基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊翼

摘 要：地鐵是現(xiàn)代化城市發(fā)展的產(chǎn)物，相較于傳統(tǒng)的公交系統(tǒng)地鐵快速、高效的運(yùn)輸特性使其成為了城市公共交通體系中極為重要的組成部分。為緩解我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化所帶來(lái)的巨大的交通壓力，我國(guó)有相當(dāng)一部分城市都相繼開(kāi)展了地鐵建設(shè)計(jì)劃，在地鐵的建設(shè)過(guò)程中涉及眾多的子系統(tǒng)，地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)是地鐵建設(shè)中重要的組成部分，借助于現(xiàn)今快速發(fā)展的云計(jì)算技術(shù)所設(shè)計(jì)出的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)有效地解決了傳統(tǒng)地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)所存在的造價(jià)成本高、資源利用率低以及后期維護(hù)難度大等的缺點(diǎn)。本文在分析地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)主要用于地鐵運(yùn)營(yíng)，其通過(guò)與乘客的直接交互來(lái)為地鐵系統(tǒng)獲取經(jīng)濟(jì)收益。傳統(tǒng)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)雖然能夠完成地鐵車(chē)票的自動(dòng)化售檢，但是隨著地鐵沿線的加長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的開(kāi)通將需要投入越來(lái)越多的資金用于地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的擴(kuò)建與后期維護(hù)，在增加運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)也不利于地鐵票務(wù)運(yùn)營(yíng)管理工作。借助于快速發(fā)展的云計(jì)算技術(shù)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)精簡(jiǎn)、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的方式設(shè)計(jì)基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)，應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)將地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的軟/硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理、分配、部署和監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的精簡(jiǎn)和運(yùn)行效率的最大化，提高地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

1 傳統(tǒng)地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)組成分析

在傳統(tǒng)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中，其基本結(jié)構(gòu)主要分為清分中心、線路中央計(jì)算機(jī)層、車(chē)站計(jì)算機(jī)層、地鐵自動(dòng)售檢票終端以及地鐵票卡等5個(gè)層級(jí)。傳統(tǒng)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)采用的錯(cuò)位單線路管理模式。在組成地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的5個(gè)層級(jí)中采用的是樹(shù)狀架構(gòu)體系各層級(jí)相互獨(dú)立又各層相互管理，在應(yīng)對(duì)普通的地鐵購(gòu)票業(yè)務(wù)時(shí)能夠很好地完成相關(guān)作業(yè)。但是隨著地鐵路網(wǎng)的不斷延伸和拓展，傳統(tǒng)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)所存在的弊端也逐步顯現(xiàn)：（1）樹(shù)狀的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)構(gòu)成將使得地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的拓展越來(lái)越難，地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的資源利用率也將逐步降低、層級(jí)業(yè)務(wù)重疊及數(shù)據(jù)的過(guò)渡冗余將導(dǎo)致地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的維護(hù)成本越來(lái)越高。（2）地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的建設(shè)與維護(hù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期性的工程，隨著地鐵建設(shè)的不斷進(jìn)行地鐵前期工程中地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)所采用的設(shè)備型號(hào)和接口會(huì)出現(xiàn)一定的不同，這就帶來(lái)了設(shè)備接口轉(zhuǎn)換和既有軟件更新等的一系列的難題。

2 基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，建立新的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)將有助于提高地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的通用性。相較于傳統(tǒng)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)架構(gòu)，基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)進(jìn)行了架構(gòu)精簡(jiǎn)取消了清分中心計(jì)算機(jī)層、線路中心計(jì)算機(jī)層以及車(chē)站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并建立了基于云計(jì)算的云計(jì)算管理層，將傳統(tǒng)的5層架構(gòu)精簡(jiǎn)為3層架構(gòu)。

2.1 基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由自動(dòng)檢售車(chē)票的終端、車(chē)站終端設(shè)備以及云計(jì)算服務(wù)運(yùn)行層，云計(jì)算層由云計(jì)算運(yùn)行和支付所需要的所有軟、硬件組成，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于地鐵自動(dòng)售檢票所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)的集中采集、統(tǒng)計(jì)和管理，并能夠?qū)谠朴?jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)控、維護(hù)和管理。在基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的硬件組成上其不僅僅是一個(gè)基于S/C模式的系統(tǒng)，地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)中的車(chē)站終端設(shè)備通過(guò)局域網(wǎng)與云計(jì)算中心進(jìn)行連接和信息交互，并接受來(lái)自于云計(jì)算中心的信息數(shù)據(jù)反饋，地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)還是一個(gè)基于B/C模式的系統(tǒng)，地鐵工作人員可以通過(guò)桌面云或是瀏覽器來(lái)進(jìn)行云計(jì)算服務(wù)界面的登錄和相關(guān)服務(wù)的獲取。在基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的組成上云計(jì)算層所包含的硬件主要有計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、磁盤(pán)陣列、交換機(jī)等，硬件的規(guī)劃可以根據(jù)地鐵線網(wǎng)的規(guī)模、各節(jié)點(diǎn)的分布以及地鐵沿線現(xiàn)有IT資源等情況來(lái)進(jìn)行規(guī)劃及分別部署。云計(jì)算層采用的是VL2大二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在第一層中采用服務(wù)器群依托TOR交換機(jī)來(lái)與第二層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信連接，第二層則采用聚合層交換機(jī)和中間層交換機(jī)的相互交叉通信來(lái)與第一層共同構(gòu)建大二層交互網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)構(gòu)建這一大二層交互網(wǎng)絡(luò)用以合理的分配規(guī)劃各服務(wù)器之間的流量并確保流量在能夠在服務(wù)器之間進(jìn)行靈活的交互。云計(jì)算層與銀行、第三方支付平臺(tái)之間的信息交互將布置防火墻，并通過(guò)設(shè)置在防火墻之后的IDS來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的通信主干網(wǎng)采用具備實(shí)時(shí)熱備和無(wú)縫切換的自愈式光纖雙環(huán)網(wǎng)，各站點(diǎn)與云計(jì)算中心的連接采用雙連接環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，用以保障主干通信網(wǎng)的安全、高效的通信，當(dāng)主環(huán)網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)通信環(huán)網(wǎng)將自動(dòng)將通信網(wǎng)絡(luò)切換至次環(huán)網(wǎng)保障通信數(shù)據(jù)的安全交互。車(chē)站終端設(shè)備之間的連接和信息交互主要采用以太網(wǎng)與交換機(jī)所組成，其所構(gòu)成的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)與通信主干網(wǎng)和云計(jì)算層之間的連接通過(guò)三級(jí)交換機(jī)。

2.2 基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在完成了基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的硬件連接與物理拓?fù)浜笮枰瓿苫谠朴?jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的軟件的設(shè)計(jì)來(lái)構(gòu)建基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的票務(wù)和自動(dòng)檢售票業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)功能。構(gòu)成基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要由以下3個(gè)部分所組成：

（1）云計(jì)算層的軟件。云計(jì)算技術(shù)利用虛擬化、多租戶、實(shí)時(shí)遷移等的技術(shù)來(lái)將大量的計(jì)算服務(wù)遷至云計(jì)算中心，依托云計(jì)算中心所具有的強(qiáng)大的計(jì)算能力來(lái)完成大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)，在云計(jì)算層軟件功能的劃分上主要?jiǎng)澐譃樨?fù)責(zé)云計(jì)算服務(wù)器組硬件資源及虛擬資源的運(yùn)維管理，應(yīng)用級(jí)軟件管理則主要用于實(shí)現(xiàn)地鐵自動(dòng)售檢所需要的特定計(jì)算、存儲(chǔ)服務(wù)。運(yùn)維管理和應(yīng)用級(jí)管理軟件相互結(jié)合保障了云計(jì)算層的安全、高效運(yùn)行。

（2）票務(wù)管理終端軟件。主要用于票務(wù)人員完成與云計(jì)算層之間的數(shù)據(jù)交互。票務(wù)管理終端軟件的設(shè)計(jì)主要分為Web訪問(wèn)模塊和軟件模塊兩大組成部分，在使用時(shí)，票務(wù)人員使用Web訪問(wèn)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于云計(jì)算中心相關(guān)服務(wù)的登錄訪問(wèn)，根據(jù)Web登錄層級(jí)云計(jì)算中心為其分配相應(yīng)的虛擬資源，用戶根據(jù)虛擬資源進(jìn)行相關(guān)票務(wù)數(shù)據(jù)的處理。

（3）車(chē)站終端設(shè)備應(yīng)用軟件。其編制分為設(shè)備控制和應(yīng)用邏輯兩大架構(gòu)層，設(shè)備控制層主要完成對(duì)于車(chē)站終端設(shè)備的控制管理并為應(yīng)用邏輯層提供數(shù)據(jù)接口，應(yīng)用邏輯層完成對(duì)于車(chē)站終端設(shè)備各項(xiàng)應(yīng)用程序業(yè)務(wù)的處理，并將所處理的結(jié)果輸送至乘客顯示窗口或直接作為參數(shù)調(diào)用設(shè)備部件的API函數(shù)。

在基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中還需要注意做好網(wǎng)絡(luò)信息安全體系的構(gòu)建，通過(guò)冗余網(wǎng)絡(luò)、防火墻和數(shù)據(jù)偵聽(tīng)來(lái)保障系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全，并通過(guò)數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)加密等的方式保障各類(lèi)數(shù)據(jù)的安全。

結(jié)語(yǔ)

基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)將解決傳統(tǒng)地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)所存在的一系列弊端，從而使得基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)有著良好的應(yīng)用前景。本文在分析基于云計(jì)算技術(shù)的地鐵自動(dòng)售檢票系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析介紹。

參考文獻(xiàn)

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