張?zhí)鞊P 錢麗彥

摘 ?要：隨著高鐵車站客流量的增加，以及旅客服務系統(tǒng)運營時間增長，客服設備的穩(wěn)定性和可靠性對車站穩(wěn)定運營起到了關鍵作用。應用現(xiàn)代計算機技術、通信技術、數(shù)據(jù)分析技術，研制一套高鐵客運專線旅客服務系統(tǒng)客服設備綜合監(jiān)控平臺，通過系統(tǒng)對服務器設備、網(wǎng)絡設備、數(shù)據(jù)庫、應用服務等IT軟硬件進行集中監(jiān)控和管理，實時監(jiān)控設備的運行狀態(tài)，提升對設備運轉(zhuǎn)情況的掌握程度，及時發(fā)現(xiàn)和快速定位系統(tǒng)故障，提高管理效率和維護可靠性，對保證車站設備等系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行具有重要意義。

關鍵詞：高鐵；旅客服務系統(tǒng)；客服設備；綜合監(jiān)控

中圖分類號：TP315 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：2096-4706（2023）14-0020-05

Research on Development of Comprehensive Monitoring and Management Platform for Passenger Service Equipment of High-Speed Railway Passenger Service System

ZHANG Tianyang， QIAN Liyan

（Suzhou Easy Service Information Technology Co.， Ltd.， Suzhou ?215163， China）

Abstract： With the increase inpassenger flow at high-speed railway stations and the increase inoperation time of the passenger service system， the stability and reliability of passenger service equipment play a key role in the stable operation of the station. This paper applies modern computer technology， communication technology and data analysis technology to develop a set of comprehensive monitoring platform for passenger service equipment of passenger service system of high-speed railway passenger dedicated line. Through this system， centralized monitoring and management of server equipment， network equipment， database， application services and other IT software and hardware can be carried out to monitor the operation status of equipment in real time. And it can improve the mastery of equipment operation situation， timely find and quickly locate the system faults， and improve management efficiency and maintenance reliability. It is of great significance to ensure the long-term and stable operation of the station equipment and other systems.

Keywords： high-speed railway; passenger service system; passenger service equipment; comprehensive monitoring

0 ?引 ?言

隨著高速鐵路建設的快速推進，客運工作進入了現(xiàn)代化管理的新階段[1]。以大量自動化設備設施為基礎的高鐵客服系統(tǒng)為旅客出行帶來了舒適、便捷的體驗，客服系統(tǒng)的自動化水平得到了顯著提升[2，3]，包括自動售票機、閘機、廣播、導向揭示等客服設備在內(nèi)的各類現(xiàn)代化設備與軟件的協(xié)同運轉(zhuǎn)、分工合作，實現(xiàn)了客運組織的現(xiàn)代化、科學化管理。

該項目研究的目的是應用現(xiàn)代計算機技術、通信技術、數(shù)據(jù)分析技術，研制一套高鐵旅客服務系統(tǒng)客服設備綜合監(jiān)控平臺，加強對客服設備運轉(zhuǎn)情況的掌握程度，及時響應各類系統(tǒng)、設施的維護需求，通過對設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析，輔助高鐵客服系統(tǒng)運維工作決策，保證車站旅客服務系統(tǒng)的安全可靠運行。

1 ?客服設備運維監(jiān)控系統(tǒng)設計依據(jù)及原則

目前車站設備狀態(tài)通過人工定期巡檢的方式，難以在第一時間發(fā)現(xiàn)故障情況[4，5]。人工上報的故障信息不詳細、準確，信息傳遞速度慢，后端技術人員無法快速地對故障進行響應和處理[6]。對于較為復雜的系統(tǒng)級故障，無法快速進行故障定位，導致處理速度慢，處理流程復雜。缺乏對故障的分析和挖掘手段，無法有效降低故障率，缺乏對系統(tǒng)、設備的遠程控制手段，無法快速解決問題。

因此，需要通過統(tǒng)一綜合監(jiān)控平臺對客服設備進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障、快速故障定位、保證車站設備等系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行[7]。本系統(tǒng)通過對服務器設備、網(wǎng)絡設備、數(shù)據(jù)庫、應用服務等IT軟硬件進行集中監(jiān)控和管理，以降低系統(tǒng)運行管理工作的復雜性，提高管理效率和維護可靠性，避免故障發(fā)生后才去處理的被動狀態(tài)，實現(xiàn)長期穩(wěn)定可靠運行。本系統(tǒng)從設計到實施整個過程中，主要基于以下原則。

1.1 ?全面且深度的監(jiān)控

采集終端支持SNMP、Syslog、Telnet、ODBC/JDBC等多種協(xié)議。可針對設備接口開發(fā)數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序。不管是正常狀態(tài)還是異常狀態(tài)，可挖掘出設備工作的所有資源波動，深度剖析任務前、任務中和任務后設備運行狀態(tài)。

1.2 ?高效率監(jiān)控

采集端對被監(jiān)控系統(tǒng)幾乎無影響的同步監(jiān)控，最高采樣率可達秒級，可在最短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常，適用于實時性要求高的系統(tǒng)。

1.3 ?高可靠性

服務器采用集群部署，不會因為單點故障而導致系統(tǒng)宕機，保證系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)針對運行中可能出現(xiàn)的多種軟、硬件的異常處理、恢復功能進行優(yōu)化和測試，確保在各種情況下都能穩(wěn)定運行。

1.4 ?高靈活性

考慮到設備運行參數(shù)與設備故障之間的復雜聯(lián)系，本系統(tǒng)可靈活定義每個設備故障報警的觸發(fā)邏輯，并可靈活定義報警觸發(fā)邏輯滿足后觸發(fā)的動作。

2 ?系統(tǒng)架構(gòu)

按照高鐵旅客服務系統(tǒng)客服設備綜合監(jiān)控管理平臺的設計依據(jù)，系統(tǒng)能夠以模塊化的方式運轉(zhuǎn)，各個模塊分工合作，構(gòu)建完整的監(jiān)控平臺。本系統(tǒng)軟件主要由四部分組成：集中展示層、核心處理層、數(shù)據(jù)采集層、對象接入層，系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖1所示，下面將分別進行介紹。

2.1 ?對象接入層

主要負責實現(xiàn)設備、軟件的數(shù)據(jù)接入，以及與其他第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，該層是系統(tǒng)的持久化核心，設備的歷史數(shù)據(jù)、分析結(jié)果均存儲于此，具備海量的存儲空間及高速的讀取與寫入速度。

2.2 ?數(shù)據(jù)采集層

主要負責采集被監(jiān)控對象的運行狀態(tài)信息，對原始數(shù)據(jù)分析處理后，將最終數(shù)據(jù)發(fā)送給應用程序服務層。數(shù)據(jù)采集層通過SNMP、Telnet、Syslog、Modbus等方式，采集包括服務器主機設備、存儲設備、網(wǎng)絡交換設備、綜合顯示設備、專用通信設備等各類設備的運行狀態(tài)信息。信息采集模塊是設備綜合監(jiān)控管理平臺的前沿部分，它負責采集各類設備的運行狀態(tài)，把采集的結(jié)果通過通信鏈路傳輸?shù)较到y(tǒng)的后臺服務器。

2.3 ?核心處理層

主要負責接收數(shù)據(jù)采集層獲得的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)計算處理，進行閾值告警等狀態(tài)判別，并將所有數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；同時通過與客戶端交互，將數(shù)據(jù)通過展示層在客戶端展示。負責分析系統(tǒng)采集的設備運轉(zhuǎn)情況，依據(jù)各類分析規(guī)則，判定設備的運轉(zhuǎn)情況，預測設備的未來狀況。負責處理用戶提交的業(yè)務數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)按照流程推進，完成業(yè)務操作，進行數(shù)據(jù)分析。

2.4 ?集中展示層

主要負責在數(shù)據(jù)展示層部署系統(tǒng)客戶端，用戶通過該客戶端進行設備運行狀態(tài)監(jiān)控與系統(tǒng)管理。負責展現(xiàn)系統(tǒng)中設備的綜合監(jiān)控、運行狀態(tài)等內(nèi)容。通過實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術，能及時準確地獲取現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)，是整個系統(tǒng)正常工作的基本前提。

3 ?客服設備運維監(jiān)控系統(tǒng)支撐技術

通過高鐵旅客服務系統(tǒng)客服設備綜合監(jiān)控管理平臺，實現(xiàn)對廣播設備、導向揭示設備、網(wǎng)絡設備、存儲設備、應用服務器、閘機設備等的運行狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、采集、記錄、趨勢分析以及預警、報警，使用戶能夠及時了解設備的運轉(zhuǎn)情況、獲悉故障報警信息，保障設備平穩(wěn)運行。按照現(xiàn)場設備綜合監(jiān)控管理軟件的功能要求，系統(tǒng)能夠以模塊化的方式運轉(zhuǎn)，各個模塊分工合作，構(gòu)建完整的運維系統(tǒng)。旅客服務系統(tǒng)客服設備綜合監(jiān)控管理平臺主要采取如下技術措施。

3.1 ?實時可視化技術

本管理平臺采用可縮放矢量圖形作為設備可視化呈現(xiàn)方式，可在線顯示分布在全國各地的客服系統(tǒng)設備每個數(shù)據(jù)項的數(shù)據(jù)，提供清晰、精確的設備運行狀態(tài)畫面。

3.2 ?實時內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術

本系統(tǒng)采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫存儲采集到的設備數(shù)據(jù)，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫具有以下特點：由于不需要訪問磁盤，速度比關系型數(shù)據(jù)庫快5～10倍；支持標準的SQL、JDBC、API接口；支持嵌入式和服務器部署模式，支持集群；安全管理能力強；支持多版本并發(fā)控制；數(shù)據(jù)庫和表支持磁盤或內(nèi)存模式；支持事務、兩階段提交；支持多個并發(fā)連接，支持表級鎖定；支持基于成本的優(yōu)化器，采用遺傳算法對復雜查詢進行優(yōu)化；數(shù)據(jù)庫文件支持AES加密，密碼采用SHA-256加密算法。

3.3 ?基于HTML5 Web Socket的實時數(shù)據(jù)推送技術

本系統(tǒng)采用基于HTML5 WebSocket的實時數(shù)據(jù)推送技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時推送，實現(xiàn)客戶端的可視化界面能夠和實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)實時同步。此技術可以實現(xiàn)真正的實時數(shù)據(jù)通信，可以支持服務器主動向客戶端推送數(shù)據(jù)。一旦服務器和客戶端通過WebSocket建立起鏈接，服務器便可以主動地向客戶端推送數(shù)據(jù)，從而大大提高實時性。

3.4 ?Webcharts組件可視化技術

本系統(tǒng)采用基于HTML5的曲線生成技術，生成設備工藝參數(shù)趨勢曲線?；贖TML5的參數(shù)曲線顯示在交互性、性能、動畫支持、安全性等方面，比傳統(tǒng)的服務器端生成圖片、Java applet和AdobeFlash技術有很大優(yōu)勢。

4 ?系統(tǒng)監(jiān)測范圍

高鐵旅客服務系統(tǒng)以信息的自動采集和設備的自動控制為基礎，通過集成綜合顯示、客運廣播、等旅客服務功能，實現(xiàn)系統(tǒng)融合、集中操控、信息共享，為鐵路旅客提供購票、進站、候車、乘車、出站等服務信息。旅客服務系統(tǒng)客服設備包括應用服務器、存儲設備、網(wǎng)絡設備、廣播設備、導向揭示設備、檢票閘機、自動售票機等，綜合監(jiān)控管理平臺實現(xiàn)對上述設備的監(jiān)測和管控。設備運行狀態(tài)信息的全局總覽，在一個復合型頁面上綜合顯示。頁面通過樹形結(jié)構(gòu)顯示監(jiān)控設備系統(tǒng)名稱，并且根據(jù)是否有故障進行展示，綜合監(jiān)控健康評分，如果低于100分，則監(jiān)控的設備系統(tǒng)有故障。同時顯示當前的告警數(shù)、當天發(fā)生告警數(shù)、當天恢復多少告警數(shù)、當月發(fā)生多少告警數(shù)、當月恢復多少告警數(shù)，實時顯示監(jiān)控告警數(shù)據(jù)，包括各種類型設備的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如圖2所示。

4.1 ?閘機監(jiān)控

主要負責對車站內(nèi)進站閘機和出站閘機進行監(jiān)控，通過對閘機的通道模式、讀卡器狀態(tài)、主控狀態(tài)、版本狀態(tài)、過票數(shù)等參數(shù)進行監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)閘機運行故障，避免應對閘機故障突發(fā)事件帶來的損失。

4.2 ?自動售票機監(jiān)控

主要負責對車站內(nèi)各類自動售票機進行監(jiān)控，通過對自動售票機的服務狀態(tài)、故障代碼、故障描述、起票號、止票號、總張數(shù)、SDM作廢、自動作廢、實售數(shù)、網(wǎng)票數(shù)等參數(shù)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)自動售票機運行故障，及時搶修，降低設備平均故障間隔時間。

4.3 ?廣播系統(tǒng)監(jiān)控

主要負責對車站作業(yè)區(qū)域的各層候車區(qū)、各站臺、各售票廳、各辦公區(qū)、包裹托取處、行李到達發(fā)送處、出站通道、廣播測試區(qū)的廣播設備監(jiān)控，實時監(jiān)測各廣播系統(tǒng)的掃描引擎狀態(tài)；發(fā)現(xiàn)某回路掃描引擎狀態(tài)異常，立即報警；按區(qū)域可視化實時顯示所有廣播系統(tǒng)的狀態(tài)。

4.4 ?導向設備監(jiān)控

本系統(tǒng)對各售票廳、候車廳、休息室、檢票口、站臺、進站廳、出站廳、出站口的LED屏和PDP屏狀態(tài)進行實時監(jiān)控：實時監(jiān)測各導向屏的狀態(tài)及故障信息；發(fā)現(xiàn)某導向屏發(fā)生故障，立即報警搶修；按區(qū)域可視化顯示所有導向設備的實時狀態(tài)。

4.5 ?服務器監(jiān)控

對站內(nèi)各類型服務器進行監(jiān)控，采集監(jiān)視CPU、內(nèi)存、Syslog、網(wǎng)絡信息、協(xié)議棧信息、磁盤分區(qū)、進程信息、關鍵進程；查看各設備的日志信息，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患；監(jiān)控各應用服務器上運行的關鍵業(yè)務進程，快速發(fā)現(xiàn)異常進程。配置自動告警閾值規(guī)則，超過閾值自動報警（如CPU或內(nèi)存過高），人機交互界面實時展示報警信息，快速定位故障根源。

4.6 ?交換機監(jiān)控

對站內(nèi)各類型網(wǎng)絡交換機進行監(jiān)控，查看各交換機的日志信息，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患；監(jiān)控各交換機的路由表，及時發(fā)現(xiàn)路由故障；采集監(jiān)視CPU、內(nèi)存、Syslog、網(wǎng)絡信息、ARP、路由表；配置自動告警閾值規(guī)則，超過閾值自動報警（如網(wǎng)絡流量異常等）。

4.7 ?網(wǎng)絡安全設備監(jiān)控

本系統(tǒng)對旅服系統(tǒng)防火墻進行監(jiān)控。監(jiān)控指標有：網(wǎng)絡狀態(tài)：收發(fā)包字節(jié)數(shù)、丟包數(shù)、丟包率、啟用/停用狀等，資源狀態(tài)：CPU使用率、內(nèi)存使用率、磁盤使用率等，日志信息：分級別的防火墻詳細日志，日志級別包括警報、事件。日志類型包括：包過濾、代理、入侵檢測、用戶認證、內(nèi)容過濾、設備狀態(tài)、設備管理等。連接狀態(tài)：防火墻上當前的所有連接，包括協(xié)議類型、源地址、目的地址、源端口、目的端口、超時時間、狀態(tài)等屬性。

4.8 ?存儲設備監(jiān)控

本系統(tǒng)對站內(nèi)存儲陣列進行監(jiān)控。監(jiān)控指標有：邏輯磁盤：整體狀況、磁盤狀態(tài)，存儲系統(tǒng)信息：存儲系統(tǒng)名稱、整體狀態(tài)、電源狀態(tài)、電源溫度、風扇狀態(tài)，物理磁盤：整體狀況、物理磁盤狀態(tài)、Smart支持的總體情況、Smart狀態(tài)，控制器：控制器名稱、控制器整體運行狀況、控制器當前狀態(tài)、加速器整體狀態(tài)、加速器電池狀態(tài)、加速器錯誤代碼等。

5 ?結(jié) ?論

高鐵旅客服務系統(tǒng)具有統(tǒng)一標準，需要運行安全可靠，確保系統(tǒng)能夠7×24正常運營。本文針對客服設備搭建一套基于網(wǎng)絡技術、信息技術、現(xiàn)代智能化、云計算等的設備綜合監(jiān)控平臺，對高鐵旅客服務系統(tǒng)客服設備所管控的服務器、網(wǎng)絡設備、存儲設備，以及旅客服務系統(tǒng)中的廣播設備、導向揭示系統(tǒng)、閘機檢票設備、自動售票設備的運行狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集，將采集結(jié)果通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸?shù)胶笈_服務器進行運算展示，并按照系統(tǒng)為各類設備配置的規(guī)則，分析設備運轉(zhuǎn)情況，判定設備的運轉(zhuǎn)情況，預測設備的未來狀況，實現(xiàn)旅客服務系統(tǒng)及客服設備的穩(wěn)定和可靠運行。

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作者簡介：張?zhí)鞊P（1978—），男，漢族，遼寧本溪

人，中級工程師，碩士研究生，研究方向：自動化技術；錢麗彥（1980—），女，漢族，江蘇蘇州人，助理工程師，本科，研究方向：計算機信息管理。