一种城市轨道交通设备维管系统的制作方法

本发明属于城市轨道交通领域，具体涉及一种城市轨道交通设备维管系统。

背景技术

随着互联网技术在各个行业领域的普及，传统行业技术大多已无法满足当今快速变化的业务需求，因此，需要对传统行业技术进行改革，使其可更好地应用于现今的网络化社会，在此背景下，“互联网+”模式应运而生。

“互联网+”是指以物联网、移动互联网、云计算、大数据等为主的新一代互联网信息技术在经济、生产、社会、生活等各个领域的深度融合过程。在“互联网+”模式的推动下，各个行业开始由传统模式向与互联网技术有机结合的“互联网+”模式转变，维管行业即为其中之一。为了摆脱传统维管业务模式效率低下、运转周期长等问题，需要将移动互联网技术与维管业务相结合，利用移动互联网自动化程度高、终端设备灵活等特点，弥补传统维管业务模式的不足，形成新的“移动互联网+维管业务”模式。

维管业务几乎是所有互联网产品都要依赖的，一个具有高度安全稳定性的互联网产品一定具备一套完整的维管业务。然而随着互联网逐步发展为物联网，维管业务的需求也在发生着巨大变化，传统维管业务只是单纯的线上操作，在线下部分，尤其是涉及到具体硬件的情况下，绝大多数业务还是依靠人为记录操作，而线上的维管系统仅仅起到了数据记录和管理的工作，这就降低了维管业务的效率，同时，由于在传统维管业务中人为参与要素过多，导致了不确定性的增加，从而加大了单项维管的周期，增加了维管业务成本。为了解决以上问题，可以将新一代移动互联网技术与维管业务相融合，形成新的“移动互联网+维管业务”模式，该模式可以使传统维管业务向高度自动化、数字化的新型维管业务进行转变，从而在各个方面提高维管业务的执行效率。

城市轨道交通设备维管系统主要包括五个模块：权限管理模块、设备信息管理模块、故障解决方案管理模块、报修模块、维修模块以及维修库和报修库。权限管理模块是对城市轨道交通维管系统的用户赋予和其职位相关的操作权限，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源。设备信息库是对不同线路设备管理人员设定不同设备的详细信息提供的服务。故障解决方案管理模块包括设定一些设备故障常见列表和解决方案的列表。报修人员可以方便对路网相关设备故障的报修，使用指定级别的个人账号登录及时准确的汇报故障情况。报修成功后，线路管理员会收到一个消息通知，然后使用为本系统提出的基于离散粒子群优化的调度分配推荐策略对报修记录进行分配任务，选择相关的维修人员。当维修人员被分配完报修任务后，会收到一条通知，并在设备维修中查看到自己的任务，然后通过维保通系统获得维修指导，并填写维修单，完成维修任务。维修人员可以查询到指定设备的维修记录，并查看详细内容。报修库是一个给用户提供查看报修列表和详细信息的页面，并提供了基本的条件查询。

“互联网+”模式早已在欧美发达国家得到全面应用，有些国家甚至将其作为国家创新战略的重点来进行研究。其中比较著名的就是德国政府将互联网与其传统工业相结合的“工业4.0”研究项目。“工业4.0”研究项目通过深度应用信息技术、通信技术以及网络系统等现代化技术，以智能工厂为重点进行工业技术领域关键技术的研发及革新，该项目可大幅度降低生产成本，提升生产效率，同时还可促进工业产品的多样性，提升产品性能及个性化程度。与国外相比，由于受到国内信息化进程以及复杂的市场环境等因素的制约，我国在现代化维管技术领域的发展起步较晚，整体水平存在较大差距。由于国内传统工业互联网化技术储备不丰富，工程缺乏经验，可以借鉴国外已有相关案例。但是工业互联网化正处于发展之中，相关标准尚不成熟。随着新一代装备的快速发展，完全参考国外工程是行不通的，因此，必须要立足自主创新，让数字维管与现代化管理有效结合，发展具有我国特色的面向未来新一代装备的维管系统。

技术实现要素：

本专利在研究国内外相关系统的基础上，通过与轨道交通设备管理人员的沟通，从实际的需求出发，以软件工程思想为指导，研究并实现了功能完善的城市轨道交通设备维管系统，改善目前多数业务依靠人为记录的操作方式，将目前维管系统从内网扩展到全互联网系统，提高城市轨道交通设备维管效率，减少人工开支。

本系统包括pc端和移动端，移动端包括手机、平板等手持设备。pc端使用python实现业务所需的逻辑架构并使用js实现pc端页面展示，移动前端采用js和css实现适配不同设备的响应式界面，数据库是postgresql数据库，采用基于flask的接口服务同步两端数据。对城市轨道交通设备进行统一维管，包括权限管理模块、设备信息管理模块、故障解决方案管理模块、报修模块、维修模块以及维修库和报修库。

系统采用b/s架构，部署在公共的云平台，不用下载和更新任何软件，有益于用户的维护和使用。这种通过浏览器访问的方式也适应于如今流行的新媒体方式，例如可以将移动端植入于公众号和小程序，为维管用户提供更加便捷的服务。

pc端对轨道交通设备信息进行数据部署，移动端通过基于flask的接口服务与pc端共享数据，并且pc和移动端都可以对交通设备进行维管，搭建拥有pc和移动端双决策中心的维管系统。设计并应用基于角色的分组资源访问控制实现用户的权限管理功能。设计并应用基于md5算法的混合加密策略对用户的登录密码进行加密，确保系统的安全性。

移动端显示的主要内容是维管业务流中的表单，本系统设计一种基于js的前端解释器，制定有关于表单显示的18种字段输入规范，例如字符型、文本型、布尔型、日期时间、多选、单选等。使用基于flask的接口服务将表单所需信息整合成json格式，与移动端进行数据传输。只需一个前端页面即可完成所有表单的显示工作，大大减少代码冗余和数据传输负载，提升系统的响应速度，提高用户体验。

在维管业务的工作流任务分配策略上，本系统提出一种基于离散粒子群优化的负载均衡任务分配算法，改善目前的维管系统中依靠人工进行分配或单纯使用传统的工作流调度算法使分配结果易陷入局部最优的现状。本文对传统的离散粒子群优化(dspo)算法中的粒子位置更新过程进行改进，提高求解工作流任务分配问题的能力。

dpso算法中，每个粒子在每次迭代中都会向吸引子所引导的方向移动，从一个解跳跃至另一解。如果结果是一个较优解，则其会吸引其它粒子向这个解移动，最终获得最优解。dpso算法的粒子位置更新公式为：

式中，xi为第i个粒子的位置；vi为第i个粒子的移动速度；pi为第i个粒子的个体最优解；pg为全局最优解，其中j表示迭代的次数；c1和c2为学习因子，表示粒子向个体最优解和全局最优解靠近的程度，为[0,1]内的随机数；r1和r2为[0,1]内的随机数；w为惯性权重，决定当前粒子速度继承的程度。较大的惯性权重w有利于进行全局寻优；较小的w值有利于加速算法收敛。为了平衡算法的全局和局部搜索能力，惯性权重w的值通常会随着迭代次数的增加而线性递减。

由于dpso算法在本文任务分配方案的搜索过程是非线性的，惯性权重线性递减策略不能很好的反映实际优化搜索过程。因此，本文设定惯性权重根据迭代次数非线性递减

其中，iter为当前迭代次数。

另外，本文通过引入随机扰动操作来改进dpso算法中的迭代过程，进一步避免算法陷入局部最优。改进dpso的位置更新公式可变为

函数c⊕f(x1，x2)为本文特殊运算符，表示当系统产生的数小于等于c时，则值变为x2，若大于时，则为x1，random(k，edgenum)表示粒子中的某一条边的随机扰动，为自动生成的参数是edgenum的k分布随机值。

附图说明

图1为本系统的结构原理图。

图2为本系统维管业务的流程定义。

具体实施方式

如图1所示，pc端权限管理主要权限管理主要包括角色管理、权限管理、用户管理，在用户登录的时候需要审查用户的角色权限，根据用户的角色权限不同会呈献给用户不同的功能界面；设备信息管理包括轨道交通设备信息的创建、删除、查询、筛选、下载等功能；故障解决方案管理包括内置的解决方案也包括在维管业务过程中形成的新的解决方案；报修类功能包括报修功能，该类功能主要给具有报修权限的用户提供设备报修操作，根据设备情况填写相应的报修信息表单，例如报修设备、故障现象等；维修类功能包括维修功能，该类功能主要提供给具有维修权限的用户，包括维修后填写维修单等；报修库和维修库为有权限的相关用户提供记录查询功能。

移动端提供与维管业务流程相关的功能。包括设备报修功能，报修人员可以对轨道交通设备故障报修，使用指定级别的个人账号登录及时准确的汇报故障情况；设备维修功能包括对维修任务的分配和维修结束后维修单的填写；报修库和维修库为维管用户提供维修和报修记录的查询功能。

为减少数据传输冗余，移动端通过本系统创新的前端解释器根据规范对维管工作流程节点的表单内容进行展示，表单数据被接口服务封装成json字符串，移动端通过接口服务接收到业务流节点表单的json数据后，将数据传入前端解释器。解释器首先对json格式的数据进行格式校验，校验失败进行报错处理，校验成功则传入解释器逻辑核心部分处理。循环处理json数据中的每一个表单项，首先对其进行只读判断，若对象的is_readonly属性为true，则返回与对象中field_type属性对应的只读的jsx。若对象的is_readonly属性为false则返回与对象中field_type属性对应的可读写的jsx。循环遍历结束后将所有返回的jsx元素转化为具有css样式处理的html页面元素，在移动端进行响应式显示。

根据城市轨道交通设备维管系统内的业务流程需求，对流程进行定义及设计，如图2所示。本系统将履历本中表格样式固化成xml文件支撑业务流逻辑，根据流程定义，当报修权限用户提交报修表单数据后，请求处理器分析表单数据，然后将数据提交给工作流引擎，工作流引擎接收到数据后根据流程定义实例化一个维管业务流程。

流程实例在任务开始后，首先对任务信息进行整理并获取任务准确的定位信息，同时更新报修记录库数据。之后对任务进行分配，在分配过程中需要从有效用户数据中获取有效用户信息，并进行任务负载计算、执行任务分配、更新任务信息等工作。

任务分配结束后，由被分配用户在移动客户端对任务进行确认，根据确认结果不同会有正常执行、任务退回以及任务误报三种不同的流程活动节点迁移。如果进行任务退回迁移，则流程实例中活动节点跳转到任务分配节点；如果进行任务误报迁移，就结束此任务流程。

当被分配任务用户在移动客户端上选择正常执行任务时，流程实例则运转到任务执行节点。另外根据维修权限用户的选择或执行时间计时结果，任务执行阶段可选择性得从设备信息、报修信息以及处理方案库等可选数据对象获取数据。在任务执行过程中，也可将任务进行挂起操作，待继续执行时再恢复维修。

当维修权限用户在实际操作中完成了维修任务并提交维修数据表单后，流程实例即可运转到任务完成节点，此时可根据维修权限用户所提交的维修数据对维修记录库的数据以及故障信息库数据进行更新。任务完成节点相关工作执行完成后则跳转到业务流程结束节点，整个流程实例即可结束。