高速公路智慧服務(wù)區(qū)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)探討

李明輝　李冰　班利　李大鵬

摘 要：高速公路服務(wù)區(qū)是人們駕乘車輛過程中一個(gè)非常重要的休息場(chǎng)所，同時(shí)也是交通運(yùn)輸行業(yè)為公眾出行服務(wù)的一個(gè)重要窗口，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在高速公路服務(wù)區(qū)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，針對(duì)支撐智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)架構(gòu)及功能進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：智慧服務(wù)區(qū);物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái);Kubernetes

中圖分類號(hào)：U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

高速公路服務(wù)區(qū)是保證高速公路安全、暢通、方便、快捷通行的重要配套設(shè)施，一直被認(rèn)為是高速公路重要的延伸產(chǎn)業(yè)。隨著技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對(duì)高速公路服務(wù)區(qū)有了新的認(rèn)識(shí)和更高的需求，希望通過智慧服務(wù)區(qū)，提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體驗(yàn);同時(shí)，運(yùn)營(yíng)者也希望通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智慧服務(wù)區(qū)，提高自身管理水平，降低運(yùn)營(yíng)成本，優(yōu)化服務(wù)能力，提升品牌形象。

1 發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

近年來，國(guó)內(nèi)大部分服務(wù)區(qū)都積極推進(jìn)信息化建設(shè)，在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及監(jiān)控覆蓋的基礎(chǔ)上，浙江、江蘇、安徽等省的服務(wù)區(qū)不僅構(gòu)建了統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)，還通過新媒體平臺(tái)、手機(jī)APP、網(wǎng)上訂餐以及預(yù)支付等手段向公眾提供更加便捷的服務(wù);浙江、福建等將高速公路信息化與服務(wù)區(qū)信息化相結(jié)合，將服務(wù)區(qū)業(yè)務(wù)延伸至“駕駛過程中”。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，更多的省份開始服務(wù)區(qū)電商平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研發(fā)，搶占未來市場(chǎng)。但是，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)大部分服務(wù)區(qū)仍然存在信息化建設(shè)的盲目性：各信息化平臺(tái)相對(duì)獨(dú)立，形成“數(shù)據(jù)孤島”，缺乏統(tǒng)一管理和協(xié)同;數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)歸口不統(tǒng)一，可利用率低;信息系統(tǒng)積累的數(shù)據(jù)并未對(duì)經(jīng)營(yíng)管理和公眾服務(wù)提供有力的支撐等問題。因此，如何總結(jié)和重新審視服務(wù)區(qū)的信息化建設(shè)，使其在“網(wǎng)絡(luò)化”的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)“萬物互聯(lián)”，通過“物聯(lián)網(wǎng)”手段，為下一階段的經(jīng)營(yíng)工作提供“數(shù)據(jù)”依據(jù)，將是智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)的重要目標(biāo)之一[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為未來能夠?yàn)榉?wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)工作提供數(shù)據(jù)支撐的平臺(tái)，必須具備成熟先進(jìn)、功能實(shí)用、平臺(tái)穩(wěn)定、安全可靠、擴(kuò)展靈活、標(biāo)準(zhǔn)開放、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特性。為了滿足服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)靈活增加和擴(kuò)展，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)采用全分布式、可彈性擴(kuò)展、基于Docker技術(shù)的微服務(wù)架構(gòu)[2]。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供通用PaaS功能，包括架構(gòu)管理子系統(tǒng)、安全管理子系統(tǒng)及認(rèn)證管理子系統(tǒng)。同時(shí)，還需提供物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)服務(wù)，包括連接管理子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng)以及用戶管理子系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需具備如下技術(shù)特性：（1）成熟先進(jìn)性：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)整體底層基于Kubernetes架構(gòu)，用來自動(dòng)部署、縮放和管理容器的編排，提供原語服務(wù)開通、運(yùn)行、縮放和分布式管理系統(tǒng)。與此同時(shí)可以運(yùn)行原生云和運(yùn)行傳統(tǒng)容器化應(yīng)用程序，能夠提供配置管理、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負(fù)載均衡、指標(biāo)收集和日志聚集等服務(wù)。（2）功能實(shí)用性：為保證領(lǐng)域拓展智慧服務(wù)區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需采用微服務(wù)架構(gòu)。微服務(wù)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：通過分解巨大的單體式應(yīng)用都可以由專門開發(fā)團(tuán)隊(duì)來開發(fā);每個(gè)微服務(wù)可以獨(dú)立的部署;每個(gè)服務(wù)可以獨(dú)立擴(kuò)展。（3）平臺(tái)穩(wěn)定性：針對(duì)智慧服務(wù)區(qū)生產(chǎn)環(huán)境的應(yīng)用集群應(yīng)建立完善的平臺(tái)監(jiān)控預(yù)警機(jī)制，提高故障響應(yīng)速度，及時(shí)通知技術(shù)人員進(jìn)行修復(fù)，有效地避免或者降低用戶損失。同時(shí)也必須做好流量控制，防止突發(fā)的大流量將服務(wù)器壓垮。平臺(tái)監(jiān)控需包括集群監(jiān)控、微服務(wù)資源監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫監(jiān)控、認(rèn)證監(jiān)控和日志告警等，保證實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀況。（4）安全可靠性：為防范未來服務(wù)區(qū)海量的物聯(lián)設(shè)備對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用產(chǎn)生的安全問題，要求在數(shù)據(jù)保護(hù)、防止利用智能終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程攻擊等方面進(jìn)行安全管控，采取積極主動(dòng)防范措施，進(jìn)一步提高系統(tǒng)安全性。（5）靈活擴(kuò)展性：平臺(tái)整體采用微服務(wù)架構(gòu)，在保證對(duì)整體業(yè)務(wù)在線動(dòng)態(tài)橫向擴(kuò)展的同時(shí)，也能滿足對(duì)服務(wù)區(qū)關(guān)鍵業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容。除此之外，也同樣保證了底層支撐組件的橫向動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，在保障業(yè)務(wù)擴(kuò)容的同時(shí)，滿足性能需求[3]。（6）標(biāo)準(zhǔn)開放性：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)微服務(wù)架構(gòu)基于Docker容器標(biāo)準(zhǔn)，可快速定制業(yè)務(wù)鏡像，無縫接入平臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供豐富的RESTAPI，API國(guó)際和國(guó)家、行業(yè)、企業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，方便設(shè)備和服務(wù)的對(duì)接，也為之后的業(yè)務(wù)拓展奠定了基礎(chǔ)。（7）經(jīng)濟(jì)實(shí)用性：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以容器為運(yùn)行單元，減少資源消耗，節(jié)省硬件開支。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)采用的微服務(wù)架構(gòu)可對(duì)業(yè)務(wù)細(xì)化拆分，保證只擴(kuò)展關(guān)鍵業(yè)務(wù)，以最小資源支撐更多服務(wù)。此外，微服務(wù)架構(gòu)還有開發(fā)周期短、迭代方便等一系列優(yōu)勢(shì)，減少了人力成本。

2.2 平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

支撐智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需包含“設(shè)備管理”、“連接管理”兩個(gè)大核心功能，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)主要涉及管理子系統(tǒng)和連接管理子系統(tǒng)。本文主要對(duì)設(shè)備管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

2.2.1 設(shè)備管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理子系統(tǒng)具備終端設(shè)備管理、物聯(lián)中臺(tái)和網(wǎng)關(guān)設(shè)備管理功能。（1）終端設(shè)備管理：終端設(shè)備管理支持在服務(wù)區(qū)場(chǎng)所進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)終端統(tǒng)一配置，支持用戶使用終端名、廠商、終端型號(hào)、終端自有標(biāo)識(shí)（如IMEI、MAC、SN等）[4]。終端位置進(jìn)行終端注冊(cè)，注冊(cè)成功后，平臺(tái)為新增終端分配終端唯一標(biāo)識(shí)，平臺(tái)與應(yīng)用都可以通過該標(biāo)識(shí)進(jìn)行終端信息與數(shù)據(jù)獲取與下行控制;平臺(tái)支持用戶進(jìn)行終端的基本信息修改，如終端名、終端位置修改;信息修改后需要進(jìn)行消息推送;平臺(tái)支持用戶進(jìn)行終端刪除，終端注銷后，平臺(tái)上所有該終端數(shù)據(jù)清除。終端設(shè)備管理支持終端狀態(tài)查詢、能耗查詢、終端位置查詢，系統(tǒng)頁面進(jìn)行終端信息的導(dǎo)入導(dǎo)出。（2）物聯(lián)中臺(tái)：在智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)過程中，物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要管理的設(shè)備可能在第三方系統(tǒng)中。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)需要向第三方系統(tǒng)請(qǐng)求或者下發(fā)數(shù)據(jù)或者指令。此時(shí)無法使用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備管理模塊，需要使用物聯(lián)中臺(tái)系統(tǒng)。物聯(lián)中臺(tái)系統(tǒng)規(guī)劃包含如下功能：根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景靈活建模，基于不同模型的標(biāo)準(zhǔn)屬性、服務(wù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)能力提供標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和豐富的多維度標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù);基于不同層次模型的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，整合多維數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)聯(lián)接、融合、流轉(zhuǎn)能力，將物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)價(jià)值最大化;通過不同層面的抽象數(shù)字模型和數(shù)據(jù)能力，為前端需求提供決策快速響應(yīng)，避免重復(fù)開發(fā)，提高業(yè)務(wù)開發(fā)效率;通過數(shù)字模型快速打通不同系統(tǒng)、不同應(yīng)用場(chǎng)景，拉通不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)，整合資源打破“煙囪式”場(chǎng)景和碎片化數(shù)據(jù)困境[5]。

3 結(jié)語

未來服務(wù)區(qū)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備越來越多，服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)者需搭建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是所有多樣化終端及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的核心，可滿足服務(wù)區(qū)未來復(fù)雜業(yè)務(wù)系統(tǒng)及運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，進(jìn)一步支撐智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)。

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