 、维护成本随着客户端的增多而增加，特别是在客户端物理分布广的情 况下，成本更高，因为很多操作人员对电脑并不精通，如果在安装和操作过程 中出问题他们很难自行处理。 ( 4 ) 、如果业务发生变化，客户端的改动成本很高，即使是很小的一点改动 也需要对大量的客户端进行更新。 ( 5 ) ，无法保证数据的实时性，系统扩展困难，容错性差，无法实现在线维 护、在线扩展。对多数据类型的应用支持较差。 ( 6 ) 、由一个中心服务器处理所有数据，所有的通信都必须通过中心服务器， 当服务器具备所有需要的信息的时候，这种模式可以正常工作。当数据来源于 多个节点同时又被多个节点使用的时候，c l i e n t s e r v e r 结构就显得力不从心了， 因为这种结构要求所有的数据都必须通过服务器的中转，而不是直接的点对点 的方式，这样一来，对整个系统的通信就增加了不必要的延时，而且，服务器 还是整个系统的性能瓶颈，当服务器由于某种原因出现故障的时候，整个系统 的通信便陷入瘫痪。 以上这些c l i e n t s e r v e r 结构的缺点限制了它的应用，针对这些缺点，对 c l i e n t s e r v e r 结构提出了相应的改进方法。为了解决传统的c s 结构的客户端 臃肿，维护成本高等诸多问题，多层结构应用体系应运而生。典型的多层结构 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 是三层结构，其基本思想是把用户界面与企业逻辑分离。即在传统的二层c s 模型中放入应用程序服务器。应用服务器实现业务逻辑，数据库服务器实现数 据集中管理。三层模型整体结构如图2 3 所示。 图2 3 三层c s 结构模型 应用程序服务器简单地说就是一个包含企业逻辑的应用程序，开发人员以 一种特定的组件形态，如m i c r o s o i tc o m d c o m ，c o r b a 对象或e n t e r p r i s e j a v ab e a n 等，封装企业逻辑的程序代码，这种经过封装，能够执行特定企业 功能的对象被称为“企业对象”，把这些企业对象分发至应用程序服务器中，开 发人员在开发应用程序时就可以使用这些企业对象提供的服务。 三层模型中各层的功能介绍如下： 1 、客户端应用程序 提供用户接口，主要功能是指导操作人员使用晃面，输入数据，输出结果， 并不具有企业逻辑，或只拥有部分不涉及企业核心的、机密的应用逻辑。这样 客户端就显的很瘦，称为“瘦”客户。 2 、应用程序服务器 它是应用的主体，包含了企业中核心的及易变的企业逻辑( 规划，运作方法， 管理模型等) ，其功能即接受输入，处理后返回结果。 3 、远程数据库服务器 即数据库管理系统( d b m s ) ，负责管理对数据的读写和维护。在更复杂的多 层体系结构中，“瘦”客户与远程数据库服务器之间可以加入更多的中间服务器， 如加入一个中间安全服务器或中间转换服务器，用于对不同平台数据进行处理。 三层结构即把程序按照内部分工及业务逻辑分割成几个相对独立的程序， 一般划分为界面层、业务处理层、数据存储层。而业务处理层根据需要又可以 再进一步分割，使程序之间的关系变得清晰、藕合小。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 由于程序进行了分割，它们就可以安装在不同的机器上。一般情况下，界 面层的程序安装在客户机上，业务处理层安装在应用程序服务器上，数据存储 层安装在数据库服务器上。而工作实际中，界面层的程序也是从应用程序服务 器上下载的。这样，在很大程度上杜绝了c s 结构存在的问题，即： 1 、减少了系统对硬件的要求 界面层的程序比较小，对系统的要求不高。程序主要运行在服务器上。即 系统的硬件主要取决于服务器。这样只要增加服务器的处理能力，就能够满足 系统处理业务的增长需求。 2 、减少了系统维护的工作量 由于程序主要集中在服务器端，客户端的程序也是从服务器端下载的。所 以对系统的维护只要集中维护一、二台服务器即可，而不需维护分散在各个办 公室的数量庞大的客户机。 3 、减少了系统升级的难度 由于程序被分割成几个相对独立的程序，在业务变更时，只需更改相应的 部分而不牵涉其他不相关的程序，这样大大减少了工作量，提高了工作效率 4 、有利于安全 将一些敏感数据功能部分封装在中间层，并授予不同访问权限，可以保证 对数据的访问限制，保证系统数据的安全。 2 3 2 系统应用平台选择 管理信息系统平台设计包括系统开发平台、数据库管理系统的选择。下面 将给出本系统的应用平台选择及其依据。 1 、系统开发平台 采用m i c r o s o f t 公司的w i n d o w s2 0 0 3 。w i n d o w s2 0 0 3 是业界公认的优秀的 企业开发平台，具有高度的可靠性与稳定性。并具有事件驱动、动态数据交换 等多项极易实现灵活功能的相关技术，拥有良好的人机接口。 2 、数据库平台的选择 管理信息系统都是以数据库系统为基础，一个好的数据库管理系统对管理 信息系统的应用有着举足轻重的影响。在数据库管理系统的选择上，主要考虑： 数据库的性能：数据库管理系统的系统平台；数据库管理系统的安全保密性能； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 数据的类型。常用的数据库管理系统有s q l s e r v e r ，o r a c l e 等产品。考虑 到铁路配电管理信息系统的数据量比较大，而且安全性要求比较高，所以选择 o r a c l e 数据库系统“”。 o r a c l e 是目前应用最广泛，功能最强大的数据库系