安徽省干線公路橋梁安全監測平臺數據傳輸方式探討

蔣 鵬，劉洪濤

(1.安徽省公路工程檢測中心，安徽 合肥 230051；2.橋梁與隧道工程檢測安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230051)

0 引 言

安徽省干線公路橋梁安全監測平臺(以下簡稱“平臺”)于2013年開發投入使用，經過了幾輪系統功能改造及平臺升級，先后接入了十余座不同結構的橋梁監測子系統(以下簡稱“子系統”)，而數據接入的穩定性、完整性、可用性等問題[1]，始終是制約平臺擴充發展的主要原因，根本問題在于平臺端和子系統端數據的傳輸，為此，作了一定的嘗試和探索。

1 遠程數據傳輸方式探索

子系統的實時監測數據必須有效傳輸至橋梁管理部門監控中心，即平臺端，進行統一維護管理，子系統也做了本地存儲，實現了分布式數據庫管理。初期遠程數據傳輸[2]作了以下三個方面的探索：

傳輸方式一：按照平臺端制定的通訊協議標準，由各家橋梁監測系統建設方負責開發各自的數據接口軟件，獲得平臺接入授權后，通過網絡發送數據到平臺網關，經過網關預處理后傳送至平臺端數據庫存儲。

傳輸方式二：通過MS-SQL SERVER數據庫同步模式，將子系統端數據同步到獨立的數據庫服務器中，該獨立服務器相當于傳輸中轉站，平臺端主動抓取獨立服務器中的數據。

傳輸方式三：子系統端采集設備直接上傳到數據網關，該方式橋端不需要配置工控機，采集設備須具有網絡功能模塊，平臺端網關接收的數據是原始數據，需要經過計算處理，需要提高網關服務器的計算能力和網絡帶寬。

2 遠程數據傳輸存在問題分析

三種傳輸方式經過一段時間的試運行之后，表現出子系統端沒有回傳數據、數據時斷時續、數據回傳延遲時間長、回傳數據質量不理想等問題。

上述三種數據傳輸方式在運行中主要存在以下問題[3]：

(1)結構復雜，平臺數據網關要同時處理三種類型的數據接入方式，降低了整個系統穩定性；

(2)升級影響大，一旦平臺進行功能升級或通訊協議進行版本升級，所有接入橋梁的自建數據接口軟件都需要同步改造，重新開發和測試；

(3)軟件質量無法保障。因各橋端建設方自建接口軟件沒有辦法統一要求，軟件質量無法控制，使數據上傳效果始終得不到保證；

(4)重復投資，每新建一套監測系統，采購了不同廠家的設備，都存在開發接口軟件的費用；

(5)故障難以定位和定責，由于數據接口各環節存在交叉和分工，對傳輸中斷、數據延遲等情況難以控制和解決；導致數據質和量無法保證，這極大的降低了平臺的有效性，也影響下一步數據應用和分析能力。

(6)各自建接口軟件功能不一致，包括數據校驗、中斷續傳等功能或者不能實現，或者將本應分布處理的應用集中到了平臺數據網關，使數據網關增加額外的壓力。

3 解決方案

針對以上情況，經過對相關橋梁的情況分析，我們將平臺功能向子系統端延伸，開發了一套橋梁監測大數據平臺配套系統——基于ZMQ的通用型數據接口軟件[4]。將以前由各橋端公司開發的各自不同類型、不同功能、不同質量的接口軟件，改為由平臺端統一編制的接口軟件，并規范好子系統端的數據存儲格式，由接口軟件自動提取子系統本地的數據，通過網絡發送至平臺端數據網關。

后期的管理模式是橋梁健康監測系統承建方根據要求建立數據庫表，并提供遠程登錄方式，平臺端技術人員遠程登錄子系統端工控機，根據操作說明完成接口軟件安裝及配置，向平臺端發送請求，得到接入許可后即可實現工控機數據的獲取和上傳，數據上傳工作各環節均不需要承建方的參與。當系統出現中斷時，該接口軟件自動進行比對和中斷續傳，當平臺進行升級時，該接口軟件可以遠程同步升級。

4 結 論

平臺端制定的接口軟件一次性的解決數據傳輸方面的問題，并為今后大量橋梁接入的運維管理打好必要的基礎[5]。此外，以該軟件為抓手，增加了遠程控制子系統端工控機的管理模塊，可以實時在線監測工控機的CPU、內存等硬件運行狀態，發現問題及時處理。該傳輸方式的應用規范了長期運維模式，有效降低運營成本，減少管理投入，同時也避免了各建設方之間交叉環節，提高了平臺的故障響應能力。