軌道交通乘客信息查詢系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

智 鵬，蔣秋華，于 鑫

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081）

隨著軌道交通建設(shè)的快速發(fā)展，已逐步形成了一張龐大的“城市軌道交通網(wǎng)”，市民出行有了更為便捷的途徑，同時(shí)也增加了如何合理選擇線路的難度。本文通過解決網(wǎng)絡(luò)化乘客信息查詢系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套穩(wěn)定、使用方便、信息豐富、功能強(qiáng)大、普遍適用的城市軌道交通乘客信息網(wǎng)絡(luò)化查詢系統(tǒng)[1]。

1 軟件總體結(jié)構(gòu)

乘客信息自助查詢系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 軟件總體結(jié)構(gòu)圖

（1）應(yīng)用服務(wù)軟件

是本查詢系統(tǒng)的核心。支持對(duì)全線聯(lián)網(wǎng)查詢系統(tǒng)多條線路、多臺(tái)查詢機(jī)終端軟件的程序版本監(jiān)控、程序下發(fā)、新數(shù)據(jù)分發(fā)；實(shí)現(xiàn)對(duì)所有查詢機(jī)的終端監(jiān)控功能，可實(shí)時(shí)查詢到服務(wù)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程重啟。

（2）終端自助查詢軟件（C/S架構(gòu)）

提供查詢機(jī)終端乘客信息自助查詢服務(wù)功能，為乘客提供信息查詢服務(wù)。在查詢機(jī)終端設(shè)備中存儲(chǔ)查詢功能與緩存功能，保證在脫機(jī)情況下能提供地鐵線路信息查詢。

（3）后臺(tái)管理軟件（B/S架構(gòu)）[2]

采用B/S架構(gòu)搭建，為地鐵運(yùn)營(yíng)管理人員提供基于瀏覽器的信息管理功能，實(shí)現(xiàn)乘客信息查詢終端各種信息的維護(hù)、數(shù)據(jù)發(fā)布、設(shè)備監(jiān)控等功能。

（4）系統(tǒng)接口服務(wù)軟件

主要實(shí)現(xiàn)乘客信息查詢系統(tǒng)與地鐵乘客信息系統(tǒng)（PIS）之間的信息交互功能，包括時(shí)鐘信息、天氣信息、線路/車站臨時(shí)公告信息等，實(shí)現(xiàn)與PIS系統(tǒng)的信息聯(lián)動(dòng)和統(tǒng)一發(fā)布，并在乘客查詢機(jī)軟件中進(jìn)行展現(xiàn)。

以上4部分軟件，從提供的不同功能結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行拆分，各軟件之間通過相應(yīng)的接口協(xié)議（或數(shù)據(jù)庫(kù)表）進(jìn)行通訊，降低各子系統(tǒng)之間的耦合關(guān)聯(lián)性。

2 數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)

乘客信息查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體遵照“統(tǒng)一的運(yùn)營(yíng)管理模式、發(fā)布規(guī)則、廣告管理規(guī)則、權(quán)限管理規(guī)則、數(shù)據(jù)交互格式、安全管理規(guī)則及乘客服務(wù)界面風(fēng)格等”。

查詢機(jī)的數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括：通過系統(tǒng)管理后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)、通過PCC系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口接入。為了便于系統(tǒng)的管理和使用，數(shù)據(jù)通過PCC系統(tǒng)接入，保證整個(gè)PIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性，減少用戶數(shù)據(jù)的錄入。

2.1 從PCC獲取數(shù)據(jù)

（1）文件形式包括：運(yùn)營(yíng)公告、乘客須知、列車時(shí)刻表、首末車時(shí)間。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)形式包括：天氣信息、新聞信息、實(shí)時(shí)視頻、用戶信息、用戶權(quán)限信息、線路信息、車站信息。

綜上所述，我們?cè)谛W(xué)生語(yǔ)文教學(xué)中，作為新世紀(jì)的人民教師應(yīng)該加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷給自己充電，首先提高教師本身的創(chuàng)新意識(shí)和在教學(xué)上的創(chuàng)新，做教學(xué)的有心人。積極引入現(xiàn)代教育技術(shù)（如：多媒體教學(xué)及幾何畫板和各種直觀教具）并引導(dǎo)學(xué)生積極探索，勇于質(zhì)疑，敢于猜想，尚于歸納總結(jié)綜合。在解證題目時(shí)常進(jìn)行一題多變、一題多解的訓(xùn)練，使思維得到充分發(fā)散和收斂，為祖國(guó)的明天培養(yǎng)出更多的創(chuàng)造型人才。

（3）NTP時(shí)鐘同步形式：終端與LC進(jìn)行時(shí)鐘校隊(duì)，LC與PCC進(jìn)行時(shí)鐘校隊(duì)。

2.2 上傳給PCC數(shù)據(jù)

（1）設(shè)備管理類數(shù)據(jù)：查詢機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)上報(bào)。

（2）后臺(tái)數(shù)據(jù)維護(hù)日志數(shù)據(jù)：查詢機(jī)將操作日志（登錄/退出、增加/ 修改/刪除數(shù)據(jù)、軟件版本更新）等日志上報(bào)PCC總控中心。

3 軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)

乘客信息查詢系統(tǒng)軟件采用分層體系結(jié)構(gòu)搭建，如圖2。所有業(yè)務(wù)服務(wù)采用服務(wù)組件方式提供。

圖2 軟件層次結(jié)構(gòu)圖

3.1 客戶端

用戶層提供乘客信息查詢終端的查詢功能和數(shù)據(jù)維護(hù)管理功能兩部分。

查詢機(jī)終端查詢軟件為C/S架構(gòu)，采用VC +Flash + GIS技術(shù)開發(fā)，通過將Flash和MPX電子地圖控件相結(jié)合，為前端用戶提供良好的人機(jī)交互界面，達(dá)到較好的視覺查詢效果。

數(shù)據(jù)維護(hù)管理功能為B/S架構(gòu)，采用J2EE技術(shù)搭建，用戶通過IE瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)維護(hù)管理和設(shè)備管理功能。

3.2 接口方式

通訊層采用Http+ XML + JavaScript技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。它是整個(gè)乘客信息查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互和信息共享實(shí)現(xiàn)層，采用XML交互方式[3]和JavaScript客戶端腳本語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。

3.3 服務(wù)層

服務(wù)組件層是乘客信息查詢系統(tǒng)的核心服務(wù)層，為系統(tǒng)提供各種核心信息查詢服務(wù)，主要通過地鐵信息查詢組件、公交換乘查詢組件、GIS Server組件、GIS Engine組件[5]和PCC接口組件實(shí)現(xiàn)公交換乘查詢、新聞公告、地鐵時(shí)刻表、地鐵換乘的信息及地圖查詢等服務(wù)功能。

3.4 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層作為整個(gè)乘客信息查詢系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為了保證系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)真實(shí)有效，建立合理可行的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括公交信息數(shù)據(jù)庫(kù)、地鐵相關(guān)信息數(shù)據(jù)庫(kù)、地圖庫(kù)等數(shù)據(jù)信息。

數(shù)據(jù)管理安全主要考慮系統(tǒng)本身數(shù)據(jù)的備份、存儲(chǔ)，防丟失。所有數(shù)據(jù)的發(fā)布需要進(jìn)行嚴(yán)格權(quán)限限制等，建立相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)布審批機(jī)制，數(shù)據(jù)的審核、發(fā)布需分配到相對(duì)應(yīng)的人員，系統(tǒng)中建立數(shù)據(jù)發(fā)布審計(jì)日志。

3.5 環(huán)境層

作為整個(gè)乘客信息查詢系統(tǒng)的硬件和網(wǎng)絡(luò)支持環(huán)境層，為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供硬件平臺(tái)和良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。包括自助查詢終端、運(yùn)行操作系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器、交換機(jī)、防火墻、數(shù)據(jù)庫(kù)以及應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)等。

4 硬件配置

由于地鐵車站相對(duì)室內(nèi)使用環(huán)境比較惡劣，所以在選擇查詢系統(tǒng)運(yùn)行硬盤平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境要全面考慮溫度、濕度、防風(fēng)沙和振動(dòng)等這些實(shí)際應(yīng)用問題。

4.1 查詢系統(tǒng)主機(jī)的合理選配

該系統(tǒng)采用無(wú)風(fēng)扇嵌入式工業(yè)計(jì)算機(jī)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、高速性和可靠性。

4.2 查詢系統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)存儲(chǔ)硬盤和CF卡相結(jié)合的綜合應(yīng)用方式，如系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及音頻等信息存儲(chǔ)在工業(yè)級(jí)硬盤上，靜態(tài)本地?cái)?shù)據(jù)和操作系統(tǒng)單獨(dú)在CF卡上存儲(chǔ)和運(yùn)行，并在存儲(chǔ)硬盤上做系統(tǒng)冗余備份。進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)和信息存儲(chǔ)的穩(wěn)定性和可靠性。

4.3 查詢觸摸一體機(jī)合理選配

采用19英寸以上，顯示比例為16∶9或16∶10的LCD專用液晶顯示器，分辨率為1280×1024以上的紅外一體觸摸屏。

4.4 硬件設(shè)備安全設(shè)計(jì)

硬件安全主要包括查詢機(jī)本身的安全管理、服務(wù)器的安全。查詢機(jī)本身需要防盜、防撬，采用Windows XPE嵌入式操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的讀寫也需要采取一定的安全策略。另外，查詢機(jī)設(shè)備需要在本系統(tǒng)進(jìn)行注冊(cè)簽到，才能進(jìn)行使用。

5 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了適應(yīng)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合軌道交通路網(wǎng)的應(yīng)用情況，整個(gè)乘客信息查詢系統(tǒng)按照車站級(jí)、線路級(jí)和網(wǎng)路級(jí)的三級(jí)聯(lián)網(wǎng)3層管理結(jié)構(gòu)（乘客信息查詢總控中心PCC＋分線路信息查詢中心LC＋站內(nèi)信息自助查詢終端）進(jìn)行設(shè)置。

查詢機(jī)終端軟件采用C/S結(jié)構(gòu)和本地?cái)?shù)據(jù)緩存技術(shù)，查詢機(jī)日常查詢?cè)L問都是訪問本地?cái)?shù)據(jù)文件，PCC和LC作為后臺(tái)數(shù)據(jù)維護(hù)管理和發(fā)布、程序更新、數(shù)據(jù)同步用，在系統(tǒng)內(nèi)部局域網(wǎng)斷開時(shí)，系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行，冗余度高。

所有信息發(fā)布通過IE瀏覽器方式訪問PCC總控中心服務(wù)器。發(fā)布新數(shù)據(jù)后，PCC總控中心通知各LC更新數(shù)據(jù)，再由LC通知各車站查詢機(jī)更新數(shù)據(jù)，并本地進(jìn)行存儲(chǔ)，整個(gè)數(shù)據(jù)更新環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了快速、網(wǎng)絡(luò)通道帶寬占用少等特點(diǎn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

乘客信息自助查詢系統(tǒng)已經(jīng)在北京地鐵大興線和房山線投入使用，通過數(shù)月的穩(wěn)定運(yùn)行，取得了良好的應(yīng)用效果。地鐵公司建成了信息化、集成化、智能化的乘客信息網(wǎng)絡(luò)化查詢系統(tǒng)，提升了企業(yè)全新現(xiàn)代化服務(wù)方式的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

本系統(tǒng)采用跨平臺(tái)的J2EE架構(gòu)和設(shè)計(jì)合理的C/S和B/S軟件架構(gòu)，具有良好的擴(kuò)展性和移植性，可以針對(duì)不同城市地鐵應(yīng)用的實(shí)際需求，進(jìn)行推廣應(yīng)用。

[1]陳春嬌. 完善上海軌道交通網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)乘系統(tǒng)管理的探討[J]. 城市軌道交通研究，2010（4）：42-45.

[2]任泰明. 基于B/S結(jié)構(gòu)的軟件開發(fā)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.

[3]劉京華. Java Web整合開發(fā)王者歸來(lái)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[4]吳文國(guó). XML入門經(jīng)典[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[5]Roger Tomlinson. 地理信息系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)施[M]. 蔣波濤，譯.北京：測(cè)繪出版社，2010.