基于云架構(gòu)的地鐵售檢票系統(tǒng)方案探討

云南南天電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司 軌道交通業(yè)務(wù)部 方亞敏

0.引言

傳統(tǒng)地鐵售檢票系統(tǒng)采用五層架構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為：清分中心層、線路中心系統(tǒng)層、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層、車站終端設(shè)備層、票卡介質(zhì)層。系統(tǒng)的各個(gè)層級(jí)的運(yùn)行具有相對(duì)獨(dú)立性，當(dāng)某一層級(jí)系統(tǒng)產(chǎn)生問題時(shí)不會(huì)影響到其他層級(jí)的運(yùn)行，但同時(shí)又相互關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)地鐵票務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)體系。售檢票五層系統(tǒng)架構(gòu)雖然運(yùn)行穩(wěn)定，但長(zhǎng)期來說缺點(diǎn)比較明顯，如：（1）建設(shè)及維護(hù)成本高、（2）資源利用率底、（3）針對(duì)地鐵工程具有長(zhǎng)期性特點(diǎn)，隨著時(shí)間的推移，大部分設(shè)備都已更新?lián)Q代，地鐵售檢票系統(tǒng)也需要升級(jí)來適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展、（4）隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，手機(jī)支付、二維碼等在地鐵中的應(yīng)用也非常廣泛、如果在現(xiàn)有五層架構(gòu)基礎(chǔ)上改造也顯得笨重，本文基于這些缺點(diǎn)引入云計(jì)算售檢票系統(tǒng)的建設(shè)方案。

1.地鐵售檢票系統(tǒng)傳統(tǒng)五層架構(gòu)

第一層是清分中心系統(tǒng)（ACC），每個(gè)地鐵運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)中只有一個(gè)，負(fù)責(zé)地鐵票務(wù)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)參數(shù)的制定、客流收益清分等功能，每條線路都需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至清分中心；第二層是線路中心系統(tǒng)（LCC），每條線路需要搭建一套線路中央，接收清分中心下發(fā)的參數(shù)，以及管理車站運(yùn)營(yíng)、車站監(jiān)控，收集本線路AFC系統(tǒng)產(chǎn)生的交易和審計(jì)數(shù)據(jù)；第三層是車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（SC），每個(gè)車站都需要搭建車站服務(wù)器，接收線路下發(fā)的參數(shù)，并且轉(zhuǎn)發(fā)到終端設(shè)備，以及采集終端設(shè)備產(chǎn)生的狀態(tài)和交易等數(shù)據(jù)；第四層是車站終端設(shè)備（SLE），與車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接交互，直接為乘客提供售檢票服務(wù)的設(shè)備；第五層票卡介質(zhì)層，如儲(chǔ)值票、一卡通、單程票等，數(shù)據(jù)流如圖1所示，每層都對(duì)應(yīng)獨(dú)立但又相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。

圖1

2.基于云架構(gòu)售檢票系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

云架構(gòu)售檢票系統(tǒng)，從業(yè)務(wù)角度來說，細(xì)分為：（1）離線數(shù)據(jù)歸集、歸集的數(shù)據(jù)類型有：終端設(shè)備狀態(tài)、離線交易等數(shù)據(jù)；（2）售檢票系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線業(yè)務(wù)，包括客服在線業(yè)務(wù)和票務(wù)系統(tǒng)在線業(yè)務(wù)，其中客服業(yè)務(wù)包括：辦卡、充值、掛失、補(bǔ)辦等業(yè)務(wù)；票務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)包括：票卡庫(kù)存、票卡回收、現(xiàn)金管理、發(fā)票管理等；（3）后臺(tái)數(shù)據(jù)分析，通過分析、從中可以獲取票卡使用情況、流失率、運(yùn)營(yíng)收益情況、客流信息等。通過云計(jì)算中心、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，也可以深入挖掘客戶需求和行為習(xí)慣，更好更方便的服務(wù)乘客，以及及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，有針對(duì)性的提前生成設(shè)備保養(yǎng)計(jì)劃等信息，形成智能軌道交通售檢票系統(tǒng)。

從技術(shù)架構(gòu)來說，售檢票系統(tǒng)云架構(gòu)系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)：（1）第一層是IaaS，提供網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)等硬件基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)；（2）第二層是PaaS，提供軟件部署、運(yùn)行的基礎(chǔ)平臺(tái)、如操作系統(tǒng)；（3）第三層是SaaS，軟件即服務(wù)，也是我們比較關(guān)心的一層，與業(yè)務(wù)掛鉤。我們重點(diǎn)關(guān)注的是SaaS層，其他兩層目前都有比較成熟的解決方案，對(duì)于企業(yè)來說可以建立自己的私有云，也可以跟第三方合作，采用公有云方式，我們重點(diǎn)專注于業(yè)務(wù)的開發(fā)即可。

分布式架構(gòu)我們可以采用Dubbo+Zookeeper技術(shù)提供服務(wù)總線，Dubbo是一個(gè)分布式服務(wù)框架，致力于提供高性能和透明化的RPC遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用方案，以及SOA服務(wù)治理方案。車站、線路、清分等的各個(gè)子系統(tǒng)相關(guān)的服務(wù)注冊(cè)到Zookeeper，客戶端調(diào)用Zookeeper完成整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)。這種架構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）透明化的遠(yuǎn)程方法調(diào)用，就像調(diào)用本地方法一樣調(diào)用遠(yuǎn)程方法；（2）軟負(fù)載均衡及容錯(cuò)機(jī)制；（3）服務(wù)自動(dòng)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)。

3.售檢票系統(tǒng)云平臺(tái)改造方案

要突破傳統(tǒng)的五層架構(gòu)，比例合理及可靠的一種方案采用云架構(gòu)方式來解決這些缺點(diǎn)，將清分中心層、線路中心系統(tǒng)層、車站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層合并為一層為云計(jì)算中心層，合并的優(yōu)點(diǎn)：每條線路、各個(gè)車站不再需要單獨(dú)建立售檢票機(jī)機(jī)房和服務(wù)器設(shè)備，只需要搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境連接至云計(jì)算中心，在車站、線路控制室部署控制臺(tái)連接到云計(jì)算中心虛擬出來的線路及車站系統(tǒng)就能管理和監(jiān)控線路、車站運(yùn)營(yíng)、及所有終端設(shè)備。終端設(shè)備軟件通過升級(jí)改造與云平臺(tái)對(duì)接，主要終端設(shè)備改造內(nèi)容有：

（1）自動(dòng)檢票機(jī)（GATE）：將產(chǎn)生的離線交易數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)由上傳至車站服務(wù)器改為上傳至云平臺(tái)中心離線數(shù)據(jù)歸集系統(tǒng)。

（2）自動(dòng)售票機(jī)（TVM）：離線發(fā)售數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)直接上傳至云平臺(tái)中心數(shù)據(jù)歸集系統(tǒng)；在線充值改為指向云平臺(tái)中心在線業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)。

（3）半自動(dòng)售票機(jī)（BOM）：處理發(fā)卡、充值、退卡、掛失等直接連接至云平臺(tái)中心在線業(yè)務(wù)系統(tǒng)；票卡更新、單程票發(fā)售等脫機(jī)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)上傳至平臺(tái)中心數(shù)據(jù)歸集系統(tǒng)。

系統(tǒng)升級(jí)后，可以通過逐站接入的方式進(jìn)行，升級(jí)期間，原有系統(tǒng)和云平臺(tái)系統(tǒng)共同運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定后，再將所有車站系統(tǒng)接入云平臺(tái)中，接入后，釋放大量原來車站工作的服務(wù)器，可以用來作為云平臺(tái)基礎(chǔ)建設(shè)使用或者其他輔助系統(tǒng)的使用，節(jié)省了大量的服務(wù)器資源以及降低維護(hù)成本。

4.結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，基于云架構(gòu)、大數(shù)據(jù)分析的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)方案相對(duì)成熟，售檢票系統(tǒng)作為地鐵運(yùn)營(yíng)的主要系統(tǒng)，采用云架構(gòu)的方案建設(shè)將是一種趨勢(shì)，并且越來越多的新線開通也逐漸趨向于這種模式，最大的優(yōu)點(diǎn)除了建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)管理成本明顯降低外，也能提升運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)集中后，通過成熟的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以挖掘出更多有利于地鐵運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)，最終形成完全智能的售檢票系統(tǒng)。

[1]孟存喜.大數(shù)據(jù)、云計(jì)算在軌道交通工程中的應(yīng)用需求[J].土木建筑工程信息技術(shù),2015(05).

[2]姬倩倩,溫浩宇.公共交通大數(shù)據(jù)平臺(tái)架構(gòu)研究[J].電子科技,2015(2).

[3]陳鵬輝.城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].城市軌道交通研究,2009(5).