校园光缆资源的可视化管理研究

曹艳杰 种兰祥 李阳 赵文科

摘 要：针对高校校园网光缆资源管理需求，采用百度地图应用服务接口和Ajax与jQuery技术，在Apache+PHP+MySQL的开发环境下，设计并开发了一款校园光缆资源的可视化管理系统。实现了光缆资源与光缆部署信息查询，光缆段端点标注，光缆段端点的增、删、改等可视化管理，为建设基于地理信息系统的各类管理平台提供了借鉴。

关键词：百度地图API；光缆资源；可视化

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）09-0064-04

一、引言

高校光缆资源是高校校园网基础设施的重要组成部分。[1]随着高校校园网快速发展，光缆的数量不断增加、铺设年代不同、标识复杂，特别是光缆大都埋在地下，给管理者带来了很大的困难。如何全面地掌握校园网光缆分布、准确定位校园光缆走向位置和了解校园网光缆资源的利用率，以便调配光缆资源、为持续建设提供依据，是当前急需解决的管理问题。

电子地图的发展已经成熟，使为高校建立一个可视化的光缆资源管理系统成为可能。利用百度地图API，设计实现校园光缆资源可视化管理，不仅能准确地定位校园光缆的物理位置和建筑物的距离关系，突破传统纸质资料管理的局限性，也是推进智慧校园建设，提供智能感知和智能服务的有效途径。[2]

二、关键技术

本系统基于百度地图API构建地理信息平台，采用JavaScript语言，结合Ajax技术和jQuery框架实现系统页面对本地数据的无刷新请求。系统页面利用Ajax向服务器发出Get/Post请求，服务器返回JSON格式的字符串，页面收到后利用jQuery处理JSON格式的字符串，再反馈给用户。采用Ajax和jQuery能有效解决平台间数据通信的效率问题，并能将应用层与数据层分离。

1.百度地图API介绍

百度地图API是百度公司为开发者提供的一套由JavaScript脚本语言编写的地图应用接口，[3]它将开发平台与地理信息数据捆绑，把复杂的GIS底层逻辑信息进行封装，[4]用一种可视化的方式提供地图服务，帮助开发者在网站中构建功能丰富、交互性强的地图应用程序，而不必了解地图开发细节，降低了开发地理信息系统的难度。其API中包含多种开发工具与服务，如地图、控件、事件和覆盖层等，能够提供地图展示、定位、搜索、路径导航、云存储等功能服务，满足了相关地图信息开发者的需要。

本系统采用百度地图JavaScript API v2.0，与之前版本相比，只需要申请密钥就可以无限制使用。在嵌入了百度地图的网页中，通过API接口调用存储在本地数据库中的校园地理信息和光缆资源信息，完成光缆资源管理等操作。

2.Ajax、JQuery简介

Ajax是在不重新加载网页的情况下，服务器与后台数据库进行少量数据交换，实现网页异步更新的一种WEB应用技术。[5]将Ajax和HTTP的GET/POST请求相结合，使用户操作与服务器响应之间具有相对的独立性，页面显示流畅，用户体验好。

jQurey是轻量级的JS库，有很多成熟的插件可以使用，为网页开发提供了功能强大的动画效果。[6]本系统采用jQuery UI插件，使前台页面具备任务分层列表的可视化功能。用户第一次访问网站之后再次访问时，会在缓存cookie中加载jQuery，这样可减少页面加载时间，提高访问速度。

三、校园光缆资源分析

光缆施工图纸及建设合同中包含了光缆铺设中的重要信息，详细记载了光缆的类型、数量、长度、芯数、用途及施工时间等。因此，光缆施工合同及竣工图纸是获取光缆原始信息的主要途径。与光缆资源相关联的还有通信井、电线杆、相邻建筑物等，这些是光缆段的端点或者经过的节点，是光缆资源管理中必不可少的重要信息。汇聚点、熔接点、电线杆、通信井、拐点、光缆终端统称为光缆段端点。光缆段端点之间的光缆链路组成光缆段，光缆是由光缆段组成的，每条光缆包括一定数量的光缆段。表1是某校园网光缆资源的汇总情况。

明确了光缆的汇聚点、熔接点、拐点等位置信息后，利用坐标拾取工具API获得对应光缆段端点位置的实际经纬度坐标，连同光缆段端点详细信息一起存储到数据库中。用户查看某一物理位置的光缆时，服务器调用数据库中该光缆段端点的经纬度坐标，并把此值作为Polyline方法的参数传送给百度地图API，将光缆以直观的方式显示在百度地图上。

四、系统设计

本文立足校园网络中心运行室的工作需求，设计开发一款校园光缆资源可视化管理信息系统，满足管理者掌握校园光缆资源信息的需要。

1.系统架构

本系统采用B/S体系结构。通过HTML+CSS技术展示可视化查询界面，可以直接进行地图浏览和光缆资源综合查询。利用Think PHP框架和jQuery DWZ的UI框架实现光缆资源管理功能，管理员登录成功后可以进行用户和光缆资源管理。系统整体结构如图1所示。

2.系统功能设计

校园网光缆资源管理系统的功能设计必须围绕校园网日常维护工作内容展开。如图2所示的系统功能模块，整个系统的功能主要概括为以下三个方面。

（1）用户管理。用户管理采用基于角色的用户权限管理模式。系统管理员具有用户信息管理、角色分配、指定分组权限。普通用户具有登录、修改密码权限、信息查询。

（2）光缆管理。光缆管理分为光缆段管理和光缆段端点管理两大功能模块。

光缆段管理功能实现光缆段的信息修改、添加、删除等操作，并在地图上显示和查询光缆段铺设情况。当用户首次新增某两个端点之间的光缆段时，必须要同时添加这两个端点之间的邻接关系且保证数据库中存在这两个端点，否则需要新增两个端点的信息才能新增光缆段。

光缆段端点管理是指光缆段端点在地图上的经纬度标注及信息查询，包括光缆段端点信息的增、删、改操作。如果要删除某一光缆段端点信息，系统检查该端点是否有对应的光缆段存在，若存在，需要删除所对应的光缆段后才能删除该端点信息。只有管理员拥有光缆资源信息的写操作权限。

（3）光缆资源综合查询。光缆资源的查询分为光缆段端点查询和光缆铺设路径查询。光缆段端点查询是查询单个或单类型的光缆段端点信息，用户通过菜单点击选择所要查询的单个或者单类型光缆段端点名称，查询其在地图上的具体地理位置和相应属性信息。

光缆铺设路径查询是通过点击菜单选择任意两个光缆段端点查询校园网中的光缆资源，在地图中显示所要查询的光缆走向情况，包括光缆链路经过的光缆段端点情况。用户可看到每条链路上有哪些类型的光缆、多少跳接点、何种光缆段端点等信息。

3.数据库设计

数据库设计主要分为用户数据库表设计和光缆资源数据库表设计。

系统用户管理模块是基于角色的用户权限管理，在数据库中创建用户表、角色表、权限表、节点表和角色-用户表。为了系统的安全性，不同角色的用户具有不同权限，通过角色的分配来控制权限，使用起来方便灵活。根据各个表之间的关系设计出用户数据库表，其表关系如图3所示。

每条光缆段都具有两个不同位置的端点，因此要准确定位光缆段，就需要确定光缆段的两个端点位置及其类型。而对光缆的查询，也需要明确光缆段端点的信息。当首次添加新的光缆段时，需要在下拉菜单中选择光缆段起点和光缆段终点，若下拉选项中没有符合要求的起点和终点，则要在系统中添加光缆段端点信息；当用户要删除某一光缆段端点信息时，系统会检查该光缆段端点是否仍有对应的光缆段存在，若存在，要解除该光缆段后再进行删除操作。

因此本系统需要在数据库中创建光缆段端点表、光缆段端点分类表、光缆段表、光缆类型分类表，其表关系情况如图4所示。

五、系统实现

本小结简单展示并说明光缆资源的可视化管理系统的功能，以光缆管理功能和光缆综合查询功能为例，展示系统功能的实现界面。

1.光缆管理功能

光缆管理分为光缆段端点管理和光缆管理。光缆段端点管理功能实现了光缆段端点的新增、删除、修改、导出光缆段端点excel表和光缆段端点类型的新增、删除、修改，图5为新增光缆段端点信息的实现界面；光缆管理功能实现了光缆的新增、删除、修改、导出光缆段excel表和光缆类型的新增、删除、修改功能，图6为光缆段管理界面。

2.光缆综合查询功能

（1）光缆段端点查询的实现

光缆段端点查询分为单点查询和单类型查询。单点查询如图7左侧所示，选择浏览器左侧导航栏的光缆段端点分类中的某一类，查询相应的光缆段端点具体信息，则会在地图上显示该光缆段端点的地理位置和相关信息；单类型查询如图7右侧所示，选择某一类型查询相应所有光缆段端点分布情况，在地图上用鼠标点击相应光缆段端点则会显示该端点的信息窗口。

（2）光缆路径查询的实现

光缆路径查询是系统的重要功能，按照实际的光缆铺设情况，我们可以将校园网中的光缆拓扑结构抽象为一个无向连通图。其中无向连通图的节点为光缆段端点，光缆段则对应无向连通图的边。

该无向连通图是光缆路径查询的基础。采用邻接表的方式存储相关联的信息，从数据库中将起点的所有相邻节点遍历出来，若在遍历中发现其有的相邻点均不存在到达终点的路径或者有环路现象存在，则返回到原来的节点继续遍历，直到发现到达终点的路径后停止遍历，将当前已经寻到的路径保存到栈里，每寻到一条光缆段路径，则进行转存，作为结果进行输出。

根据以上查找，可以得出起点到终点的所有路径及每条路径经过的节点，并利用百度地图API的地图覆盖物的Market（标注）、Polyline（折线）和InfoWindow（信息框），从而在百度地图上展示出从起点到终点的路径集合，实现光缆路径可视化查询功能。

该功能的实现界面如图8所示，例如查询从学生十楼到北门光缆接入点之间的光缆，该条路径包含了途经所有的光缆段及光缆段端点，在地图上使用不同光缆段的类型用不同颜色的线表示。光缆路径查询功能能够帮助校园网管理人员获得校园网光缆信息及铺设情况，通过可视化的方式精确掌握光缆使用情况，避免传统方式下查询繁琐、效率低的弊端，从而减轻工作量，提高工作效率。

结束语

本系统基于百度地图API，使用PHP、JavaScript语言，结合Ajax与jQuery开发了光缆资源可视化管理信息系统。该系统针对光缆资源地理信息的特殊性，以实际需求为导向对系统功能、数据库表进行设计，通过可视化的方式实现了光缆管理与光缆资源综合查询功能。

参考文献：

[1]付中南，尚群，王竹威.北京大学：校园网光纤资源管理系统设计[J].中国教育网络，2014（11）：27.

[2]李艳，高扬.基于地图API的Web地图服务及应用研究[J].地理信息世界，2010（2）：54-57.

[3]百度地图API开发指南[EB/OL].http：//developer.baidu.com/map/jsdemo.htm#c1_15.

[4]李治洪.WebGIS原理与实践[M].北京：高等教育出版社，2011.

[5]李志秀，张军，陈光，杨丽红.JQuery Ajax 异步处理JSON数据在项目管理系统中的应用[J].云南大学学报（自然科学版），2011（s2）：247-250.

[6]曾江峰.基于百度地图 API 的门店信息搜集系统设计与实现[D].华中科技大学， 2013.

[7]刘宏磊，李一鸣，贺欢，韩博.掌上迎新系统的设计与实现研究[J].中国教育信息化（高教职教），2012（2）：57-60.

[8]Fu C，Wang Y，Xu Y，et al.The logistics network system based on the Google Maps API[C].Logistics Systems and Intelligent Management，2010 International Conference on. IEEE，2010（3）：1486-1489.