陸賽杰

摘 要 隨著地鐵建設(shè)的不斷發(fā)展，自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的建設(shè)成本不斷增加，維護(hù)管理工作也變得日益復(fù)雜，為解決這些問(wèn)題，文章進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)研究。首先對(duì)云計(jì)算的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，隨后基于云計(jì)算技術(shù)，詳細(xì)論述了地鐵自動(dòng)售票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)文章的分析和探討，以期能夠?qū)μ嵘罔F運(yùn)營(yíng)管理效率，提高系統(tǒng)資源利用率有所幫助。

關(guān)鍵詞 云計(jì)算技術(shù)；地鐵；自動(dòng)售檢票系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2018）224-0113-02

1 概述

地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（Automatic？Fare？ Collection？System）簡(jiǎn)稱(chēng)AFC，該系統(tǒng)是整個(gè)地鐵運(yùn)營(yíng)中的核心組成部分之一，其面向的對(duì)象是所有需要乘坐地鐵的人員，與地鐵的收益存在極為密切的聯(lián)系?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)一些主要城市都開(kāi)通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)模式，其中較具典型性和代表性是南京地鐵，該地鐵站采用的AFC系統(tǒng)為五層架構(gòu)體系，管理模式為區(qū)域管理，這種模式最為突出的特點(diǎn)是能夠根據(jù)不同的區(qū)域，對(duì)地鐵站進(jìn)行具體的劃分，針對(duì)每個(gè)區(qū)域設(shè)置管理中心。在此前提下，能夠使整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)成本逐步增大，系統(tǒng)的后期維護(hù)工作難度也隨之提升，票務(wù)管理的復(fù)雜程度也越來(lái)越高，大量的資源隨之浪費(fèi)。為有效解決上述問(wèn)題，基于云計(jì)算技術(shù)建設(shè)一套完善的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)顯得尤為重要。

2 云計(jì)算的技術(shù)特點(diǎn)

云計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展下的產(chǎn)物，它以互聯(lián)網(wǎng)作為依托，可為用戶提供虛擬化的資源，能夠按照使用者的實(shí)際需要，為他們提供網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)服務(wù)，經(jīng)過(guò)授權(quán)的用戶，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接進(jìn)入到資源共享池中，對(duì)其中的資源進(jìn)行使用。云計(jì)算自出現(xiàn)至今的短短數(shù)年中，獲得了飛速發(fā)展，并在諸多領(lǐng)域中獲得應(yīng)用，大體上可將云計(jì)算的特點(diǎn)歸納為如下幾個(gè)方面。

一是規(guī)模大。云計(jì)算中的“云”代表互聯(lián)網(wǎng)，由此使得云計(jì)算具有了規(guī)模大的特點(diǎn)，如谷歌的云計(jì)算，現(xiàn)已擁有上百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，而普通企業(yè)的私有云，也都擁有著數(shù)量不等的服務(wù)器，少則幾百臺(tái)，多則上千臺(tái)，這在一定程度上給使用者帶來(lái)了強(qiáng)大的計(jì)算能力。

二是虛擬化。云計(jì)算不會(huì)受到時(shí)間和地點(diǎn)的限制，只要有網(wǎng)絡(luò)，使用者便可獲取相應(yīng)的服務(wù)?！霸啤蹦軌蛱峁┖Ａ康馁Y源，但它卻并不是有形的實(shí)體，所有的應(yīng)用全部都在“云”中的某處運(yùn)行，使用者并不需要了解應(yīng)用具體的運(yùn)行位置，只需要一臺(tái)終端設(shè)備便可借助網(wǎng)絡(luò)服務(wù)完成任務(wù)。

三是可靠性高。云計(jì)算使用了多種技術(shù)措施，如數(shù)據(jù)副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)等，確保了所提供服務(wù)的可靠性。

3 基于云計(jì)算的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)

3.1.1 系統(tǒng)的特點(diǎn)

地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)作為地鐵運(yùn)營(yíng)中不可或缺的組成部分，其集成了多種先進(jìn)的技術(shù)，如機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)等。該系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)售票、檢票以及票務(wù)管理等工作的一體化。系統(tǒng)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在高效性、安全性、可靠性、自動(dòng)化、智能化等方面。

3.1.2 系統(tǒng)的基本功能

常規(guī)的地鐵自動(dòng)檢票系統(tǒng)主要是由兩個(gè)部分組成，一部分是售票與檢票管理系統(tǒng)，這部分是AFC的硬件系統(tǒng)，它的作用是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；另一部分是應(yīng)用管理系統(tǒng)，它是AFC的軟件系統(tǒng)，具體負(fù)責(zé)對(duì)地鐵車(chē)票交易業(yè)務(wù)的管理。硬件系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：自動(dòng)售票機(jī)、旅客服務(wù)機(jī)、進(jìn)出站閘機(jī)等。軟件系統(tǒng)具備如下功能：運(yùn)營(yíng)、票務(wù)、結(jié)算以及系統(tǒng)維護(hù)等，可自動(dòng)完成車(chē)票的銷(xiāo)售記錄和票務(wù)結(jié)算等工作。AFC系統(tǒng)的運(yùn)用，不但為乘客出行帶來(lái)了極大的方便，而且還使地鐵的運(yùn)行效率顯著提升。

3.2 基于云計(jì)算技術(shù)的AFC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.1 總體結(jié)構(gòu)

基于云計(jì)算技術(shù)的AFC系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)CAFC系統(tǒng)，其中C代表云計(jì)算。為體現(xiàn)本系統(tǒng)的先進(jìn)性，經(jīng)過(guò)研究后，決定采用分層結(jié)構(gòu)體系，將整個(gè)系統(tǒng)分為以下3個(gè)層次。

1）第一層為車(chē)票。該層是系統(tǒng)的支付媒介。

2）第二層為終端設(shè)備。通過(guò)該層可使系統(tǒng)與乘坐地鐵出行的人們完成交互，主要功能為售檢票和驗(yàn)票。

3）第三層是“云”。該層主要是云計(jì)算服務(wù)運(yùn)行與交付所需的軟硬件，其可以實(shí)現(xiàn)的主要功能包括以下兩個(gè)方面：一方面是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集，另一方面是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理。同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的集中監(jiān)控、維護(hù)管理等。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

3.2.2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本次開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)采用了當(dāng)前較為流行的模式，即S/C，借助地鐵局域網(wǎng)，可使SLE與云進(jìn)行直連，可向云進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并接收云下發(fā)的指令及參數(shù)。同時(shí)，該系統(tǒng)還是一個(gè)基于B/C模式的系統(tǒng)，可通過(guò)桌面云，向票務(wù)人員提供相關(guān)功能。

本系統(tǒng)的硬件由3個(gè)部分組成：即云計(jì)算中心、通信網(wǎng)絡(luò)、車(chē)站終端設(shè)備。其中云計(jì)算中心是核心，由機(jī)架、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等幾個(gè)部分組成，它能夠按照地鐵線路的規(guī)模、客流量的多少、站內(nèi)現(xiàn)有的IT資源等，進(jìn)行具體的部署。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了多層網(wǎng)絡(luò)中最為簡(jiǎn)單的二層結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，服務(wù)器群為第一層，第二層則是由中間層與聚合層交換機(jī)共同構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)較為突出的特點(diǎn)是能夠保證服務(wù)器流量的均衡性。在本次硬件設(shè)計(jì)中，通信網(wǎng)絡(luò)采用的是光纖雙環(huán)網(wǎng)，之所以選用這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要是為了確保網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。車(chē)站終端設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)組成環(huán)網(wǎng)，并借助交換機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)相連接，如果系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，終端可以孤島的運(yùn)行方式，保留最近7天的所有數(shù)據(jù)。

3.2.3 軟件結(jié)構(gòu)

本次設(shè)計(jì)的CAFC系統(tǒng)，軟件是核心，是系統(tǒng)相關(guān)功能得以實(shí)現(xiàn)的保障。

1）云計(jì)算中心軟件。該軟件擁有實(shí)時(shí)遷移等技術(shù)，能夠承載系統(tǒng)大部分應(yīng)用程序，幫助系統(tǒng)分擔(dān)部分服務(wù)功能。為滿足CAFC系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)要求，云計(jì)算中心軟件被劃分為集群級(jí)軟件和應(yīng)用級(jí)軟件兩個(gè)層次，前者可自動(dòng)化管理云計(jì)算中的虛擬資源和硬件資源，并且為用戶提供任務(wù)管理服務(wù)。后者主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的部分應(yīng)用程序。在對(duì)云計(jì)算機(jī)中心軟件進(jìn)行分層的基礎(chǔ)上，可有效提高售檢票系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2）票務(wù)管理終端軟件?？衫迷朴?jì)算中心交互功能，直接登錄系統(tǒng)填寫(xiě)票務(wù)報(bào)表，進(jìn)行工作交接，并且還可以根據(jù)票務(wù)工作需要及時(shí)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。在票務(wù)管理終端的桌面云中，包括Web？訪問(wèn)模塊和虛擬資源模塊，前者為獨(dú)立模塊，后者為軟件模塊，可通過(guò)訪問(wèn)模塊訪問(wèn)云計(jì)算中心，請(qǐng)求分配虛擬資源，建立起訪問(wèn)模塊與虛擬資源模塊之間的鏈接。在虛擬資源模塊接收到鏈接請(qǐng)求后，票務(wù)人員可在界面上輸入相關(guān)信息，直接調(diào)用虛擬資源，并在屏幕上顯示出所需信息。

3）車(chē)站終端設(shè)備軟件。該軟件由兩個(gè)部分組成：一部分為操作系統(tǒng)，另一部分為應(yīng)用軟件，基于云計(jì)算中心，可對(duì)軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程部署，并且還能完成更新升級(jí)等操作。其中的操作系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，考慮使用需要，經(jīng)過(guò)比選，最終決定選用嵌入式Windows系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)，之所以這樣選擇的主要目的是為了最大限度地減少對(duì)計(jì)算資源的占用。在對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為體現(xiàn)出軟件的先進(jìn)性，采用雙層構(gòu)架，即設(shè)備控制層與應(yīng)用邏輯層。

4 結(jié)論

綜上所述，地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)，在整個(gè)地鐵運(yùn)營(yíng)中具有極其重要的地位和作用，該系統(tǒng)是否先進(jìn)、運(yùn)行是否穩(wěn)定可靠，與地鐵的運(yùn)營(yíng)收益息息相關(guān)。為此，本文以當(dāng)前先進(jìn)的云計(jì)算技術(shù)作為依托，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)某市的地鐵站進(jìn)行試應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，提高了地鐵的運(yùn)營(yíng)效率，具有一定的推廣使用價(jià)值。

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