地铁技术接口信息系统的设计与开发

摘　要：简要论述地铁工程技术接口的有关概念，在分析技术接口协调方法与步骤的基础上，描述了接口信息系统的工作流程，介绍了系统的主要功能和总体结构的设计内容，提出开发技术接口信息系统的主要工作要求。

关键词：地铁工程；技术接口；信息系统；数据库；软件开发

地铁工程是一项投资规模大、影响范围广、专业学科多的大型建设项目。地铁工程涉及的专业技术涵盖了城市规划、土木工程、机电设备、信息技术及环境保护等30多个学科领域，在这些专业学科之间，存在着相互关联、相互约束的关系，需要进行互相协调、密切配合，以保证实现各项规划设计要求，充分发挥地铁工程的整体功能。各专业之间的协调和匹配问题称为技术接口问题。对技术接口进行科学、有效的管理，对于确保工程建设进度、防范工程风险和控制投资规模具有重要的意义。
技术接口文件是技术接口管理的重要依据，包含了众多专业的相互接口要求。建立接口文件需要许多单位的协作努力，协调确认接口要求是一个逐步完善的过程，接口信息变化还需要进行动态监控。因此，技术接口管理是一项复杂的系统工程，有必要借助计算机技术、数据库技术和网络技术，建立技术接口信息系统，利用系统所具有的网络传输、资源共享、数据存储、远程监控、快速检索、分类统计等功能，实现接口文件的信息化管理。
1 技术接口的有关概念
计算机行业中的接口概念，在硬件上通常是指计算机设备之间为了相互传输数据而制定的传送标准、通信协议以及连接设备；在软件上则指在不同的计算机软件系统之间进行数据交换的标准程序或协议数据格式。
地铁技术接口的定义为：把地铁工程涉及的各个专业学科视为许多个系统，技术接口是指相互关联的系统与系统之间，其关联关系的定义和描述，关联关系包括系统之间的相互技术要求和约束条件，以及系统之间的界面划分。即技术接口是各个专业学科之间相互技术要求和匹配条件的定义和说明。这些专业不但包括了建筑、机械、电气、计算机等属于“硬件”的学科，而且还包含了诸如交通规划、客流预测、环境保护、工程概算等属于“软件”的学科，与计算机行业的接口概念相比，技术接口的应用范围更广，所起的作用更大。
例如地铁中的环境控制系统，它主要包括：排风机，隧道风机，空调机组，冷水机组，送、排风管，冷却塔，水泵，管路附件等部件。该系统需要与其他专业相互协调的主要技术要求有：客流预测专业提供地铁客流量，以便环控系统满足空调、换气的要求；车站建筑专业应满足所有环控设备布置安装的要求；环控系统应满足车辆对通风散热的要求；环控设备的安装应满足限界的要求；环控系统应满足各个管理及设备用房对环境的要求；动力照明专业应满足给环控设备供电的要求；在火灾时环控系统对防灾报警专业有控制要求；环境保护专业对环控系统设备提出限制噪声的要求等。这些专业系统之间的技术要求均属于技术接口的范畴。
技术接口的模型可用图 1 表示。图中 b 对 c 系统有接口要求，a 系统与c 系统相互之间有接口要求，箭头表示接口要求的方向，短虚线表示系统之间的界面划分点。

为了清晰地表示错综复杂的技术接口关系，可用接口矩阵表来识别和定义专业系统之间的关联关系，见表1，它与图1相对应。在表中，横向和纵向的项目栏分别按顺序标记各个专业系统的名称，表的左上角与右下角沿对角线完全对称。选择纵向项目栏中的一个系统，从左向右逐个检查，找出与它有关联的系统，在交叉点上标识出接口代码，如b 系统对c系统的接口要求。如果列出地铁工程所有专业系统，并对各个系统之间的要求和关系进行识别和定义，即可建立整个地铁工程的技术接口矩阵表。
2 系统主要工作流程
（1）定义系统分解结构。专业系统通常由子系统（或称部件）构成，系统之间的接口关系实际上是部件之间的要求与匹配关系，按树型结构形式建立每个系统的子系统结构和层次，避免处理接口关系时出现遗漏或重复。
（2）识别和定义接口。根据系统分解结构建立接口矩阵表，逐个对每个系统及其子系统进行识别，标识有关联关系的交叉点。
（3）提出接口要求。各个专业系统的负责人员根据接口矩阵表，就本系统对其它系统的技术接口要求提出详细的描述文件，要求关联系统的负责人员给予协调和配合。
（4）协调处理接口问题。关联系统的人员在收到接口要求后，尽量配合工作，满足相关技术接口要求。
（5）接口确认。收到回复的接口要求数据后进行审查确认，把该项接口要求内容记录到技术接口文件中，成为相关专业共同遵守的规范和协议，并写进有关的工程合同里，成为各方必须履行的义务。
（6）接口的实施。设计、施工、制造、供货等单位在执行合同过程中，必须满足技术接口文件所规定的各项接口要求，工程监理则按照接口文件来检查技术接口的落实及实施情况。
根据上述日常工作中的接口管理程序，通过总结分析技术接口的概念和原理，优化接口管理的工作程序，制定出技术接口信息系统的工作流程框图，见图 2。

3 系统的总体结构
3.1 硬件系统
在公司内部建立高速局域网，连接在网络上的各个工作站可实现资源共享。系统设置一台应用服务器，提供应用程序、事务处理、发送存储指令等功能；设置一台数据库服务器，专门提供数据存储及检索功能；设置一台代理服务器，通过路由器与互联网相连，分布在公司以外不同地方的设计、施工、制造、监理等单位使用互联网链接到应用服务器，下载界面网页，登录到技术接口信息系统。
3.2 软件系统
软件系统采用复合式 b/s（浏览器/服务器）结构，系统由界面层、应用服务层和数据存储层组成，使用者通过界面层输入数据或指令，应用服务层处理各种事务并向数据存储层发出指令，数据存储层负责对数据进行操作。这种 3层结构的优点是：
（1）使用internet技术，适用于广域网环境，可实现远距离操作；
（2）界面层使用标准格式的网络浏览器，可跨平台安装，在多种操作系统下使用；
（3）界面层的程序由应用服务器下载，便于系统的维护和升级。但单纯的 b/s 结构在客户端通常只能完成浏览、查询及输入等功能，速度稍慢且存在安全性问题。把 c/s 与 b/s 有机结合，开发 c/s 客户端界面，构成复合式 b/s结构，将系统管理及系统维护等较复杂的工作由功能较强的c/s客户端承担，可充分发挥两种结构的优点。
3.3 数据库
技术接口信息系统的数据库是大型关系数据库，由多个数据表组成，主要的数据表有：专业系统表、系统分解结构表、系统代码表、工点表、标段表、单位表、个人用户表、图纸目录表、操作权限表、接口矩阵表、接口要求表、接口界面表、接口处理表等。应用程序系统通过标准的sql 语言对数据进行查询、存取、过滤、排序、运算等操作。数据库可采用sybase,　oracle,sql　server 等产品。
4 系统的主要功能
（1）建立系统分解结构功能。将地铁工程分为许多个系统，又将每个系统分解成多个子系统，建成带有几个层次的树型分解结构，其子结构可以根据需要进行移动、复制、删除和重命名，并自动生成结构代码。
（2）基础资料建库功能。录入系统运行所需的基础资料，如：单位信息、个人信息、工点信息、标段信息、建设阶段划分、代码系统、专业名称、技术标准、技术图纸等。
（3）定义技术接口要求功能。根据系统分解结构，定义专业系统之间的接口要求，包括接口要求的内容、接口方向、接口界面、责任单位、当前状态等，并显示接口矩阵表。
（4）浏览与组合条件查询功能。在网上浏览和查询技术接口要求的内容和处理状态，可通过设置过滤条件和排列顺序来限定查询范围，加快查询速度。
（5）回复接口要求功能。根据已提出的接口要求，输入要回复的接口数据，发还给提出方，或向提出方发出要求，共同协商解决接口问题。也可将接口标记为争议状态，交由特别处理机构处理。
（6）审核接口要求功能。对已回复的技术接口数据进行审核，经确认后存入接口数据库，修改技术接口的状态标志，该项接口成为相关各方共同遵守的规范和协议。
（7）接口处理跟踪功能。在工程的各个建设阶段，对每项技术接口要求的落实和实施情况进行跟踪记录，对于有争议以及严重滞后的技术接口给出警示提醒。
（8）统计报表功能。按照专业、工点、标段、阶段、单位等不同顺序排列，结合组合过滤条件，显示、打印各种统计报表。
（9）多媒体处理功能。接口要求的表示形式有多种，如：文字、图纸、表格、图片、音像、数据、文件等。系统对各种形式的接口要求提供传输、转换、存储、打印、显示等功能。
（10）数据接口。与其它的文字处理、电子表格、设计软件、图形软件、数据库、项目管理以及其它管理信息系统进行数据交换。
（11）网络通信功能。电子邮件、电子公告板、音频传输、视像传送等。
（12）系统维护。具有系统数据整理、数据定期备份、数据恢复、查杀病毒等功能。
（13）权限管理。实行分类分级的用户使用权限管理，主要有用户身份口令验证、操作功能模块权限控制、数据存储权限控制等功能，确保信息系统的安全运行。
5 系统的建立与维护
5.1 系统开发
系统开发包括硬件配置、数据库设计开发和应用软件开发等工作。
系统的硬件配置除考虑经济因素外，更应注重软件功能与硬件性能的配合，注重硬件的可靠性，以及提高信息系统的整体功效。由于计算机技术发展很快，选购的设备配置应具有一定的超前性和扩充余量。
数据库的设计开发要与应用软件开发紧密结合，数据库的结构设计是否合理直接关系到信息系统的使用性能，所有数据表应建立索引，数据表之间通过关键字连接，以保持数据的一致性和完整性，减少冗余度，实现数据共享。
系统的应用软件开发应遵循软件工程学的方法和要求，在开发前期即系统分析和系统设计阶段，严格按照有关软件开发规范，完成调查、分析、设计、论证等工作，编制完整的软件技术文件，在完成各个功能模块的编码工作后，对软件进行严格、系统的测试，排除编程错误，完善系统功能，提高系统运行的可靠性。
5.2 系统的实施
技术接口信息系统应用成功的关键是有强有力的领导班子，全力推动接口信息系统实施；制定详细的信息系统实施计划，分功能、分系统、分阶段地逐步启动；组织业务培训，使相关人员理解技术接口的原理和规则，掌握信息系统的操作方法，并要进行培训考核；做好系统的初始化工作，如录入各种标准代码、人员信息、工点信息、单位信息、专业信息、标段信息等，为系统的正确运行打下良好的基础。
5.3 完善和维护
在接口信息系统的建立过程中，由于技术接口要求在不同的建设阶段其深度和广度不同，技术接口的协调需要分阶段进行；接口要求由不同的专业负责单位分别建立，数据的输入时间不同；随着工程的不断建设，会不断提出新的接口要求。因此，接口信息系统的建立是一个不断积累、不断充实和完善的过程。要制定相应的建库计划和维护计划，配备专职的管理及维护人员，使信息系统能够安全、高效、可靠地运行。
技术接口信息系统可建成独立的数据库系统，也可作为地铁工程中建设接口信息系统的一个组成部分。在实现了技术接口文件的信息化管理后，各个参加工程建设的单位可在网上共享信息资源，从而大大提高工作效率、减少工程损失、加快建设速度，并能积累技术接口资料，为后续建设工程的设计、施工、制造、安装以及调试等工作提供宝贵参考信息。地铁技术接口信息系统的原理还可以推广应用到水电站、港口、机场等大型工程建设项目中。

参考文献
1施仲衡 .　地下铁道设计与施工 .　陕西：陕西科学技术出版社，1997
2李腊元.　计算机网络技术.　北京：国防工业出版社，2001