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    軌道衡綜合服務網絡平臺檢定證書管理子系統研究

    2020-09-10 00:00:00

    軌道衡綜合服務網絡平臺檢定證書管理子系統研究

    彭沖 1 李學寶 1 周用貴 1 安愛民

     1. 中國鐵道科學研究院標準計量研究所

    2. 國家軌道衡計量站

    【摘要】 隨著全國自動軌道衡數量的增多,加之軌道衡檢衡車的掛運和軌道衡檢定的特點,自 動軌道衡的檢定證書出具時效性欠佳。因此,本文介紹了基于 Spring+SpringMVC+MyBatis 框架建立 一個可以實現軌道衡檢定記錄的在線錄入、核驗及批準的軌道衡檢定證書管理系統,旨在來有效解 決軌道衡檢定證書出具不及時的問題。

    【關鍵詞】 軌道衡 檢定證書 管理系統 1. 引言 自動軌道衡(以下簡稱軌道衡)是按預定程序對行進中的鐵路貨車進行稱量,具有對稱量數據進 行處理、判斷、指示和打印功能的一種自動衡器,可用于貿易結算 [1]。目前全國有近 2500 臺軌道衡, 軌道衡大部分安裝在石油、石化、化工、鋼鐵、冶金、煤礦、電力、鐵路等企業。軌道衡多暴露于 室外,工作環境惡劣,設備的使用狀態很難保證;軌道衡每年至少進行一次周期檢定 [2],以保證軌 道衡稱量的準確度,由于鐵路運輸及自動軌道衡檢定的特殊性,計量檢定員一次出差的時間較長, 檢定證書只能等到出差回來后才能打印,時效性較差。而本文提到的軌道衡綜合技術服務網絡平臺 可以很好的解決上述問題。

    軌道衡綜合服務網絡平臺主要包括三個子系統,分別為軌道衡監控系統、 軌道衡檢定證書管理系統和用戶培訓、交流系統。其中軌道衡檢定證書管理系統可以實現軌道衡檢 定記錄的在線錄入、核驗及批準,不僅可以有效解決軌道衡檢定證書出具不及時的問題,同時通過 對軌道衡檢定記錄的自動提取,還可以減少手工計算誤差出錯的概率,并大大提高檢定效率。

    2. 系統總體設計 2.1 系統結構設計 軌道衡檢定證書管理系統分為三層,即表示層、業務邏輯層、數據層。

    (1)表示層 表示層通過瀏覽器可實現用戶與業務邏輯層的交互訪問,負責用戶的會話處理。用戶通過瀏覽器 界面,實現各項業務操作,完成數據流的輸入、輸出,提供用戶對本系統的訪問。

    (2)業務邏輯層 業務邏輯層作為整個系統的核心,主要用于系統業務的封裝。主要包括,證書管理模塊(證書填寫, 證書核驗,證書批準和證書查詢),系統管理模塊(用戶管理、權限管理、基礎數據維護和數據備份)。

    2 (3)數據層 數據層能夠為上層應用提供數據。在本系統中主要包括用戶信息數據、證書記錄、基礎數據。 2.2 系統功能 本系統分為兩大功能模塊,如圖 1 所示。 圖 1 系統功能模塊圖 (1)證書管理模塊 證書管理模塊可實現證書填寫、核驗、批準、查詢等功能,采用電子簽名輔助形式,實現遠程出 具檢定證書,提高出具檢定證書時效性,為軌道衡用戶提供更便捷的服務 [3]。

    1)填寫檢定證書 檢定員在檢定完之后,在線填寫檢定記錄,系統自動生成檢定證書和檢定記錄供核驗員核驗。

    2)核驗檢定證書 系統隨機地將檢定員填寫的檢定記錄和與之對應的檢定證書分配給一位核驗員進行核驗。

    3)批準檢定證書 系統將核驗員核驗過的檢定記錄以及對應的檢定證書推送給批準人進行批準,批準人批準之后將 生成版的檢定證書供用戶查詢。

    4)檢定證書的查詢 受紙質檢定證書郵寄的時效性限制,系統可開放檢定證書電子版的查閱功能,便于自動軌道衡使 用單位及時查看相關的檢定情況信息。 2)系統管理模塊

    1)權限管理 本系統的用戶大體分為檢定員、核驗員、批準人、管理員、軌道衡用戶、生產廠商等,各用戶之 間功能可有重疊,系統需要合理分配各類人員之間的權限,并保證對各類人員賦予或收回相應操作 權限簡便易行。

    2)用戶管理 3 用戶管理包括對系統用戶的增加、刪除、編輯和模糊查詢操作。 管理員可以為不同的用戶分配不同的權限,在用戶登錄時,系統根據分配的權限為用戶展示不同 的界面。

    3)基礎數據維護 本系統涉及自動軌道衡基本信息、生產廠家基本信息、自動軌道衡用戶基本信息、電子簽名信息 等基礎數據信息,系統需要有完善的基礎數據維護功能,以便支撐整個系統的運行。

    2.3 系統數據庫設計 軌道衡檢定證書管理系統使用的是 MySql 數據庫,主要包括用戶信息、證書信息和系統基本數 據等內容,數據庫列表見表 1 所示。

    1 數據庫列表 4 2.4 系統實現技術選擇 為了滿足軌道衡檢定證書管理系統的可用性、兼容性、魯棒性、可擴展性、可移植性和安全性要 求,實現系統的設計目標,本文采用了基于 J2EE(Java 2 Platform, Enterprise Edition)框架的 MVC( Model View Controller,模型-視圖-控制器)設計模式。MVC 模式將數據、交互和業務邏輯處理分開, 降低了系統的耦合性,提高了系統的可重用性和可維護性。

    本文基于 J2EE 平臺,采用 MVC 設計模式中經典 Spring+SpringMVC+MyBatis 開源框架,提出了 如圖 2 所示的軌道衡檢定證書管理系統技術體系框架。該框架分為四層,分別為數據持久層、邏輯 處理層、數據傳輸層和數據展示層。 圖 2 技術體系框架 2.5 系統安全設計 軌道衡檢定證書管理系統,用戶眾多,系統需要滿足安全性要求,所以在系統設計上在以下幾個 方面加強系統安全性: (1)權限管理 系統提供了完善權限控制機制 , 來保證對不同用戶的操作授權。本系統采用 RBAC(RoleBased Access Control,基于角色的訪問控制)模型設計權限管理功能。在 RBAC0 模型中,包 含 用 戶 users(USERS)、 角 色 roles(ROLES)、 目 標 objects(OBS)、 操 作 operations(OPS)、 許 可 權 permissions(PRMS) 五個基本數據元素。用戶通過角色與權限進行相應的關聯 [4]。系統通過角色進行 權限管理,一個用戶可以擁有若干個角色,同時每個角色又可以擁有若干相應的權限,系統將權限 5 賦予不同的角色。用戶數量很大,要給某個用戶授權,無需直接授權于用戶,只要授權給用戶的角色。

    (3)用戶認證 進入系統的用戶必須通過服務器上的身份認證 , 系統管理員需對每個用戶進行審核,審核通過后, 用戶才能進入系統。若發現異常用戶進入系統,系統管理員還可強制其下線,阻止用戶登入系統。

    (4)日志與操作記錄管理 系統日志管理記錄用戶訪問系統時間、地址、在線情況等信息。操作記錄顯示用戶的每一步操作。 通過查看這兩個記錄可發現異常操作并追蹤到用戶。

    3. 系統關鍵問題及解決方案 軌道衡證書包含檢定證書和檢定結果通知書兩種形式,檢定合格的軌道衡出具檢定證書,檢定不 合格的軌道衡出具檢定結果通知書。 生成軌道衡證書的詳細流程如下圖 3 所示。

      3 軌道衡證書生成流程圖 為了能夠準確快速的生成軌道衡證書和檢定記錄,系統需要準確的解析出 OBL 文件,而由于軌 道衡的生產廠家眾多,所以他們產生的 OBL 文件各不相同,而為了解析不同廠家的 OBL 文件,就 需要約定一個統一的 OBL 文件格式。同時為了安全起見,檢定員、核驗員和批準人,每個人都有一 6 個專屬于自己的電子簽名密碼,只有電子簽名密碼驗證通過,才能提交自己的操作。因此為了開發 本系統需要解決以下三個關鍵問題。 (1)準確的解析 OBL 文件。

    (2)實現本系統的電子簽名功能。 3)建立一個統一的數據接口,方便系統對所有廠家的 OBL 文件進行解析。 3.1 解析 OBL 文件 為了能夠準確地解析 OBL 文件,本文設計了 OBL 文件的解析流程。 解析 OBL 文件之前首先需要得到檢定車輛的標準值,以供解析 OBL 文件時使用。解析 OBL 文 件的具體流程如下: (1)讀取 OBL 文件儲存的所有數據。

    (3)解析 OBL 文件中除之外的第四列所有數據,對這些數據進行計算處理,得到檢 定速度和檢定速度。

    (4)解析 OBL 文件的數據,從中得到檢定日期、檢定類別、檢定方向、檢定分度值和車 輛準確度等級等信息。

    (5)根據車輛準確度等級得到 MPE 系數。

    (6)根據 MPE 系數和檢定標準值 MPE。

    (7)根據檢定分度值、MPE 系數和修約守則得到修約后 MPE。

    (8)根據修約后 MPE 和檢定標準值,得到車輛兩倍誤差、車輛兩倍誤差上限、車輛兩倍誤差下限、 車輛一倍誤差上限和車輛一倍誤差下限。

    (9)解析 OBL 文件除外的第二列得到檢定的詳細數據。

    (10)根據檢定的詳細數據、檢定類別、檢定方向、車輛兩倍誤差、車輛兩倍誤差上限、車輛兩 倍誤差下限、車輛一倍誤差上限、車輛一倍誤差下限和檢定標準值計算得出車輛合格等級以及列車 合格等級。

     3.2 電子簽名 軌道衡檢定證書管理系統采用的電子簽名技術,是通過 Base64 編碼技術和 SHA-1 加解密算法實 現的。

    Base64 是網絡上常見的用于傳輸 8Bit 字節碼的編碼方式之一,Base64 就是一種基于 64 個可 打印字符來表示二進制數據的方法。Base64 編碼可用于在 HTTP 環境下傳遞較長的標識信息。采用 Base64 編碼不僅比較簡短,同時也具有不可讀性,即所編碼的數據不會被人用肉眼所直接看到。本 平臺應用 Base64 編碼技術將手寫的電子簽名圖片,轉換為 Base64 編碼格式,然后將其存放到數據庫。

    7 安全哈希算法 (Secure Hash Algorithm) 主要適用于數字簽名標準 (Digital Signature Standard DSS) 里 面定義的數字簽名算法 (Digital Signature Algorithm DSA)。事實上 SHA-1 目前是全世界使用為廣泛 的哈希算法 , 已經成為業界的事實標準。

    在使用電子簽名之前,需要每位用戶提供一張自己手寫簽名的圖片上傳到軌道衡檢定證書管理系 統上并設置電子簽名密碼。系統將用戶上傳的手寫簽名的圖片自動轉換為 Base64 編碼存儲到數據庫 之中。系統將用戶設置的密碼加上用戶的用戶名使用 SHA-1 算法將其加密存儲到數據庫之中。

    3.3 數據接口 為了能夠生成軌道衡證書,需要準確的解析 OBL 文件,而為了能夠解析 OBL 文件,系統為軌道 衡用戶提供了一套接口,規定了生成的 OBL 文件的格式。本文按照 JJG234-2012 《自動軌道衡》檢 定規程中檢定數據的格式要求,編寫了自動軌道衡檢定數據格式約定草案,并多次與自動軌道衡生 產廠家商討,確定《自動軌道衡檢定數據格式約定(試行)》,此文件共包括三部分內容如下。

    1)數據文件命名規則。 (2)軌道衡檢定數據的格式和內容。 (3)軌道衡生產廠家代碼表。 由于篇幅有限在此不再對《自動軌道衡檢定數據格式約定(試行)》進行詳細的介紹。

    4. 系統實現與測試 4.1 系統實現 (1)填寫基本信息 填寫檢定記錄的一些基本信息如圖 4 所示。 圖 4 填寫檢定記錄 8 (2)解析 OBL 解析 OBL 文件之前,需要用戶輸入車型車號以及標準值,以及選擇是否換編組,并且要將準備 解析的 OBL 文件上傳到服務器。

    平臺提供預覽功能,上傳 OBL 之后平臺可以將解析 OBL 文件的結果展示給用戶,防止用戶提交 了錯誤的 OBL 文件。在用戶提交此條檢定記錄之前都可以提交新的 OBL 文件覆蓋之前的 OBL 文件。 (3)電子簽名 輸入電子簽名密碼之后,平臺自動將電子簽名附到頁面上,如圖 5 為檢定員電子簽名示意圖。 圖 5 電子簽名示意圖 (4)生成檢定記錄 提交檢定記錄之后平臺生成檢定記錄,供檢定員查看。同時生成待核驗信息。

    (5)修改檢定記錄 核驗員核驗不通過,檢定員看到的界面中會出現修改提示。 4.2 系統測試 軌道衡檢定證書管理系統所有模塊所有已經進行了詳盡的測試,本文在此不在贅述。下面將詳細 介紹 OBL 文件解析的測試狀況。為了將所有的情況都測試到,本文將測試的數據分為 40 大類。每 一種類型還需配上不同車輛稱量準確等級、不同檢定分度值、對列車稱量判斷,每一種類型要有合 格數據與超差數據。同時考慮不換編組的情況。本文將所有的情況都進行了測試,均沒有發現問題, 因此本模塊可以正常使用。

    本文將不再將具體的測試情況在此贅述。針對于不同的級別,在測試的時候會對這 40 大類文件 中的數據進行修改,如果將修改之后的文件都進行保存,測試文件將達到上千個,經過上千次不同 數據的測試均未發現問題。 5. 結論 軌道衡是納入國家強制檢定和依法管理計量器具目錄的計量器具,而檢定證書是軌道衡開展貿易 計量的通行證,因此檢定證書的出具效率關系著軌道衡的應用。建設軌道衡檢定證書管理系統,將 9 提高軌道衡的檢定工作效率,提高檢定證書的出具效率,更好地為軌道衡用戶服務。 【參考文獻】 [1] 國家質量監督檢驗檢疫總局 .JJG 234—2012 自動軌道衡 [S]. 北京:中國質檢出版社,2012. [2] 國家質量監督檢驗檢疫總局 . GB/T 11885—2015 自動軌道衡 [S]. 北京:中國質檢出版社, 2015. [3] 李學寶 , 馬翔 , 李世林等 . 自動軌道衡綜合技術服務網絡平臺設計 [J]. 鐵道技術監 督 ,2017,45(7):9-12. [4] 曹軼男 . 定密管理模擬實驗系統研究 [D]. 北京交通大學 , 2016. 作者簡介:彭沖(1991-),男,河北省石家莊晉州市人,管理學碩士,現工作于中國鐵道 科學研究院標準計量研究所國家軌道衡計量站,從事力學計量工作。 聯系電話:15001132916

    文章來源:中國衡器網——作者:彭沖 李學寶 周用貴 安愛民 發表日期:2018年4月


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