公路试验检测管理系统架构设计及资源配置计算研究

苏 伟，李 政

(甘肃省交通科学研究院集团有限公司 兰州市 730000)

0 引言

互联网技术作为先进新型技术的典型代表与传统交通行业间的有效渗透与融合，使资源合理分配，交通高效优质运行的新业态和新模式得到了快速发展，这对新时期建设高效、优质的公路工程项目有着重要意义[1]。在公路工程项目建设过程中，试验检测数据在项目建设过程中的每一道施工工序、每一个施工环节中都起着重要的数据支持和指导作用，使建设项目工程质量能够得到有效控制和保证。新型信息技术在公路工程建设项目中的推广和应用，使社会公众及各类相关行业对建设项目各类信息的需求也随之增加，从大量数据中提取整合、统计各类有效信息，对不同目的的决策的重要性愈加增强，传统的试验检测数据形式已无法满足这种需求，体现在以下两个方面[2]。一是公路工程建设项目中各类数据未形成持续积累的良好态势，访问数据能力不足，没有对大数据资料和信息进行深入挖掘和应用；二是辅助决策信息涉及许多部门的数据，而不同部门和系统的数据难以有效集成，数据应用的效力无法得到体现。

另外，经调查总结甘肃省各类建设项目中各施工单位过程检测资料存在缺失、不规范、资料标准不统一等问题是较为普遍的现象，检测过程缺乏最基本的信息化督促和管理手段，工作方式可改进，工作效率还有较大提升空间。项目建设中的各参与单位对各类数据的采集、存储、分析和共享应用不够深入，未真正发挥新时期大数据对交通行业建设项目的指导作用。因此，就试验检测这一领域，甘肃省急需一套基于互联网技术的信息化质量管理及分析平台，从源头上、多方面做好质量监督和控制，为建设品质公路工程项目提供技术保障。

1 试验检测管理系统总体架构设计

试验检测信息化管理系统总体架构设置如图1所示。该试验检测信息化管理系统旨在以委托方与试验检测机构沟通更为快捷为服务宗旨，以试验检测流程的信息化、规范化、标准化，节省试验检测成本，提高试验检测工作效率和用户服务质量为综合目标进行设计，系统总体功能设计围绕以上宗旨和目标进行[3]。

图1 LIMS试验检测信息化管理系统总体架构示意图

该系统信息架构从设备选择、网络基础、应用系统和未来综合应用角度进行了总体部署和规划，进一步从大数据应用、一体化管理平台和综合应用展示等方向全面拓展打造更丰富、更智慧化的综合信息化平台，为试验检测业务管理和智慧决策提供更多依据和支撑[4]。试验检测信息化管理系统技术架构图如图2所示。

图2 试验检测信息化管理系统技术架构示意图

(1)表现层

表现层是完成系统平台架构的重要组成部分，操作者(包括试验检测业务委托方与试验检测机构)通过电脑、移动终端等远程服务设备与因特网连接，需要利用浏览器或者专用软件与整体系统实现信息交互。

(2)业务层

业务层一般作为系统的业务逻辑层，可以完成数据的编辑、文件和信息的传送等相应的工作，及时对用户的需求进行相应的处理。

(3)平台层

平台层是整个管理系统的核心。一般来讲，用户在因特网上传送数据后，系统会自动将相关数据传送给平台数据库，使数据存储效率大幅提升，可以实现最终的需求展现。

表现层、平台层与业务层之间的工作相互独立、互不干扰，当其中一层工作出现问题时，不会影响到其他两层的正常使用，正是通过这种架构设置，使得系统能够极大程度地完成相应功能的扩展[5]。同时，通过三层架构设计使系统结构更清晰，分工更明确，方便系统日常运营维护和升级。

2 试验检测管理系统开发关键技术

2.1 前端开发技术

(1)SASS：SASS是一种层叠样式的表语言。CSS通过 SASS 这种预编译弥补了其编程能力弱的缺陷。

(2) Vue.js：Vue.js是一套自底向上增量开发的渐进式框架。Vue非常容易与其它库或已有项目整合，适用于绝大部分开发环境。

(3)Element UI：Element UI是一套基于Vue的桌面端组件库。具有遵循用户习惯的语言与概念、反馈明显、效率高、可控性强等优点。

2.2 后端开发技术

(1)微服务：微服务是将一个大型的单个应用程序和服务拆分为数十个的服务。系统中的各个服务可独立运行。服务采用HTTP通信，并保持最低限度的集中式管理。

(2)Spring：Spring是一个开源框架，目标是全方位简化 java 开发，减少组件间的依赖性，实现高聚合、低耦合的目标，已经是事实上的java开发基础框架。

(3)Spring boot：Spring boot框架使用了特定的方式“约定胜于配置”来进行配置，提供大量的starter，满足开发人员对样板化配置的需求。

(4)Spring cloud：Spring Cloud简化了分布式应用系统基础的开发，是开源最常用的微服务框架，有快速开发，持续交付，容易部署等优点。

(5)Jfinal ActiveRecord：Jfinal ActiveRecord是Java语言应用的web开发框架，在拥有Java语言所有优势的同时拥有ruby、python等动态语言的开发效率。

(6)Activiti：Activiti基于BMPN流程自定义，能够快速实现业务流程的自定义。

(7)Drools：Drools是一个基于BRMS的业务规则管理系统，全方面的规则引擎运行时支持决策模型符号。

(8)Redis：Redis是一个内存数据存储的数据库系统，并提供多种语言的API。

(9)Apache Shiro：Apache Shiro利用Shiro易于理解的接口开发，可以快速容易地构建安全的应用程序。支持移动端应用、企业级应用。

3 试验检测管理系统功能架构设置

试验检测信息化管理系统主要是要实现试验检测流程跟踪服务、试验检测关键环节可追溯性视频监控，试验检测原始记录电子化应用以及日常试验检测信息化管理，并为建立适合项目试验检测工作开展和信息化管理的动态数据仓库服务。试验检测信息化管理系统各个功能结构如图3所示，包括网上业务受理、试验室业务应用系统和移动应用等方面。

图3 试验检测信息化管理系统功能结构分解

4 试验检测管理系统资源需求计算

试验检测信息化管理系统应用环境的搭建，用到Hadoop、Zookeeper管理、Hbase、Hive、CentOS系统等主要技术和网络工具[6]。

系统应用程序以及数据的输入依赖于windows系统实现，该系统是一种成熟且应用比较广泛的操作系统。

结合某实验室的用户情况及表1数据，现对系统服务器CPU性能、存储设备容量和带宽的计算过程做进一步详细描述。

表1 试验检测管理系统服务器运行参数估算汇总表

(1)用户忙时峰值使用业务=总用户数×单用户每月平均登录数×忙日集中系数×忙时集中系数=200×200×0.2×0.2=1600次/h。

(2)管理员忙时峰值使用业务=总管理员数×单用户每月平均登录数×忙日集中系数×忙时集中系数=20×30×0.2×0.2=24次/h。

(3)应用系统服务器CPU性能，此处使用TPCC标准来判断处理能力。

①用户应用服务器TPCC=用户峰值业务×操作次数/60min×每次操作使用通信数/冗余=(1600×20/60×5)/(1-30%)=3810tpmC。

②管理服务TPCC=管理员峰值业务×操作次数/60min×每次操作使用通信数/冗余=(24×5/60×5)/(1-30%)=14tpmC。

③应用服务器要求TPCC=3810+14=3824tpmC

(4)数据库服务器CPU性能：

①用户应用服务器TPCC=用户峰值业务×操作次数/60min×每次操作使用通信数/冗余=(1600×20/60×2)/(1-30%)=1524tpmC。

②管理服务TPCC=用户峰值业务×操作次数/60min×每次操作使用通信数/冗余=(24×5/60×2)/(1-30%)=6tpmC。

③数据库服务器要求TPCC=1524+6=1530tpmC。

(5)存储设备：

①数据仓库访问日志：每次登录操作次数×每次操作数据库命令次数×单次操作日志大小×每月用户登录次数×用户总数×12月=20×8×5(K)×200×200×12=366(G)/a。

②数据仓库附件存储：单项最大20M，预计一年附件数量10000～20000，则存储量最大约为20(M)×20000=390G/a。

(6)带宽：

①应用服务器：用户业务峰值×每次操作次数/3600s×每次操作发送数据大小×单位转换=1600×20/3600×60K×8bit=4Mbps。

②数据库服务器：用户业务峰值×每次操作次数/3600s×每次操作发送数据大小×单位转换=1600×20/3600×20K×8bit=1.5Mbps。

以上数据可作为系统应用的初步参考数据。

5 总结

对一种试验检测信息化管理系统及平台的总体架构、功能组成设计进行了描述，并对其中存在的主要技术进行了详细介绍，接着对系统运行的网络资源需求指标进行了计算，实现对系统各类服务器性能、系统存储容量和带宽信息等指标进行了定量，体现出本系统在试验检测信息化管理方面的应用价值和服务优势。