地鐵技術接口信息系統(tǒng)的設計與開發(fā)

地鐵技術接口信息系統(tǒng)的設計與開發(fā)

摘要：簡要論述地鐵工程技術接口的有關概念，在分析技術接口協(xié)調(diào)方法與步驟的基礎上，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)構的設計內(nèi)容，提出開發(fā)技術接口信息系統(tǒng)的主要工作要求。關鍵詞：地鐵工程；技術接口；信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫；軟件開發(fā)

地鐵工程是一項投資規(guī)模大、影響范圍廣、專業(yè)學科多的大型建設項目。地鐵工程涉及的專業(yè)技術涵蓋了城市規(guī)劃、土木工程、機電設備、信息技術及環(huán)境保護等30多個學科領域，在這些專業(yè)學科之間，存在著相互關聯(lián)、相互約束的關系，需要進行互相協(xié)調(diào)、密切配合，以保證實現(xiàn)各項規(guī)劃設計要求，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接口問題。對技術接口進行科學、有效的管理，對于確保工程建設進度、防范工程風險和控制投資規(guī)模具有重要的意義。

技術接口文件是技術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)確認接口要求是一個逐步完善的過程，接口信息變化還需要進行動態(tài)監(jiān)控。因此，技術接口管理是一項復雜的系統(tǒng)工程，有必要借助計算機技術、數(shù)據(jù)庫技術和網(wǎng)絡技術，建立技術接口信息系統(tǒng)，利用系統(tǒng)所具有的網(wǎng)絡傳輸、資源共享、數(shù)據(jù)存儲、遠程監(jiān)控、快速檢索、分類統(tǒng)計等功能，實現(xiàn)接口文件的信息化管理。1技術接口的有關概念

計算機行業(yè)中的接口概念，在硬件上通常是指計算機設備之間為了相互傳輸數(shù)據(jù)而制定的傳送標準、通信協(xié)議以及連接設備；在軟件上則指在不同的計算機軟件系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換的標準程序或協(xié)議數(shù)據(jù)格式。

地鐵技術接口的定義為：把地鐵工程涉及的各個專業(yè)學科視為許多個系統(tǒng)，技術接口是指相互關聯(lián)的系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，其關聯(lián)關系的定義和描述，關聯(lián)關系包括系統(tǒng)之間的相互技術要求和約束條件，以及系統(tǒng)之間的界面劃分。即技術接口是各個專業(yè)學科之間相互技術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、機械、電氣、計算機等屬于“硬件”的學科，而且還包含了諸如交通規(guī)劃、客流預測、環(huán)境保護、工程概算等屬于“軟件”的學科，與計算機行業(yè)的接口概念相比，技術接口的應用范圍更廣，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：排風機，隧道風機，空調(diào)機組，冷水機組，送、排風管，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)的主要技術要求有：客流預測專業(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)應滿足所有環(huán)控設備布置安裝的要求；環(huán)控系統(tǒng)應滿足車輛對通風散熱的要求；環(huán)控設備的安裝應滿足限界的要求；環(huán)控系統(tǒng)應滿足各個管理及設備用房對環(huán)境的要求；動力照明專業(yè)應滿足給環(huán)控設備供電的要求；在火災時環(huán)控系統(tǒng)對防災報警專業(yè)有控制要求；環(huán)境保護專業(yè)對環(huán)控系統(tǒng)設備提出限制噪聲的要求等。這些專業(yè)系統(tǒng)之間的技術要求均屬于技術接口的范疇。

技術接口的模型可用圖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。為了清晰地表示錯綜復雜的技術接口關系，可用接口矩陣表來識別和定義專業(yè)系統(tǒng)之間的關聯(lián)關系，見表1，它與圖1相對應。在表中，橫向和縱向的項目欄分別按順序標記各個專業(yè)系統(tǒng)的名稱，表的左上角與右下角沿對角線完全對稱。選擇縱向項目欄中的一個系統(tǒng)，從左向右逐個檢查，找出與它有關聯(lián)的系統(tǒng)，在交叉點上標識出接口代碼，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)，并對各個系統(tǒng)之間的要求和關系進行識別和定義，即可建立整個地鐵工程的技術接口矩陣表。2系統(tǒng)主要工作流程

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

（2）識別和定義接口。根據(jù)系統(tǒng)分解結(jié)構建立接口矩陣表，逐個對每個系統(tǒng)及其子系統(tǒng)進行識別，標識有關聯(lián)關系的交叉點。

（3）提出接口要求。各個專業(yè)系統(tǒng)的負責人員根據(jù)接口矩陣表，就本系統(tǒng)對其它系統(tǒng)的技術接口要求提出詳細的描述文件，要求關聯(lián)系統(tǒng)的負責人員給予協(xié)調(diào)和配合。

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

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

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

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)絡上的各個工作站可實現(xiàn)資源共享。系統(tǒng)設置一臺應用服務器，提供應用程序、事務處理、發(fā)送存儲指令等功能；設置一臺數(shù)據(jù)庫服務器，專門提供數(shù)據(jù)存儲及檢索功能；設置一臺代理服務器，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計、施工、制造、監(jiān)理等單位使用互聯(lián)網(wǎng)鏈接到應用服務器，下載界面網(wǎng)頁，登錄到技術接口信息系統(tǒng)。3.2軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)采用復合式B/S（瀏覽器/服務器）結(jié)構，系統(tǒng)由界面層、應用服務層和數(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，應用服務層處理各種事務并向數(shù)據(jù)存儲層發(fā)出指令，數(shù)據(jù)存儲層負責對數(shù)據(jù)進行操作。這種3層結(jié)構的優(yōu)點是：

（1）使用Internet技術，適用于廣域網(wǎng)環(huán)境，可實現(xiàn)遠距離操作；

（2）界面層使用標準格式的網(wǎng)絡瀏覽器，可跨平臺安裝，在多種操作系統(tǒng)下使用；

（3）界面層的程序由應用服務器下載，便于系統(tǒng)的維護和升級。但單純的B/S結(jié)構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有機結(jié)合，開發(fā)C/S客戶端界面，構成復合式B/S結(jié)構，將系統(tǒng)管理及系統(tǒng)維護等較復雜的工作由功能較強的C/S客戶端承擔，可充分發(fā)揮兩種結(jié)構的優(yōu)點。3.3數(shù)據(jù)庫

技術接口信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是大型關系數(shù)據(jù)庫，由多個數(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)構表、系統(tǒng)代碼表、工點表、標段表、單位表、個人用戶表、圖紙目錄表、操作權限表、接口矩陣表、接口要求表、接口界面表、接口處理表等。應用程序系統(tǒng)通過標準的SQL語言對數(shù)據(jù)進行查詢、存取、過濾、排序、運算等操作。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)構功能。將地鐵工程分為許多個系統(tǒng)，又將每個系統(tǒng)分解成多個子系統(tǒng)，建成帶有幾個層次的樹型分解結(jié)構，其子結(jié)構可以根據(jù)需要進行移動、復制、刪除和重命名，并自動生成結(jié)構代碼。

（2）基礎資料建庫功能。錄入系統(tǒng)運行所需的基礎資料，如：單位信息、個人信息、工點信息、標段信息、建設階段劃分、代碼系統(tǒng)、專業(yè)名稱、技術標準、技術圖紙等。

（3）定義技術接口要求功能。根據(jù)系統(tǒng)分解結(jié)構，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、責任單位、當前狀態(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)上瀏覽和查詢技術接口要求的內(nèi)容和處理狀態(tài)，可通過設置過濾條件和排列順序來限定查詢范圍，加快查詢速度。

（5）回復接口要求功能。根據(jù)已提出的接口要求，輸入要回復的接口數(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。也可將接口標記為爭議狀態(tài)，交由特別處理機構處理。

（6）審核接口要求功能。對已回復的技術接口數(shù)據(jù)進行審核，經(jīng)確認后存入接口數(shù)據(jù)庫，修改技術接口的狀態(tài)標志，該項接口成為相關各方共同遵守的規(guī)范和協(xié)議。

（7）接口處理跟蹤功能。在工程的各個建設階段，對每項技術接口要求的落實和實施情況進行跟蹤記錄，對于有爭議以及嚴重滯后的技術接口給出警示提醒。

（8）統(tǒng)計報表功能。按照專業(yè)、工點、標段、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)計報表。

（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、設計軟件、圖形軟件、數(shù)據(jù)庫、項目管理以及其它管理信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。

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

（12）系統(tǒng)維護。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、查殺病毒等功能。

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

系統(tǒng)開發(fā)包括硬件配置、數(shù)據(jù)庫設計開發(fā)和應用軟件開發(fā)等工作。

系統(tǒng)的硬件配置除考慮經(jīng)濟因素外，更應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。由于計算機技術發(fā)展很快，選購的設備配置應具有一定的超前性和擴充余量。

數(shù)據(jù)庫的設計開發(fā)要與應用軟件開發(fā)緊密結(jié)合，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構設計是否合理直接關系到信息系統(tǒng)的使用性能，所有數(shù)據(jù)表應建立索引，數(shù)據(jù)表之間通過關鍵字連接，以保持數(shù)據(jù)的一致性和完整性，減少冗余度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

系統(tǒng)的應用軟件開發(fā)應遵循軟件工程學的方法和要求，在開發(fā)前期即系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設計階段，嚴格按照有關軟件開發(fā)規(guī)范，完成調(diào)查、分析、設計、論證等工作，編制完整的軟件技術文件，在完成各個功能模塊的編碼工作后，對軟件進行嚴格、系統(tǒng)的測試，排除編程錯誤，完善系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)運行的可靠性。5.2系統(tǒng)的實施

技術接口信息系統(tǒng)應用成功的關鍵是有強有力的領導班子，全力推動接口信息系統(tǒng)實施；制定詳細的信息系統(tǒng)實施計劃，分功能、分系統(tǒng)、分階段地逐步啟動；組織業(yè)務培訓，使相關人員理解技術接口的原理和規(guī)則，掌握信息系統(tǒng)的操作方法，并要進行培訓考核；做好系統(tǒng)的初始化工作，如錄入各種標準代碼、人員信息、工點信息、單位信息、專業(yè)信息、標段信息等，為系統(tǒng)的正確運行打下良好的基礎。5.3完善和維護

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