可视化运维管理系统解决方案.docx
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可视化运维管理系统解决方案
可视化运维管理系统
解决方案
杭州叙简科技有限公司
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1.系统概述
1.1建设背景
目前，随着天然气加工运输等石油石化行业的发展，各种集成的通讯系统，生产信息化系统，业务网络系统庞大而复杂，给天然气管线的运维管理部门带来了新的难题：
业务运行环境越来越复杂，故障定位慢，各种业务系统越来越多，系统对相关资源的依赖性高，系统一旦出现任何问题，需要逐个排查，故障定位难；
运维工作繁重，缺少自动化工具和手段：
维护人员每天面临大量的重复性、手工性的故障排查工作，不仅费时费力，而且容易出错，亟需自动化的手段帮助提升效率；
运维工作没有流程化、规范化、电子化：
日常运维工作流程混乱，或者没有标准流程，造成工作效率低下，同时客户抱怨、投诉不减；
信息化建设投入巨大，难以展现效果。
这些问题都引发出如何更好地完成对如此多的相关业务系统的维护工作，如何更有力地保证设备连续正常运行，如何尽最大限度地发挥系统效能等问题。
面对系统设备众多、维护人员不足的现状，如果任何细节都需要人工管理，如设备维护、日志统计、设备管理等，将要花费大量的人力、物力，同时难以保证维护工作的高效、高质，因此迫切需要融合了语音、视频、图形以及维护管理和故障处理的一体化调度系统对相关的信息化业务系统进行科学管理，以有效提高系统的稳定性和管理的规范性，保证天然气管线维护管理业务运行的稳定性，提升行业竞争力。
因此，如何保障相关系统的正常运行，结合安全维护工作，进行有效的故障的预防，即在故障发生之前就发现问题；以及在故障发生后，实时告知，即在第一时间将故障情况通知相关的管理人员；有效处理，即在预定的时间内处理故障，若未及时处理将采取升级措施；以上问题简单来说，如何实现预防故障发生以及故障发生后的“第一时间发现问题”、“第一时间通知相关人员”，“第一时间处理问题”，成为天然气行业管线运行维护管理需要关注的重点问题。
1.2系统介绍
可视化运维管理系统是杭州叙简科技有限公司自行设计开发的、具有自主知识产权的综合运维管理系统，是专门针对天然气等石油石化行业运维管理业务的应用需求，研发的可视化运维管理及抢修调度的系统。
天然气运输等石油石化行业具有场站与阀室数量多且部署分散，管理人员数量少，维护工作量大和故障处理复杂的特点。
可视化运维管理系统是集成语音通信技术、视频监控技术、计算机应用技术、网络通信技术、GIS技术等一体化的数据管理及业务应用系统。
系统通过集中管控、统一管理、流程化管理，以及对人力、资源的精细管理，不仅可以提高工作效率，更重要的是针对天然气管道运维的特点，对总站和分站以及阀室的设备状态信息，设备故障信息，视频监控信息，门禁等报警信息进行整合，提供后台的管理和值班人员进行日常管线维护，并对设备的告警，故障处理进行监控管理，最后形成对整套日常维护工作管理流程的闭环。
可视化运维管理系统包含7大业务模块：
信息状态监控模块、三维可视化模块、值班管理模块、故障抢修模块、抢修指挥调度模块、设备管理模块、知识库模块。
1.2.1信息状态监控模块
信息状态监控模块：
系统通过在现场部署各类采集终端以及各种传感器的数据进行接入，通过软件模块提供的界面可以直接查看设备状态实时监控、现场情况查看以及故障告警等。
结合各个传感器监测设备现场的基本情况，如遇故障则按照预定的故障排除方案自动分析故障发生原因，迅速判断故障点发生位置并通过短信、语音、视频或3D实景方式等告知相应的人员。
同时，信息状态监控模块判断的设备异常情况、故障日志等自动存入数据库。
1.2.2二三维可视化模块
二三维可视化模块：
基于重点区域建筑和设备的建设现状建立三维模型库，利用三维地理信息系统平台，展示区域实际面貌，包括建筑、道路、视频监控系统、广播系统、安防系统、消防系统及各业务系统等。
1.2.3值班管理模块
值班管理模块：
主要负责值班人员对故障信息的检查和处理以及工作内容登记，辅助值班人员进行工作登记和故障设备的检查、处理，值班管理系统的内容都需要存储在后台数据库中，便于以后查询统计。
1.2.4故障抢修模块
故障抢修模块：
为故障抢修制定流程，设备故障时信息监状态控模块会弹出告警信息，了解情况后，发现需要值班人员处理的，通过平台进行派单，值班人员接到抢修派单通知后及时处理故障情况，数据库自动记录派单、接单及故障恢复时间。
主要包含以下功能模块：
派单、接单、到达、抢修、设备巡检、故障查询及统计、手机客户端软件。
1.2.5抢修指挥调度模块
抢修指挥调度模块：
抢修指挥调度模块是迅速下达命令、协同指挥的有效手段，通过语音接入设备完成语音互联互通。
在故障发生与处理的过程中，抢修指挥调度模块，可实现各类语音终端的指挥调度业务，实现相关指令下达、统一行动、信息传递、情况收集等功能。
1.2.6设备管理模块
设备管理模块：
通过建立本软件的后台数据库，提供设备信息查询和统计，主要包含用户表、工作日志表、基础档案表、维修日志。
1.2.7知识库模块
知识库是结构化、易操作、易利用、全面的、有组织的、互相联系的知识集合。
知识库是各部门在处理突发事件中与该领域相关的基本概念、理论知识、事实数据，以及所获得的规律、常识性认识、启发式规则和经验教训，同时还包括有关法律法规、应对各类突发事件的专业知识和技术规范、专家经验等内容。
2.系统设计原则和特点
2.1设计原则
2.1.1先进性原则
系统采用先进的技术，同时保证其技术成熟性。
在保证系统稳定运行的同时，充分预见未来技术发展趋势，最大可能地延长系统的整体生命周期，确保系统能在未来较长的年限充分发挥其功能。
2.1.2可靠性原则
系统的开发全部采用成熟技术，从根本上提高了系统的可靠性。
系统软件运行在具有高可靠性的LINUX操作系统上，系统采用控制流和业务流分离的系统构架，使整个系统结构简单明晰，采用以太网和现场总线复用方式，既利用了以太网的高带宽特性，也利用了现场总线高可靠高容错特性，从系统结构设计上保证了系统的稳定运行。
系统采取模块化、集散型、分布式系统构造和控制方式，从系统设计的结构形式和控制方式的角度来提高系统总体的可靠性，分散故障风险，降低系统出现整体故障的可能性。
在研发过程中，严格按照国际上通行的ISO9001/ISO9002质量管理体系进行软件质量控制。
软件开发流程按照计算机软件规范要求，在系统设计、文档管理和测试工作等各个环节都一一把关，这些措施都是系统品质和可靠性的保证。
2.1.3实用性原则
系统展示界面摒弃了传统大量下拉菜单的臃肿结构，采用简单明快的win8风格，图形化、模块化的显示，使用户的精力集中在应用上，操作简单快捷的同时，提高设备运维管理的效率和减少人员成本。
系统的插卡式结构和软件模块化设计，使得用户只需要根据自己的需求选择有用的功能和模块，一方面减少系统不必要的功能，另一方面也使得用户资金的使用更具有针对性，利用率达到最高。
2.1.4标准性原则
系统采用标准化模块、接口和通讯方式，与主流厂商无缝连接。
系统支持、PRI、、SIP、、RTP/RTCP、、等协议和μ、、B、AMR、VC1、、MPEG2、MPEG4等编码格式，及标准化电话接口、环路中继、无线集群接口、音频接口、GSM接口、CDMA接口等。
2.1.5兼容性与扩展性原则
系统在横向上具备广泛的兼容性，能兼容多种主流品牌、协议的设备，在纵向上兼容各类新老技术和设备，一方面易于实现与外部系统的互联互通，另一方面，在产品更新和技术服务的选择方面也拥有更大的余地。
基于多层、模块化结构设计，方便系统功能扩展。
所有业务模块单板支持热插拔，可根据业务需要便捷的安装扩容，也可进行设备级联扩容。
系统提供二次开发接口及编程环境，可以针对性的进行二次开发，形成更有效的应用。
2.1.6易维护性原则
从界面和功能设计上充分考虑系统操作方便、易维护性，提供web维护、GUI图形界面、MML命令行设计，提供丰富的维护方式；提供数据的导入导出等功能，方便对数据的维护管理；提供维护协助手段等功能。
2.2设计特点
2.2.1多系统协同联动
系统实现了各种语音、视频、数据系统间的协同联动功能，将各独立系统融合到一起，实现声音、文字、图像、数据信息一起综合展示，提升了当前系统的应用能力和价值，大大提高了作业效率。
2.2.2全新交互式设计
系统采用业界领先的最新交互式设计，兼顾简洁与功能性的平衡，支持10点触控操作、全手势操作模式及全角度调节，支持双手柄；
一键式发起调度操作，集视频调度、语音调度、视频监控、设备监控、GIS地图于一体展示；
界面操作简单易掌握。
2.2.3兼容性和扩展性强
随着业务需求的变化、应用的深入及技术的进步，系统的建设可能是一个持续发展的过程。
系统的软硬件方面都需要具有较好的开放性、灵活性和伸缩性，并有较强的定制能力和二次开发能力，能满足系统应用范围、深度和规模发展的要求。
基于多层、模块化软件结构设计，方便系统功能扩展。
所有业务模块单板支持热插拔，可根据业务需要便捷的安装扩容，也可进行设备级联扩容。
系统提供丰富的二次开发接口，可与视频监控系统、会议系统、GIS系统、应急预案系统等应用系统进行对接，并能根据客户需求进行定制化开发。
2.2.4易维护性
可通过网络进行WEB方式便捷维护；
提供GUI图形界面、MML命令行等多种维护方式；
支持本地、远程、多用户登录；
提供消息跟踪、资源跟踪等功能，为操作维护人员提供强大的故障分析与定位能力；
提供告警监视、故障管理等功能，使维护人员可以对故障源进行快速而准确的诊断，并采取相应的措施恢复正常业务。
3.系统总体架构设计
3.1系统建设目标
增强机房、办公区域的设备、设施数据的直观可视性、提高其利用率。
在值班台上的虚拟场景显示控制功能，可做状态监控、视频监控、分级显示、分层控制、业务联动等操作。
机房外通过GIS管理空间分布，机房内和办公区域内通过建立3D设备模型和数据资料的关联，实现模型和数据的互操作；
系统提供实时状态采集和管理，实现对资产实物使用周期内的全程监控和跟踪，提高通信系统的运行水平。
通过运维抢修流程提高设备设施的运维抢修效率和规范程度，通过流程化的管理和流程化的监控，实现运维抢修管理的精细化；
系统实时采集监控设备的重要参数和告警信息，如有告警信息，系统通过声光告警、短信通知或语音提示等方式通知相应的人员，相关人员可根据告警等级做出相应的处理，变被动处理到主动监控；
提供多种查询统计功能，实现设备信息和维护记录的查询、统计分析、报表输出功能，方便用户快捷、直观了解当前设备参数信息；
配合传感器、摄像头、RFID、GPS、大屏等技术，系统将能够完整、更为真实的还原设备设施管理的实时状态，真正发挥系统的价值。
3.2系统拓扑图
3.3系统描述
可视化运维管理系统以设备状态监控、综合调度为基础；以流程化管理为主要设计思想；以知识库管理、抢修业务为保障措施，实现集中管控、统一管理的流程化操作，从而使日常管理更加便捷、高效。
可视化运维管理系统，将场站或阀室的SCADA系统、门禁系统、视频监控系统、视频会议系统、有线、无线通信系统、巡更、周界、火灾、以及温湿度、气体、UPS等数据系统采集到的数据，通过IP网络上传至可视化运维管理系统，数据以图形或数值的方式在值班台上展现，管理人员和值班人员可通过以上数据，并配合相应的业务软件，如GIS地理信息、3D模型、故障抢修流程、抢修指挥调度、知识库等，实现远程可视运维管理业务。
3.4系统组成
可视化运维管理系统是专门针对无人值守的机房、石油石化等能源行业设计开发的运维管理和抢修调度系统。
系统通过集中管控、流程管理、语音调度，对人力资源、设备资源进行统一、有效的监控和调配，高效率地为运维管理提供强有力的管理和保障手段。
系统由业务控制服务器、资源模块、媒体服务器、多场景智能呈现服务器、知识库服务器、物联网接入网关、触摸屏值班台组成。
业务控制服务器：
提供业务数据管理、日志管理、系统参数配置、资源实时监控、安全告警管理等功能，配合资源模块使用；
资源模块：
有数字中继、环路中继、电话用户、音频接入、无线（短波/超短波）接入、短信服务、广播接入等资源模块，配合业务控制服务器使用；
媒体服务器：
实现SIP可视话机、3G/4G单兵、视频监控设备等视频流接入到值班台，并实现视频集中调度业务，提供视频流接入、分发处理功能；
多场景智能呈现服务器：
实现运维管理场景同步呈现至大屏显示，支持图像分割显示，支持大屏呈现与触摸屏值班台操作相互独立；
知识库服务器：
用于知识库的存储以及调用等功能；
物联网接入网关：
解决当前物联网领域互联互通的工业级数据采集通讯设备，通过多种协议方式从底层传感器、各种串口设备及各类智能设备中采集数据，并实时推送至数据系统；
触摸屏值班台：
支持全手势、多点触控的操作方式，提供语音调度场景、视频监控场景、状态监控场景、会议会商场景、三维GIS场景等，集话音、视频、数据通信调度于一体。
4.系统业务功能设计
可视化运维管理系统承担着信息状态监控、二三维可视化模块、值班管理、故障抢修、抢修指挥调度、设备管理、知识库等业务功能，为运维管理及抢修服务实现可视运维和语音调度流程闭环自动化管理。
系统通过集中管控、流程管理、语音调度，对人力资源、设备资源进行统一、有效的监控和调配，高效率地为运维管理及抢修提供强有力的管理和保障手段。
4.1信息状态监控模块
信息状态监控模块通过部署在现场采集终端以及各种传感器，实现对现场情况的实时监控，以及各设备设施状态的实时监控。
如遇故障则按照预定的故障排除方案自动分析故障发生原因，迅速判断故障点发生位置并通过短信、语音、视频或二三可视化实景等方式报警。
同时，监控模块采集的异常情况、故障日志等自动存入数据库。
利用已部署的硬件平台为支撑，门禁系统、视频监控系统、温湿度、气体、液压等数据监测系统等为现场数据采集依据，通过信息状态监控业务模块，实现设备状态及现场情况的查看、故障告警提醒等。
4.1.1重要设备状态监控
该功能模块对重要设备的运行状态下的直接进行的检测监控。
检测监控既不影响系统正常的运行，又能直接反映运行中的设备状态，比需要停止运行时进行的离线检测更为有效、及时和可靠。
操作界面实时监控相关数据，如：
UPS状态、温湿度、漏水、服务器机房温湿度等重要信息，及时、准确的掌握设备运行状态，保证设备的安全、可靠和经济运行。
4.1.2设备参数监控
操作界面实时监控设备参数，主要有实时监控设备状态、电源情况以及温湿度等，以及网络的连接情况，所有参数都在系统监控服务器中显示。
值班人员在控制中心就能清楚的了解各处的设备运行状态。
4.1.3视频监控
4.1.3.1视频显示
操作界面通过1、4、9分屏查看视频，支持CIF、4CIF、D1，720p、1080p多种分辨率，可进行实时播放、指定视频回放、回放快进、快退等功能。
视频画面可进行手动切换，也可进行自动轮巡切换。
4.1.3.2视频控制
摄像机支持调焦、调光圈、旋转等功能，在值班界面可对摄像机进行控制。
具备轮巡功能的摄像机，也可以进行轮巡控制。
4.1.3.3视频编辑
视频可以进行分组编辑，在视频数量多的时候，分组分类方式更方便操作员进行查找。
同时支持全匹配、关键字等查询方式。
4.1.3.4视频联动
视频可以标注详细信息，也可与负责人进行绑定。
点击视频时，可显示视频信息及负责人信息，在三维可视化图形上显示视频所在位置。
视频和负责人通讯方式绑定之后，可以与负责人进行通话，并具备强拆、强插、监听、录音等功能。
4.1.4故障信息发送
设备异常时，触发自动报警，并发送故障短信到相应值班人员（值班人员、设备看管人员等），也包括线路到期、ups电池寿命到期提醒等信息。
告警信息传送到中心软件，中心软件将告警信息存入数据库，与报警情况进行匹配，然后通过短信方式发送至控制中心值班员及相关负责人。
可实现的操作有：
创建短信、答复、转发、打印、删除、更新、查询等。
通过文件夹可查看收件箱、发件箱、已发送短信、待发送短信、发送失败短信、已删除短信、草稿。
通过名单组可查询、使用所属组和其他各组成员信息。
发送短信时可从通讯录添加收件人，可添加附件，可设置发送时间，可预览发送内容。
4.2二三维可视化模块
4.2.1二维GIS地理信息
4.2.1.1地图查看
在GIS界面的大地图上可查看所有GIS用户所在位置，也可查看GIS用户的详细信息，包括用户基本信息、通话状态、告警信息等；对于视频用户还可在地图界面直接查看当前的监控视频。
二维GIS地图上可查看三维GIS点，通过点击可直接进入三维GIS界面。
4.2.1.2轨迹追踪
对有GPS定位的设备，可以追踪一段时间内的运动轨迹并在GIS中显示。
4.2.1.3电子围栏
对有GPS定位的设备，可以设定其活动范围及活动路线，当该设备离开活动区域或路线时，GIS界面显示报警位置及出界后的活动路线。
4.2.1.4区域显示
值班员可以在GIS上画出矩形、圆形、不规则图形等，GIS会计算图形面积等，也可以显示区域内设备位置和设备类型。
4.2.1.5语音交互
通过点选用户，除了能查看用户相关信息外，还可进行呼叫、拆线、加入会场、监听、录音等一系列的语音交互操作。
4.2.2三维实景显示
三维实景显示是基于重点区域建筑和设备的建设现状建立三维模型库，利用三维地理信息系统平台，展示区域实际面貌，包括建筑、视频监控系统、广播系统、安防系统、消防系统及各业务系统等。
三维实景是对设备情况的进一步展示，从整体到局部，支持全手势的360度自由旋转把各细节表现的淋漓尽致，可以从各个角度进行查看。
4.2.2.1交互展示平台
用户可以在三维实景中自由交互浏览，实现整个区域宏观场景的漫游浏览，实现小到某一个阀门、螺丝等零部件的浏览。
实现游览的动静结合，从而在三维的真实感和沉浸感中，便于调度员更加客观、真实的了解区域的整体空间形态。
平台主要功能包括视图管理（视点导航、动画导航、鹰眼联动、动画控制等），实时交互浏览，空间量测（坐标查询、坐标点位编辑、空间测距、垂直测距、水平测距、面积测量等），视频监控（摄像头查询、视频显示等），GPS定位（人员、车辆、设备等），设备信息查看（安防、消防、照明等）等。
4.2.2.2交互浏览
区域浏览：
通过触摸屏或鼠标键盘控制，实现对区域三维场景的交互自由漫游浏览。
包括前进、后退、左移、右移、左转、右转；改变行走方向；升高、降低视点和俯仰角；场景的放大缩小等；
浏览设置：
系统提供飞行浏览模式和步行浏览模式。
每种浏览模式具有默认的浏览参数，如前进速度、转向速度等，并可进行调整；
全屏展示：
以全图显示的方式展示场景；
正北展示：
用户观察位置处于正北的状态；
透视/顶视展示：
设置当前用户观察角度为顶视图/透视图状态；
图片/视频输出：
生成并输出高分辨率的图像或视频文件，将用户看到的场景中的图片或视频，保存到指定的磁盘文件中；
穿越浏览功能：
通过功能选择，可以穿越墙体等实体，进入建筑内进行浏览；
分层/分区显示功能，可以通过树形图等选项选择不同图层或不同位置区域进行显示控制。
4.2.2.3场景定位
场景画面保存：
将当前浏览的场景作为图片保存为固定画面，以便后期快速定位到画面；
场景画面切换：
通过对画面的选择，双击视点图片或者选择切换功能键，将场景切换到指定视点位置；
场景画面删除：
删除当前选中的画面。
4.2.2.4二三维跳转
鹰眼功能：
鹰眼显示在场景窗口的右下角，以二维地图方式提供与三维场景互动的交互式的鹰眼功能，在鹰眼中显示当前三维视点的位置和方向；
鹰眼定位：
点击鹰眼窗口某点，三维视点自动切换到该点位置；
鹰眼查看：
根据三维窗口的视图变化，鹰眼中的显示范围线也动态变化。
显示范围线超出鹰眼窗口范围，则自动改变鹰眼视口范围。
4.2.2.5飞行路线设置
路线设定：
通过对场景的画线指定飞行的轨迹。
在场景中用鼠标点击选择路线起点，再点击终点结束，场景中会出现一条黄色的路径曲线。
参数设置：
可设置飞行高度和飞行速度；
起飞：
用户观察位置沿飞行路线前进；
暂停：
用户观察的飞行处于暂时停止的状态；
降落：
用户观察的飞行停止。
4.3值班管理模块
基于值班内容，开发的值班内容管理模块，辅助值班人员进行工作登记和故障仪器的检查、处理，值班管理系统的内容都需要存储在后台数据库中，便于以后查询统计。
4.3.1值班人员登记
通过密钥进行当日值班人员登入，为满足局域网中数据不会被任意修改、特殊业务数据的保密等工作要求，系统能够从以下方面可对网络中的每个用户进行相关设置，限制数据录入权限及查询权限，解决数据在局域网中的保密与安全问题。
系统用户登录：
无登录用户名与密码的用户，不允许使用平台系统。
系统通过分配和取消角色来完成用户权限的授予和取消，并且提供角色分配规则。
安全管理人员根据需要定义各种角色，并设置合适的访问权限，而用户根据其责任和资历再被指派为不同的角色。
这样，整个访问控制过程就分成两个部分，即访问权限与角色相关联，角色再与用户关联，从而实现了用户与访问权限的逻辑分离。
4.3.2日常工作内容
按照值班人员的日常工作内容，在“值班工作日志”显示各项工作内容，主要有：
值班人员、时间、当天故障等信息，当值班人员完成某项内容后给以登记，系统记录完成时间，当日值班结束后打印“值班工作日志”。
4.3.3日常工作内容提醒
对于某些有完成时间要求的工作及第二天排班，在规定的时间内给以提醒。
4.3.4相关值班人员显示
将值班人员及联系方式显示在运维调度界面首页，方便值班人员查找。
遇到紧急情况，可以实现快速联络沟通。
值班管理具有排班功能，通过与通讯录的关联关系，可以方便的选择值班人员。
以日历的方式显示给用户。
操作简便，易学易用。
同时，值班人员可以通过值班管理系统可以连接短信平台，在排班信息确定后，自动发送消息通知相关人员值班。
也可以通过值班系统，填写值班记录。
4.4故障抢修模块
故障抢修业务模块，为故障抢修制定流程。
值班人员发现故障时，通过视频监控系统或通过联系看管人员了解情况后，发现需要值班人员处理的，通过抢修管理业务模块进行派单，值班人员接到派单通知后及时处理故障情况，数据库自动记录派单、接单及故障恢复时间。
4.4.1派单
值班人员通过简单故障处理后无法解决，则通过派单模块将发送到相关维护人员。
值班人员可以通过“故障抢修业务模块”通知当天维护人员，系统自动记录派单时间，并以通过短信通知发送至相关人员的手机终端，可极大的提高效率。
4.4.2接单
通过智能终端维护人员接到派单通知后响应处理，并详细记录处理情况，系统自动记录接单响应时间及故障恢复时间（故障恢复以值班人员确认为准，并给维修人员返回确认信息），如需现场抢修的，则转单到现场抢修人员，抢修维护如需外带仓库设备，可以与仓库管理系统进行链接查询库存设备情况。
4.4.3到达
通过智能终端确认到达信息，系统记录现场维护人员到达故障现场时间，可以接收故障维修人员的反馈信息，维护工作人员何时到达。
4.4.4抢修/维护
故障处理完成后，维护工作人员记录现场故障处理情况，系统自动记录故障恢复时间，值班人员确认后返回确认信息。
4.4.5设备巡检
维护人员通过智能终端扫描设备标签进行设备巡检，操作台界面更新巡检信息。
4.4.6故障查询及统计
后台数据库可实现故障原因查询及统计，避免或减少类似故障发生。
4.4.7故障抢修业务手机客户端
手机客户端软件，为了更好的对设备抢修的流程管理，以及确保抢修信息的及时、准确、完整的输入，防止维护信息的遗忘、遗漏。
系统配套开发手机客户端，可以
升级会员 