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★中鐵咨詢建筑工程設(shè)計(jì)研究院韓松，許茁，張倩，李金冬

★成都四為電子信息股份有限公司高世良，于世泳

★張家口鐵建交通有限公司張沛綱

★中鐵六局集團(tuán)有限公司建筑安裝分公司郭啟龍

1　項(xiàng)目背景

太子城客運(yùn)樞紐位于張家口市崇禮區(qū)太子城高鐵站東側(cè)，太子城高鐵站與規(guī)劃1號(hào)路之間。作為2022年冬奧會(huì)崇禮賽區(qū)的重要配套工程，本工程解決由城際鐵路與區(qū)域短途交通的換乘功能。涉及交通工具涵蓋公交、巴士、出租車、社會(huì)車輛等，解決本區(qū)域全方位交通換乘的交通功能。要求同時(shí)兼?zhèn)滟惽昂唾惡笫褂霉δ堋?/p>

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)大中型城市的客運(yùn)交通樞紐建設(shè)已從小規(guī)模、功能簡(jiǎn)單、單一化向大規(guī)模、復(fù)雜化、功能多元化發(fā)展。綜合交通樞紐需要監(jiān)管的對(duì)象多的特性，對(duì)組織管理工作提出特殊的要求，對(duì)交通運(yùn)營(yíng)管理提出新的挑戰(zhàn)。

國(guó)內(nèi)各地都在全面推進(jìn)數(shù)字交通建設(shè)，加快構(gòu)建實(shí)時(shí)感知、高效響應(yīng)、智能管控、指尖服務(wù)的新型智能交通管理體系的工作。客運(yùn)交通樞紐智能管理系統(tǒng)是整個(gè)客運(yùn)交通樞紐的大腦，新技術(shù)在其中的應(yīng)用更是重中之重。

2　系統(tǒng)架構(gòu)

2.1　系統(tǒng)硬件架構(gòu)

目前客運(yùn)交通樞紐管理系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的中心服務(wù)器加工作站模式，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行維護(hù)，不利于提高整個(gè)客運(yùn)交通樞紐系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和維護(hù)管理方便性。

基于云計(jì)算技術(shù)的客運(yùn)交通樞紐智能管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱：智能管理系統(tǒng)）硬件采用虛擬化與云計(jì)算技術(shù)來構(gòu)建IT系統(tǒng)，提升IT系統(tǒng)的資源利用率。采用基于分布式處理技術(shù)、虛擬化技術(shù)和集群技術(shù)實(shí)現(xiàn)，作為云計(jì)算資源池存儲(chǔ)資源池的一部分，為計(jì)算資源池提供高速、可靠、安全的塊存儲(chǔ)服務(wù)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖

2.2　系統(tǒng)軟件架構(gòu)

智能管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)采用B/S+移動(dòng)App的架構(gòu)模式。PC端為采用B/S架構(gòu)，B/S架構(gòu)是WEB興起后的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式，WEB瀏覽器是客戶端最主要的應(yīng)用軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。客戶機(jī)上只要安裝一個(gè)瀏覽器，瀏覽器通過Web服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。這樣就大大簡(jiǎn)化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

移動(dòng)端采用移動(dòng)App方式，充分利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端“功能豐富”、”“小巧輕便”及“通訊便捷”的特點(diǎn)，開發(fā)適合的業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隨時(shí)處理信息即時(shí)獲取、消息即時(shí)送達(dá)的目標(biāo)。

3　系統(tǒng)中的新技術(shù)應(yīng)用

3.1　服務(wù)端采用Java的微服務(wù)架構(gòu)

智能管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)服務(wù)端摒棄了傳統(tǒng)的JavaMVC模式而選用了Spring Cloud微服務(wù)框架進(jìn)行開發(fā)，其具有如下特點(diǎn)：

（1）富有成效的生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)：微服務(wù)背后的核心原則是將大型應(yīng)用程序分割成小型的獨(dú)立功能。每個(gè)功能都由一個(gè)小型，超集中的團(tuán)隊(duì)提供支持，該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)其服務(wù)并確保他們?yōu)樵摲?wù)選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，流程和工具。負(fù)責(zé)專門的職能可以確保團(tuán)隊(duì)確切地知道他們關(guān)注的是什么以及他們的可交付時(shí)間表。這一重點(diǎn)可以幫助團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)并提高生產(chǎn)力。

（2）更快的部署：每個(gè)微服務(wù)都按照自己的流程運(yùn)行，通常管理自己的數(shù)據(jù)庫(kù)。這使得IT團(tuán)隊(duì)無(wú)須與其他應(yīng)用程序協(xié)調(diào)，或等待部署代碼，直到整個(gè)應(yīng)用程序或更新準(zhǔn)備就緒。每個(gè)微服務(wù)團(tuán)隊(duì)都可以設(shè)置和管理他們的部署計(jì)劃，以更快地完成項(xiàng)目并提高應(yīng)用程序部署的整體速度。

（3）錯(cuò)誤和故障隔離：當(dāng)微服務(wù)架構(gòu)隔離功能時(shí)，它也會(huì)隔離錯(cuò)誤。一個(gè)微服務(wù)中的問題不會(huì)關(guān)閉整個(gè)應(yīng)用程序，它將包含在該區(qū)域中，而其他微服務(wù)繼續(xù)運(yùn)行。這不僅可以延長(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間，還可以更輕松地查明問題的根源并解決問題。

（4）安全監(jiān)控：隔離錯(cuò)誤的相同結(jié)構(gòu)隔離了安全問題。即使應(yīng)用程序的某個(gè)部分受到損害或遇到安全問題，它也不會(huì)影響應(yīng)用程序的其他區(qū)域。這種隔離使得在保持應(yīng)用程序正常運(yùn)行的同時(shí)更容易識(shí)別問題并快速解決問題。

（5）兼容CI/CD和敏捷：微服務(wù)架構(gòu)與軟件行業(yè)中最有效的過程兼容，包括CI，CD，敏捷和容器方法。團(tuán)隊(duì)可以選擇最適合他們需求的流程，將微服務(wù)集成到他們的開發(fā)方法中并使用他們喜歡的任何工具，例如Docker和Kubernetes用于容器或FlexDeploy for DevOps。

（6）質(zhì)量改進(jìn)：通過在聚焦模塊中工作，微服務(wù)架構(gòu)提高了應(yīng)用系統(tǒng)的整體質(zhì)量。團(tuán)隊(duì)專注于小型，定義明確的功能，使他們能夠創(chuàng)建高質(zhì)量的代碼。這不僅會(huì)對(duì)代碼的可靠性產(chǎn)生積極影響，還可以更輕松地管理代碼庫(kù)中的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)第三方服務(wù)的可伸縮性和可重用性。

（7）可擴(kuò)展性：可以從應(yīng)用程序中輕松提取獨(dú)立功能，以便在其他應(yīng)用程序中重用和重新調(diào)整用途，并提高可伸縮性。各個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)還可以實(shí)現(xiàn)和部署他們的代碼，而無(wú)需考慮更大的IT團(tuán)隊(duì)或部門的日程安排。這使得大型組織更容易使用微服務(wù)架構(gòu)來減少可能延遲部署的內(nèi)部政治和其他問題。

3.2　Web采用前后端分離技術(shù)

前后端分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以實(shí)現(xiàn)真正的前后端解耦，前端服務(wù)器使用NGINX。前端/WEB服務(wù)器放css，js，圖片等一系列靜態(tài)資源，前端服務(wù)器負(fù)責(zé)控制頁(yè)面引用、跳轉(zhuǎn)、路由，前端頁(yè)面異步調(diào)用后端的接口，后端/應(yīng)用服務(wù)器使用tomcat（把tomcat想象成一個(gè)數(shù)據(jù)提供者），加快個(gè)體響應(yīng)速度。

（2）發(fā)現(xiàn)bug，可以快速定位是誰(shuí)的問題，不會(huì)出現(xiàn)相互扯皮的現(xiàn)象。頁(yè)面邏輯，跳轉(zhuǎn)錯(cuò)誤，瀏覽器兼容問題，腳本錯(cuò)誤，頁(yè)面樣式等問題，全部由前端工程師負(fù)責(zé)。接口數(shù)據(jù)出錯(cuò)，數(shù)據(jù)沒有提交成功，應(yīng)答超時(shí)等問題全部由后端工程師解決。前后端雙方互不干擾。

（3）在大并發(fā)的情況下，我們可以同時(shí)水平擴(kuò)展前后端服務(wù)器，比如淘寶的一個(gè)首頁(yè)就需要2000+臺(tái)前端服務(wù)器做集群來抗住日均多少億+的日均pv。

（4）減少后端服務(wù)器的并發(fā)/負(fù)載壓力。除了接口以外的其他所有http請(qǐng)求全部轉(zhuǎn)移到前端nginx上，接口請(qǐng)求是tomcat，參考nginx反向代理tomcat。除了第一次頁(yè)面請(qǐng)求外，瀏覽器會(huì)大量調(diào)用本地緩存。

（5）即使后端服務(wù)器宕機(jī)了，前端頁(yè)面也會(huì)正常那個(gè)訪問，只不過數(shù)據(jù)出不來而已。

（6）app相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，通過一些代碼重構(gòu)或服務(wù)接口復(fù)用，提升效率（多端應(yīng)用）。

（7）頁(yè)面顯示的東西再多也不怕，因?yàn)槭钱惒郊虞d。

（8）nginx支持頁(yè)面熱部署，不用重啟服務(wù)器，前端升級(jí)更無(wú)縫。

（9）參加代碼的維護(hù)性和易讀性。

（10）提升開發(fā)效率，因?yàn)榭梢郧昂蠖瞬⑿虚_發(fā)，并不是以前的強(qiáng)依賴。

（11）前端大量的組件代碼得以復(fù)用，組件化，提升開發(fā)效率。

3.3　Web服務(wù)器選用Nginx

Nginx具有如下特點(diǎn)：

（1）可以高并發(fā)連接：官方測(cè)試Nginx能夠支撐5萬(wàn)并發(fā)連接，實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中可以支撐2~4萬(wàn)并發(fā)連接數(shù)。

（2）內(nèi)存消耗少。

（3）成本低廉：Nginx為開源軟件，采用的是2-clause BSD-like協(xié)議，可以免費(fèi)試用，并且可用于商業(yè)用途。

（4）配置文件非常簡(jiǎn)單：網(wǎng)絡(luò)和程序一樣通俗易懂，即使，非專用系統(tǒng)管理員也能看懂。

（5）支持Rewrite重寫：能夠根據(jù)域名、URL的不同，將http請(qǐng)求分到不同的后端服務(wù)器群組。

（6）內(nèi)置的健康檢查功能：如果NginxProxy后端的某臺(tái)Web服務(wù)器宕機(jī)了，不會(huì)影響前端的訪問。

（7）節(jié)省帶寬：支持GZIP壓縮，可以添加瀏覽器本地緩存的Header頭。

（8）穩(wěn)定性高：用于反向代理，宕機(jī)的概率微乎其微。

（9）支持熱部署：Nginx支持熱部署，它的自動(dòng)特別容易，并且，幾乎可以7天*24小時(shí)不間斷的運(yùn)行，即使，運(yùn)行數(shù)個(gè)月也不需要重新啟動(dòng)，還能夠在不間斷服務(wù)的情況下，對(duì)軟件版本進(jìn)行升級(jí)。

4　系統(tǒng)效益分析

（1）實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能控制，提升能耗效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

通過對(duì)空調(diào)及通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、冷熱源、熱風(fēng)幕、電伴熱、電動(dòng)開啟窗、電動(dòng)門、能源管理、視頻監(jiān)控等多個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)控從多個(gè)維度進(jìn)行運(yùn)行管理控制策略，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，整體節(jié)能效果可達(dá)15%。

（2）有效降低設(shè)備運(yùn)維的人工成本。

采用云計(jì)算技術(shù)來構(gòu)建IT系統(tǒng)，提升IT系統(tǒng)的資源利用率，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)硬件平臺(tái)通過使用公有云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)造價(jià)，減輕了用戶IT維保壓力。同時(shí)通過設(shè)備狀態(tài)的集中實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少傳統(tǒng)的人員巡視工作，有效降低運(yùn)維成本，合計(jì)每年降低維護(hù)成本20%以上。

（3）科學(xué)管理和維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

通過對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能化分析，合理安排設(shè)備保養(yǎng)，減少故障維修，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。客運(yùn)設(shè)備的維修方式由發(fā)生問題事后處理的“故障修”方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)自動(dòng)采集信息、預(yù)警預(yù)判、定位精準(zhǔn)的“狀態(tài)修”方式，盡可能在故障發(fā)生前把問題解決在萌芽狀態(tài)，減少了設(shè)備故障影響正常使用情況的發(fā)生。以南京南為例，設(shè)備故障同比下降4.2%；故障平均處理時(shí)間同比下降11%；設(shè)備日修復(fù)率同比提升3.7%。

5　結(jié)語(yǔ)

智能管理系統(tǒng)基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)安全體系，統(tǒng)籌管理客運(yùn)交通樞紐各個(gè)系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)，為綜合客運(yùn)交通樞紐的智能應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)支撐。通過對(duì)建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、能源管理系統(tǒng)（EMS）、智能照明、視頻監(jiān)控、停車場(chǎng)管理等各個(gè)子系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)樞紐內(nèi)設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)行能耗、樞紐整體的能效、環(huán)境、安全、告警的集中監(jiān)控。

智能管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)測(cè)，提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)：具備與其它客運(yùn)樞紐相關(guān)業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)及鐵路部門相關(guān)業(yè)務(wù)信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)共享交換能力，實(shí)現(xiàn)覆蓋數(shù)據(jù)生命周期各階段的全維度數(shù)據(jù)安全保障體系，提升數(shù)據(jù)支撐能力和數(shù)據(jù)服務(wù)能力，打造統(tǒng)一的綜合交通樞紐數(shù)據(jù)基底。

智能管理系統(tǒng)通過移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端和設(shè)備管理功能在綜合客運(yùn)交通樞紐智能管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，提高了用戶對(duì)整個(gè)樞紐設(shè)備管理的自動(dòng)化能力，便于用戶對(duì)機(jī)電設(shè)備全生命周期的運(yùn)行管理和維護(hù)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年12月刊