高速公路数据中心路面管理子系统的研究与设计--毕业论文.doc

研研究生学位论文题目硕士学位论文中文论文题目 高速公路数据中心路面管理子系统的研究与设计英文论文题目 The Study and design of highway data center pavement manage subsystem 作者姓名：专 业：研究方向：指导教师：培养单位：论文题目高速公路数据中心路面管理子系统的研究与设计论文英文题目The Study and design of highway data center pavement manage subsystem作者姓名：专业名称：指导教师：学位类别：答辩日期： 未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：日期： 年 月 日中国优秀博硕士学位论文全文数据库投稿声明研究生院：本人同意中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的中国优秀博硕士学位论文全文数据库投稿，希望中国优秀博硕士学位论文全文数据库给予出版，并同意在中国博硕士学位论文评价数据库和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。 论文级别：硕士 博士 学科专业： 论文题目： 作者签名： 指导教师签名： 年 月 日 作者联系地址（邮编）： 作者联系电话：摘 要随着路网不断完善，公路养护管理工作越来越复杂和繁重，以经验和常规概念为基础的传统养护管理方法越来越不能满足养护管理需要，受发展阶段制约，吉林交通集团养护信息化存在着缺乏整体规划、数据标准不统一、养护数据无法共享“信息孤岛”严重、养护信息资源开发利用滞后、专业养护管理系统中辅助决策分析功能未能得以充分应用、集团内养护科研缺乏积累、科研资源的应用不够等诸多缺陷，导致集团内无法形成养护数据的综合分析和应用，严重制约了集团养护工作的科学化发展。本课题研究的主要内容是分析了目前系统建设现状、业务应用需求、用户角色和系统性能等需求，主要介绍系统的开发背景、技术方案、总体设计、详细设计等内容。论文的重点是系统设计，主要涉及系统设计原则、总体架构、应用框架、系统安全与基础、功能详细设计以及数据库等内容，并对它们进行了较为详细的阐述和设计。系统主要利用J2EE编程语言，基于Spring MVC框架进行开发，采用B/S访问模式。平台充分利用Ajax、Jquery技术实现系统展现层与用户的灵活、友好互动。吉林交通集团作为公路管理主要部门，根据智慧城市建设要求，依托现代信息管理科学基础和理论原理，构建模块化、结构化的自己辖区内的路面管理系统，为路面管理和养护工作提供科学的数据资源和分析方法，不断提高路面使用年限，节约社会资源，同时降低交通运输成本，让高速公路更好地服务于整个社会。关键词：高速公路，数据中心，路面管理VIIAbstractAbstractWith the continuous improvement of road network, road maintenance management of increasingly complex and onerous, the traditional approach to conservation management experience and routine based on the concept of increasingly unable to meet conservation and management needs, by stage of development constraints, Jilin Transportation Group conservation information there is a lack of overall planning, data standards are not unified, maintenance data can not be shared information islands serious conservation information resources development and utilization of lag, professional maintenance management system, decision support analysis failed to be fully applied conservation research and lack of accumulation within the group, many defects and other applications is not enough scientific research resources, lead to the formation of a comprehensive data analysis and application of conservation within the Group, the Group has seriously hampered the development of scientific conservation work. The main content of this research is to analyze the current status of the system construction, development background business application needs, user roles, and system performance requirements, describes the system, technical solutions, the overall design, detailed design and so on. Paper focuses on the system design, mainly related to system design principles, the overall architecture, application framework, system security and infrastructure, detailed design, and database functions such as content, and they carried out a more detailed and elaborate design. The main advantage of J2EE systems programming language, developed based on the Spring MVC framework, using the B/S access mode. Platform to take full advantage of Ajax, Jquery presentation layer technology to achieve system flexibility and user friendly interaction. Jilin Transportation Group as the main highway management department, according to the wisdom of urban construction requirements, relying on the scientific basis of modern information management principles and theories to construct modular structure of the pavement management system within their jurisdiction to provide scientific data for pavement management and conservation work resources and analysis methods, and constantly improve the life of the road, save social resources, while reducing transportation costs, so that the highway to better serve the entire community.Key words: highway, data centers, Pavement Management目 录目 录第一章 绪 论11.1 课题研究的背景11.2 课题研究的现状21.3 课题研究的内容41.4 课题研究的目的与意义51.5 论文的工作与组织结构6第二章 系统需求分析72.1 系统建设现状分析72.1.1 系统现状72.1.2 应用现状82.2 业务应用需求的分析92.3 用户角色分析112.4 系统性能需求分析122.4.1 灵活、高效、共享的性能需求122.4.2 网络性能需求122.4.3 系统安全需求132.5 本章小结13第三章 系统总体设计143.1 技术方案概述143.2 系统设计原则153.3 系统总体架构设计163.4 系统应用框架设计173.5 系统集成设计183.6 系统安全设计193.7 系统模块总体设计213.8 系统数据库设计223.9 本章小结25第四章 系统功能详细设计274.1 基础数据模块设计274.1.1 路面结构功能设计284.1.2 养护历史管理功能设计304.1.3 技术档案功能设计334.1.4 路面灾害功能设计334.2 评定单元管理模块设计344.3 检测管理模块设计424.4 检测评定模块设计474.5 路况评定模块设计514.6 综合查询展示模块设计544.7 统计分析报表模块设计594.8 移动终端模块设计604.9 离线PC端应用模块设计624.10 本章小结62第五章 总结与展望635.1 工作总结635.2 进一步研究展望63致 谢65参考文献66第一章 绪 论第一章 绪 论1.1 课题研究的背景吉林省交通集团有限公司（以下简称交通集团）作为广东省超大型的国有企业，运营管理着数十条高速公路，通车里程已达2300多公里，预计“十二五”期末通车里程将达3000公里1。随着路网不断完善，公路养护管理工作越来越复杂和繁重，以经验和常规概念为基础的传统养护管理方法越来越不能满足养护管理需要，受发展阶段制约，集团养护信息化存在着缺乏整体规划、数据标准不统一、养护数据无法共享“信息孤岛”严重、养护信息资源开发利用滞后、专业养护管理系统中辅助决策分析功能未能得以充分应用、集团内养护科研缺乏积累、科研资源的应用不够等诸多缺陷，导致集团内无法形成养护数据的综合分析和应用，严重制约了集团养护工作的科学化发展。因此，集团立项建立高速公路养护数据中心，在整合优化各已有专业养护管理系统的基础上通过养护数据的集中存储汇总形成路网级综合数据，通过对养护数据的挖掘分析、评估和使用，全面、准确、及时地为集团、二级业主、营运管理单位提供各类养护数据查询及辅助决策支持，实现集团养护工作的科学管理。其中路面管理子系统是高速公路养护数据中心最重要的应用。按照养护数据中心项目前期规划，子系统开发分两阶段进行，第一阶段：2014年12月完成子系统基本功能的开发工作，实现子系统的养护数据管理、评定、统计查询、数据展现、日常养护管理，并试点上线运行；第二阶段：在第一阶段的基础上，全面完成子系统在评估、分析及辅助决策方面的功能开发及优化、养护专项工程管理及年度计划管理，使子系统具备数据管理、信息服务、辅助决策支持、工程管理等功能，并投入阶段运营2。本课题正是在这样实际需求的背景下提出这一课题的。本文作者基于对此项目的立项分析、方案设计、开发实现等过程的参与，从而决定研究和设计高速公路数据中心路面子系统。交通集团利用集团现有的网络和硬件资源，建立功能强大的高速公路路面管理系统，对公司相关路面进行规范化、动态化、科学化和信息化管理，对于提高集团的管理能力、发展水平和经济效益都具有十分重要的意义。1.2 课题研究的现状路面管理系统（Pavement Management System，PMS），是20世纪中期以来广泛研究的一个课题，在道路工程界引起了巨大的反响和重视。它最早是在美国和加拿大等美洲国家，主要负责对路面建设和维护进行管理。作为公路管理主要部门，根据智慧城市建设要求，依托现代信息管理科学基础和理论原理，构建模块化、结构化的自己辖区内的路面管理系统，为路面管理和养护工作提供科学的数据资源和分析方法，不断提高路面使用年限，节约社会资源，同时降低交通运输成本，让高速公路更好地服务于整个社会3。路面管理的概念最早是加拿大在上个世纪60年代提出的，开始是作为一个项目进行是设计开发的，具体涉及公路路面结构、线形和路面车辆通过容量等方面的问题，并设计了相关的技术方案，加拿大安大略省的OPAC系统是早期比较出名并具有代表性的成熟管理系统。然后在美国、德国等西方国家高速公路建设的迅速发展的同时，政府部门投入大量资金用于来改善和维护现有的路网，从路面性能、容量等方面进行分类管理，开发了一些比较完善的路面管理系统。改革开放以来，我国经济实力不断提升，政府部门投入了很多财力物力用于高速公路、铁路等基础设施的建设上，特别是高速公路建设取得了非常巨大的成就。在江苏、浙江、山东等东部沿海经济发达地区，构建了很大覆盖面积的公路网，同时相应的问题也随之凸显出来。各地的公路管理部门开始建设路面管理系统将资金投入、劳动力、高端设备、能源材料等资源进行优化配置和重新整合，在最低成本投入的预算下，保护好路面使用效率和使用期限，降低广大人们群众交通运输成本，促进交通事业又快又好发展。我国路面管理系统的研究最早发生在1984年。1985年首先应用于辽宁营口地区沥青路面养护管理系统，主要技术从英国引进的4。随着公路管理的需要，北京、广东、河北、山东、河南和江西等经济发展速度和GDP规模相对比较大的省市级或地区级都开始开发路面管理信息系统，获得了高等院校、研究机构以及公路管理部门在技术上提供的支持，我国第一个提出公路路面管理系统基本框架的研究者是交通部公路科学研究所的潘玉利博士，在参考国外模型方法的基础上，对所有功能模块进行了详细设计与分析，并根据我国公路发展的实际情况，构建相关的数据模型。刘可博士在水泥路面使用性能的评价体系、养护对策模型和相应费用模型等方面提出了相应的理论，并取得了显著的理论成果。目前对我国影响力比较大、应用推广范围广的路面管理系统是CPMS（China Pavement Management System），它是我国交通部重点推广项目。路面管理系统发展到现在具有五十多年的历史，并且根据时代要求还在不断完善和升级，取得了比较辉煌的成绩，但同时存在一些问题。综合考虑各个方面的因素，问题具体体现在以下几个方面：数据的采集和处理的效率、速度和存储安全性；相关模型的建立与分析需要进一步优化；评价指标极其标准化需要根据技术的进步进行及时更新；路面管理系统各个功能模块的优化。目前网上关于国外的路面管理系统相关的理论研究材料相对较少，但近年来国内关于路面管理系统的研究成为了热门课题，特别是近两年来，相关学术论文比较多，比如2013年吴亚光等在基于GIS技术的iPad终端在路面管理系统的应用研究一文中针对养护管理、路面管理系统和iPad(智能移动终端)进行整合分析研究,以现有的路面管理系统为基础，依托GIS强大的空间数据存储、快速查询、空间定位及良好的图形图像交互表达功能，结合iPad终端的强大处理能力和极好的用户体验，研发了“基于GIS的iPad终端路面养护管理服务平台” 5。2013年金旭昌在路面管理系统的研究与应用分析一文中通过对路面管理系统的概念、分类、特点及适用场合的研究，说明建立和实施路面管理系统(PMS)对于保障路面使用性能的重要作用。同时对该项技术在现阶段条件下的应用前景作出了分析和展望6。 2013年李秋实在基于GIS公路养护管理系统的研究一文简介了GIS在路面管理与养护管理中的广泛应用，根据目前黑龙江在高速公路养护系统方面建设的现状，分析了GIS在路面养护管理方面的数据采集、分析等方面的重要作用7。2013年胡娜在公路路面管理系统的研究与设计一文对沥青路面和水泥路面养护管理实际，开展了公路路面管理系统的探索和研究，设计系统整体架构，分析了系统功能模块设计的技术路线8。2014年朱莹在高速公路养护管理系统的研究与运用一文对国内外高速公路养护系统的研究情况进行了概述，并将我国国内不同地区的高速公路管理模式进行了分析，总结了它们的优缺点。再结合我国公路的具体情况和特征，提出相对应的改进方法。文章以湖北省汉十高速为例，综合考虑了该条高速公路的基本特点、当地气候、交通状况以及工程施工影响因素，通过数据统计分析和数据建模，分析各种因素的影响权重，清楚路面养护的具体需求，提出改进路面质量的对应策略和体制，为高速公路的养护决策提供了最科学、有效的依据9。2014年赵先洋在基于GIS的季冻区路面管理系统的设计与实现一文以季冻区路面的高效管理为目的，在查阅国内外路面管理系统相关文献的基础上，对路面管理系统的组成及各部分功能进行了研究，将基于GIS的季冻区路面管理系统的开发与实现作为主要研究对象10。总之，关于高速公路路面管理和养护方面的相关研究越来越多、越来越深入，取得了非常良好的学术效果和应用价值。可见，关于高速公路路面数据和信息管理的相关研究比较多，而且研究的内容包括社会、技术和相关理论研究，本课题从信息技术的角度，结合交通集团信息化建设的大背景，提出系统的研究与设计，具有非常良好的学术效果和应用价值。1.3 课题研究的内容本系统的总体建设与研究的目标是整合资源，兼容现有的技术平台和资源；优化软件，提高整体设计水平和开发水平；提升平台，建成与交通集团一体化信息化平台；强化应用，提高整个体系结构的完善性，实现对高速公路路面的科学管理。路面管理系统主要包括路面数据管理、路面养护后评估、养护统计报表、路面性能预测、养护报告制作、日常养护管理、路面养护决策、专项工程管理、公路技术状况评定、养护计划管理等功能的路面管理系统，包括以下各模块：基础数据管理（基于统一平台调用）、公路技术状况评定、路面性能预测、路面养护辅助决策、路面养护统计报表、路面检测报告制作、路面养护报表制作、日常养护管理、养护专项工程管理、养护计划管理、GIS集成展示以及移动终端系统。本课题研究的主要内容是阐述课题研究的背景与现状，对系统业务、用户角色、性能等需求进行详细分析，然后对系统进行总体设计，提供项目建设的指导方向，最后通过对各个功能模块进行详细设计，为系统实现提供技术基础。1.4 课题研究的目的与意义在数据中心统一的数据标准体系下，在数据中心统一规划的应用开发平台及系统构架基础上，构建路面管理子系统，需要基于地理信息系统（GIS），结合路面的空间数据和属性数据，实现路面养护数据的管理、公路技术状况、养护状况的可视化管理，同时通过统一应用服务平台，实现集团所属高速公路路面的基本信息查询、路况分析评价、专项工程管理及养护计划的下达与实施等功能，为各级管理部门提供快速、准确、全面的路面数据信息。路面管理子系统需要实现与交通集团内目前应用的路面管理系统的数据交换接口，实施对已有在用路面管理系统中路面养护历史数据的迁移，满足交通集团内包括集团、二级业主、项目公司/营运管理单位、检测单位等各方单位对公路养护管理的需求，实现以下目标：（1）业务协同通过数据中心及系统搭建，纵向实现集团与下属各级单位间的业务联动与信息交互，横向上实现路况评定、养护决策、日常养护、专项工程等主要业务板块间的业务联动与高效信息交互。（2）管理规范构建统一的路面养护管理平台，强化集团各级单位、各业务处室的监督管理职能，实现对主要业务管理流程的动态监管，进一步提升规范化管理水平，提高路网运营效率。（3）决策科学通过数据仓库、病害分析、预测决策等分析技术，管理、追溯多年集团路网技术状况数据，结合养护工程应用效果进行后评估，实现路网技术状况的准确预测、科学决策，提升资金使用效益。（4）服务优良形成集团高速公路路面养护数据库，将管理者、公路设施、技术状况、养管业务等相关要素关联起来，提升路网病害发现效率与处置能力，为社会公众提供优良的公路基础设施运行环境。1.5 论文的工作与组织结构本课题在前面小节分析了目前交通集团路面管理的基本情况，了解管理过程中存在的问题。吉林省交通集团有限公司领导层认为通过路面管理信息化的建设，决定开发高速公路路面管理子系统。本课题作者开展了如下工作：分析现有系统建设现状，对路面子系统进行业务需求分析，全面认识到系统要实现的各项功能，并从总体设计了系统架构，最后进行了详细设计。本课题作者基于对交通集团路面子系统功能模块和业务流程有比较清楚的认知，结合自身的工作内容，安排了如下的研究内容： 第一章 阐述了课题研究的主要背景和基本现状，明确课题研究的内容，最后阐述课题研究具有的重要意义，并简介论文开展的工作和组织结构。第二章 对交通集团路面子系统进行现状分析，分析系统业务应用需求、用户角色、系统功能性以及相关实现技术。第三章 对系统进行总体设计，阐述系统建设技术方案，并从设计原则、总体技术架构、系统应用架构、系统资源集成以及安全等方面展开了设计，并设计了功能模块，最后设计系统所需数据库。第四章 对系统各个功能模块进行详细的设计，明确系统的实现效果。第五章 总结本课题所取得的研究成果，并展望后期研究的方向。67第二章 系统需求分析第二章 系统需求分析2.1 系统建设现状分析2.1.1 系统现状路面管理系统CPMS是在国家重点科技攻关项目和国家重点新技术推广项目基础上，综合多年研究成果，为我国国省干线及高速公路研究开发的一套科学的养护分析方法与大型分析系统，CPMS是由七个组合式、模块化的专业养护管理分析系统组成，专项分析模块主要包括路面管理系统、养护管理系统以及公路技术状况评定系统等。CPMS中路面管理系统是进行路网宏观养护决策分析的辅助工具，可辅助公路规划、管理与养护技术人员进行路面技术状况评价、养护需求分析、路面养护预算分析、养护投资效益分析、养护预算优化分配、路面养护工程计划编制等11。七个子系统的主要功能如下：（1）公路基础数据库该模块管理路线、路基、路面、构造物及沿线设施的静态属性信息、动态检测数据等。（2）公路技术状况评定该模块主要工作是根据检测数据完成公路技术状况的评定，主要由公路数据库（Datainfo）和公路技术状况评定系统（MQI）两个模块组成。公路数据库（Datainfo）提供进行公路技术状况评定的各项基础信息和数据，公路技术状况评定系统（MQI）则自动关联完成公路技术状况的评定。（3）公路模型库数据库为公路技术状况评定及决策分析提供评定模型、预测模型、决策模型、约束模型、养护模型等参数管理功能。（4）路面管理系统该模块是将公路数据库（Datainfo）提供的技术状况评定数据和公路模型数据库（ModelBank）提供的各项评价、预测、决策模型，导入到路面管理系统（Network）中，并进行养护分析相关工作。主要包括公路数据库（Datainfo）、公路模型数据库（ModelBank）、路面管理系统（Network）三个子系统。（5）检测报告制作根据路面管理系统的检测数据及评价结果，生成检测报告。（6）养护报告制作根据路面管理系统的决策分析结果，生成评价及养护报告。（7）日常养护管理该模块主要功能是服务于高速公路公司日常保养、及时性小修等业务，从病害发现到计量支付的全过程闭环管理的应用模块。（8）养护分析平台该模块主要功能是将公路技术状况评定结果和养护分析结果，结合图片和地图信息，通过可视化的方式进行展示。主要涉及公路养护分析平台CMAP、公路数据库（Datainfo）、路面管理系统（Network）三个软件。2.1.2 应用现状2011年对集团内通车1年以上的33个项目公司进行了考查，以及对18个项目公司反馈的关于路面管理系统CPMS应用情况进行了问卷调查，详细了解了路面管理系统CPMS在集团内的常用模块、使用层面、以及路面管理系统在业务管理中的应用情况汇总如下表2-1所示12，所有项目公司使用了数据库模块和评定模块，所有项目公司使用或参考使用了模型数据库、路面管理模块、养护报告制作模块，大部分项目公司使用或参考使用了日常养护模块和养护分析展示模块，路面管理系统CPMS对于交通集团养护管理信息化和科学决策方面起到了积极作用，解决了大部分线路养护管理需求，在系统集成和养护信息综合分析上还需要进一步的升级改造。表2-1 CPMS各功能模块应用状况调查营运管理单位数据库路况评定模型数据库路面管理养护报告制作日常养护养护分析展示1鹤大高速使用使用使用参考使用参考使用参考使用不使用2吉黑高速使用使用使用参考使用参考使用参考使不使用3沈吉高速使用使用参考使使用使用不使用不使用4京哈高速使用使用使用使用使用使用使用5大广高速使用使用使用参考使用参考使用不使用不使用6嫩通高速使用使用使用参考使用参考使用不使用不使用7五右高速使用使用使用参考使用参考使用不使用不使用8珲乌高速使用使用使用参考使用参考使用不使用不使用9蒲左高速使用使用使用参考使用参考使用不使用不使用10抚长高速使用使用使用使用使用使用不使用11集双高速使用使用参考使参考使用参考使用参考使不使用13营东高速使用使用使用使用使用使用参考使14伊辽高速使用使用使用参考使用参考使用参考使不使用15通南高速使用使用参考使使用参考使用参考使不使用16延蒲高速使用使用参考使使用使用不使用不使用2.2 业务应用需求的分析本课题旨在建设满足交通集团本部、各二级业主、管养单位、检测单位等各级用户的路面技术状况子系统，利用信息化手段，及时有效掌握高速公路技术状况，提高集团高速公路养护管理水平与运营效率与效益。在理解吸收总体设计方案、数据模型设计及数据标准体系的基础上，通过需求调研确认，形成如下的业务总体需求分析。1、基础数据主要实现对路面结构、养护历史、路面灾害等结构化数据进行管理，同时需要维护路面从建设期到养护期各阶段技术档案的管理，其主要应包括以下功能：实现路面结构数据的维护和管理，同时能够追溯和查询路面结构历史变化状况。具有与路线相关的道路设计施工图及竣工图，交（竣）工验收等档案管理功能。与专项工程关联，可实现路面养护历史的查询展示。实现与路面有关的灾害数据的维护和管理，并能生成相应报表。实现交通量及轴载资料的综合分析与利用。2、评定单元管理实现路线由属性到区间，再到评定单元的层层细化，为后期公路技术状况评定奠定基础，其主要应包括以下功能：按属性对路线进行拆分管理，批量生成结构区间，自动按划分依据生成路况评定单元。3、检测管理以定期检测为重点，同时满足专项检测、验收检测项目信息管理、数据导入、检测报告审批、检测资料管理等业务需求，具体应包括以下主要功能：实现与路面有关的定期、专项、验收检测项目台账信息的管理，实现定期、专项、验收检测结构化数据的采集及管理，实现定期、专项、验收检测非结构化数据资料的管理。满足定期检测检测报告初稿的生成及定期、专项、验收检测最终报告的上传和审批等。指定单位、指定年份范围，生成各级单位年度养护报告。报告包括技术状况总体评价、各专项评价等内容。4、检测评定实现检测单位定期检测后公路技术状况的评定，具体应包括以下主要功能：定期检测公路技术状况评定，定期检测评定结果审核，定期检测报告初稿生成。5、路况评定满足管养单位季度评定及日常工作进行路况评定的需求，具体应包括以下主要功能：季度评定频率设置，季度及日常路况评定。6、综合查询展示满足不同用户对历史数据查询展示的需要，具体应包括以下主要功能：用户可按评定项目、单位、路线、桩号范围、指标等多条件进行任意组合分析历年公路技术状况变化情况。用户根据需要设置不同条件生成路况水平、路况统计、路况历史、路况分析图表。基于GIS展示路线、前方景观图像、路面病害图像、检测数据、统计结果、技术状况评定结果、养护决策分析结果等多维数据。7、统计分析报表统计分析报表支持公路技术状况统计表、公路技术状况明细表等固定报表的生成，同时可支持集团内部各类报表及用户自定义统计报表的生成。8、移动终端应用移动终端应用应用于定期检测破损类数据采集，移动终端实现如下功能：检测前，基础数据在线下载更新。检测数据录入，包括路面、路基、沿线设施破损录入，可通过3G网络实时传输，亦可将数据导入PC离线端。9、离线PC端应用离线PC端主要实现定期检测公路技术状况评定功能，包括以下方面：可预先从数据中心下载公路基础数据、路面病害数据等，并可查询浏览。可录入或导入定期检测各项指标数据，并根据检测数据进行公路技术状况评定。可以生成定期检测报告初稿，并可在线传输定期检测数据至数据中心，支持移动终端破损类数据导入离线PC端。2.3 用户角色分析路面技术状况子系统数据管理与维护的主要角色如下表2-2所示。表2-2 角色分析表序号单位角色名描述1检测中心/第三方检测单位路面检测数据录入人负责检测数据的录入。由检测单位的路面检测工程师或内业数据整理人担任。2检测中心/第三方检测单位路面检测项目负责人负责组织检测项目实施管理。由检测单位的路面检测项目经理/负责人担任。3检测中心集团检测中心路面检测数据负责人负责审核第三方检测单位提交的检测数据/检查报告。由集团检测中心的路面检测项目负责人或主管担任。4项目公司/营运公司路面养护主管负责审核检测单位提交的检测数据。项目公司或营运公司养护工程部的路面养护主管担任。5项目公司/营运公司路面养护工程师负责路面基础数据维护。由项目公司或营运公司养护工程部的路面养护工程师担任。2.4 系统性能需求分析2.4.1 灵活、高效、共享的性能需求集团路面子系统在总体性能需要注重系统后期的移植性，满足系统不断发展的业务需求，采用高内聚、松耦合的方式，实现系统可扩充。另外系统需要提高运行速度，及时响应用户客户端发送的请求，保证业务流程的畅通。同时需要兼顾后期用户数量的预见性增长规模，并预留足够的容量。最后系统需要为外部系统提供数据接口，实现数据共享。2.4.2 网络性能需求整个集团公司路面管理子系统是以大型数据库oracle11g为核心的综合性信息载体，很多业务和数据处理需要依托服务器通过网络完成，因此系统应该满足以下基本要求：1、系统响应时间响应时间指标主要包括两个参考指，分别是平均响应时间参考值(秒)、峰值响应时间参考值（秒）。其中简单查询：平均响应时间 1秒，峰值响应时间 3秒；中等程度查询：平均响应 时间 5秒，峰值响应时间 10秒；复杂查询：平均响应时间 10秒，峰值响应时间 30秒。2、支持的总用户数峰值在线用户数、平均在线用户数、峰值并发用户数、平均并发用户数；由于用户访问的不可预测性，本数据为初步预估，要求系统预备高度灵活的可扩展性，能够依据访问量的提升进行性能扩展；在峰值时允许同时在线用户数达到500人，并发用户数为50人次，日常平均在线用户数达到300人，支持平均并发用户数达到30人次。3、数据存储量数据存储量需要从当前系统建设的数据存储容量需求和后期（未来几年）系统扩展建设的预期增长量。每年数据增量大概为200GB/年。目前的历史数据量为180GB，这样，三年内管理数据总量大概为800GB。2.4.3 系统安全需求子系统的权限设计在养护数据中心应用平台的统一身份认证和统一权限管理下进行调用，并建立子系统业务角色与平台机构权限相对应。平台包含电子地图、行业数据等各类机密信息，为保障系统稳定与数据安全，要求平台系统建设对硬件和软件系统以及数据层的安全提出相关的安全要求：（1）硬件安全要求部署在局域网环境内，公网通过VPN方式访问，采用硬件防火墙，并可以对数据进行安全存储与策略备份。（2）软件安全要求使用养护数据中心应用平台的统一身份认证，使用养护数据中心应用平台的统一权限认证，进行日志管理和Windows AD域认证，并提供基于SOA的企业服务总线。（3）数据层安全的要求采用数据保密协议，保障数据库系统安全，并采用数据备份恢复机制。2.5 本章小结本章首先简单概述了集团公司路面管理子系统的整体需求。然后从检测评定、基础数据、检测管理、评定单元管理、路况评定、移动终端应用、综合查询展示、离线PC端应用以及统计分析报表等需求进行了业务应用需求的分析。从性能需求、网络性能以及系统安全等方面阐述了项目性能需求。第三章 系统总体设计第三章 系统总体设计3.1 技术方案概述 交通集团路面管理子系统遵循养护数据中心的总体技术路线要求，采用基于SOA的架构的J2EE的技术路线，采用B/S结构，基于JDK1.6以上版本开发，采用Spring MVC开发框架，前端采用JSP+AJAX技术，集成Hibernate的数据库访问，其技术路线图如下图3-1所示。图3-1 系统层次架构如上图所示，系统应用主要分为三层架构：（1）数据存储：采用Oracle 11g作为数据库服务器（2）服务层：采用Spring Frame作为整体集成框架，采用Spring JDBC和Hibernate两种数据库访问技术，采用Spring MVC作为MVC控制（3）客户层：采用HTML5、CSS、Jquery和MiniUI，支持常用的浏览器IE、google chrome、firefox、 opera等主流浏览器。系统使用的开发环境和运行环境分别如下：（1）开发环境操作系统：Windows xp/ Windows Vista/ Windows 7服务器中间件：Weblogic8.1数据库管理系统：Oracle 11g 编程语言：J2EE开发平台：MyEclipse8.5（2）运行环境单机版与网络版路面管理系统（CPMS）的运行环境如下：1）单机版客户端安装CPMS应用程序与加密狗驱动；客户端操作系统：Windows xp/ Windows Vista/ Windows 7数据库：Oracle 11g2）网络版服务器操作系统：Unix；客户端操作系统：Windows xp/ Windows Vista/ Windows 7数据库：Oracle 11g3.2 系统设计原则针对集团公司高速公路路面信息化管理的建设目标，综合考虑系统保密性、可扩展性和可管理性以及结构化设计等各种因素，依据软件工程的原理，追求总体最优。结合集团现有的软硬件水平和网络结构情况，系统设计时需要考虑如下几个原则：1、技术先进性和成熟性原则系统设计需要采用目前比较先进的技术，体现技术的优越性，同时也需要考虑到系统技术使用时间长短，分析技术的成熟性和应用情况，保证系统的成熟同时也能确定今后很长一段时间内不被淘汰，占住技术领先地位。2、高性能原则路面管理子系统的设计最终是要为高速公路养护的实际应用服务，因此需要从性能上提供保障，无论在响应速度上，还是数据容量上，都需要高效、快速地满足用户发送的请求。3、可靠性和稳定性原则系统需要考虑长时间运行过程中的稳定性，数据精确度和准确度以及全面性上比较可靠，需要从系统基础结构、硬件和网络设备性能、异常处理能力等方面提供技术支持，降低故障的发生概率。4、安全性和保密性原则高速公路路面管理系统涉及到国家公共交通安全，相关数据需要进行严格保密，避免基础设施遭受人为破坏。因此需要在数据安全存储、传输和处理过程中，既要满足数据共享的需要，也要保护数据的安全。可以通过角色和权限控制等安全机制来实现数据访问的限制，同时也要确保用户访问系统后，对数据进行保密，不向其他无关人员泄露系统隐私。5、可扩展性和可管理性原则高速公路路面管理业务和模式都会随着时间的发展在不断改变，因此系统架构需要充分考虑将来新增业务、数据、服务等方面带来的压力，考虑到系统的扩展性和后续建设，为系统预留可扩展的接口，降低系统开发和维护成本。其次就是需要加强对系统的数据、网站等方面的管理，提高系统的易用性和维护性。6、结构化设计原则结构化的设计思想是将整个项目的各大系统划分成不同的层次，各个层次各司其职。系统建设过程中需要将系统从整体和部分分开分析，整个系统可以划分为多个子系统模块，每个子模块之间相互关联；系统也可以划分为不同层次的业务层面，相互之间发生着数据和业务来往。利用结构化设计模式，可以实现系统的高内聚和低耦合目标。3.3 系统总体架构设计系统总体架构如图3-2所示，包括交通集团、二级业主、项目公司、运营公司和集团检测中心组成的用户群组，基于身份管控、运维管理以及集团现有的外部系统接口，用户可以通过浏览器、离线应用或者移动终端等方式访问客户端，系统在构建好稳定的基础设施后，通过展现层将基础数据、各种应用和服务提供给不同用户，实现对数据信息的及时获取和管理。图3-2 系统总体架构图依照养护数据中心总体平台架构要求，路面管理子系统要在数据中心统一的数据标准体系下，在数据中心统一规划的应用开发平台及系统构架基础上构建。3.4 系统应用框架设计路面管理子系统即路面技术状况子系统，它与养护工程子系统有着密切的数据业务关系，其应用框架如图3-3所示。路面管理子系统和养护工程子系统基于应用平台框架开发和部署，业务数据分别存储到路面管理子系统数据库和养护工程数据库，通过平台提供的ESB服务总线将Web Service服务注册到服务总线供其他业务系统调用。图3-3 系统应用框架图3.5 系统集成设计1、界面集成路面管理子系统的功能界面设计遵循养护数据中心制定的界面规范，形成统一的界面风格、包括界面结构布局、界面元素风格、界面模块类型。路面管理子系统的功能界面通过应用支撑平台提供的菜单注册功能注册到应用支撑平台，实现和应用支撑平台的单点登录及界面集成。2、数据集成路面管理子系统与平台、其他业务子系统的数据与功能集成，从耦合性由强至弱有以下几种方式如下：a、通过内存会话；b、直接从数据库共享数据表；c、调用平台提供的通用jar包（即API），由jar包去访问数据表或接口；d、通过调用服务接口实现数据与功能的共享；e、直接调用其它系统开发好的脚本和页面。路面管理子系统中的公路基础数据通过ESB服务总线从平台调取，其他子系统可以共用的数据通过ESB服务总线注册在平台中供其他子系统调取，各业务子系统通过养护数据中心数据的集成，实现共享、数据交换等数据服务；各个子系统的专项数据负责管理各个子系统的业务数据，独有的业务数据不参与共享和交换，路面&养护工程系统的服务绝大多数为本系统的特有应用服务，原则上可以不用注册到平台ESB服务总线中，后续可根据具体需要调整将部分服务注册到平台中。需要和平台交互的数据有：子系统从应用平台获取用户、组织机构等管理基础数据，从应用平台获取公路基础数据。子系统从桥涵、隧道子系统获取结构物评定结果及病害数据。子系统提供桥涵、隧道、边坡等结构物经常性检查的病害数据到相应专业养护管理子系统的病害数据库中，进行各专业子系统经常性检查与定期检查病害的统一管理。子系统提供标准接口，实现与集团在用OA系统关于年底养护计划审批的集成。3、流程集成路面管理子系统建设需要用的复杂的工作流引擎由应用平台提供统一的集成工作流服务，由平台提供工作流引擎服务的安全和统一的界面配置工具，路面管理子系统调用平台提供的流程API实现相关业务流程驱动开发。4、方法集成目前子系统的建设过程中涉及到其他系统可公用的计算方法和公式需要统一集成到平台的服务上。综上所述，子系统建设采用适配器模式、容器模式等完成数据的转换和认证以及再分配的过程，运用ESB设计理念实现服务的灵活分配。同时子系统要求所有的服务协议都是基于HTTP或