和谐电力机车交互式电子手册系统实施方案

和谐电力机车交互式电子手册系统方案介绍2019年8月5日大纲概述1建设内容2实施过程3系统特点4系统界面演示5概述一、现状分析随着铁路装备现代化建设步伐的加快，开发和管理各种装备技术文档和维修手册越来越显得重要和迫切，很多国家和地区在大型铁路设备中开始大量使用信息化手段来提高后勤保障水平。在推进铁路装备信息化建设的进程中，我国尚处于起步阶段，虽然有些研究机构、科研院所已经开发了一些信息系统，这些系统也在相关领域发挥了一些作用，但仍然存在许多问题。概述二、存在的问题脱节问题研制生产阶段产生的数据难以转换为保障所需数据，装备技术状态发生变更时，相关变化无法及时反映到保障部门。预研数据库预研阶段研制验证阶段生产部置阶段使用保障阶段研制数据库生产数据库保障数据数据脱节概述二、存在的问题一致性问题当承制单位分散在各地，如何产生可靠、一致的装备保障信息。总装单位N承制单位A承制单位B+A格式数据阅读器A+B格式数据阅读器B+N格式数据阅读器N概述二、存在的问题成本问题培训成本：当装备操作人员经常变化时，如何降低培训成本？维修成本：简单故障能否自行修理？复杂问题能否先做预诊断？概述二、存在的问题质量问题传统纸质、电子文档交互性较差，无法激发学员的学习热情，难以有效支撑维修，如何增强交付物的交互性并提高培训和维修质量？纸质文档？链接跳转三维交互故障流程图警告提示概述二、存在的问题便捷性问题①传统纸质文档量大，查询困难②Pdf等格式的电子文档需PC机阅读，而PC机携带不方便，难以在灵活移动，如何实现无处不在的阅读？③装备操作和维修过程中，鼠标键盘降低了使用人员的操作效率，能否引入触摸操作方式？？概述三、解决思路近年来，信息化的高速发展使得数据库、多媒体和移动终端等技术在大型装备的后勤保障工作中逐渐得到应用。很多国家和地区在装备中开始大量使用交互式电子技术手册（IETM，InteractiveElectronicTechnicalManual）来管理设备全寿命周期中各种技术资料和技术文档。针对机车保障过程中存在的问题，我们将最新的基于S1000D标准的IETM技术与和谐电力机车进行有机结合，开发一套交互式电子手册系统，以满足装备交付后的操作培训和故障维修需要。概述四、建设意义①提高装备管理效能②提高操作培训质量③提高故障维修效率④提高装备使用过程的监管能力⑤增强装备保障信息获取的便捷性大纲概述1建设内容2实施过程3系统特点4系统界面演示5建设内容一、需求分析IETM系统机车介绍工作原理操作培训维修保养零备件信息工具和设备清单配线信息机械设备介绍制动系统介绍机车车体介绍转向架介绍………………建设内容一、需求分析①要求最终完成的IETM系统能够在移动终端上阅读，并提供触摸式操作体验。②要求和谐电力机车的技术手册系统能够解决纸质手册的质量以及存储空间问题。③要抽象出各种数据信息的共性，以形成能够自描述的模块化数据，并能够针对不同的用途和多类受众，按不同的方式来组合数据。④技术信息的访问和使用要方便灵活。⑤和谐电力机车技术手册系统需要提供对技术信息的管理服务，进行数据的统一管理。⑥技术手册系统应遵循一定的标准规范，实现不同来源数据的整合。建设内容二、建设目标设计并建立适合于和谐电力机车的交互式电子手册系统，为操作人员提供交互式的培训资料，为维修人员提供故障隔离、维修相关的技术信息，为加强铁路综合保障能力提供有力支持。基础组件层身份认证三维引擎搜索引擎目录服务故障隔离导航服务标准规范公共数据层系统数据元数据业务数据文件数据综合应用层链接导航图形化显示故障诊断注释更新交互式阅读安全体系访问控制移动终端层其它移动设备移动设备移动设备移动设备移动设备基础信息日志管理人员信息权限管理系统管理数据录入数据交换数据打印数据同步数据处理建设内容三、系统设计——总体框架建设内容三、系统设计——移动终端设计硬件参数①CPU主频1.66GHz②32GSSD存储③2GDDR2内存④11.6寸1366*76816：9电容屏⑤IntelGMA3150集成显卡⑥130万像素摄像头⑦SDSDHC存储卡⑧USB接口（用于数据交换）⑨待机8小时基础组件层身份认证三维引擎搜索引擎目录服务故障隔离导航服务标准规范公共数据层系统数据元数据业务数据文件数据综合应用层链接导航图形化显示故障诊断注释更新交互式阅读安全体系访问控制移动终端层其它移动设备移动设备移动设备移动设备移动设备基础信息日志管理人员信息权限管理系统管理数据录入数据交换数据打印数据同步数据处理建设内容三、系统设计——总体框架1、安全登录用户登录系统时需要输入用户名和密码，系统后台验证通过后方能打开阅读。如果三次输入的用户名和密码都不正确，则系统自动关闭。本系统的登录界面如图所示。建设内容三、系统设计——交互式阅读2、系统锁定考虑到用户可能暂时离开系统而忘了关闭计算机，为防止其它用户未经许可使用系统，本项目设计了锁定功能，只有再次正确输入用户名和密码才能恢复阅读状态。建设内容三、系统设计——交互式阅读3、顺序阅读考虑到传统的纸质手册阅读方式为逐页顺序浏览，本系统将对涉及到的所有页面进行排序，同时在每个页面的起始位置放置“上一页”、“下一页”按钮，以实现IETM的顺序阅读。顺序阅读显示效果如下图所示。建设内容三、系统设计——交互式阅读4、目录树导航为方便阅读，系统通过目录树的形式对出版物数据进行解析，目录树的每个叶子节点可快速导航到对应的技术内容。目录树导航效果如下图所示。建设内容三、系统设计——交互式阅读5、访问记录导航本系统在解析每个数据模块时，首先按照IETM标准的节点组成方式为其构造节点树，用户在阅读时，系统自动将当前页面的所有直系父节点按照继承顺序进行导航，效果如下图所示。建设内容三、系统设计——交互式阅读6、查找系统支持关键字检索功能，用户只需在检索框中输入需要查找的字符或短语，系统将模糊查询出所有满足条件的技术资料标题，并通过链接跳转到具体的技术内容。建设内容三、系统设计——交互式阅读7、访问历史查询系统自动记录用户对IETM的登录时间、退出时间等访问信息，并能够查看。建设内容三、系统设计——交互式阅读8、三维虚拟场景通过Cult3D虚拟现实工具构建三维仿真场景，用户可从任意角度、放大或缩小、查看装备或装备组成部件的外观以及装备和装备组成之间的关系。利用动画模型模拟装备的拆装过程，用户可通过鼠标将装备拆解至每一个部件，也可将拆卸后的部件组装成一台装备，从而使用户熟悉了解装备的组成结构。建设内容三、系统设计——交互式阅读9、三维热点导航为了加深用户对系统结构特征的理解，需要将文字、图片等多媒体素材引入三维场景，并通过热点导航的形式与相关模型进行关联。建设内容三、系统设计——交互式阅读10、注释用户可以出于提醒自己在一个程序中如何操作一个步骤，或是针对特殊的任务寻求帮助时可以联系谁，做一些特定的注释。另外，IETM创作者也可以针对IETM的某个要点为用户做一些注释。建设内容三、系统设计——交互式阅读11、跳转链接通过鼠标点击链接，系统将自动跳转显示被链接的技术内容。本项目支持两种类型的跳转：第一，数据模块内部跳转，点击链接后自动用被链接内容替换原有页面，此种跳转仅支持数据模块内部节点间的切换；第二，外部数据模块跳转，当被链接的内容不是当前阅读的数据模块时，点击链接后将弹出新窗口显示被链接内容。下面左图显示的是外部引用，右边是点击链接后弹出的新窗口。建设内容三、系统设计——交互式阅读12、链接提示对于一些被链接内容比较复杂的链接，有必要给用户一些提示信息，当用户将鼠标移动到链接上时，系统最好自动弹出文字注释，以辅助用户决定是否要打开该链接。本项目支持文字链接提示和图形链接提示，效果如下图所示。建设内容三、系统设计——交互式阅读13、交互式故障诊断在IETM系统创作阶段，创作人员根据以往故障经验构建故障知识库，并随其它技术资料一并交付给用户。发生故障时，用户根据故障现象从IETM系统中打开故障隔离流程图，系统将要求用户进行必要的隔离操作，并询问操作结果，用户此时根据操作情况进行“是/否”回答，或者从事先列好的可能结果中选择一项，系统将自动引导用户进行下一步操作直至问题解决。建设内容三、系统设计——交互式阅读14、提示信息系统提供警告、注意、注释三类提示信息，显示效果如下图所示。建设内容三、系统设计——交互式阅读基础组件层身份认证三维引擎搜索引擎目录服务故障隔离导航服务标准规范公共数据层系统数据元数据业务数据文件数据综合应用层链接导航图形化显示故障诊断注释更新交互式阅读安全体系访问控制移动终端层其它移动设备移动设备移动设备移动设备移动设备基础信息日志管理人员信息权限管理系统管理数据录入数据交换数据打印数据同步数据处理建设内容三、系统设计——总体框架建设内容1、文字数据录入系统提供故障反馈单填写工具，让用户能够以文字形式描述故障发生部位及现象。三、系统设计——数据处理设计2、数据打印系统支持屏幕打印，同时在打印稿上显示打印时间、密级等信息。建设内容三、系统设计——数据处理设计3、数据同步装备的技术状态会经常发生变更，反馈单信息也需要回传到生产厂家，因此移动终端上的电子手册数据不能一层不变，需要定期与电子手册制作服务器上的数据同步更新。IETM制作系统IETM移动终端系统IETM数据库局域网数据维护（PC机）数据阅读及采集UKeyUKey通过数据线进行数据同步数据制作（PC机）UKey建设内容三、系统设计——数据处理设计4、数据交换通过制定统一的信息交换标准，公开统一的数据交换接口，为建成后的电子手册系统与其它应用之间的集成打下一个坚实的基础。模拟训练系统移动IETM系统通用数据交换接口故障诊断系统其它系统建设内容三、系统设计——数据处理设计基础组件层身份认证三维引擎搜索引擎目录服务故障隔离导航服务标准规范公共数据层系统数据元数据业务数据文件数据综合应用层链接导航图形化显示故障诊断注释更新交互式阅读安全体系访问控制移动终端层其它移动设备移动设备移动设备移动设备移动设备基础信息日志管理人员信息权限管理系统管理数据录入数据交换数据打印数据同步数据处理建设内容三、系统设计——总体框架支撑数据模块可用数据环境数据版本数据业务规则容器数据出版物常用数据模块操作数据描述数据零部件故障隔离扩展数据模块线路数据接线数据交互数据检测数据培训数据维护计划1、标准规范：S1000D裁剪建设内容三、系统设计——标准规范2、标准规范：说明手册说明手册主要实现对装备（或部件）的总体认识和了解。用户可以查看装备（或部件）的概况、基本工作原理、主要功能和特性、结构布置图以及提示信息等。建设内容三、系统设计——标准规范3、标准规范：操作手册利用人员操作信息模块，可实现对装备的各种操作活动。用户只需选择操作对象，系统便会自动引导用户进行逐步操作，并对操作过程中的一些存在的危险提出预警。建设内容三、系统设计——标准规范4、标准规范：维护计划手册利用改信息模块，可实现对装备的各种维护保养活动。建设内容三、系统设计——标准规范5、标准规范：维修手册故障隔离手册应包含故障隔离过程中必要的信息，以辅助隔离过程。建设内容三、系统设计——标准规范6、标准规范：零部件手册利用零部件信息模块，可实现对图解零部件目录基本组成的描述。用户可以查看装备的零部件组成、承制单位信息、选购原因、数量、位置信息等。建设内容三、系统设计——标准规范基础组件层身份认证三维引擎搜索引擎目录服务故障隔离导航服务标准规范公共数据层系统数据元数据业务数据文件数据综合应用层链接导航图形化显示故障诊断注释更新交互式阅读安全体系访问控制移动终端层其它移动设备移动设备移动设备移动设备移动设备基础信息日志管理人员信息权限管理系统管理数据录入数据交换数据打印数据同步数据处理建设内容三、系统设计——总体框架1、身份认证建设内容①用户认证：包括用户登录（login/gdm）、身份切换(su)及用户变更（sudo）；②认证组件库：主要实现了新的双因子PAM库支持；③支持库：可信软件栈提供对PAM库访问支持；④对于基于