工程机械综合信息管理系统设计实现

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摘要：在物联网的大背景下，基于互联网技术实现对工程机械的远程管理系统是必然趋势，相比于传统管理方式，远程管理更加高效、便捷。系统基于互联网技术，运用Java语言开发，基于B／S系统设计结构，采用SpringBoot、MVC架构模式、GPS定位技术、CSS、JavaScript、ORACLE等Web开发技术，并将工程机械的数据信息准确、快速地从物联网网络中采集出来，保存到系统数据库，再针对大型数据库的设计进行优化，完成系统的设计。主要介绍了系统的架构设计模式、系统的模块设计以及关键技术的实现。该系统帮助企业了解如何管理工程机械设备，具有良好的社会和经济效益，并很好地响应了“数字新经济物联新时代”的主题。

关键词：物联网；远程管理系统；B／S架构；SpringBoot；数据库设计

在企业的发展中，单纯的实地测试、监控、销售已经不再适应时代的发展需求，随着大量的买卖平台、办公系统、监控系统的出现，人们更加倾向于使用互联网完成日常的工作需求，工程机械与互联网技术的结合正是顺应新时代的发展而诞生出来的。本系统在企业的角度，顺应大众的工作方式的基础上进行了相关的网站开发。最近几年，目标公司拥有的车辆管理系统，一方面在操作性能、车辆的监控等方面已经无法满足用户的需求，另一方面由于公司的不断发展，拥有的装备越来越多，原本的系统设计模式弊端日益明显，对日常工作产生了极大的困扰。本系统基于MVC架构设计模式以及三层架构的软件编程方式，并考虑到数据库的可扩展性、高并发访问、良好的人机交互，采用分库分表的数据库设计方式。使用Nginx负载均衡的调度管理以及HTML5、CSS、JavaScript等Web开发技术进行网页设计，最终完成系统的开发。

1系统的设计与实现

工程机械综合信息管理系统主要由车辆管理、设备管理、销售管理、后市场管理以及系统管理组成。车辆管理负责管理所有库存、样机和销售的装备信息；设备管理负责管理设备的登记、测试、入库、出库等；销售管理负责管理装备的销售、售后维保；后市场管理负责装备的维保、数据统计、报警信息处理等；系统管理负责进行组织结构的建立、划分权限角色、分配功能操作、进行用户信息的注册与维护。

1．1系统整体框架设计

系统的基础框架采用Java的开源框架SpringBoot，架构则采用较为流行的三层架构模式。为了适应现阶段系统的大数据、高并发、高可用等特点，Web服务器采用集群的搭建方式，通过Nginx反向服务器进行负载均衡的调度管理。由于数据量大，而本系统中数据多需要读取、计算、统计，因此为了减轻数据库压力，提高系统的反应速度，通过使用应用服务器来分担这部分的压力，同时使用分库分表的设计方式，对单库进行垂直划分、单表进行水平划分，把大量的设备信息表平均的分配到对应的数据库中，以减轻单个数据库的运行压力。

1．2系统功能模块设计

针对目标的现状以及业务的需求，对系统的功能做了如下划分，如图2所示。系统主要分为五个模块：车辆管理模块、设备管理模块、销售管理模块、后市场管理模块以及系统管理模块。1）车辆管理模块：该模块主要是对工程车辆的使用密码的维护、车辆的实时定位、轨迹的追踪、车辆的状态信息的管理。2）设备管理模块：该模块主要是对设备终端的测试，包括指令下发、参数的配置；设备及终端信息的维护；车辆的测试、质检。3）销售管理模块：该模块主要包含经销商权限的管理，销售信息的确认，客户信息的登记，设备的维修，机器的注册以及服务转移。4）后市场管理模块：该模块主要针对已销售车辆，包含车辆的保养信息、报警信息、通讯情况、工况信息、报表的统计以及维保售后。5）系统管理模块：该模块主要是负责组织结构的建立、人员的注册、信息的维护、角色权限的划分、权限对应资源的划分。为了明确各个人员的管理职责，高效地完成对应的工作，上述第1、2、3、4模块均需要对每一个用户进行相应的授权，提高系统运行的安全性以及管理工作的高效性。

2关键技术的实现

2．1分库分表技术的实现

随着本系统的报警数据，实时监控数据不断增长，数据量日益庞大起来，显然单个数据库、单个表的容量已无法满足需求。为了使本系统能够运行持久，并具有强大的可扩展性，采用分库分表的设计方式。将数据库进行垂直切分，将原有的库划分为基础信息库、实时信息库，缓解了单个数据库的运行压力。但是表的压力依然存在，采用水平切分的方式分担表的压力。在表水平划分的基础上，为了使得数据库的划分一劳永逸或者易于水平扩展，同时也为了使压力能够平均地分配到各个数据库中，我们采用mod2n这种一致性Hash的分库方式。使用唯一的车辆编号进行划分，以4个数据库为例，使用车辆编后4位号mod4分到4个数据库中，同时再将车辆编号后4位Div4mod4将每个库分为4张表，分别将数据放置表中，如图3所示。

2．2缓存技术的实现

缓存即为内存中存储的数据备份，当数据没有发生变化时，可以避免数据的查询操作直接连接数据库，而是去内容中读取数据，这样就大大降低了数据库的读写次数，而且从内存中读取数据的速度要比数据库查找快得多。为了在使用本系统的过程中，能够拥有良好的用户体验，针对统计量大的数据以及需要大量计算的数据使用Redis数据库来保存缓存。相对于传统的关系型数据库来说，Redis不同的是会将缓存的数据加载至内存中而不是硬盘，同时作为非关系型数据库的代表，Redis的数据拥有Key－Value的表现形式，所以Redis提供了高速的访问数据的条件，同时Redis也提供了丰富的数据类型，以及对数据持久化的支持。核心代码如下：

2．3基于ApachePOI的数据导入、导出技术的实现

基于业务的需求本系统需要将大量的数据导出成表格以周报、月报的方式呈现出来，同时在更改服务期限、更改供应商都需要提供数据的导入以实现批量的数据操作。在Java世界中，拥有两套较为成熟的对Excel文件操作的开源工具：一个是JavaExcelAPI，另一个则是本文使用的ApachePOI。导入、导出流程如图4所示。数据导入、导出的关键在于如何获取表格中的数据以及如何创建对应的表格，核心代码如下所示：数据导出核心代码：

3结束语

本文介绍了工程机械综合信息管理系统的设计与实现，此系统作为工程机械功能的一个延伸对于工程机械的维护、管理来说，影响是巨大的。在现阶段互联网蓬勃发展的时期本系统可以使得工程机械的管理更加高效、便捷，并且提供了一系列的数据统计展示、监控等功能，为以后对工程机械市场的分析、装备的数据的比较提供了保证。目前该系统已投入使用，并且运行良好。

参考文献

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作者：朱心宇 叶青 吕明 吴盘龙 单位：南京理工大学自动化学院