應(yīng)用虛擬化技術(shù)提高三峽通航監(jiān)管指揮工作效率淺探

周引平,侯國佼,楊佐夫

摘 要：三峽河段作為長江黃金水道的“白金水道”，水上交通運輸繁忙，交通狀況非常復(fù)雜，安全監(jiān)管和調(diào)度組織管理等工作要求極高，其中，作為航運管理中樞的三峽通航指揮中心，是轄區(qū)船舶調(diào)度指揮、安全監(jiān)管的首腦和核心，其工作要求更高，如何提高通航指揮中心信息化水平、改善工作環(huán)境，提高工作效率和質(zhì)量，進而更好地服務(wù)內(nèi)河航運管理，提高航運安全和效益成為一個重要的研究課題。本文結(jié)合實際，開展了運用虛擬化技術(shù)改善長江三峽通航指揮中心工作臺環(huán)境，提高工作效率的有關(guān)實踐和探索，總結(jié)了技術(shù)改造中解決的實際問題，就如何實現(xiàn)綠色高效的指揮中心信息化工作臺提供了經(jīng)驗和解決技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：虛擬化;三峽通航;監(jiān)管指揮;效率

中圖分類號：U641.6 ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2019）12-0038-02

近10年來，長江沿線建設(shè)了十多個船舶交通管理系統(tǒng)（VTS），覆蓋了長江沿江大部分重要水域和港口，相繼建設(shè)了近數(shù)十個用于安全監(jiān)管和調(diào)度指揮的海事、航道指揮中心，大量應(yīng)用了視頻監(jiān)控（CCTV）、雷達(dá)、船名自動識別（AIS）、北斗、甚高頻無線通信（VHF）、大屏等多種先進信息化技術(shù)和調(diào)度系統(tǒng)（TTS）、信息系統(tǒng)（MIS）、GPS遠(yuǎn)程申報系統(tǒng)（GPS）等多種業(yè)務(wù)系統(tǒng)，大批計算機、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機、顯示大屏等信息化設(shè)備密集地安裝在指揮中心，這些設(shè)備24小時不間斷運行產(chǎn)生的噪音和輻射較一般工作場所高很多，會直接作用于現(xiàn)場工作人員，進而間接影響其安全監(jiān)管和通航指揮工作狀態(tài)和效率。三峽通航指揮中心是負(fù)責(zé)三峽河段內(nèi)河航運安全管理、通航調(diào)度指揮的核心部門，擔(dān)負(fù)著確保三峽通航高效、暢通和安全的重任，如何有效降低工作環(huán)境的噪音、輻射，給指揮中心24小時工作的人員一個良好的工作環(huán)境，從而能保持較好的工作狀態(tài)，高效服務(wù)航運管理，成為指揮中心信息化建設(shè)的一個重要課題。

1三峽通航指揮中心信息化設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀分析

三峽航運監(jiān)管調(diào)度系統(tǒng)的多樣性、高可靠性、運行不間斷性對三峽通航指揮中心的設(shè)備系統(tǒng)提出了更高要求，作為管理中樞的通航指揮中心是進行航運管理的核心，這里運行和使用著所有與三峽通航有關(guān)的安全監(jiān)管和調(diào)度組織應(yīng)用系統(tǒng)。根據(jù)工作所需，在三峽指揮中心大廳需配置值班長、計劃編排、通航調(diào)度、信號控制、海事執(zhí)法、安全監(jiān)管、錨地管理等共計14個操作臺，根據(jù)業(yè)務(wù)需要，每個控制臺需要訪問VTS、CCTV、AIS、VHF、 TTS 、MIS 、GPS以及錨地業(yè)務(wù)等系統(tǒng)，此外，還有內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)等辦公系統(tǒng)，每個操作臺就是一個功能全面、系統(tǒng)多樣的小應(yīng)用中心，至少需要配備8套電腦或者工作站安裝常用業(yè)務(wù)系統(tǒng)并兼顧辦公系統(tǒng)，從而使得設(shè)備使用和維修的效率受到了一定的影響。

（1）工作環(huán)境差，使用效率低。整個指揮中心大廳需要密集安裝100多臺電腦終端，這些電腦終端緊靠在工作人員身邊24小時不間斷運行，長期的噪音和輻射將會影響指揮中心職工的身心健康，導(dǎo)致記憶力衰退、應(yīng)急反應(yīng)速度降低從而降低工作效率。此外，操作臺上設(shè)備數(shù)量多，鍵盤、鼠標(biāo)多，操作人員需要頻繁更換設(shè)備，導(dǎo)致工作效率低下。

（2）設(shè)備運行環(huán)境不良，運行效率低。電腦終端與工作人員在同一環(huán)境，設(shè)備運行溫度條件得不到保障，密封條件不夠，從而導(dǎo)致設(shè)備故障增多。

（3）設(shè)備多、線路多，維護檢修效率低。設(shè)備數(shù)量多，由于每臺終端必須配備顯示器及其足夠的電源線、信號線、網(wǎng)線，使得每個操作臺至少需敷設(shè)50余根不同的線纜，由此導(dǎo)致故障點多，查找檢修效率低。

2提高三峽指揮中心工作效率的技術(shù)、設(shè)備應(yīng)用分析

要降低環(huán)境的輻射和噪音，要提高效率，一個有效的解決方法就是要實現(xiàn)機屏分離，將指揮中心大廳密集安裝的百臺工作站主機和服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機等設(shè)備安裝在信息化機房中，保障可靠的密封、供電、溫度、濕度條件，與此同時，減少大量設(shè)備運行產(chǎn)生的噪音和輻射，可以有效保障指揮中心人員的工作環(huán)境。 目前，常用的機屏分離技術(shù)有數(shù)字KVM、虛擬桌面等。

數(shù)字KVM視頻延長技術(shù)是利用KVM視頻延長設(shè)備和網(wǎng)線傳輸計算機輸出視頻信息，可以將計算機部署于機房內(nèi)，從而避免常用視頻傳輸方式帶來的缺陷。

虛擬化桌面云系統(tǒng)，是通過桌面虛擬化技術(shù)將計算機的終端系統(tǒng)（也稱作桌面）進行虛擬化的系統(tǒng)，桌面虛擬化由服務(wù)器提供，所有的數(shù)據(jù)計算運行在服務(wù)器上，云桌面僅僅顯示桌面圖像，并接受鍵盤、鼠標(biāo)等外設(shè)的輸入操作。

對比兩種技術(shù)（詳見表1數(shù)字KVM與虛擬桌面技術(shù)應(yīng)用對比表），虛擬桌面技術(shù)在穩(wěn)定性、維護性、擴展性、應(yīng)用便捷性等方面都優(yōu)于數(shù)字KVM技術(shù)，但是受使用方式的限制，只能是通過瀏覽器或者專用程序的業(yè)務(wù)才能采用虛擬桌面技術(shù)。

3虛擬化技術(shù)在三峽指揮中心信息化系統(tǒng)實踐中的解決方案

由于三峽通航指揮中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)較多、集成性較高，在系統(tǒng)應(yīng)用實際安裝調(diào)試中，還是遇到一些技術(shù)問題使得系統(tǒng)只得重新設(shè)置、進行完善，反復(fù)調(diào)試實踐后達(dá)到了目標(biāo)效果，其中，幾個關(guān)鍵性的問題處理措施如下：

3.1瘦客戶機一機多屏實現(xiàn)多個軟件狗控制不同系統(tǒng)的問題

根據(jù)操作臺需要安裝多個系統(tǒng)，使用8塊顯示屏的需求。對比瘦客戶機的型號，一機六屏可以同時運行6個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，并通過一套鼠標(biāo)鍵盤在顯示器中進行無縫切換操作，較一機一屏或者一機兩屏的設(shè)備集成度更高、使用維護效率更高;線路和能耗更少，不足之處在于存在多個系統(tǒng)應(yīng)用之間的干擾，特別是VTS和VHF還有軟件狗需要配套同時安裝，如何使不同系統(tǒng)精準(zhǔn)識別通過不同的軟件狗順利訪問系統(tǒng)是要必須解決的關(guān)鍵問題。對比不同型號的瘦客戶端，通過虛擬化平臺設(shè)置虛擬機時進行USB端口的設(shè)置，使得不同的USB口安裝軟件狗應(yīng)用到不同的系統(tǒng)。

3.2 ?CCTV 虛擬機CPU資源不足，查看視頻時卡頓問題

CCTV系統(tǒng)按照其他系統(tǒng)同樣的配置設(shè)計部署。但用戶需要在一次性查看12路以上視頻源時，出現(xiàn)視頻卡頓不連續(xù)問題，查看CPU資源使用率在93%-98%之間，其原因主要是視頻信號在系統(tǒng)展現(xiàn)時并不調(diào)用顯卡資源只通過CPU進行運算解碼，經(jīng)過反復(fù)的計算及設(shè)置測試，在虛擬化桌面云系統(tǒng)平臺調(diào)整CCTV系統(tǒng)的虛擬主機CPU資源從4vCPU調(diào)高到8vCPU后問題解決，查看虛擬主機CPU資源使用率在30%以下。

3.3 ?VTS系統(tǒng)在虛擬機上無法顯示船體回波問題

VTS系統(tǒng)在虛擬機上部署完畢后，在雷達(dá)系統(tǒng)上無法看到船體回波。檢查發(fā)現(xiàn)虛擬機部署時顯卡資源按默認(rèn)16M配置進行分配，未達(dá)到雷達(dá)系統(tǒng)運行要求，在虛擬平臺調(diào)高RADAR系統(tǒng)虛擬機顯卡資源至2G后問題解決。

3.4 ?VHF話筒PPT功能在虛擬機不能使用問題

VHF系統(tǒng)話筒PPT按鍵功能，在虛擬機系統(tǒng)中設(shè)置成功，但是按鍵無效。其原因主要是系統(tǒng)設(shè)置步驟的先后順序問題導(dǎo)致不能識別，應(yīng)該按照完成VHF系統(tǒng)話筒COM口與瘦客戶機的連接——安裝好VHF系統(tǒng)話筒的驅(qū)動程序——在VHF系統(tǒng)中指定COM口設(shè)置——在虛擬主機上進行COM橋接——最后進行VHF系統(tǒng)設(shè)置的順序，才能實現(xiàn)PPT按鍵正常使用。

3.5 ?虛擬化承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全隱患問題

虛擬化云桌面系統(tǒng)前期業(yè)務(wù)組網(wǎng)設(shè)計，虛擬化服務(wù)器地址段與多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)及瘦客戶機終端，均在同一個VLAN，在同一個沖突域和廣播域，容易彼此受影響，在測試中曾出現(xiàn)了VHF整個業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題。通過虛擬網(wǎng)絡(luò)VLAN技術(shù)，對虛擬主機服務(wù)器和各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)虛擬機及瘦客戶機做了VLAN及網(wǎng)段的劃分及隔離，每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用一個VLAN ，從而使得系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定、可靠。

4結(jié)束語

通過虛擬化桌面方式，將原三峽通航指揮中心大廳需要的100多臺電腦系統(tǒng)優(yōu)化為沒有一臺電腦主機，使得噪音、能耗大大降低，為工作人員營造了一個較好的現(xiàn)場工作環(huán)境;同時讓設(shè)備、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)運行更加安全可靠，從而為長江航運安全管理、通航調(diào)度指揮提供了更加可靠、安全的運行保障。