高铁旅客服务系统客服设备综合监控管理平台开发研究

张天扬 钱丽彦

摘  要：随着高铁车站客流量的增加，以及旅客服务系统运营时间增长，客服设备的稳定性和可靠性对车站稳定运营起到了关键作用。应用现代计算机技术、通信技术、数据分析技术，研制一套高铁客运专线旅客服务系统客服设备综合监控平台，通过系统对服务器设备、网络设备、数据库、应用服务等IT软硬件进行集中监控和管理，实时监控设备的运行状态，提升对设备运转情况的掌握程度，及时发现和快速定位系统故障，提高管理效率和维护可靠性，对保证车站设备等系统的长期稳定运行具有重要意义。

关键词：高铁；旅客服务系统；客服设备；综合监控

中图分类号：TP315   文献标识码：A   文章编号：2096-4706（2023）14-0020-05

Research on Development of Comprehensive Monitoring and Management Platform for Passenger Service Equipment of High-Speed Railway Passenger Service System

ZHANG Tianyang， QIAN Liyan

（Suzhou Easy Service Information Technology Co.， Ltd.， Suzhou  215163， China）

Abstract： With the increase inpassenger flow at high-speed railway stations and the increase inoperation time of the passenger service system， the stability and reliability of passenger service equipment play a key role in the stable operation of the station. This paper applies modern computer technology， communication technology and data analysis technology to develop a set of comprehensive monitoring platform for passenger service equipment of passenger service system of high-speed railway passenger dedicated line. Through this system， centralized monitoring and management of server equipment， network equipment， database， application services and other IT software and hardware can be carried out to monitor the operation status of equipment in real time. And it can improve the mastery of equipment operation situation， timely find and quickly locate the system faults， and improve management efficiency and maintenance reliability. It is of great significance to ensure the long-term and stable operation of the station equipment and other systems.

Keywords： high-speed railway; passenger service system; passenger service equipment; comprehensive monitoring

0  引  言

隨着高速铁路建设的快速推进，客运工作进入了现代化管理的新阶段[1]。以大量自动化设备设施为基础的高铁客服系统为旅客出行带来了舒适、便捷的体验，客服系统的自动化水平得到了显著提升[2，3]，包括自动售票机、闸机、广播、导向揭示等客服设备在内的各类现代化设备与软件的协同运转、分工合作，实现了客运组织的现代化、科学化管理。

该项目研究的目的是应用现代计算机技术、通信技术、数据分析技术，研制一套高铁旅客服务系统客服设备综合监控平台，加强对客服设备运转情况的掌握程度，及时响应各类系统、设施的维护需求，通过对设备运行状态的实时监控，实现监控数据统计、分析，辅助高铁客服系统运维工作决策，保证车站旅客服务系统的安全可靠运行。

1  客服设备运维监控系统设计依据及原则

目前车站设备状态通过人工定期巡检的方式，难以在第一时间发现故障情况[4，5]。人工上报的故障信息不详细、准确，信息传递速度慢，后端技术人员无法快速地对故障进行响应和处理[6]。对于较为复杂的系统级故障，无法快速进行故障定位，导致处理速度慢，处理流程复杂。缺乏对故障的分析和挖掘手段，无法有效降低故障率，缺乏对系统、设备的远程控制手段，无法快速解决问题。

因此，需要通过统一综合监控平台对客服设备进行监控，从而实现及时发现系统故障、快速故障定位、保证车站设备等系统的长期稳定运行[7]。本系统通过对服务器设备、网络设备、数据库、应用服务等IT软硬件进行集中监控和管理，以降低系统运行管理工作的复杂性，提高管理效率和维护可靠性，避免故障发生后才去处理的被动状态，实现长期稳定可靠运行。本系统从设计到实施整个过程中，主要基于以下原则。

1.1  全面且深度的监控

采集终端支持SNMP、Syslog、Telnet、ODBC/JDBC等多种协议。可针对设备接口开发数据采集驱动程序。不管是正常状态还是异常状态，可挖掘出设备工作的所有资源波动，深度剖析任务前、任务中和任务后设备运行状态。

1.2  高效率监控

采集端对被监控系统几乎无影响的同步监控，最高采样率可达秒级，可在最短时间内发现系统异常，适用于实时性要求高的系统。

1.3  高可靠性

服务器采用集群部署，不会因为单点故障而导致系统宕机，保证系统的可靠性。系统针对运行中可能出现的多种软、硬件的异常处理、恢复功能进行优化和测试，确保在各种情况下都能稳定运行。

1.4  高灵活性

考虑到设备运行参数与设备故障之间的复杂联系，本系统可灵活定义每个设备故障报警的触发逻辑，并可灵活定义报警触发逻辑满足后触发的动作。

2  系统架构

按照高铁旅客服务系统客服设备综合监控管理平台的设计依据，系统能够以模块化的方式运转，各个模块分工合作，构建完整的监控平台。本系统软件主要由四部分组成：集中展示层、核心处理层、数据采集层、对象接入层，系统软件架构如图1所示，下面将分别进行介绍。

2.1  对象接入层

主要负责实现设备、软件的数据接入，以及与其他第三方系统的数据交互，该层是系统的持久化核心，设备的历史数据、分析结果均存储于此，具备海量的存储空间及高速的读取与写入速度。

2.2  数据采集层

主要负责采集被监控对象的运行状态信息，对原始数据分析处理后，将最终数据发送给应用程序服务层。数据采集层通过SNMP、Telnet、Syslog、Modbus等方式，采集包括服务器主机设备、存储设备、网络交换设备、综合显示设备、专用通信设备等各类设备的运行状态信息。信息采集模块是设备综合监控管理平台的前沿部分，它负责采集各类设备的运行状态，把采集的結果通过通信链路传输到系统的后台服务器。

2.3  核心处理层

主要负责接收数据采集层获得的数据，通过数据计算处理，进行阈值告警等状态判别，并将所有数据存入数据库；同时通过与客户端交互，将数据通过展示层在客户端展示。负责分析系统采集的设备运转情况，依据各类分析规则，判定设备的运转情况，预测设备的未来状况。负责处理用户提交的业务数据，确保数据按照流程推进，完成业务操作，进行数据分析。

2.4  集中展示层

主要负责在数据展示层部署系统客户端，用户通过该客户端进行设备运行状态监控与系统管理。负责展现系统中设备的综合监控、运行状态等内容。通过实时内存数据库技术，能及时准确地获取现场设备数据，是整个系统正常工作的基本前提。

3  客服设备运维监控系统支撑技术

通过高铁旅客服务系统客服设备综合监控管理平台，实现对广播设备、导向揭示设备、网络设备、存储设备、应用服务器、闸机设备等的运行状态、运行数据的实时监控、采集、记录、趋势分析以及预警、报警，使用户能够及时了解设备的运转情况、获悉故障报警信息，保障设备平稳运行。按照现场设备综合监控管理软件的功能要求，系统能够以模块化的方式运转，各个模块分工合作，构建完整的运维系统。旅客服务系统客服设备综合监控管理平台主要采取如下技术措施。

3.1  实时可视化技术

本管理平台采用可缩放矢量图形作为设备可视化呈现方式，可在线显示分布在全国各地的客服系统设备每个数据项的数据，提供清晰、精确的设备运行状态画面。

3.2  实时内存数据库技术

本系统采用内存数据库存储采集到的设备数据，内存数据库具有以下特点：由于不需要访问磁盘，速度比关系型数据库快5～10倍；支持标准的SQL、JDBC、API接口；支持嵌入式和服务器部署模式，支持集群；安全管理能力强；支持多版本并发控制；数据库和表支持磁盘或内存模式；支持事务、两阶段提交；支持多个并发连接，支持表级锁定；支持基于成本的优化器，采用遗传算法对复杂查询进行优化；数据库文件支持AES加密，密码采用SHA-256加密算法。

3.3  基于HTML5 Web Socket的实时数据推送技术

本系统采用基于HTML5 WebSocket的实时数据推送技术实现数据实时推送，实现客户端的可视化界面能够和实时数据库中的数据实时同步。此技术可以实现真正的实时数据通信，可以支持服务器主动向客户端推送数据。一旦服务器和客户端通过WebSocket建立起链接，服务器便可以主动地向客户端推送数据，从而大大提高实时性。

3.4  Webcharts组件可视化技术

本系统采用基于HTML5的曲线生成技术，生成设备工艺参数趋势曲线。基于HTML5的参数曲线显示在交互性、性能、动画支持、安全性等方面，比传统的服务器端生成图片、Java applet和AdobeFlash技术有很大优势。

4  系统监测范围

高铁旅客服务系统以信息的自动采集和设备的自动控制为基础，通过集成综合显示、客运广播、等旅客服务功能，实现系统融合、集中操控、信息共享，为铁路旅客提供购票、进站、候车、乘车、出站等服务信息。旅客服务系统客服设备包括应用服务器、存储设备、网络设备、广播设备、导向揭示设备、检票闸机、自动售票机等，综合监控管理平台实现对上述设备的监测和管控。设备运行状态信息的全局总览，在一个复合型页面上综合显示。页面通过树形结构显示监控设备系统名称，并且根据是否有故障进行展示，综合监控健康评分，如果低于100分，则监控的设备系统有故障。同时显示当前的告警数、当天发生告警数、当天恢复多少告警数、当月发生多少告警数、当月恢复多少告警数，实时显示监控告警数据，包括各种类型设备的统计数据，如图2所示。

4.1  闸机监控

主要负责对车站内进站闸机和出站闸机进行监控，通过对闸机的通道模式、读卡器状态、主控状态、版本状态、过票数等参数进行监测，可及时发现闸机运行故障，避免应对闸机故障突发事件带来的损失。

4.2  自动售票机监控

主要负责对车站内各类自动售票机进行监控，通过对自动售票机的服务状态、故障代码、故障描述、起票号、止票号、总张数、SDM作废、自动作废、实售数、网票数等参数进行监测，及时发现自动售票机运行故障，及时抢修，降低设备平均故障间隔时间。

4.3  广播系统监控

主要负责对车站作业区域的各层候车区、各站台、各售票厅、各办公区、包裹托取处、行李到达发送处、出站通道、广播测试区的广播设备监控，实时监测各广播系统的扫描引擎状态；发现某回路扫描引擎状态异常，立即报警；按区域可视化实时显示所有广播系统的状态。

4.4  导向设备监控

本系统对各售票厅、候车厅、休息室、检票口、站台、进站厅、出站厅、出站口的LED屏和PDP屏状态进行实时监控：实时监测各导向屏的状态及故障信息；发现某导向屏发生故障，立即报警抢修；按区域可视化显示所有导向设备的实时状态。

4.5  服务器监控

对站内各类型服务器进行监控，采集监视CPU、内存、Syslog、网络信息、协议栈信息、磁盘分区、进程信息、关键进程；查看各设备的日志信息，及时发现故障隐患；监控各应用服务器上运行的关键业务进程，快速发现异常进程。配置自动告警阈值规则，超过阈值自动报警（如CPU或内存过高），人机交互界面实时展示报警信息，快速定位故障根源。

4.6  交换机监控

对站内各类型网络交换机进行监控，查看各交换机的日志信息，及时发现故障隐患；监控各交换机的路由表，及时发现路由故障；采集监视CPU、内存、Syslog、网络信息、ARP、路由表；配置自动告警阈值规则，超过阈值自动报警（如网络流量异常等）。

4.7  网络安全设备监控

本系统对旅服系统防火墙进行监控。监控指标有：网络状态：收发包字节数、丢包数、丢包率、启用/停用状等，资源状态：CPU使用率、内存使用率、磁盘使用率等，日志信息：分级别的防火墙详细日志，日志级别包括警报、事件。日志类型包括：包过滤、代理、入侵检测、用户认证、内容过滤、设备状态、设备管理等。连接状态：防火墙上当前的所有连接，包括协议类型、源地址、目的地址、源端口、目的端口、超时时间、状态等属性。

4.8  存储设备监控

本系统对站内存储阵列进行监控。监控指标有：逻辑磁盘：整体状况、磁盘状态，存储系统信息：存储系统名称、整体状态、电源状态、电源温度、风扇状态，物理磁盘：整体状况、物理磁盘状态、Smart支持的总体情况、Smart状态，控制器：控制器名称、控制器整体运行状况、控制器当前状态、加速器整体状态、加速器电池状态、加速器错误代码等。

5  结  论

高铁旅客服务系统具有统一标准，需要运行安全可靠，确保系统能够7×24正常运营。本文针对客服设备搭建一套基于网络技术、信息技术、现代智能化、云计算等的设备综合监控平台，对高铁旅客服务系统客服设备所管控的服务器、网络设备、存储设备，以及旅客服务系统中的广播设备、导向揭示系统、闸机检票设备、自动售票设备的运行状态进行数据采集，将采集结果通过数据网络传输到后台服务器进行运算展示，并按照系统为各类设备配置的规则，分析设备运转情况，判定设备的运转情况，预测设备的未来状况，实现旅客服务系统及客服设备的稳定和可靠运行。

参考文献：

[1] 何华武，朱亮，李平，等.智能高铁体系框架研究 [J].中国铁路，2019（3）：1-8.

[2] 朱健.高铁旅客服务系统建设的思考 [J].上海铁道科技，2015（4）：121-123.

[3] 张兰.加强客服系统维护管理 确保高铁车站运行安全 [J].中国铁路，2013（9）：20-23.

[4] 张州平，王勇，刘立军，等.高铁无人值守信号中继站智能巡检系统 [J].中国科技信息，2019（2）：98-101+13.

[5] 包运平.关于推行高铁车站客运设备智慧管理平台的研究 [J].中国设备工程，2022（3）：28-29.

[6] 乐建炜，潘红芹，胡小宁，等.基于工业物联网架构的铁路数据中心智能巡检系统 [J].铁路计算机应用，2021，30（12）：63-69.

[7] 刘自飞.高铁车站客运设备智能CPS运维平台的研究 [J].现代信息科技，2019，3（24）：186-188.

作者简介：张天扬（1978—），男，汉族，辽宁本溪

人，中级工程师，硕士研究生，研究方向：自动化技术；钱丽彦（1980—），女，汉族，江苏苏州人，助理工程师，本科，研究方向：計算机信息管理。