动车组管理信息系统便携式移动终端的设计与实现

王忠凯，史天运，张惟皎

（中国铁道科学研究院电子计算技术研究所，北京100081）

在动车组日常检修过程中，车内的检修工作人员需要便携式的信息交互终端，填报故障数据和一级检修作业记录单，并及时了解动车组检修进度，实现检修员、质检员和验收员的协调配合。

本文在动车组管理信息系统（Electric Multiple Units Management Information System，EMU-MIS）的总体框架下，设计、开发便携式移动终端，针对动车组检修过程的业务需求，主要实现故障与故障处理信息的填报、动车组一级检修记录单的填报和检修信息查询等功能。该系统与固定式工位终端功能互补，密切配合，结合便携式终端信息沟通实时和固定式终端全面的作业管理功能，保障动车组日常检修作业的各个环节能够顺畅衔接。

1 系统总体设计

1.1 系统设计原则

结合动车组检修过程操作繁忙、作业标准化等特点，移动终端系统的设计有以下原则：（1）操作流程力求简化；（2）检修人员易于使用；（3）系统应易于扩展，模块之间低耦合；（4）符合设计规范，实现与EMU-MIS的信息共享；（5）通过权限配置、口令设置等实现对系统严格的安全控制。

1.2 系统总体结构

移动终端通过无线网络接入EMU-MIS，调用Web Services实现信息交互，提供了一个分布式的计算技术，它是一种基于标准和松散耦合的面向服务的架构技术，具有动态性、适应性和开放性等优势。系统集成方案如图1。

图1 系统集成方案图

为适应动车运用所不同的业务需求，软件各模块以插件方式集成到主框架，不同的角色登录系统后加载不同的模块，各模块可以在配置文件和数据库中配置。软件架构方案如图2。

图2 系统软件架构图

根据登录模块传递的用户信息,判断用户角色，检索系统配置文件和数据库中的权限信息，在系统中生成功能列表。各个业务模块被编译成单独的动态链接库，以易于系统扩展。数据同步模块中封装了一组同步逻辑，调用Web Services接口，实现移动终端的数据同步。

1.3 系统子模块的架构方案

系统子模块按照3层架构模式设计，其中包括UI（User Interface）层，业务层和数据访问层。

UI层包括展示部分和UI控制逻辑部分，其中UI是客户端的用户界面，负责从用户方接收命令、请求和数据，传递给业务层处理，然后将结果呈现出来。UI控制逻辑负责处理UI和业务层之间的数据交互，UI之间状态流程的控制，同时负责简单的数据验证和格式化等功能。

业务层封装了实际业务逻辑，包含数据验证，事物处理，权限处理等业务相关操作，是整个应用系统的核心，分为业务数据和业务操作两部分。业务数据将数据库中的表映射到内存，本系统采用强数据类型的映射方式，基本的字典表随模块启动而被映射到内存，以减少对数据库的访问。

数据访问层是为数据源提供一个可供外界访问的统一接口，本系统直接封装ADO.Net的相关接口，其优势在于执行速度快，易于开发，适用于移动终端的应用环境。

2 系统功能设计

2.1 检修记录管理

依据铁道部制定的各车型动车组的检修规范，结合登录用户的当日检修任务，系统按照检修员行进线路，自动生成检修记录清单、质检记录单和验收记录单，并将数据实时同步到其他相关作业人员的移动终端上，支持各个工种的协同作业，检修记录信息最终被自动上传到EMU-MIS。

2.2 故障管理

故障管理模块包括下载动车组历史故障、故障填报、故障处理信息填报功能。

2.3 信息查询

该功能根据EMU-MIS的实时数据，查询当前配送的检修部件以及配件的库存数据，共享检修库内的物流信息，提供当前检修库通断电状态信息，监控动车组检修进度。

2.4 系统配置

通过该功能更新移动终端的基础配置数据，主要包括：用户信息、角色信息、角色功能配置信息、车组信息、配件信息、车体架构信息、故障基础配置信息、检修记录配置信息。

2.5 系统登录

系统采用基于角色的访问控制策略，用户登陆后，系统根据用户角色信息，生成系统功能列表。为方便用户登录，系统提供多种登录方式：工号方式、姓名方式、姓名拼音首字母方式，用户登录时系统通过模糊查询功能，简化登录过程。

3 系统关键技术的实现

3.1 系统开发平台的选择

考虑到EMU-MIS的整体架构、系统的开发周期以及用户操作等因素，本文选用Windows Mobile作为OS平台。

移动终端系统采用sqlCE作为数据库服务器，具备精简的数据库引擎和强大的查询优化器，支持合并复制与远程数据访问 (RDA)，便于与远程数据库实现同步，方便部署。

本系统的开发环境包括：VS 2005、同步软件ActiveSync 4.5、Windows Mobile 6 Professional SDK Refresh.msi、Windows Mobile 6 Professional Images(CHS).msi[1]。

3.2 数据同步技术

以检修记录数据的同步为例，说明系统的同步机制。同步流程如图3。

图3 故障数据同步流程图

同步模块靠定时器激活，先检索本地数据库中未上传的数据，调用Web Services的上传服务，服务器端接收到数据后，根据上传数据的用户信息，格式化数据，将数据保存到数据库服务器，最后同步到其它移动终端，通过监听线程接收服务器下发的数据，并激活相关业务模块。

3.3 系统优化技术

sqlCE主要的优化方法包括[2]：（1）精简字典表；（2）自动清理数据表中的历史数据；（3）SQL语句减少使用DISTINCT, GROUP BY, ORDER BY等子句；（4）减少多表查询；（5）设计排序和索引，提高效率。

应用程序主要的优化方法包括：（1）减少使用异常捕获机制；（2）采用多线程模式；（3）减少Web Services的调用次数。

3.4 故障填报模块的实现

填报故障模块根据检修员选择的故障部件，系统自动关联出故障模式、故障分类、故障处理方法等相应信息项，从而减少检修员的信息录入量，适应动车组检修作业，发挥移动终端便捷的特点。

由于动车组的日常检修作业具有线路固定的特点，终端系统结合检修行进的线路，逐步缩小故障部件的收索范围，系统也可以根据故障部件的名称进行模糊匹配，方便故障部件的选择。故障填报模块的实现如图4。

4 系统实施情况

目前，西安动车运用所共配属8组动车组，库内有2条检修股道，每日回所检修的动车组约有6-8辆，随着郑西高速铁路的日益繁忙，西安运用所的动车组检修任务量不断增大。

图4 故障填报的流程图

移动终端上线实施后，检修员在作业过程中，及时填报检修记录数据和故障处理信息，检修信息实时的同步到质检员、验收员以及其他相关检修员的移动终端中，方便各工种的协同作业和信息共享，满足了故障处理的实时性要求，为调度人员提供了准确的检修监控数据，促进了动车组的检修工作有序、顺畅进行。

5 结束语

试运行过程中，对系统的数据准确性、功能的完备性、安全性、维护性、可靠性等方面进行了测试，系统表现了良好的特性。该移动终端系统与固定式终端系统相互配合，实现了动车组检修过程中的故障、检修记录等基础数据的采集，建立了各个检修工种的信息实时交互平台，提高了动车组的检修效率。该移动终端方案是可行的，且取得了良好的效果。

通过该项目的设计、实现，基于Web Services技术的系统集成方案、插件式的模块设计和3层结构的模块架构方法具备良好的扩展性，结构合理，易于维护，缩短了开发周期，为系统在全路推广打下了基础。

[1] JEFFREY RICHTER. .NET框架程序设计[M] . 李建忠，译.北京：清华大学出版社，2005.

[2] Steve McConnell. 代码大全[M] . 金戈，汤凌，陈硕，张菲，译. 北京：电子工业出版社，2010.