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基于云计算技术的智能管理系统在客运交通枢纽的应用研究
  • 企业:     行业:智慧交通    
  • 点击数:467     发布时间:2023-12-30 14:31:45
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★中铁咨询建筑工程设计研究院韩松,许茁,张倩,李金冬

★成都四为电子信息股份有限公司高世良,于世泳

★张家口铁建交通有限公司张沛纲

★中铁六局集团有限公司建筑安装分公司郭启龙

1 项目背景

太子城客运枢纽位于张家口市崇礼区太子城高铁站东侧,太子城高铁站与规划1号路之间。作为2022年冬奥会崇礼赛区的重要配套工程,本工程解决由城际铁路与区域短途交通的换乘功能。涉及交通工具涵盖公交、巴士、出租车、社会车辆等,解决本区域全方位交通换乘的交通功能。要求同时兼备赛前和赛后使用功能。

随着国民经济的发展,国内大中型城市的客运交通枢纽建设已从小规模、功能简单、单一化向大规模、复杂化、功能多元化发展。综合交通枢纽需要监管的对象多的特性,对组织管理工作提出特殊的要求,对交通运营管理提出新的挑战。

国内各地都在全面推进数字交通建设,加快构建实时感知、高效响应、智能管控、指尖服务的新型智能交通管理体系的工作。客运交通枢纽智能管理系统是整个客运交通枢纽的大脑,新技术在其中的应用更是重中之重。

2 系统架构

2.1 系统硬件架构

目前客运交通枢纽管理系统多采用传统的中心服务器加工作站模式,各个系统独立运行维护,不利于提高整个客运交通枢纽系统的运行可靠性和维护管理方便性。

基于云计算技术的客运交通枢纽智能管理系统(以下简称:智能管理系统)硬件采用虚拟化与云计算技术来构建IT系统,提升IT系统的资源利用率。采用基于分布式处理技术、虚拟化技术和集群技术实现,作为云计算资源池存储资源池的一部分,为计算资源池提供高速、可靠、安全的块存储服务。系统架构图如图1所示。

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图1 系统硬件架构图

2.2 系统软件架构

智能管理系统软件平台采用B/S+移动App的架构模式。PC端为采用B/S架构,B/S架构是WEB兴起后的一种网络架构模式,WEB浏览器是客户端最主要的应用软件。这种模式统一了客户端,将系统功能实现的核心部分集中到服务器上,简化了系统的开发、维护和使用。客户机上只要安装一个浏览器,浏览器通过Web服务进行数据交互。这样就大大简化了客户端电脑载荷,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。

移动端采用移动App方式,充分利用移动互联网、移动终端“功能丰富”、”“小巧轻便”及“通讯便捷”的特点,开发适合的业务功能,实现业务随时处理信息即时获取、消息即时送达的目标。

3 系统中的新技术应用

3.1 服务端采用Java的微服务架构

智能管理系统软件平台服务端摒弃了传统的JavaMVC模式而选用了Spring Cloud微服务框架进行开发,其具有如下特点:

(1)富有成效的生产团队:微服务背后的核心原则是将大型应用程序分割成小型的独立功能。每个功能都由一个小型,超集中的团队提供支持,该团队负责其服务并确保他们为该服务选择适当的技术,流程和工具。负责专门的职能可以确保团队确切地知道他们关注的是什么以及他们的可交付时间表。这一重点可以帮助团队实现零点并提高生产力。

(2)更快的部署:每个微服务都按照自己的流程运行,通常管理自己的数据库。这使得IT团队无须与其他应用程序协调,或等待部署代码,直到整个应用程序或更新准备就绪。每个微服务团队都可以设置和管理他们的部署计划,以更快地完成项目并提高应用程序部署的整体速度。

(3)错误和故障隔离:当微服务架构隔离功能时,它也会隔离错误。一个微服务中的问题不会关闭整个应用程序,它将包含在该区域中,而其他微服务继续运行。这不仅可以延长正常运行时间,还可以更轻松地查明问题的根源并解决问题。

(4)安全监控:隔离错误的相同结构隔离了安全问题。即使应用程序的某个部分受到损害或遇到安全问题,它也不会影响应用程序的其他区域。这种隔离使得在保持应用程序正常运行的同时更容易识别问题并快速解决问题。

(5)兼容CI/CD和敏捷:微服务架构与软件行业中最有效的过程兼容,包括CI,CD,敏捷和容器方法。团队可以选择最适合他们需求的流程,将微服务集成到他们的开发方法中并使用他们喜欢的任何工具,例如Docker和Kubernetes用于容器或FlexDeploy for DevOps。

(6)质量改进:通过在聚焦模块中工作,微服务架构提高了应用系统的整体质量。团队专注于小型,定义明确的功能,使他们能够创建高质量的代码。这不仅会对代码的可靠性产生积极影响,还可以更轻松地管理代码库中的问题,同时实现第三方服务的可伸缩性和可重用性。

(7)可扩展性:可以从应用程序中轻松提取独立功能,以便在其他应用程序中重用和重新调整用途,并提高可伸缩性。各个开发团队还可以实现和部署他们的代码,而无需考虑更大的IT团队或部门的日程安排。这使得大型组织更容易使用微服务架构来减少可能延迟部署的内部政治和其他问题。

3.2 Web采用前后端分离技术

前后端分离技术的优点:

(1)可以实现真正的前后端解耦,前端服务器使用NGINX。前端/WEB服务器放css,js,图片等一系列静态资源,前端服务器负责控制页面引用、跳转、路由,前端页面异步调用后端的接口,后端/应用服务器使用tomcat(把tomcat想象成一个数据提供者),加快个体响应速度。

(2)发现bug,可以快速定位是谁的问题,不会出现相互扯皮的现象。页面逻辑,跳转错误,浏览器兼容问题,脚本错误,页面样式等问题,全部由前端工程师负责。接口数据出错,数据没有提交成功,应答超时等问题全部由后端工程师解决。前后端双方互不干扰。

(3)在大并发的情况下,我们可以同时水平扩展前后端服务器,比如淘宝的一个首页就需要2000+台前端服务器做集群来抗住日均多少亿+的日均pv。

(4)减少后端服务器的并发/负载压力。除了接口以外的其他所有http请求全部转移到前端nginx上,接口请求是tomcat,参考nginx反向代理tomcat。除了第一次页面请求外,浏览器会大量调用本地缓存。

(5)即使后端服务器宕机了,前端页面也会正常那个访问,只不过数据出不来而已。

(6)app相关的应用服务,通过一些代码重构或服务接口复用,提升效率(多端应用)。

(7)页面显示的东西再多也不怕,因为是异步加载。

(8)nginx支持页面热部署,不用重启服务器,前端升级更无缝。

(9)参加代码的维护性和易读性。

(10)提升开发效率,因为可以前后端并行开发,并不是以前的强依赖。

(11)前端大量的组件代码得以复用,组件化,提升开发效率。

3.3 Web服务器选用Nginx

Nginx具有如下特点:

(1)可以高并发连接:官方测试Nginx能够支撑5万并发连接,实际生产环境中可以支撑2~4万并发连接数。

(2)内存消耗少。

(3)成本低廉:Nginx为开源软件,采用的是2-clause BSD-like协议,可以免费试用,并且可用于商业用途。

(4)配置文件非常简单:网络和程序一样通俗易懂,即使,非专用系统管理员也能看懂。

(5)支持Rewrite重写:能够根据域名、URL的不同,将http请求分到不同的后端服务器群组。

(6)内置的健康检查功能:如果NginxProxy后端的某台Web服务器宕机了,不会影响前端的访问。

(7)节省带宽:支持GZIP压缩,可以添加浏览器本地缓存的Header头。

(8)稳定性高:用于反向代理,宕机的概率微乎其微。

(9)支持热部署:Nginx支持热部署,它的自动特别容易,并且,几乎可以7天*24小时不间断的运行,即使,运行数个月也不需要重新启动,还能够在不间断服务的情况下,对软件版本进行升级。

4 系统效益分析

(1)实现设备智能控制,提升能耗效率,实现节能降耗。

通过对空调及通风系统、照明系统、冷热源、热风幕、电伴热、电动开启窗、电动门、能源管理、视频监控等多个子系统的监控从多个维度进行运行管理控制策略,实现节能降耗的目的,整体节能效果可达15%。

(2)有效降低设备运维的人工成本。

采用云计算技术来构建IT系统,提升IT系统的资源利用率,提高了系统的可靠性,同时硬件平台通过使用公有云平台实现,降低了系统造价,减轻了用户IT维保压力。同时通过设备状态的集中实时监控,减少传统的人员巡视工作,有效降低运维成本,合计每年降低维护成本20%以上。

(3)科学管理和维护保养设备,延长设备的使用寿命。

通过对设备的运行状态进行智能化分析,合理安排设备保养,减少故障维修,延长设备使用寿命。客运设备的维修方式由发生问题事后处理的“故障修”方式,转变为系统自动采集信息、预警预判、定位精准的“状态修”方式,尽可能在故障发生前把问题解决在萌芽状态,减少了设备故障影响正常使用情况的发生。以南京南为例,设备故障同比下降4.2%;故障平均处理时间同比下降11%;设备日修复率同比提升3.7%。

5 结语

智能管理系统基于统一的数据标准和数据安全体系,统筹管理客运交通枢纽各个系统的全部数据,为综合客运交通枢纽的智能应用提供数据服务支撑。通过对建筑设备监控系统(BAS)、能源管理系统(EMS)、智能照明、视频监控、停车场管理等各个子系统的集成,实现枢纽内设备状态、运行能耗、枢纽整体的能效、环境、安全、告警的集中监控。

智能管理系统实现综合监测,提供统一数据:具备与其它客运枢纽相关业务信息系统及铁路部门相关业务信息平台的数据共享交换能力,实现覆盖数据生命周期各阶段的全维度数据安全保障体系,提升数据支撑能力和数据服务能力,打造统一的综合交通枢纽数据基底。

智能管理系统通过移动物联网终端和设备管理功能在综合客运交通枢纽智能管理系统中的应用,提高了用户对整个枢纽设备管理的自动化能力,便于用户对机电设备全生命周期的运行管理和维护。

摘自《自动化博览》2023年12月刊

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