工程機械綜合信息管理系統設計實現

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摘要：在物聯網的大背景下，基于互聯網技術實現對工程機械的遠程管理系統是必然趨勢，相比于傳統管理方式，遠程管理更加高效、便捷。系統基于互聯網技術，運用Java語言開發，基于B／S系統設計結構，采用SpringBoot、MVC架構模式、GPS定位技術、CSS、JavaScript、ORACLE等Web開發技術，并將工程機械的數據信息準確、快速地從物聯網網絡中采集出來，保存到系統數據庫，再針對大型數據庫的設計進行優化，完成系統的設計。主要介紹了系統的架構設計模式、系統的模塊設計以及關鍵技術的實現。該系統幫助企業了解如何管理工程機械設備，具有良好的社會和經濟效益，并很好地響應了“數字新經濟物聯新時代”的主題。

關鍵詞：物聯網；遠程管理系統；B／S架構；SpringBoot；數據庫設計

在企業的發展中，單純的實地測試、監控、銷售已經不再適應時代的發展需求，隨著大量的買賣平臺、辦公系統、監控系統的出現，人們更加傾向于使用互聯網完成日常的工作需求，工程機械與互聯網技術的結合正是順應新時代的發展而誕生出來的。本系統在企業的角度，順應大眾的工作方式的基礎上進行了相關的網站開發。最近幾年，目標公司擁有的車輛管理系統，一方面在操作性能、車輛的監控等方面已經無法滿足用戶的需求，另一方面由于公司的不斷發展，擁有的裝備越來越多，原本的系統設計模式弊端日益明顯，對日常工作產生了極大的困擾。本系統基于MVC架構設計模式以及三層架構的軟件編程方式，并考慮到數據庫的可擴展性、高并發訪問、良好的人機交互，采用分庫分表的數據庫設計方式。使用Nginx負載均衡的調度管理以及HTML5、CSS、JavaScript等Web開發技術進行網頁設計，最終完成系統的開發。

1系統的設計與實現

工程機械綜合信息管理系統主要由車輛管理、設備管理、銷售管理、后市場管理以及系統管理組成。車輛管理負責管理所有庫存、樣機和銷售的裝備信息；設備管理負責管理設備的登記、測試、入庫、出庫等；銷售管理負責管理裝備的銷售、售后維保；后市場管理負責裝備的維保、數據統計、報警信息處理等；系統管理負責進行組織結構的建立、劃分權限角色、分配功能操作、進行用戶信息的注冊與維護。

1．1系統整體框架設計

系統的基礎框架采用Java的開源框架SpringBoot，架構則采用較為流行的三層架構模式。為了適應現階段系統的大數據、高并發、高可用等特點，Web服務器采用集群的搭建方式，通過Nginx反向服務器進行負載均衡的調度管理。由于數據量大，而本系統中數據多需要讀取、計算、統計，因此為了減輕數據庫壓力，提高系統的反應速度，通過使用應用服務器來分擔這部分的壓力，同時使用分庫分表的設計方式，對單庫進行垂直劃分、單表進行水平劃分，把大量的設備信息表平均的分配到對應的數據庫中，以減輕單個數據庫的運行壓力。

1．2系統功能模塊設計

針對目標的現狀以及業務的需求，對系統的功能做了如下劃分，如圖2所示。系統主要分為五個模塊：車輛管理模塊、設備管理模塊、銷售管理模塊、后市場管理模塊以及系統管理模塊。1）車輛管理模塊：該模塊主要是對工程車輛的使用密碼的維護、車輛的實時定位、軌跡的追蹤、車輛的狀態信息的管理。2）設備管理模塊：該模塊主要是對設備終端的測試，包括指令下發、參數的配置；設備及終端信息的維護；車輛的測試、質檢。3）銷售管理模塊：該模塊主要包含經銷商權限的管理，銷售信息的確認，客戶信息的登記，設備的維修，機器的注冊以及服務轉移。4）后市場管理模塊：該模塊主要針對已銷售車輛，包含車輛的保養信息、報警信息、通訊情況、工況信息、報表的統計以及維保售后。5）系統管理模塊：該模塊主要是負責組織結構的建立、人員的注冊、信息的維護、角色權限的劃分、權限對應資源的劃分。為了明確各個人員的管理職責，高效地完成對應的工作，上述第1、2、3、4模塊均需要對每一個用戶進行相應的授權，提高系統運行的安全性以及管理工作的高效性。

2關鍵技術的實現

2．1分庫分表技術的實現

隨著本系統的報警數據，實時監控數據不斷增長，數據量日益龐大起來，顯然單個數據庫、單個表的容量已無法滿足需求。為了使本系統能夠運行持久，并具有強大的可擴展性，采用分庫分表的設計方式。將數據庫進行垂直切分，將原有的庫劃分為基礎信息庫、實時信息庫，緩解了單個數據庫的運行壓力。但是表的壓力依然存在，采用水平切分的方式分擔表的壓力。在表水平劃分的基礎上，為了使得數據庫的劃分一勞永逸或者易于水平擴展，同時也為了使壓力能夠平均地分配到各個數據庫中，我們采用mod2n這種一致性Hash的分庫方式。使用唯一的車輛編號進行劃分，以4個數據庫為例，使用車輛編后4位號mod4分到4個數據庫中，同時再將車輛編號后4位Div4mod4將每個庫分為4張表，分別將數據放置表中，如圖3所示。

2．2緩存技術的實現

緩存即為內存中存儲的數據備份，當數據沒有發生變化時，可以避免數據的查詢操作直接連接數據庫，而是去內容中讀取數據，這樣就大大降低了數據庫的讀寫次數，而且從內存中讀取數據的速度要比數據庫查找快得多。為了在使用本系統的過程中，能夠擁有良好的用戶體驗，針對統計量大的數據以及需要大量計算的數據使用Redis數據庫來保存緩存。相對于傳統的關系型數據庫來說，Redis不同的是會將緩存的數據加載至內存中而不是硬盤，同時作為非關系型數據庫的代表，Redis的數據擁有Key－Value的表現形式，所以Redis提供了高速的訪問數據的條件，同時Redis也提供了豐富的數據類型，以及對數據持久化的支持。核心代碼如下：

2．3基于ApachePOI的數據導入、導出技術的實現

基于業務的需求本系統需要將大量的數據導出成表格以周報、月報的方式呈現出來，同時在更改服務期限、更改供應商都需要提供數據的導入以實現批量的數據操作。在Java世界中，擁有兩套較為成熟的對Excel文件操作的開源工具：一個是JavaExcelAPI，另一個則是本文使用的ApachePOI。導入、導出流程如圖4所示。數據導入、導出的關鍵在于如何獲取表格中的數據以及如何創建對應的表格，核心代碼如下所示：數據導出核心代碼：

3結束語

本文介紹了工程機械綜合信息管理系統的設計與實現，此系統作為工程機械功能的一個延伸對于工程機械的維護、管理來說，影響是巨大的。在現階段互聯網蓬勃發展的時期本系統可以使得工程機械的管理更加高效、便捷，并且提供了一系列的數據統計展示、監控等功能，為以后對工程機械市場的分析、裝備的數據的比較提供了保證。目前該系統已投入使用，并且運行良好。

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作者：朱心宇 葉青 呂明 吳盤龍 單位：南京理工大學自動化學院