基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能交通運(yùn)維云服務(wù)模式探討

□ 文/原良曉 馮杰 徐文揚(yáng)

智能交通運(yùn)維現(xiàn)狀

隨著交通信息化的推進(jìn)和深入，交通管理部門（交警部門、交通運(yùn)輸管理部門、高速公路運(yùn)營(yíng)部門、大型橋隧運(yùn)營(yíng)部門等）建設(shè)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的交通設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)道路交通的監(jiān)測(cè)和管理。這些交通設(shè)施直接關(guān)系到交通的安全有序暢通運(yùn)行，為各部門的管理和應(yīng)急等業(yè)務(wù)提供強(qiáng)有力的支撐。

目前，各部門的交通設(shè)施的運(yùn)維總體處于“專業(yè)化水平不足、管理制度不規(guī)范、管理效率不高、智能化水平低”的狀態(tài)，已成為了管理過(guò)程中的難點(diǎn)和焦點(diǎn)問題。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)信息的共享與交換，進(jìn)而智能化與實(shí)時(shí)化的管理物體，可做到以下內(nèi)容：（1）物體的識(shí)別與標(biāo)識(shí)，比如當(dāng)前得到人們普遍認(rèn)可的識(shí)別技術(shù)就是射頻識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)主要是利用射頻信號(hào)對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別及得到有關(guān)數(shù)據(jù)，其構(gòu)成部分有芯片、耦合原件及標(biāo)簽。每個(gè)標(biāo)簽有不同的電子編碼，標(biāo)簽附著在需標(biāo)識(shí)的物體上。在讀取標(biāo)簽上的信息時(shí)，需要借助固定式或手持式的閱讀器來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）信息的采集與傳輸。所采用的傳輸手段為有線傳輸和無(wú)線傳輸，這兩種傳輸方式能夠有效采集物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，并傳輸至后臺(tái)處理中心。（3）后臺(tái)智能化處理。在后臺(tái)中心里，可收集、轉(zhuǎn)換、分析前端采集的信息與數(shù)據(jù)，并結(jié)合用戶的實(shí)際需求來(lái)觸發(fā)事件與適配信息。因?yàn)橛赡┥夜?jié)點(diǎn)得到諸多原始數(shù)據(jù)，用戶可通過(guò)對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理、篩選及轉(zhuǎn)換后，其才具備實(shí)際價(jià)值，而后臺(tái)中心主要負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作，并依據(jù)具體服務(wù)內(nèi)容對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行按類別處理，同時(shí)依據(jù)用戶接觸到的事件做出對(duì)應(yīng)的響應(yīng)。（4）處理結(jié)果的應(yīng)用或展示。后臺(tái)中心處理過(guò)的有效信息可通過(guò)各種手段進(jìn)行展示，比如信息發(fā)布、數(shù)據(jù)再利用等。

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧運(yùn)維可行性

一是在數(shù)據(jù)采集方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著天然的優(yōu)勢(shì)，只要嵌入電子標(biāo)簽，任何物體都可以成為被采集的對(duì)象。這相比較傳統(tǒng)運(yùn)維通過(guò)人工報(bào)修、人工接單有更大的優(yōu)勢(shì)，采集的數(shù)據(jù)也更多更豐富。但正因?yàn)槿绱耍腔圻\(yùn)維正好可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集的數(shù)據(jù)做更多更充分的數(shù)據(jù)分析。

再有是在數(shù)據(jù)傳輸方面。物聯(lián)網(wǎng)是重要的傳輸渠道，是一張巨大的傳輸網(wǎng)絡(luò)，可為運(yùn)維設(shè)備數(shù)據(jù)提供收集和分析的平臺(tái)。無(wú)論是信息傳輸?shù)膹V度還是深度,物聯(lián)網(wǎng)都具有其他方式所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與運(yùn)維服務(wù)無(wú)縫的對(duì)接，可以充分利用物聯(lián)網(wǎng)的底層的傳輸體系，通過(guò)有線和無(wú)線傳輸方式，達(dá)到上下傳達(dá)的目的。

針對(duì)地面道路、快速路、高速公路和大型橋隧等的交通設(shè)施，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，綜合利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)感知、人工智能等技術(shù)，緊緊圍繞交通設(shè)施運(yùn)維的三大要素“物—事—人”（物—交通設(shè)施、信息、系統(tǒng)，事—資產(chǎn)資源管理、故障預(yù)警、運(yùn)維活動(dòng)管理、績(jī)效評(píng)估，人—交管部門、運(yùn)維服務(wù)提供商、設(shè)備提供商、監(jiān)理單位、其他部門），有必要研究物聯(lián)技術(shù)支撐和云服務(wù)條件下的交通設(shè)施運(yùn)維新模式，打造全新的運(yùn)維業(yè)態(tài)。

構(gòu)建交通設(shè)施運(yùn)維 “物—事—人”三要素的管理模式，開展交通設(shè)施主動(dòng)運(yùn)維技術(shù)研究和物聯(lián)運(yùn)維終端的研制，實(shí)現(xiàn)“主動(dòng)檢測(cè)、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、提前預(yù)防、科學(xué)評(píng)估”的目標(biāo)，提高被運(yùn)維設(shè)施的可靠性和可用性；研發(fā)基于自建混合云的、面向多租戶的交通設(shè)施主動(dòng)運(yùn)維云平臺(tái)，既保證云的訪問便利性，又確保對(duì)云基礎(chǔ)設(shè)施的掌控，實(shí)現(xiàn)多租戶信息接入，開展應(yīng)用示范。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，可為交通管理部門提供一種全新的交通設(shè)施運(yùn)維模式，顯著提高運(yùn)維的專業(yè)化水平和智能化水平，提升運(yùn)維品質(zhì)和效率，減少運(yùn)維的費(fèi)用投入。

以創(chuàng)造一種全新的基于云服務(wù)的運(yùn)維生態(tài)為目標(biāo)，以“O2O”模式為框架，云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合智能交通行業(yè)特性，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)運(yùn)維進(jìn)行深度融合，研究得出了基于云服務(wù)模式的運(yùn)維服務(wù)解決方案，為運(yùn)維活動(dòng)涉及的相關(guān)角色如服務(wù)提供商、集成商、業(yè)主、廠商等提供統(tǒng)一管理平臺(tái)、雙向供需渠道及三種服務(wù)模式。

自助模式

自助模式的特點(diǎn)是業(yè)主依靠自身運(yùn)維團(tuán)隊(duì)，僅使用平臺(tái)提供的各項(xiàng)功能，自行完成運(yùn)維業(yè)務(wù)協(xié)作和數(shù)據(jù)收集與分析。這種模式下，業(yè)主需要自身具備較完善的運(yùn)維流程體系和完整的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)，并掌握云平臺(tái)的運(yùn)維功能。

半托管模式

半托管模式的特點(diǎn)是業(yè)主有運(yùn)維監(jiān)控隊(duì)伍，可通過(guò)使用平臺(tái)相關(guān)功能完成平臺(tái)日常運(yùn)維監(jiān)控及巡檢，專業(yè)化運(yùn)維工作通過(guò)平臺(tái)自主選擇服務(wù)商完成。這種模式下，業(yè)主也需要培養(yǎng)專門的運(yùn)維技術(shù)人員、建立針對(duì)設(shè)施的運(yùn)維流程體系。相比自助模式，半托管模式可以讓業(yè)主在專業(yè)運(yùn)維服務(wù)提供商選擇方面有更多自主權(quán)，支撐的力度比較大。

全托管模式的特點(diǎn)是業(yè)主如果缺乏運(yùn)維管理職能或編制不足以支撐，或者期望將精力集中在運(yùn)營(yíng)和業(yè)務(wù)拓展上，通過(guò)購(gòu)買全托管服務(wù)，將系統(tǒng)運(yùn)維全部打包交于云平臺(tái)，由平臺(tái)組織專業(yè)的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)、制定云運(yùn)維流程、部署專業(yè)運(yùn)維工具進(jìn)行全方位的運(yùn)維管理。這種模式下，業(yè)主需要事先通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)的運(yùn)維SLA定義。當(dāng)然，即使采用全托管運(yùn)維模式，業(yè)主也需要配備一名運(yùn)維經(jīng)理來(lái)監(jiān)控平臺(tái)的實(shí)際運(yùn)維執(zhí)行情況和運(yùn)維質(zhì)量。

實(shí)現(xiàn)智能交通運(yùn)維云服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)

基于混合云的IT基礎(chǔ)環(huán)境搭構(gòu)

為支持物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、分析，使用私用云與公有云結(jié)合的技術(shù)，構(gòu)建計(jì)算平臺(tái)和分布式存儲(chǔ)平臺(tái)，為租戶提供云計(jì)算支撐服務(wù)，同時(shí)構(gòu)建業(yè)務(wù)平臺(tái)。交通專網(wǎng)有其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境封閉的特殊需求，但私有云容量算法均有限，故需借助公有云的計(jì)算及存儲(chǔ)能力，結(jié)合公、私有云各自的特點(diǎn)，搭建最優(yōu)的基礎(chǔ)環(huán)境。隨著業(yè)務(wù)擴(kuò)展，公司可以不改變平臺(tái)業(yè)務(wù)屬性，而通過(guò)添加服務(wù)器方式擴(kuò)展整個(gè)平臺(tái)規(guī)模。該云中心既是一個(gè)企業(yè)云，也可以對(duì)外提供服務(wù)，擴(kuò)展成公有云。

多租戶條件下交通設(shè)施數(shù)據(jù)管理技術(shù)

在統(tǒng)一的用戶界面下，利用docker技術(shù)隔離用戶程序和數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)和專用數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)。Docker是開源應(yīng)用容器引擎，可以讓開發(fā)者把應(yīng)用打包到一個(gè)可移植的容器中，實(shí)現(xiàn)發(fā)布和虛擬化，是一項(xiàng)較為成熟的技術(shù)。容器完全使用沙箱機(jī)制，相互之間不會(huì)有任何接口。

云平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、數(shù)據(jù)安全技術(shù)

為了提高專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全，公司開發(fā)專用設(shè)備，通過(guò)改造物理連接，研發(fā)專用軟件，從而保證專網(wǎng)安全的前提下實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)互通。對(duì)云平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全管理，進(jìn)行服務(wù)器間網(wǎng)絡(luò)安全檢查，服務(wù)模塊進(jìn)程監(jiān)控管理，系統(tǒng)性能監(jiān)控管理，并對(duì)系統(tǒng)日志、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警進(jìn)行分析處理。對(duì)系統(tǒng)安全進(jìn)行評(píng)估，將硬件設(shè)備進(jìn)行冗余配置，軟件平臺(tái)則使用shiro進(jìn)行統(tǒng)一的權(quán)限和安全認(rèn)證。

支撐物聯(lián)技術(shù)研究

運(yùn)維平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)探針實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控和智能故障發(fā)現(xiàn)，租戶接入平臺(tái)后，可以在配置管理中心下載數(shù)據(jù)探針，探針啟動(dòng)后根據(jù)配置信息自動(dòng)采集內(nèi)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、機(jī)房動(dòng)力和外場(chǎng)信號(hào)機(jī)、情報(bào)板、電子警察等智能交通設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并通過(guò)安全協(xié)議上報(bào)至云平臺(tái)。數(shù)據(jù)探針是實(shí)現(xiàn)云上運(yùn)維的基礎(chǔ)，打通互聯(lián)網(wǎng)與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的通信壁壘，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。

監(jiān)控探針的采集原理是通過(guò)各個(gè)設(shè)備開放的通訊協(xié)議，獲得該設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)則主要基于NB-IoT技術(shù)。NB-IoT是基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT），是萬(wàn)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。

軟件平臺(tái)使用的是Ruff平臺(tái)。Ruff是一個(gè)JavaScript運(yùn)行時(shí)環(huán)境，專為硬件開發(fā)而設(shè)計(jì)。它對(duì)硬件進(jìn)行了抽象，使用了基于事件驅(qū)動(dòng)、異步I/O的模型，使硬件開發(fā)變得輕量而高效。除了使用JavaScript作為開發(fā)語(yǔ)言，它還擁有自己的軟件倉(cāng)庫(kù)，從模塊到驅(qū)動(dòng)一應(yīng)俱全。提高軟件兼容性、降低硬件開發(fā)門檻。

運(yùn)維項(xiàng)目應(yīng)用

物聯(lián)運(yùn)維云平臺(tái)主要用于快速發(fā)現(xiàn)故障設(shè)備、智能分析故障根源、有效處理故障設(shè)備，用于分析和監(jiān)控各交通設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行狀況。智能交通設(shè)施設(shè)備管理系統(tǒng)關(guān)系多個(gè)技術(shù)應(yīng)用，有設(shè)施設(shè)備自動(dòng)采集應(yīng)用，通訊，人工智能，是各種技術(shù)綜合集成的結(jié)果。

主動(dòng)運(yùn)維云平臺(tái)整合所有的智能交通設(shè)施設(shè)備，做到自動(dòng)采集、智能分析和報(bào)警、統(tǒng)一監(jiān)控、即時(shí)處置、規(guī)范運(yùn)維、綜合評(píng)價(jià)分析。平臺(tái)采用互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，支持多租戶統(tǒng)一接入；基于O2O模式的運(yùn)維服務(wù)，為用戶提供服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)線上選擇服務(wù)供應(yīng)商，線下完成服務(wù)。

系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)探針快速發(fā)現(xiàn)被監(jiān)控設(shè)備的故障情況，上報(bào)至云運(yùn)維中心，運(yùn)維中心形成工單信息，建立維修任務(wù)；維修人員通過(guò)電腦端或手機(jī)APP查看工單的任務(wù)編號(hào)，概要，詳情，期望修復(fù)時(shí)間，和派單時(shí)間,并根據(jù)自己的當(dāng)前位置或其他信息決定是否搶單。

移動(dòng)運(yùn)維APP

物聯(lián)云平臺(tái)APP為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員提供專業(yè)手持終端設(shè)備，基于安卓操作系統(tǒng)集成移動(dòng)運(yùn)維應(yīng)用。運(yùn)維人員可通過(guò)手持終端完成報(bào)修搶單、維修報(bào)告、定位導(dǎo)航等工作，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化運(yùn)維。