地鐵技術接口信息系統的設計與開發

摘要：簡要論述地鐵工程技術接口的有關概念，在分析技術接口協調方法與步驟的基礎上，描述了接口信息系統的工作流程，介紹了系統的主要功能和總體結構的設計內容，提出開發技術接口信息系統的主要工作要求。關鍵詞：地鐵工程；技術接口；信息系統；數據庫；軟件開發

地鐵工程是一項投資規模大、影響范圍廣、專業學科多的大型建設項目。地鐵工程涉及的專業技術涵蓋了城市規劃、土木工程、機電設備、信息技術及環境保護等30多個學科領域，在這些專業學科之間，存在著相互關聯、相互約束的關系，需要進行互相協調、密切配合，以保證實現各項規劃設計要求，充分發揮地鐵工程的整體功能。各專業之間的協調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，包含了眾多專業的相互接口要求。建立接口文件需要許多單位的協作努力，協調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監控。因此，技術接口管理是一項復雜的系統工程，有必要借助計算機技術、數據庫技術和網絡技術，建立技術接口信息系統，利用系統所具有的網絡傳輸、資源共享、數據存儲、遠程監控、快速檢索、分類統計等功能，實現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據而制定的傳送標準、通信協議以及連接設備；在軟件上則指在不同的計算機軟件系統之間進行數據交換的標準程序或協議數據格式。

地鐵技術接口的定義為：把地鐵工程涉及的各個專業學科視為許多個系統，技術接口是指相互關聯的系統與系統之間，其關聯關系的定義和描述，關聯關系包括系統之間的相互技術要求和約束條件，以及系統之間的界面劃分。即技術接口是各個專業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劃、客流預測、環境保護、工程概算等屬于“軟件”的學科，與計算機行業的接口概念相比，技術接口的應用范圍更廣，所起的作用更大。

例如地鐵中的環境控制系統，它主要包括：排風機，隧道風機，空調機組，冷水機組，送、排風管，冷卻塔，水泵，管路附件等部件。該系統需要與其他專業相互協調的主要技術要求有：客流預測專業提供地鐵客流量，以便環控系統滿足空調、換氣的要求；車站建筑專業應滿足所有環控設備布置安裝的要求；環控系統應滿足車輛對通風散熱的要求；環控設備的安裝應滿足限界的要求；環控系統應滿足各個管理及設備用房對環境的要求；動力照明專業應滿足給環控設備供電的要求；在火災時環控系統對防災報警專業有控制要求；環境保護專業對環控系統設備提出限制噪聲的要求等。這些專業系統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系統有接口要求，A系統與C系統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系統之間的關聯關系，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系統的名稱，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，從左向右逐個檢查，找出與它有關聯的系統，在交叉點上標識出接口代碼，如B系統對C系統的接口要求。如果列出地鐵工程所有專業系統，并對各個系統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系統主要工作流程

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

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

（3）提出接口要求。各個專業系統的負責人員根據接口矩陣表，就本系統對其它系統的技術接口要求提出詳細的描述文件，要求關聯系統的負責人員給予協調和配合。

（4）協調處理接口問題。關聯系統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據后進行審查確認，把該項接口要求內容記錄到技術接口文件中，成為相關專業共同遵守的規范和協議，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、供貨等單位在執行合同過程中，必須滿足技術接口文件所規定的各項接口要求，工程監理則按照接口文件來檢查技術接口的落實及實施情況。

根據上述日常工作中的接口管理程序，通過總結分析技術接口的概念和原理，優化接口管理的工作程序，制定出技術接口信息系統的工作流程框圖，見圖2。3系統的總體結構3.1硬件系統

在公司內部建立高速局域網，連接在網絡上的各個工作站可實現資源共享。系統設置一臺應用服務器，提供應用程序、事務處理、發送存儲指令等功能；設置一臺數據庫服務器，專門提供數據存儲及檢索功能；設置一臺代理服務器，通過路由器與互聯網相連，分布在公司以外不同地方的設計、施工、制造、監理等單位使用互聯網鏈接到應用服務器，下載界面網頁，登錄到技術接口信息系統。3.2軟件系統

軟件系統采用復合式B/S（瀏覽器/服務器）結構，系統由界面層、應用服務層和數據存儲層組成，使用者通過界面層輸入數據或指令，應用服務層處理各種事務并向數據存儲層發出指令，數據存儲層負責對數據進行操作。這種3層結構的優點是：

（1）使用Internet技術，適用于廣域網環境，可實現遠距離操作；

（2）界面層使用標準格式的網絡瀏覽器，可跨平臺安裝，在多種操作系統下使用；

（3）界面層的程序由應用服務器下載，便于系統的維護和升級。但單純的B/S結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有機結合，開發C/S客戶端界面，構成復合式B/S結構，將系統管理及系統維護等較復雜的工作由功能較強的C/S客戶端承擔，可充分發揮兩種結構的優點。3.3數據庫

技術接口信息系統的數據庫是大型關系數據庫，由多個數據表組成，主要的數據表有：專業系統表、系統分解結構表、系統代碼表、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。應用程序系統通過標準的SQL語言對數據進行查詢、存取、過濾、排序、運算等操作。數據庫可采用Sybase，Oracle，SQLServer等產品。4系統的主要功能

（1）建立系統分解結構功能。將地鐵工程分為許多個系統，又將每個系統分解成多個子系統，建成帶有幾個層次的樹型分解結構，其子結構可以根據需要進行移動、復制、刪除和重命名，并自動生成結構代碼。

（2）基礎資料建庫功能。錄入系統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、專業名稱、技術標準、技術圖紙等。

（3）定義技術接口要求功能。根據系統分解結構，定義專業系統之間的接口要求，包括接口要求的內容、接口方向、接口界面、責任單位、當前狀態等，并顯示接口矩陣表。

（4）瀏覽與組合條件查詢功能。在網上瀏覽和查詢技術接口要求的內容和處理狀態，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。根據已提出的接口要求，輸入要回復的接口數據，發還給提出方，或向提出方發出要求，共同協商解決接口問題。也可將接口標記為爭議狀態，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據進行審核，經確認后存入接口數據庫，修改技術接口的狀態標志，該項接口成為相關各方共同遵守的規范和協議。

（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）統計報表功能。按照專業、工點、標段、階段、單位等不同順序排列，結合組合過濾條件，顯示、打印各種統計報表。

（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、數據、文件等。系統對各種形式的接口要求提供傳輸、轉換、存儲、打印、顯示等功能。

（10）數據接口。與其它的文字處理、電子表格、設計軟件、圖形軟件、數據庫、項目管理以及其它管理信息系統進行數據交換。

（11）網絡通信功能。電子郵件、電子公告板、音頻傳輸、視像傳送等。

（12）系統維護。具有系統數據整理、數據定期備份、數據恢復、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、數據存儲權限控制等功能，確保信息系統的安全運行。5系統的建立與維護5.1系統開發

系統開發包括硬件配置、數據庫設計開發和應用軟件開發等工作。

系統的硬件配置除考慮經濟因素外，更應注重軟件功能與硬件性能的配合，注重硬件的可靠性，以及提高信息系統的整體功效。由于計算機技術發展很快，選購的設備配置應具有一定的超前性和擴充余量。

數據庫的設計開發要與應用軟件開發緊密結合，數據庫的結構設計是否合理直接關系到信息系統的使用性能，所有數據表應建立索引，數據表之間通過關鍵字連接，以保持數據的一致性和完整性，減少冗余度，實現數據共享。

系統的應用軟件開發應遵循軟件工程學的方法和要求，在開發前期即系統分析和系統設計階段，嚴格按照有關軟件開發規范，完成調查、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、系統的測試，排除編程錯誤，完善系統功能，提高系統運行的可靠性。5.2系統的實施

技術接口信息系統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實施；制定詳細的信息系統實施計劃，分功能、分系統、分階段地逐步啟動；組織業務培訓，使相關人員理解技術接口的原理和規則，掌握信息系統的操作方法，并要進行培訓考核；做好系統的初始化工作，如錄入各種標準代碼、人員信息、工點信息、單位信息、專業信息、標段信息等，為系統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，技術接口的協調需要分階段進行；接口要求由不同的專業負責單位分別建立，數據的輸入時間不同；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