一种基于跨平台技术的漏缆监控系统

1. 引言

随着我国地铁交通事业飞速发展，地铁交通安全关系到全市民生出行的重大事项。地铁漏泄同轴电缆（漏缆）是列车控制（CBTC）、紧急通信、乘客信息系统（PIS）的无线信号传输命脉，为地铁交通信号传输、运营控制等信息化建设提供重要保障。随着漏缆服役年限增长，其故障风险显著攀升。自然老化、外力损伤等因素均可能诱发故障。然而，漏缆因其部署隐蔽、传输距离远及检修“天窗期”短暂等特性，致使故障难以被直观发现。当前，漏缆状态监测已成为铁路通信运维的关键环节。然而，依赖人工为主的传统监测模式，暴露了成本高昂、效率低下等突出弊端，已难以适应铁路现代化发展的要求，亟待升级为实时、在线的智能监测手段。

国内外对漏缆故障监测技术进行了多年研究，Schuet 等人通过分析反射信号的时域波形曲线定位故障点，Horan 等人将 PN 序列作为激励信号，依据反射信号强度与驻波比推算故障位置。戴正航等人研制了 GSM-R 漏缆及天馈线在线监测设备，集成了检波放大、CPU 处理、射频检测、A/D 转换及通信接口等核心单元。车颜泽针对传统主从式双端和主动式监测的不足，提出了单端反射式监测系统方案并予以实现。但是基于目前的研究都是基于 C/S 架构，且需要安装软件在电脑上，使用不够便捷。漏缆监测系统整体框架图如图1 所示。

本文主要介绍了漏缆监控系统的便捷交互部分，供地铁漏缆便捷化监控使用。该系统采用 React 框架编写，为使用者在线实时监测漏泄电缆及设备本身的健康状态、显示并记录关键指标情况、告警信息提供友好界面。

2. 相关技术综述

2.1React 框架

React 是一个用于构建用户界面的 JavaScript 库，其核心思想是组件化和声明式编程。它将 UI 分解为独立、可复用的组件，每个组件管理自身状态并通过 props 接收数据，从而提升代码的可维护性和复用性。React 引入虚拟 DOM概念，通过在内存中构建 UI 的轻量级表示，配合高效的 Diffing 算法计算最小变更集，再批量更新真实 DOM，大幅优化了渲染性能，尤其适用于频繁交互的动态应用。

JSX 语法允许在 JavaScript 中直观编写类似 HTML 的结构，结合组件逻辑，使代码更清晰且开发更高效。React 采用单向数据流使状态变化可预测、易于调试。其庞大的生态系统和活跃社区提供了强大支持。React 本身专注于视图层，可灵活与其他库或框架集成，其衍生的 React Native 框架更支持使用相同理念开发原生移动应用，显著扩展了适用范围。这些特性使React 成为构建现代、高性能、可扩展Web 应用的首选方案之一。

2.2 Beego

Beego 是一个基于 Go 语言开发的开源、高性能、全栈式 Web 框架，采用MVC 架构，旨在简化Web 应用的开发流程并提升效率。其核心优势包括：

1. 功能集成全面：内置路由、ORM、模板引擎、Session 管理、日志系统及配置管理模块，无需额外库即可构建完整应用，显著减少开发成本；

2. 高性能与高并发：依托 Go 语言的协程机制，轻松处理高并发请求，适用于大流量场景；

3. 开发效率突出：提供 bee 命令行工具支持项目生成、热编译、自动化测试与部署，遵循“约定优于配置”原则降低学习门槛；

4. 灵活的路由与扩展性：支持 RESTful 设计、注解式路由和分组路由，结合中间件机制实现请求流程的精细控制；

5. 安全性与可维护性：内置CSRF/XSS 防护，通过MVC 分层实现代码解耦，便于团队协作和长期维护。

此外，Beego 拥有活跃的中文社区和丰富文档，特别适合快速构建中小型Web 应用及 API 服务。

2.3 Flutter

Flutter 是由 Google 开发的开源 UI 工具包，通过单一代码库高效构建 iOS、Android、Web、桌面等多平台高性能应用，其核心优势在于采用自绘引擎 Skia直接渲染界面，结合声明式编程模型与响应式框架，实现像素级精准控制的跨平台一致性体验，彻底规避传统方案因平台差异导致的界面失真问题。

依托 Dart 语言的 JIT/AOT 双编译机制，Flutter 在开发阶段支持热重载实现毫秒级代码更新预览，大幅提升迭代效率，而在生产环境编译为原生机器码，配合优化的渲染管道与GPU 加速，使复杂动画和滚动操作可达60FPS 以上的原生级流畅表现；同时提供超过 200 个高度可定制化的 Material/Cupertino 风格组件及丰富的插件生态，覆盖导航、支付、AI 等场景，结合强类型语言的安全性和分层架构的可维护性，辅以 VS Code 深度集成的工具链与活跃社区支持，显著降低多端开发门槛与维护成本，成为构建现代高体验、高效率跨平台应用的首选解决方案。

3. 需求分析

目前，由于漏缆隐蔽性强、传输距离远及维护窗口有限，导致其故障难以直接观测，状态和告警信息无法及时获取与记录，严重影响了维修效率和铁路运行安全；同时，铁路系统对数据防篡改的高安全性要求也亟需满足。因此，构建一个具备漏缆状态监测、设备管理、告警管理及关键数据安全存储等功能的综合在线监测系统成为核心需求。在软件功能层面，需完成基于业务划分的WEB 端设计，实现普通用户、管理员和超级管理员的分级权限管理，定时采集表征漏缆状态的告警距离、驻波比值等信息并在异常时立即上报告警，持续监控设备连接状态以判断其工作能力，并特别针对关乎铁路安全的告警数据和故障维修凭证，提供防篡改的安全存储与验证机制。此外，为利用移动通信的便捷性，使用户能更及时地接收和处理故障信息，并兼容维修人员多样的移动设备，系统还需设计一款跨平台的移动端应用作为 WEB 端补充，提供告警查看、故障处理等基础功能，从而显著提升整个监测系统的灵活性。

3.1 用户管理

为有效管理众多使用单位及其下属多个组别内不同权限的人员，漏缆在线监测系统将用户划分为普通用户、管理员和超级管理员三个层级：普通用户仅能在管理员分配的权限范围内操作系统；管理员负责管理其组内人员，包括新增、删除、修改成员及分配普通用户权限；超级管理员则拥有最高权限，可新增、删除、修改组别，并设置管理员和普通用户。该权限体系满足了系统的管理需求。此外，各单位的超级管理员及下属组别的管理员均可在系统中通过提交用户名、密码、组别名称、联系电话等信息来注册普通用户。

3.2 设备注册

由于漏缆监测设备分布在不同地点，其使用环境和工作时长的差异导致运行状态各不相同，为有效管理设备并分类采集数据，本系统采用线路和站点两级分类体系对设备进行组织；用户可按需创建多条线路及多个站点，每条线路可包含多个站点，每个站点可部署多个设备。添加线路需提供线路名、方向名称和总长度，添加站点则需提交站点编号、名称、位置、所属线路及区域信息。设备注册时需填写设备编号、名称、所属站点、线路方向及位置等数据，系统将提供线路、站点和设备的下拉列表以简化注册流程；注册完成后，用户可通过配置页面对设备参数进行后续调整。

3.3 状态监测

在铁路漏缆运行中，老化、受潮等因素极易影响其状态，这些故障信息经监测设备算法处理后，以驻波比值量化故障严重程度。系统依据驻波比值划分告警等级，其阈值可通过上位机配置；同时，设备算法会定位故障点位置，两者均需向用户展示。为确保数据真实性，需将关键数据与区块链记录进行比对验证。系统还设计漏缆波形图，直观展示不同距离点的驻波比值。除漏缆状态外，系统持续监控各监测设备的连接状态以保证其正常运行。告警产生后，需由具备确认权限的人员确认并通知维修；维修结束后，由具备解除权限的人员解除告警，并上传故障图及修复后图片作为不可篡改的维修凭证，供管理员核查。

4. 系统设计与实现

4.1 系统整体架构设计地铁漏缆监控系统如图2 所示。

从图 2 可知，系统底层后端服务器采用基于 Golang 的 Beego 框架构建，使用MongoDB 作为本地数据库，并借助开源的 mgo 驱动实现高效访问。为确保关键数据安全，后端通过 Restful​API 与区块链子系统交互，完成告警信息及维修凭证的上链存储。服务端与 WEB 前端的通信结合了​HTTP 和 WebSocket，支持告警实时上报与界面自动刷新。WEB 前端基于 React 框架，采用 JSX 语法进行组件化开发，充分利用其单向数据流和虚拟DOM 特性优化渲染性能；同时使用Redux 管理应用状态：组件数据绑定触发Action 派发，Reducer​处理数据并更新Store，最终驱动组件重新渲染。

4.2​用户管理模块

本系统采用基于用户组的权限管理方案，每个用户均归属于特定组别，每个组别被预先赋予特定操作权限。管理员可随时调整组别的权限定义及组内成员构成，这种设计显著提升了用户管理的灵活性与安全性。系统初始化仅创建一个拥有最高权限的超级管理员，其可对整个单位进行用户组的新增、删除、修改、管理员账户的设置以及普通用户账户的管理。

管理员则被授权管理其负责组内的成员，可执行组内用户的新增、删除、信息修改以及依据组权限为普通用户分配具体操作权限。普通用户仅能依据上级管理员分配的权限进行操作。用户管理功能划分为两大模块：面向所有用户的“个人信息模块”仅提供基础信息查看与修改及本人密码修改；而面向管理员的“用户管理模块”则实现对所有用户的查询、操作日志查看、用户添加以及用户组的全面管理。

4.3​设备实时状态查看模块

配置管理系统核心功能包括铁路线路、站点及漏缆监测设备的配置添加与全量信息查询，对应设计配置信息添加和配置信息统计两个操作页面。配置信息添加页面通过标签页实现分类管理，分别对应线路、站点与设备三大功能模块。线路配置需录入线路名、方向名称及总长度；站点配置涵盖站点编号、名称、位置、所属线路及区域；设备配置则包含设备编号、名称、所属站点、线路方向、设备位置及经纬度坐标。用户点击各标签页添加按钮后，系统将向后端发起请求，后端需执行用户权限验证并返回处理结果。该设计通过结构化分类确保配置操作清晰高效。实时设备分析模块如图3 所示。

4.4​设备告警管理模块

当漏缆故障导致监测设备检测到驻波比异常时，设备会通过 UDP 协议向上位机推送告警。系统随即提示新增漏缆告警并启动语音提示，等待确认。确认操作需验证操作员权限，成功后关闭语音，该告警状态转为“正在维修”并移入相应列表。故障修复后驻波比恢复正常，系统显示告警类型为“无”，此时可解除告警。解除操作需上传维修凭证并再次验证权限，至此流程结束。

“漏缆新增告警”页面用于查看和确认所有未处理的告警，显示站点名称、区域、告警类型、百米损耗值及发生时间。告警序列号由后端自动生成。页面提供确认按钮、基于 useState 控制 audio 标签 autoPlay 属性的声音告警开关、按站点名称查询功能，以及手动/ 自动刷新、批量确认和打印等辅助功能。

4.5​漏缆设备管理

维护管理功能通过单一页面实现已添加设备的参数修改。页面顶部设置站点选择下拉框、设备选择下拉框及设备编号输入框，通过三者组合精确定位目标设备，避免误操作。选定设备后点击按钮读取当前信息，修改完成后点击设置按钮提交。后端将对输入合法性、操作权限及修改结果进行响应。

设备参数按用途分类为三个标签页：基本参数如设备型号、序列号、公里标、经纬度、版本号、设备编号、子编号、管理信息如服务器IP、端口号、轮询周期）和漏缆参数如测量周期、各级告警门限、端口类型、输出功率、起止频率及 A/AA B 漏缆起止位置等。所有参数通过输入框或下拉选择框进行配置。

总结

本文设计了一种基于 React 的漏缆监控系统，旨在解决传统地铁漏缆监测依赖人工、成本高、效率低的问题。随着地铁交通的发展，漏缆作为信号传输的关键设备，其状态监测变得尤为重要。现有监测技术多基于 C/S 架构，使用不便。论文首先介绍了 React、Beego、Flutter​等相关技术，然后对漏缆监控系统进行了需求分析，明确了监测漏缆状态、设备管理、告警管理等功能需求。在系统设计与实现方面，设计了用户管理、设备注册、状态监测等功能模块，并划分了超级管理员、管理员、普通用户三个权限层级。系统采用 Beego 框架构建后端，使用 MongoDB 存储数据，并通过 RestfulAPI 与区块链子系统交互，确保关键数据安全。前端基于 React 框架开发，采用组件化设计。该系统能够实时监测漏缆状态，及时上报告警信息，并提供跨平台的移动端应用，提升监测的灵活性和效率。

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作者：蒋隽弘，