基于到發(fā)管理驅(qū)動(dòng)的鐵路客運(yùn)站客服設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與維護(hù)系統(tǒng)的研究

1、鐵路客運(yùn)站客服設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與維護(hù)系統(tǒng)的研究詹璇，呂曉軍，程清波，劉曉燕，李明（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）摘要：本文在分析了目前鐵路客運(yùn)站設(shè)備管理的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題后，根據(jù)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的需求分析，闡述了系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)流程、功能結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及關(guān)鍵技術(shù)，最后給出了系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞： 客服設(shè)備；在線監(jiān)測(cè)；維護(hù)管理；到發(fā)管理；消息中間件Research and Realization of Online Monitoring and Maintenance System of Passenger Service Equipment in Railway

2、 Station Based on Train Dispatch PlanZhan Xuan，Lv Xiaojun，Cheng Qingbo，Liu Xiaoyan，Li Ming (Institute of Computing Technologies,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)Abstract：According to the requirement analysis of Equipment online Monitoring and Maintenance System, and analysis of

3、 existing equipment management problems in current railway station, this paper expounds the main business process, the system function structure, system design, realization and key technology, finally the system's advantages are given.Key Words：passenger service equ

4、ipment； online monitoring；maintenance and management；dispatch management；middleware0 引言隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路信息化取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。在大規(guī)?？瓦\(yùn)專線建設(shè)和既有線改造升級(jí)過(guò)程中，上線運(yùn)行的系統(tǒng)越來(lái)越多，隨著車站自動(dòng)化程度的不斷提升，對(duì)設(shè)備的依賴性也越來(lái)越高。而設(shè)備作為支撐信息平臺(tái)和鐵路信息化管理的核心單元，其可靠性、可維修性、安全性直接決定著車站運(yùn)營(yíng)組織、安全化生產(chǎn)的好壞。目前，在鐵路車站中，購(gòu)置了大量?jī)r(jià)格昂貴的服務(wù)設(shè)施/設(shè)備，這些設(shè)施/設(shè)備來(lái)自不同的生產(chǎn)廠家，設(shè)備的優(yōu)劣好壞只有通過(guò)工作人員巡檢或車站

5、人員通告才能得知，還不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；在遇到春運(yùn)、暑運(yùn)等特殊情景下，一些關(guān)鍵的客服設(shè)備如引導(dǎo)屏、自動(dòng)售檢票機(jī)、查詢機(jī)等還不能做到事前維修；且設(shè)備巡檢的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，容易忽略或遺漏問(wèn)題；目前絕大多數(shù)鐵路客運(yùn)站尚未建立一套完善的設(shè)備維修體制，維修由外包公司或生產(chǎn)廠家來(lái)承擔(dān)，設(shè)備維修完畢后有時(shí)不能及時(shí)告知車站，造成車站工作人員對(duì)設(shè)備的好壞優(yōu)劣心中無(wú)數(shù)，從而設(shè)備的可靠性及安全性不可控制。因此，為了改善這種局面，提高工作人員效率，使工作人員對(duì)設(shè)備真正心中有數(shù)，打造一個(gè)智能化、人性化、高效安全、適應(yīng)現(xiàn)代的鐵路生產(chǎn)管理體系，建立設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與維護(hù)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并上傳報(bào)警，對(duì)設(shè)備的故

6、障進(jìn)行診斷，對(duì)設(shè)備的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)意義。1 系統(tǒng)總體需求該系統(tǒng)的使用對(duì)象是與鐵路客運(yùn)站設(shè)備管理和使用相關(guān)的部門，主要有：綜合控制室、技術(shù)設(shè)備科、設(shè)備車間等。（1）實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備的基礎(chǔ)信息維護(hù)對(duì)全站設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、修改，同時(shí)提供設(shè)備按地點(diǎn)和按分類兩種方式查詢，對(duì)設(shè)備有借調(diào)用記錄的生成借調(diào)用記錄單，并提供打印功能。（2）實(shí)現(xiàn)客服設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)通過(guò)制定統(tǒng)一的設(shè)備接口規(guī)范，自動(dòng)獲取各客服設(shè)備（廣播、引導(dǎo)、視頻監(jiān)控、自動(dòng)檢票機(jī)、查詢機(jī)等）的在線運(yùn)行狀態(tài)情況。（3）實(shí)現(xiàn)客服設(shè)備故障報(bào)警對(duì)監(jiān)測(cè)出有故障的設(shè)備用不同的顏色進(jìn)行提示，如故障：紅色，異常：灰色，正常：綠色，并生成故

7、障記錄單。2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖2.1 主要業(yè)務(wù)流程（1）設(shè)備管理部門設(shè)備車間/電算站維護(hù)設(shè)備基礎(chǔ)信息。（2）綜控室人員查看設(shè)備的在線運(yùn)行狀態(tài)。（3）發(fā)現(xiàn)故障方式分為四種：設(shè)備管理部門巡檢發(fā)現(xiàn)的故障、綜控室人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障、設(shè)備使用部門/干部檢查現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的故障，發(fā)現(xiàn)故障后統(tǒng)一上報(bào)設(shè)備管理部門設(shè)備車間/電算站統(tǒng)一確認(rèn)。（4）在發(fā)現(xiàn)故障后，由車間和使用人員在系統(tǒng)中錄入，生成故障記錄單。（5）設(shè)備在線監(jiān)測(cè)出的故障，自動(dòng)生成故障記錄單。（6）設(shè)備車間/電算站審核故障記錄單，派工維修。（7）車站管理部門按月度、季度、年度統(tǒng)計(jì)設(shè)備故障率，形成圖表和報(bào)表。3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)基于到發(fā)驅(qū)

8、動(dòng)的設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與維護(hù)系統(tǒng)包括設(shè)備基礎(chǔ)信息錄入、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、設(shè)備故障單記錄、設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)功能。如下圖所示：圖3.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖3.1.1 設(shè)備基礎(chǔ)信息維護(hù)設(shè)備基礎(chǔ)信息維護(hù)包括設(shè)備隸屬關(guān)系配置、基礎(chǔ)信息錄入、設(shè)備信息查詢、設(shè)備借調(diào)用記錄。（1） 設(shè)備隸屬關(guān)系配置隸屬關(guān)系配置包括車站區(qū)域基礎(chǔ)信息配置和部門所屬關(guān)系配置，配置車站區(qū)域基礎(chǔ)信息和位置關(guān)系，包括售票廳、進(jìn)站口、候車室、出站口、天橋、地道、站臺(tái)、風(fēng)雨棚、消防通道、辦公區(qū)等，以形成車站區(qū)域關(guān)系樹。配置車站部門所屬關(guān)系，如客運(yùn)車間、設(shè)備車間、客運(yùn)科等，以形成部門關(guān)系樹。（2） 設(shè)備基礎(chǔ)信息錄入錄入設(shè)備基礎(chǔ)信息，包括設(shè)備名稱、設(shè)備編號(hào)、設(shè)備

9、所在區(qū)域、設(shè)備所在部門、設(shè)備類別（安檢設(shè)備類、售、檢票類、導(dǎo)向、廣播、查詢、監(jiān)控、電梯、空調(diào)、電腦、通訊、桌椅家具、廁衛(wèi)等）、設(shè)備狀態(tài)（庫(kù)存、在用、維修、借出、停用、報(bào)廢等）、設(shè)備購(gòu)入途徑（客專公司、鐵路局、車務(wù)段、車站等）、廠家聯(lián)系電話、計(jì)量單位（個(gè)、張、排、支、臺(tái)、套等）。（3） 設(shè)備信息查詢提供按地點(diǎn)和類別查詢?cè)O(shè)備信息。（4） 設(shè)備借調(diào)用記錄生成設(shè)備的借調(diào)用記錄單，包括借調(diào)單號(hào)、借出日期、借出部門、借出人、接收部門、接收人、是否歸還、歸還日期、驗(yàn)收人、備注等。3.1.2 設(shè)備在線監(jiān)測(cè)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)是基于2小時(shí)內(nèi)的列車到發(fā)計(jì)劃來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并以列表和圖表方式展示運(yùn)行狀態(tài)結(jié)果。

10、以列表方式可以清楚直觀的看到每趟車在運(yùn)行圖中不同的客服設(shè)備的工作狀態(tài)和顯示內(nèi)容，以圖表方式可以看到車站不同區(qū)域內(nèi)的客服設(shè)備的工作狀態(tài)。根據(jù)列車的實(shí)際到點(diǎn)和發(fā)點(diǎn)判斷列車到發(fā)狀態(tài)，分為列車未到站、列車到站、列車離站三種到發(fā)狀態(tài)。列車未到站、旅客候車：監(jiān)測(cè)進(jìn)站大屏、檢票屏、候車廳廣播、LCD屏、閘機(jī)。列車到站：監(jiān)測(cè)站臺(tái)屏上屏、站臺(tái)廣播。列車離站：站臺(tái)屏下屏、出站口廣播、出站屏、出站閘機(jī)。3.1.3 設(shè)備故障單記錄根據(jù)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)出的結(jié)果，有故障的設(shè)備會(huì)用紅色顯示，并自動(dòng)生成故障記錄單，設(shè)備車間工作人員在點(diǎn)檢巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的故障，要手動(dòng)錄入生成設(shè)備故障單。設(shè)備故障單內(nèi)容包括：故障設(shè)備資料、故障情況說(shuō)明

11、等。并可以按故障發(fā)生時(shí)間和故障分類查詢故障。故障設(shè)備資料：設(shè)備編號(hào)、設(shè)備名稱、設(shè)備所在地點(diǎn)、制造廠家等。故障情況說(shuō)明：故障分類（I類、II類、III類、IV類）、故障位置、發(fā)生故障經(jīng)過(guò)及現(xiàn)象、故障發(fā)生時(shí)間、操作人、填寫時(shí)間、填寫人等。故障分類：I級(jí)故障（整個(gè)系統(tǒng)處于完全癱瘓狀態(tài)，不能運(yùn)行）；II級(jí)故障（系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降：包括網(wǎng)絡(luò)性能明顯下降、設(shè)備出現(xiàn)故障或軟件系統(tǒng)出現(xiàn)非癱瘓性錯(cuò)誤等，客戶業(yè)務(wù)運(yùn)作受到嚴(yán)重影響）；III級(jí)故障（系統(tǒng)部分設(shè)備或者軟件出現(xiàn)故障，但整個(gè)系統(tǒng)仍可正常運(yùn)行，客戶業(yè)務(wù)運(yùn)作受到一定影響）；IV級(jí)故障（需要硬件、軟件產(chǎn)品功能、安裝或配置方面的信息和支援，對(duì)客戶的業(yè)務(wù)運(yùn)作幾乎沒有影

12、響或者根本沒有影響）。3.1.4 設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)按設(shè)備分類統(tǒng)計(jì)出月度、季度、年度內(nèi)設(shè)備故障次數(shù)和設(shè)備故障時(shí)間（按小時(shí)計(jì)算），并以圖表和列表形式展示；對(duì)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估，計(jì)算出設(shè)備的可用性，生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。建立設(shè)備的性能指標(biāo)，即可用性指標(biāo)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。設(shè)備的可用性分為優(yōu)、中、劣三等，優(yōu)：設(shè)備停機(jī)次數(shù)一年不超過(guò)1.825天*24h，即可用性在99.5%；中：設(shè)備停機(jī)次數(shù)一年不超過(guò)3.825天*24h，即可性在95%；劣：即停機(jī)或死機(jī)次數(shù)一年在30天*24h以上。4關(guān)鍵技術(shù)4.1 消息中間件技術(shù)4.1.1 消息中間件的結(jié)構(gòu)消息中間件是基于消息傳送的中間件，主要功能是在應(yīng)用程序之間傳送消息，這些消

13、息可以在不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和不同的應(yīng)用軟件之間傳遞。到發(fā)管理子系統(tǒng)與客服設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與維護(hù)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)與通信是以中間件為接口進(jìn)行消息傳送的，中間件主要管理兩個(gè)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通訊。兩個(gè)子系統(tǒng)與消息中間件的通信使用Socket連接，由消息中間件建立監(jiān)聽Socket，隨時(shí)查看客戶端是否有請(qǐng)求，如果客戶端有請(qǐng)求的話立刻予以響應(yīng)，建立對(duì)話連接，將接收到的數(shù)據(jù)處理后執(zhí)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作，然后返回給客戶端。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖4.1 消息中間件的組織結(jié)構(gòu)消息中間件由兩大部分組成：設(shè)備接口、客戶端通信部分。設(shè)備接口部分集成了各種設(shè)備的接口，負(fù)責(zé)與各種設(shè)備通信，每隔2分鐘獲取設(shè)備的狀態(tài)

14、，再寫入數(shù)據(jù)庫(kù)；客戶端通信部分負(fù)責(zé)與到發(fā)管理和設(shè)備管理之間的通信，接收這兩個(gè)系統(tǒng)之間的查詢、訪問(wèn)，然后與數(shù)據(jù)庫(kù)交互，執(zhí)行查詢操作，再返回給客戶端，同時(shí)管理消息隊(duì)列和消息優(yōu)先級(jí)的控制等。首先，到發(fā)管理子系統(tǒng)根據(jù)列車的實(shí)際到點(diǎn)與發(fā)點(diǎn)判斷列車運(yùn)行狀態(tài)，未到站、到站和離站，根據(jù)三種狀態(tài)下監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵的設(shè)備類別，如列車未到站、旅客候車情況下監(jiān)測(cè)進(jìn)站大屏、檢票屏、候車廳廣播、LCD屏、閘機(jī)；列車到站要監(jiān)測(cè)站臺(tái)屏上屏、站臺(tái)廣播；列車離站時(shí)監(jiān)測(cè)站臺(tái)屏下屏、出站口廣播、出站屏、出站閘機(jī)；然后通過(guò)Socket通信向消息中間件發(fā)送設(shè)備串碼，設(shè)備串碼中標(biāo)識(shí)了設(shè)備類別碼和設(shè)備位置編號(hào)，消息中間件在接收到信息后進(jìn)行解析，向

15、數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送數(shù)據(jù)查詢請(qǐng)求，將查詢結(jié)果通過(guò)Socket通信方式發(fā)送至設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與維護(hù)系統(tǒng)并顯示。其流程如下圖所示：圖4.2 消息中間件流程圖4.1.2 消息模型到發(fā)管理子系統(tǒng)通過(guò)Socket通信方式向消息中間件發(fā)送消息，消息由消息頭和消息體組成。消息頭包括消息的識(shí)別信息，如消息類型、主題和優(yōu)先級(jí)等，消息體則是實(shí)際的傳輸數(shù)據(jù)，如車次、列車狀態(tài)、設(shè)備類別碼、設(shè)備位置碼、設(shè)備名稱、消息優(yōu)先級(jí)等。消息采用XML格式。如下所示的消息體表示車次為G87，列車狀態(tài)為未到站，監(jiān)測(cè)的設(shè)備為進(jìn)站大屏（用1表示）和LCD屏（用3表示），位置代號(hào)分別為112和113，優(yōu)先級(jí)均為1。<equMonitor>&

16、lt;Train StationTrainCode=”G87” TrainStatus=”0”> </Train><Equ Classification=”1” Location=”112” Priority=1> <id=”Pa001010”></id> <id=”Pa001011”></id></Equ><Equ Classification=”3” Location=”230” Priority=1> <id=”Pis001012”></id></Equ&g

17、t;</equMonitor>4.1.3 消息隊(duì)列設(shè)計(jì)消息隊(duì)列是面向消息中間件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，消息隊(duì)列是一片存儲(chǔ)緩沖區(qū)，隊(duì)列中可以存放一條或多條消息。在該系統(tǒng)中，消息隊(duì)列分為請(qǐng)求隊(duì)列和應(yīng)答隊(duì)列。到發(fā)管理發(fā)送的消息都存放在請(qǐng)求隊(duì)列中，消息中間件發(fā)送給系統(tǒng)的應(yīng)答消息都放在應(yīng)答隊(duì)列中。每個(gè)隊(duì)列都是一個(gè)雙向鏈表，一個(gè)隊(duì)列中可以有多條消息，消息從隊(duì)列頭部出隊(duì)，從尾部入隊(duì)。消息入隊(duì)和出隊(duì)可以并行操作，互不干擾。一次只能發(fā)送或取出一條消息。每個(gè)隊(duì)列都采用FIFO原理。如下圖所示：圖4.3 消息隊(duì)列隊(duì)列的具體設(shè)計(jì)是queue類，是一個(gè)線程安全類。當(dāng)向隊(duì)列中讀寫消息時(shí)，必須保持線程間同步。如果在隊(duì)列為空

18、時(shí)從隊(duì)列中取消息，隊(duì)列會(huì)自動(dòng)阻塞，直到有新的消息入隊(duì)為止。當(dāng)隊(duì)列填滿時(shí)，能夠自動(dòng)擴(kuò)張。所以創(chuàng)建時(shí)可以指定隊(duì)列的容量。如果隊(duì)列滿，則拋出異常，刪除即將到來(lái)的消息。如果不指定，隊(duì)列會(huì)自動(dòng)擴(kuò)張，永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)隊(duì)列滿的情況。當(dāng)隊(duì)列關(guān)閉時(shí)，任何讀寫行為都會(huì)產(chǎn)生異常。根據(jù)系統(tǒng)生成的2小時(shí)之內(nèi)的到發(fā)計(jì)劃，系統(tǒng)會(huì)生成多個(gè)隊(duì)列。每個(gè)隊(duì)列里放5條消息。每個(gè)隊(duì)列對(duì)應(yīng)一個(gè)優(yōu)先級(jí)，該優(yōu)先級(jí)與隊(duì)列中的所有消息的優(yōu)先級(jí)相同，隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)按到發(fā)計(jì)劃的到點(diǎn)時(shí)間的先后從大到小排序。每個(gè)消息被接收以后，根據(jù)消息自身的優(yōu)先級(jí)將其放入對(duì)應(yīng)的隊(duì)列中。每個(gè)隊(duì)列分配一個(gè)權(quán)值，表明每次為該隊(duì)列服務(wù)時(shí)該隊(duì)列所獲得的服務(wù)資源數(shù)。所有的隊(duì)列都要放入服

19、務(wù)池中進(jìn)行處理，消息排隊(duì)過(guò)程有如下特點(diǎn)：1） 服務(wù)池中有N個(gè)隊(duì)列，各個(gè)隊(duì)列相互獨(dú)立的。2） 消息有m個(gè)優(yōu)先級(jí)，消息隊(duì)列有m個(gè)，每個(gè)隊(duì)列對(duì)應(yīng)的消息優(yōu)先級(jí)為k。當(dāng)m=1時(shí)，只有一個(gè)隊(duì)列，權(quán)值w=1。3） 用于存放優(yōu)先級(jí)為k的消息，其對(duì)應(yīng)的權(quán)值為。4） T：一個(gè)隊(duì)列服務(wù)的時(shí)間。5） ：一個(gè)循環(huán)中為服務(wù)的時(shí)間。則=*T。排隊(duì)工作原理如下：1） 首先檢測(cè)，如果>0，則轉(zhuǎn)入2）；如果=0，則轉(zhuǎn)入3）。2） 為隊(duì)列服務(wù)，持續(xù)時(shí)間為t，直到下列之一發(fā)生：i. =0且t，轉(zhuǎn)入3）。ii. t，服務(wù)完當(dāng)前隊(duì)列，轉(zhuǎn)入3）。3） k=k+1。i. km，轉(zhuǎn)入1)ii. k>m，k=1轉(zhuǎn)入1)如下圖所示：圖4.4 消息排隊(duì)原理5 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與維護(hù)管理系統(tǒng)采用Oracle作為數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，C#為開發(fā)語(yǔ)言，系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)。所開發(fā)的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）實(shí)現(xiàn)了從故障錄入-故障派單-故障處理-故障驗(yàn)收的一體化閉環(huán)管理，優(yōu)化了業(yè)務(wù)流程，實(shí)時(shí)跟蹤故障處理狀態(tài)。（2）采用了消息中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)，大大減少了客戶端和服務(wù)器端的計(jì)算壓力，跨平臺(tái)的移植性強(qiáng)。（3）采用了流程可