上海信息管线综合管理系统软件设计与实现

[摘    要] 目前上海市的经济进入一个全新的发展阶段，信息技术推动整体经济的发展，信息基础设施和信息传输网络的建设非常重要，为此上海市信息委员会提出城市信息管线信息综合平台开发项目，着重解决传统手段难以解决的城市信息基础设施建设与管理中的瓶颈问题。基于上述背景，本文对该信息管理系统的软件设计及实现进行论述。首先概述相应的技术基础，然后从总体架构、数据库子系统和主要业务流程等方面讨论该系统的软件设计，最后从软件系统的实施、升级维护、以及试运行测试等方面讨论了该软件系统的实现，并从该系统的功能特点及开发方法方面总结全文。

[关键词] 资产信息管理; 视图信息管理; 空间信息管理

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 13. 065

[中图分类号] G203    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）13- 0152- 05

1      概    述

1.1   开发背景

为实现信息技术对上海市整体经济的积极促进作用，对信息基础设施和信息传输网络实现高效管理极其重要。信息管线建设与维护需要含有复杂的空间信息和海量的属性信息，即信息管线之间存在着大量的设备节点和节点间复杂的连接关系，在对信息管线项目进行设计、施工和维护时都会遇到一些共同的实际问题，例如信息管线是什么，信息管线在哪里，怎么配置，怎样连接和与谁连接，从一个管线设备到另一个设备如何确定路由，获取的这些信息如何辅助业务工作和管理等。对这些问题依靠传统的手工作业和分析手段远远不能满足发展的要求。基于此，由上海市信息管线有限公司提出建设一个先进的资产和资源管理系统。

整个管线信息平台的软件工程开发实施以PMBOK项目管理框架作为理论指导，注重过程的规范和执行力，项目管理和开发过程遵循ISO 9001-2008质量体系模型标准，最终工程质量获得实质性的改进。在工程项目建设过程中启用源代码管理机制，缺陷追踪管理机制和项目进度管理等一系列先进的项目管理工具和技术进行项目的配置管理，同时也作为工程质量控制的重要手段。该工程开发从需求调查分析、系统总体设计、详细设计及系统的实施与维护，都制定具体的规范，用以指导系统建设。

1.2   面向对象方法简介

面向对象方法基于对现实实体的分类表达以及建立类与类之间的关系，如继承关系、组合关系等类型，通过将信息系统表达为一组类的实例及对象之间相互作用的动态实体来构建复杂软件系统[1-2]。基于类和接口的信息封装原理实质性地简化了对象的表达，使软件系统能够构建于基于对象的单元组织之上，以此来实现软件系统的内在稳定性和可重用性[3]。

面向对象技术既应用于软件的设计与编程层面，也应用于软件系统的开发与管理过程。编程层面，面向对象编程语言通过在语言层次上引进类和对象定义机制为程序员提供一组面向任务单元的表达机制[4]，同时通过引进对象接口的定义机制使程序员可以将对象的外部行为的说明性语义与对象内部对功能的操作性语义分离，在保持外部说明性语义稳定不变的情况下可以变更内部的操作性实现，在对象的层次上有力地支持软件重用[5]。

2      软件设计

2.1   软件总体方案及特点

该管理信息平台是以数据库服务器为核心的分布式系统，基于通用关系数据库Oracle进行设计和开发并通过客户端功能控件开发实现可重用和易配置的功能单元，在整体上具有以下几大特点。

（1）具有强大和易用的空间信息环境;

（2）系统在内部实现集约高效的数据模型，模型中网络模型的性能高、容量大;

（3）支持灵活、自由的扩展与部署;

（4）该系统上实现的开放和实用的空间分析工具支持常用分析逻辑与功能外还包括：基于网络分析进行营销中路由设计与成本计算功能;基于线性参考进行动态故障点分析与应急抢修功能;对时态数据的创建、管理和可视化功能可用于深层次分析功能;

（5）该系统在面向用户方面强调轻松、便捷的用户体验，数据输入和分析自动化程度大幅提升，更加具备生产能力;

（6）该信息平台统一实现标准化和规范化的业务应用，使系统中各个应用模块化、业务流程之间的流转制度化、工作管理中内容定义和使用标准化。

图1所示为该软件平台的整体功能分布和主要用户角色的访问关系。

2.2   系统数据库设计

该系统的数据库子系统基于通用关系数据库平台来开发，同时考虑对空间数据模型的存取扩展处理。目前的主流数据库系统都支持对空间信息的表示和访问存取，该信息系统具体选择Oracle及其SpaceEngine扩展模块来实现对空间数据的统一管理，通过PL-SQL及其针对空间信息的扩展接口函数来统一實现对该信息平台内部数据模型的处理以及平台内部的业务逻辑管理。数据库设计的E-R模型如图2所示。

2.3   台账信息管理

资产管理类功能一方面面向资产管理事务本身，另一方面与公司现有财务信息系统接口使系统在整体上共享资产账务信息。该信息系统内的管线及设备台账信息管理模块的功能针对管线及通信设备的定期维护及测试事务的信息记录。该模块对每台设备从投入运行以来的每次检修、试验-测试存储相应的技术档案和试验数据，包括检测类型、负责人、时间、试验规范、试验参数、完整的实验数据组、技术评价和状况等级等以及附属技术文件的档案编目索引号等信息。

在图3所示该模块的管线设备运行维护事务管理流程中，设计方案将该业务处理流程的流转事务类对象进一步分为事件对象、中间状态和同步对象、消息队列对象。考虑到信息管线与通信设备由各项组件组成，每项组件在该系统中与设备对象类似的方法建立完整的台账信息，每个组件对象作为一个实体也分配预期类型相应的技术属性如型号、规格、运行参数等、商务属性如供应商、价格、合同文件等和管理属性如折旧周期、运行费率、维修记录和运行记录等，以此形成该平台对设备组件的结构化信息管理功能。

2.4   视图管理

视图管理子系统需要实现的功能主要分为面向管线对象和节点设备对象的不同类型的事务处理。该子系统实现的对象信息编辑功能可对管线、节点、设备、站所、注记、背景等编辑，此外还提供了操作的历史轨迹的访问与恢复功能。该综合管理平台的视图管理功能一方面为用户提供直观的二维图形界面，同时通过在地理视图管理功能使系统相应提供统一的信息接口来对该平台所管理的管网、管线及设备等进行图形化操作，支持用户将数据录入地理信息系统并由空间数据库子系统进行管理。

2.5   成本信息管理

该管线信息平台的成本信息管理模块的功能一方面以管线设备本身的运行维护费用作为成本对象直接成本计算，同时以管线销售和出租项目作为成本对象完成管线设备管理成本的合理分配计算即间接成本计算。为此该成本管理模块在其内部数据库完整记录每台设备在每项管理事务上的各项支出成本，因此该系统能够通过统计计算出管线设备在任何时间段内的实际运行维护管理的直接成本。通过管线设备的运行维护记录数据和故障处理数据、性能效率数据等定量的成本因素合理计算出设备维护事务的间接附加成本，两者完整地构成每台管线设备的实际运行维护成本。

图4表示出管线设备营销成本管理与运行维护成本处理流程。在管线资源的营销成本计算方面，系统支持营销管理部门的销售经理对每项销售合同计算合同中信息管网路由和成本，例如50千米纤芯单位级光路合同中的一个环型和总线型网络的销售成本计算，该平台系统基于空间维度的网络分析完成成本计算并且能够快速调整参数后对多种销售方案进行计算，为用户提供多个方案来对比和参考，为最终客户生成精确的量化报表参考。

2.6   管线路由信息管理

路由信息管理功能面向网络资源优化目标，针对信息管网建设和通信路由配置对管线规划、管线设施建设、设备入库、管线与设备资源查询与统计、管线资源销售、运行维护到后期废弃资源管理实现一体化的集中管理。

优化的管网模型基于空间维度的对象组织是表达数据结构的核心，用来解决数据冗余和系统效率问题的数据模型，在网络数据表达和网络空间分析等方面起着极其关键的作用。在参考空间信息模型的基础上设计基于空间维度和网络设施之间的高级拓扑关系和逻辑关系的优化的管网模型。与通用的网络空间模型相比，考虑管道与光缆业务的衔接、规划工程和现状工程的结合，人井、接头包、ODF等多种节点设备的融合，克服了同行业中对于多线路共线铺设的冗余数据情况，同时实现空间资源信息、物理基础设施信息、业务管理信息、管线管理信息的集約化信息处理，提高了海量地图数据及管线数据的存储与管理的效率。

3      软件实现

3.1   总体实施方案

该管理信息平台是以数据库服务器为核心的分布式系统，基于通用关系数据库Oracle 10进行设计和开发并通过客户端控件开发实现可重用和易配置的功能单元。该信息系统的数据库子系统基于通用关系数据库平台来开发，同时考虑对空间数据模型的存取扩展处理。目前的主流数据库系统都支持对空间信息的表示和访问存取，该信息系统具体选择Oracle及其SpaceEngine扩展模块来实现对空间数据的统一管理，通过PL-SQL及其针对空间信息的扩展接口函数来统一实现对该信息平台内部数据模型的处理以及平台内部的业务逻辑管理。

3.2   系统登录

当该综合管线信息管理系统的客户端窗口启动时，系统会弹出如图5所示的登录界面，要求用户输入用户和密码。用户输入正确的用户名和密码后按鼠标左键点击确认按钮或回车键后就进入该系统的业务导航窗口，系统主界面如图6所示。

3.3   主要功能模块

3.3.1   管线设备台账管理

管线设备台账信息管理模块的功能主要基于该系统的数据库子系统来编程实现，通过SQL存储程序实现各种类型的管线设备数据创建即数据表的插入和更新处理，如管线设备台账信息处理、设备分类信息处理、备件信息处理等。所实现的存储程序一部分被与用户在页面窗口进行交互的控件直接调用，另一部分在业务处理进程中被触发调用，但基本机制都是通过在建立数据库连接会话后传输数据库服务器的存储程序调用指令来完成并返回输出。

3.3.2   视图管理

该系统的软件实现将系统视图分为基础地理视图层、管网信息视图层和工程管理视图层三类图层，用户可通过选择图层前面的小灯泡的开闭，对相应的图层进行显示控制。小灯泡变亮表示该图层显示，变暗表示图层不显示。点击图层名前面的“+”号可以展开视图层中的下一级设备。

3.3.3   路由信息管理

本系统通过路由分析及资源管理工具来支持网络工程师用户对现有通道和光纤进行静态路由信息的分析并且对分析计算得出的结果进行资源分配和保存。网络工程师用户在选择路由分析工具后可以打开路由分析窗口和工具。在路由分析窗口中选择要分析的类型并输入需要的剩余资源数，然后使用标记接点工具在图上标记路由分析的接点，点击分析路由，分析出的结果在图上显示。路由信息管理功能面向网络资源优化目标，针对信息管网建设和通信路由配置对管线规划、管线设施建设、设备入库、管线与设备资源查询与统计、管线资源销售、运行维护到后期废弃资源管理实现一体化的信息管理。

3.3.4   成本信息管理

该通信管线信息管理系统对管线设备运行与维护的成本费用统计基于管线设备的故障维修时间、维护作业的类型和工时、故障设备的编号和管线节点号、故障和维护任务工单号等信息。运行维护信息的统计功能还统计全部技术服务记录与测试数据中能够通过数据库系统归结特定管线设备的故障事件。在管线设施运行维护计费分析方面，该系统根据最终用户业务合作的量、区域、年限的差异，针对不同管段进行成本费用分析，不同的管道的运维费用不同，管线资源运营成本的准确统计基于数据库子系统所记录的完整的间接成本费用数据与成本分配费率。

4      系统测试与运行维护

4.1 测试和试运行

该信息系统在测试与试运行阶段不仅完成针对模块用例的单元测试，而且針对各类系统故障建立处理预案，对系统运行故障的处理流程如图7所示。

例如，在管线及设备资产的台账统计模块中，测试小组根据需求分析确定该功能的测试样本数据（以往EXCEL文件数据）和相应具有的统计输出，同时根据EXCEL计算的数据对比确认该功能确实正确。

该软件系统目前接受实际工程项目信息管理的试运行测试，以光缆项目应用中，以新建通道和人井功能为例，基于该系统用户首先根据工程图在图上相同位置绘制出对应的通道和人井并保存数据。接下来用户定义管孔子孔方案，通过该系统逐项定义新建通道的管孔及其子孔方案。

4.2   系统升级与维护管理

在软件系统的配置管理方面，开发组件里提供完整的配置说明文档，用户在使用过程中记录配置管理有独立的配置文件，设有配置管理员进行系统升级与维护的统一管理。在升级模式方面，该信息系统选择客户/服务器结构作为管理信息系统平台模式，就应该想办法解决客户端应用程序自动升级的问题。在这个系统中我们提出一种智能升级的解决方法.该升级系统由数据库、用户端、文件上传端和伺服端组成。

运行的安全性和可靠性主要从以下方面进行约束：该系统的安全策略包括网络边界防护、主机保护和系统加固、数据交换缓冲区、身份认证管理、防病毒解决方案、系统灾难恢复、数据备份和恢复策略、数据定期恢复测试、定期安全测试和监控与日志机制。安全管理任务包括人员安全，数据安全，机房安全等管理，主要从制度和组织架构上进行。

5      结    论

该系统的统一开发理念是面向资产和资源基于生命周期的时空历史管理。资产和资源基于生命周期的时空历史管理，将工程的周期管理和空间数据的时空历史变化相融合，提出并实现了多版本通信网络资源信息关联整合和时空数据的专题动态可视化，通过配置管理实现不同历史数据对用户的分层组织和显示。

在该信息平台的开发中运用了不少新概念和新方法，例如在设备和机房端口模拟管理方面，针对各种线路、设备、管网资源的项目进行设计、施工和维护时都会遇到的共同问题，即存在着大量的设备节点和节点间复杂的连接关系，对用户既难于理解又不便管理，对此在深入研究空间信息模型概念的基础上，设计出了一套集图形、关系和信息为一体的图形模拟控件。该种方式可以管理机房机柜、光交箱、接头包等设备，模拟设备端口的可视化截面，实现各种综合布线设备如ODF架、DDF架、光纤、电缆、配纤、杆路、管道、配线箱、配线架、端口、链路的集成管理问题。

总之，该系统对信息管线建设与维护需要的复杂的空间信息和海量数据实现了集中管理信息，在试运行中对用户表现出良好的使用效率与功能业务支持。

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