地鐵技術(shù)接口信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

地鐵技術(shù)接口信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

摘要：簡要論述地鐵工程技術(shù)接口的有關(guān)概念，在分析技術(shù)接口協(xié)調(diào)方法與步驟的基礎(chǔ)上，描述了接口信息系統(tǒng)的工作流程，介紹了系統(tǒng)的主要功能和總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，提出開發(fā)技術(shù)接口信息系統(tǒng)的主要工作要求。關(guān)鍵詞：地鐵工程；技術(shù)接口；信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫；軟件開發(fā)

地鐵工程是一項(xiàng)投資規(guī)模大、影響范圍廣、專業(yè)學(xué)科多的大型建設(shè)項(xiàng)目。地鐵工程涉及的專業(yè)技術(shù)涵蓋了城市規(guī)劃、土木工程、機(jī)電設(shè)備、信息技術(shù)及環(huán)境保護(hù)等30多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，在這些專業(yè)學(xué)科之間，存在著相互關(guān)聯(lián)、相互約束的關(guān)系，需要進(jìn)行互相協(xié)調(diào)、密切配合，以保證實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)要求，充分發(fā)揮地鐵工程的整體功能。各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)和匹配問題稱為技術(shù)接口問題。對技術(shù)接口進(jìn)行科學(xué)、有效的管理，對于確保工程建設(shè)進(jìn)度、防范工程風(fēng)險(xiǎn)和控制投資規(guī)模具有重要的意義。

技術(shù)接口文件是技術(shù)接口管理的重要依據(jù)，包含了眾多專業(yè)的相互接口要求。建立接口文件需要許多單位的協(xié)作努力，協(xié)調(diào)確認(rèn)接口要求是一個(gè)逐步完善的過程，接口信息變化還需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。因此，技術(shù)接口管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，有必要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立技術(shù)接口信息系統(tǒng)，利用系統(tǒng)所具有的網(wǎng)絡(luò)傳輸、資源共享、數(shù)據(jù)存儲、遠(yuǎn)程監(jiān)控、快速檢索、分類統(tǒng)計(jì)等功能，實(shí)現(xiàn)接口文件的信息化管理。1技術(shù)接口的有關(guān)概念

計(jì)算機(jī)行業(yè)中的接口概念，在硬件上通常是指計(jì)算機(jī)設(shè)備之間為了相互傳輸數(shù)據(jù)而制定的傳送標(biāo)準(zhǔn)、通信協(xié)議以及連接設(shè)備；在軟件上則指在不同的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)程序或協(xié)議數(shù)據(jù)格式。

地鐵技術(shù)接口的定義為：把地鐵工程涉及的各個(gè)專業(yè)學(xué)科視為許多個(gè)系統(tǒng)，技術(shù)接口是指相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，其關(guān)聯(lián)關(guān)系的定義和描述，關(guān)聯(lián)關(guān)系包括系統(tǒng)之間的相互技術(shù)要求和約束條件，以及系統(tǒng)之間的界面劃分。即技術(shù)接口是各個(gè)專業(yè)學(xué)科之間相互技術(shù)要求和匹配條件的定義和說明。這些專業(yè)不但包括了建筑、機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)等屬于“硬件”的學(xué)科，而且還包含了諸如交通規(guī)劃、客流預(yù)測、環(huán)境保護(hù)、工程概算等屬于“軟件”的學(xué)科，與計(jì)算機(jī)行業(yè)的接口概念相比，技術(shù)接口的應(yīng)用范圍更廣，所起的作用更大。

例如地鐵中的環(huán)境控制系統(tǒng)，它主要包括：排風(fēng)機(jī)，隧道風(fēng)機(jī)，空調(diào)機(jī)組，冷水機(jī)組，送、排風(fēng)管，冷卻塔，水泵，管路附件等部件。該系統(tǒng)需要與其他專業(yè)相互協(xié)調(diào)的主要技術(shù)要求有：客流預(yù)測專業(yè)提供地鐵客流量，以便環(huán)控系統(tǒng)滿足空調(diào)、換氣的要求；車站建筑專業(yè)應(yīng)滿足所有環(huán)控設(shè)備布置安裝的要求；環(huán)控系統(tǒng)應(yīng)滿足車輛對通風(fēng)散熱的要求；環(huán)控設(shè)備的安裝應(yīng)滿足限界的要求；環(huán)控系統(tǒng)應(yīng)滿足各個(gè)管理及設(shè)備用房對環(huán)境的要求；動(dòng)力照明專業(yè)應(yīng)滿足給環(huán)控設(shè)備供電的要求；在火災(zāi)時(shí)環(huán)控系統(tǒng)對防災(zāi)報(bào)警專業(yè)有控制要求；環(huán)境保護(hù)專業(yè)對環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備提出限制噪聲的要求等。這些專業(yè)系統(tǒng)之間的技術(shù)要求均屬于技術(shù)接口的范疇。

技術(shù)接口的模型可用圖1表示。圖中B對C系統(tǒng)有接口要求，A系統(tǒng)與C系統(tǒng)相互之間有接口要求，箭頭表示接口要求的方向，短虛線表示系統(tǒng)之間的界面劃分點(diǎn)。為了清晰地表示錯(cuò)綜復(fù)雜的技術(shù)接口關(guān)系，可用接口矩陣表來識別和定義專業(yè)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，見表1，它與圖1相對應(yīng)。在表中，橫向和縱向的項(xiàng)目欄分別按順序標(biāo)記各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)的名稱，表的左上角與右下角沿對角線完全對稱。選擇縱向項(xiàng)目欄中的一個(gè)系統(tǒng)，從左向右逐個(gè)檢查，找出與它有關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，在交叉點(diǎn)上標(biāo)識出接口代碼，如B系統(tǒng)對C系統(tǒng)的接口要求。如果列出地鐵工程所有專業(yè)系統(tǒng)，并對各個(gè)系統(tǒng)之間的要求和關(guān)系進(jìn)行識別和定義，即可建立整個(gè)地鐵工程的技術(shù)接口矩陣表。2系統(tǒng)主要工作流程

（1）定義系統(tǒng)分解結(jié)構(gòu)。專業(yè)系統(tǒng)通常由子系統(tǒng)（或稱部件）構(gòu)成，系統(tǒng)之間的接口關(guān)系實(shí)際上是部件之間的要求與匹配關(guān)系，按樹型結(jié)構(gòu)形式建立每個(gè)系統(tǒng)的子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和層次，避免處理接口關(guān)系時(shí)出現(xiàn)遺漏或重復(fù)。

（2）識別和定義接口。根據(jù)系統(tǒng)分解結(jié)構(gòu)建立接口矩陣表，逐個(gè)對每個(gè)系統(tǒng)及其子系統(tǒng)進(jìn)行識別，標(biāo)識有關(guān)聯(lián)關(guān)系的交叉點(diǎn)。

（3）提出接口要求。各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人員根據(jù)接口矩陣表，就本系統(tǒng)對其它系統(tǒng)的技術(shù)接口要求提出詳細(xì)的描述文件，要求關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的負(fù)責(zé)人員給予協(xié)調(diào)和配合。

（4）協(xié)調(diào)處理接口問題。關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的人員在收到接口要求后，盡量配合工作，滿足相關(guān)技術(shù)接口要求。

（5）接口確認(rèn)。收到回復(fù)的接口要求數(shù)據(jù)后進(jìn)行審查確認(rèn)，把該項(xiàng)接口要求內(nèi)容記錄到技術(shù)接口文件中，成為相關(guān)專業(yè)共同遵守的規(guī)范和協(xié)議，并寫進(jìn)有關(guān)的工程合同里，成為各方必須履行的義務(wù)。

（6）接口的實(shí)施。設(shè)計(jì)、施工、制造、供貨等單位在執(zhí)行合同過程中，必須滿足技術(shù)接口文件所規(guī)定的各項(xiàng)接口要求，工程監(jiān)理則按照接口文件來檢查技術(shù)接口的落實(shí)及實(shí)施情況。

根據(jù)上述日常工作中的接口管理程序，通過總結(jié)分析技術(shù)接口的概念和原理，優(yōu)化接口管理的工作程序，制定出技術(shù)接口信息系統(tǒng)的工作流程框圖，見圖2。3系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)3.1硬件系統(tǒng)

在公司內(nèi)部建立高速局域網(wǎng)，連接在網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)工作站可實(shí)現(xiàn)資源共享。系統(tǒng)設(shè)置一臺應(yīng)用服務(wù)器，提供應(yīng)用程序、事務(wù)處理、發(fā)送存儲指令等功能；設(shè)置一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，專門提供數(shù)據(jù)存儲及檢索功能；設(shè)置一臺代理服務(wù)器，通過路由器與互聯(lián)網(wǎng)相連，分布在公司以外不同地方的設(shè)計(jì)、施工、制造、監(jiān)理等單位使用互聯(lián)網(wǎng)鏈接到應(yīng)用服務(wù)器，下載界面網(wǎng)頁，登錄到技術(shù)接口信息系統(tǒng)。3.2軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)采用復(fù)合式B/S（瀏覽器/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由界面層、應(yīng)用服務(wù)層和數(shù)據(jù)存儲層組成，使用者通過界面層輸入數(shù)據(jù)或指令，應(yīng)用服務(wù)層處理各種事務(wù)并向數(shù)據(jù)存儲層發(fā)出指令，數(shù)據(jù)存儲層負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。這種3層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）使用Internet技術(shù)，適用于廣域網(wǎng)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作；

（2）界面層使用標(biāo)準(zhǔn)格式的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，可跨平臺安裝，在多種操作系統(tǒng)下使用；

（3）界面層的程序由應(yīng)用服務(wù)器下載，便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級。但單純的B/S結(jié)構(gòu)在客戶端通常只能完成瀏覽、查詢及輸入等功能，速度稍慢且存在安全性問題。把C/S與B/S有機(jī)結(jié)合，開發(fā)C/S客戶端界面，構(gòu)成復(fù)合式B/S結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)管理及系統(tǒng)維護(hù)等較復(fù)雜的工作由功能較強(qiáng)的C/S客戶端承擔(dān)，可充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。3.3數(shù)據(jù)庫

技術(shù)接口信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫，由多個(gè)數(shù)據(jù)表組成，主要的數(shù)據(jù)表有：專業(yè)系統(tǒng)表、系統(tǒng)分解結(jié)構(gòu)表、系統(tǒng)代碼表、工點(diǎn)表、標(biāo)段表、單位表、個(gè)人用戶表、圖紙目錄表、操作權(quán)限表、接口矩陣表、接口要求表、接口界面表、接口處理表等。應(yīng)用程序系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的SQL語言對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、存取、過濾、排序、運(yùn)算等操作。數(shù)據(jù)庫可采用Sybase，Oracle，SQLServer等產(chǎn)品。4系統(tǒng)的主要功能

（1）建立系統(tǒng)分解結(jié)構(gòu)功能。將地鐵工程分為許多個(gè)系統(tǒng)，又將每個(gè)系統(tǒng)分解成多個(gè)子系統(tǒng)，建成帶有幾個(gè)層次的樹型分解結(jié)構(gòu)，其子結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要進(jìn)行移動(dòng)、復(fù)制、刪除和重命名，并自動(dòng)生成結(jié)構(gòu)代碼。

（2）基礎(chǔ)資料建庫功能。錄入系統(tǒng)運(yùn)行所需的基礎(chǔ)資料，如：單位信息、個(gè)人信息、工點(diǎn)信息、標(biāo)段信息、建設(shè)階段劃分、代碼系統(tǒng)、專業(yè)名稱、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)圖紙等。

（3）定義技術(shù)接口要求功能。根據(jù)系統(tǒng)分解結(jié)構(gòu)，定義專業(yè)系統(tǒng)之間的接口要求，包括接口要求的內(nèi)容、接口方向、接口界面、責(zé)任單位、當(dāng)前狀態(tài)等，并顯示接口矩陣表。

（4）瀏覽與組合條件查詢功能。在網(wǎng)上瀏覽和查詢技術(shù)接口要求的內(nèi)容和處理狀態(tài)，可通過設(shè)置過濾條件和排列順序來限定查詢范圍，加快查詢速度。

（5）回復(fù)接口要求功能。根據(jù)已提出的接口要求，輸入要回復(fù)的接口數(shù)據(jù)，發(fā)還給提出方，或向提出方發(fā)出要求，共同協(xié)商解決接口問題。也可將接口標(biāo)記為爭議狀態(tài)，交由特別處理機(jī)構(gòu)處理。

（6）審核接口要求功能。對已回復(fù)的技術(shù)接口數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，經(jīng)確認(rèn)后存入接口數(shù)據(jù)庫，修改技術(shù)接口的狀態(tài)標(biāo)志，該項(xiàng)接口成為相關(guān)各方共同遵守的規(guī)范和協(xié)議。

（7）接口處理跟蹤功能。在工程的各個(gè)建設(shè)階段，對每項(xiàng)技術(shù)接口要求的落實(shí)和實(shí)施情況進(jìn)行跟蹤記錄，對于有爭議以及嚴(yán)重滯后的技術(shù)接口給出警示提醒。

（8）統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。按照專業(yè)、工點(diǎn)、標(biāo)段、階段、單位等不同順序排列，結(jié)合組合過濾條件，顯示、打印各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

（9）多媒體處理功能。接口要求的表示形式有多種，如：文字、圖紙、表格、圖片、音像、數(shù)據(jù)、文件等。系統(tǒng)對各種形式的接口要求提供傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲、打印、顯示等功能。

（10）數(shù)據(jù)接口。與其它的文字處理、電子表格、設(shè)計(jì)軟件、圖形軟件、數(shù)據(jù)庫、項(xiàng)目管理以及其它管理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（11）網(wǎng)絡(luò)通信功能。電子郵件、電子公告板、音頻傳輸、視像傳送等。

（12）系統(tǒng)維護(hù)。具有系統(tǒng)數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)定期備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)、查殺病毒等功能。

（13）權(quán)限管理。實(shí)行分類分級的用戶使用權(quán)限管理，主要有用戶身份口令驗(yàn)證、操作功能模塊權(quán)限控制、數(shù)據(jù)存儲權(quán)限控制等功能，確保信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行。5系統(tǒng)的建立與維護(hù)5.1系統(tǒng)開發(fā)

系統(tǒng)開發(fā)包括硬件配置、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)開發(fā)和應(yīng)用軟件開發(fā)等工作。

系統(tǒng)的硬件配置除考慮經(jīng)濟(jì)因素外，更應(yīng)注重軟件功能與硬件性能的配合，注重硬件的可靠性，以及提高信息系統(tǒng)的整體功效。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，選購的設(shè)備配置應(yīng)具有一定的超前性和擴(kuò)充余量。

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)開發(fā)要與應(yīng)用軟件開發(fā)緊密結(jié)合，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理直接關(guān)系到信息系統(tǒng)的使用性能，所有數(shù)據(jù)表應(yīng)建立索引，數(shù)據(jù)表之間通過關(guān)鍵字連接，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性和完整性，減少冗余度，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

系統(tǒng)的應(yīng)用軟件開發(fā)應(yīng)遵循軟件工程學(xué)的方法和要求，在開發(fā)前期即系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，嚴(yán)格按照有關(guān)軟件開發(fā)規(guī)范，完成調(diào)查、分析、設(shè)計(jì)、論證等工作，編制完整的軟件技術(shù)文件，在完成各個(gè)功能模塊的編碼工作后，對軟件進(jìn)行嚴(yán)格、系統(tǒng)的測試，排除編程錯(cuò)誤，完善系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。5.2系統(tǒng)的實(shí)施

技術(shù)接口信息系統(tǒng)應(yīng)用成功的關(guān)鍵是有強(qiáng)有力的領(lǐng)導(dǎo)班子，全力推動(dòng)接口信息系統(tǒng)實(shí)施；制定詳細(xì)的信息系統(tǒng)實(shí)施計(jì)劃，分功能、分系統(tǒng)、分階段地逐步啟動(dòng)；組織業(yè)務(wù)培訓(xùn)，使相關(guān)人員理解技術(shù)接口的原理和規(guī)則，掌握信息系統(tǒng)的操作方法，并要進(jìn)行培訓(xùn)考核；做好系統(tǒng)的初始化工作，如錄入各種標(biāo)準(zhǔn)代碼、人員信息、工點(diǎn)信息、單位信息、專業(yè)信息、標(biāo)段信息等，為系統(tǒng)的正確運(yùn)行打下良好的基礎(chǔ)。5.3完善和維護(hù)

在接口信息系統(tǒng)的建立過程中，由于技術(shù)接口要求在不同的建設(shè)階段其深度和廣度不同，技術(shù)接口的協(xié)調(diào)需要分階段進(jìn)行；接口要求由不同的專業(yè)負(fù)責(zé)單位分別建立，數(shù)據(jù)的輸入時(shí)間不同；隨著工程的不斷建設(shè)，會不斷提出新的接口要求。因此，接口信息系統(tǒng)的建立是一個(gè)不斷積累、不斷充實(shí)和完善的過程。要制定相應(yīng)的建庫計(jì)劃和