“智慧服務區(qū)”物聯(lián)網(wǎng)平臺設計探討

郎志海

摘要：在高速公路領域，服務區(qū)作為公眾駕乘車輛過程中一個非常重要的休息場所，同時也是交通運輸行業(yè)為群眾進行服務的一個重要窗口，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在高速公路服務區(qū)領域應用越來越廣泛，本文針對支撐智慧服務區(qū)建設的物聯(lián)網(wǎng)平臺架構及功能進行的初步探討。

關鍵詞：智慧服務區(qū) 物聯(lián)網(wǎng)平臺 Kubernetes

1引言

高速服務區(qū)是保證高速公路安全、暢通、方便、快捷通行的重要配套設施，一直以為被認為是高速公路重要的延伸產(chǎn)業(yè)。隨著技術的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對高速公路服務區(qū)有了新的認識，希望智慧服務區(qū)，提供更優(yōu)質(zhì)的服務體驗;同時，運營者也希望通過物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術，實現(xiàn)智慧服務區(qū)，提高自身運營績效，降低運營成本，優(yōu)化服務能力，提升品牌形象。

2. 發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

近年來，國內(nèi)大部分省市自治區(qū)的服務區(qū)都進行了信息化建設，在網(wǎng)絡優(yōu)化及監(jiān)控基礎上，浙江、江蘇、安徽等服務區(qū)不僅構建了統(tǒng)一經(jīng)營管理平臺，還通過新媒體平臺、智能信息查詢機、網(wǎng)上訂餐預支付手段向公眾提供更加便捷的服務;浙江、福建等將高速公路信息化與服務區(qū)信息化相結合，將服務區(qū)業(yè)務延伸至“駕駛過程中”。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，也有更多的省份開始服務區(qū)電商平臺的設計與研發(fā)，搶占未來市場。

但是，隨著信息技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，國內(nèi)大部分服務區(qū)仍然存在以下問題：

（1） 信息化建設盲目性;

（2） 各信息化平臺相對獨立，缺乏統(tǒng)一管理和協(xié)同;

（3） 數(shù)據(jù)種類繁多，數(shù)據(jù)歸口不統(tǒng)一;

（4） 信息系統(tǒng)積累的數(shù)據(jù)并未對經(jīng)營管理和公眾服務提供有力的支撐等問題;

因此，如何總結和重新審視服務區(qū)的信息化建設，使其在“網(wǎng)絡化”的同時，實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”，通過“物聯(lián)網(wǎng)”手段，為下一階段的經(jīng)營工作提供“數(shù)據(jù)”依據(jù)，將是智慧服務區(qū)建設的重要目標之一。

3. 物聯(lián)網(wǎng)平臺設計

結合高速服務區(qū)信息化發(fā)展面臨的問題及滿足未來服務區(qū)物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展需求，本文探討針對服務區(qū)應用的物聯(lián)網(wǎng)平臺設計。

3.1 平臺基礎架構

作為未來能夠為服務區(qū)運營工作提供“數(shù)據(jù)”依據(jù)的平臺，物聯(lián)網(wǎng)平臺必須具備成熟先進、功能使用、平臺穩(wěn)定、安全可靠、擴展靈活、標準開放、經(jīng)濟實用的功能。

物聯(lián)網(wǎng)平臺總體框架規(guī)劃如下：

為了滿足服務物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務靈活增加和擴展，物聯(lián)網(wǎng)平臺采用全分布式、可彈性擴展、基于Docker技術的微服務架構。物聯(lián)網(wǎng)平臺提供通用PaaS功能，包括架構管理子系統(tǒng)、安全管理子系統(tǒng)及認證管理子系統(tǒng)。同時，還需提供物聯(lián)網(wǎng)基礎服務，包括連接管理子系統(tǒng)、設備管理子系統(tǒng)以及用戶管理子系統(tǒng)等。

物聯(lián)網(wǎng)平臺需具備如下技術特性：

1） 成熟先進性

物聯(lián)網(wǎng)平臺整體底層基于Kubernetes架構。Kubernetes是一個開源系統(tǒng)，用來自動部署、縮放和管理容器的編排系統(tǒng)，它可以使用多語言并且提供原語服務開通、運行、縮放和分布式管理系統(tǒng)。與此同時Kubernetes是一個多語言和未可知語言的容器管理平臺，可以運行原生云和運行傳統(tǒng)容器化應用程序。

2） 功能實用性

為保證領域拓展智慧服務區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)應用，物聯(lián)網(wǎng)平臺需采用微服務架構。最近幾年，微服務架構迅速在整個技術社區(qū)躥紅，它被認為是IT軟件架構的未來方向。

首先，通過分解巨大單體式應用為多個服務方法解決了復雜性問題。

第二，這種架構使得每個服務都可以有專門開發(fā)團隊來開發(fā)。

第三，微服務架構模式是每個微服務獨立的部署。

最后，微服務架構模式使得每個服務獨立擴展。

3） 平臺穩(wěn)定性

對于生產(chǎn)環(huán)境的應用集群來說，故障是很難完全避免的，所以建立完善的監(jiān)控預警機制，能夠提高遇到問題時的響應速度，幫助快速發(fā)現(xiàn)問題，及時通知相關技術人員對故障進行修復，有效的避免或者降低用戶損失。與此同時，也必須做好流量控制，防止突發(fā)的大流量將服務器壓垮。

4） 安全可靠性

為防范未來服務區(qū)海量的物聯(lián)設備對業(yè)務應用產(chǎn)生的安全問題，要求在數(shù)據(jù)保護、防止利用智能終端設備進行遠程攻擊等方面進行安全管控，采取積極主動防范措施，進一步提高安全性。

5） 靈活擴展性

平臺整體采用微服務架構，業(yè)務結構拆分明細，在保證對整體業(yè)務在線動態(tài)橫向擴展的同時，也能滿足對關鍵業(yè)務的動態(tài)擴容。

6） 標準開放性

物聯(lián)網(wǎng)平臺微服務架構基于Docker容器標準，籍此標準可快速定制業(yè)務鏡像，無縫接入平臺。物聯(lián)網(wǎng)平臺提供豐富的REST API，API基于國際標準和國家、行業(yè)、企業(yè)的有關標準，極大的方便了設備和服務的對接，也為之后的業(yè)務拓展奠定了基礎。

7） 經(jīng)濟實用性

物聯(lián)網(wǎng)平臺以容器為運行單元，單位機器運行業(yè)務服務更多，減少資源消耗，節(jié)省硬件開支。物聯(lián)網(wǎng)平臺采用的微服務架構優(yōu)勢在于可對業(yè)務細化拆分，籍此保證只擴展關鍵業(yè)務，以此保證以最小資源，支撐更多服務。除此之外，微服務架構還有，開發(fā)周期短，迭代方便等一系列優(yōu)勢，減少了人力成本。

3.2 平臺功能實現(xiàn)

支撐智慧服務區(qū)建設的物聯(lián)網(wǎng)平臺需包含“設備管理”、“連接管理”兩個大核心功能，在系統(tǒng)設計時主要涉及管理管理子系統(tǒng)和連接管理子系統(tǒng)。

3.3 連接管理子系統(tǒng)設計

物聯(lián)網(wǎng)平臺需要支持WIFI、NB-IoT、RFID等不同終端設備的接入，同時支持與其他智慧服務區(qū)應用系統(tǒng)的對接。連接管理子系統(tǒng)主要支持網(wǎng)關、終端等設備的連接管理，支持包括WebSocket、MQTT、UDP、TCP、LoRa、NBIoT協(xié)議的接入。

（1） 支持網(wǎng)關設備的連接管理

物聯(lián)網(wǎng)平臺網(wǎng)關連接管理用于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關通過MQTT、WebSocket、LoRa等協(xié)議接入平臺，支持網(wǎng)關接入認證、網(wǎng)關上下線通知等功能。

（2）支持終端設備的連接管理

物聯(lián)網(wǎng)平臺支持物聯(lián)網(wǎng)終端通過MQTT、LoRa、NB-IoT、UDP、TCP等協(xié)議或通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關進行接入，支持終端的接入認證、終端上下線通知、終端接入數(shù)據(jù)解析等功能。

支持統(tǒng)計與采集終端連接數(shù)、終端連接狀態(tài)、丟包率等數(shù)據(jù)，并提供標準Restful API接口，供上層應用調(diào)研終端數(shù)據(jù)。

4、結束語

未來服務區(qū)物聯(lián)網(wǎng)設備越來越多，服務區(qū)運營者需搭建統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)平臺。物聯(lián)網(wǎng)平臺是所有多樣化終端及業(yè)務數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)標準化的核心，可滿足服務區(qū)未來復雜業(yè)務系統(tǒng)及運營系統(tǒng)的正常運行，支撐智慧服務區(qū)建設。

參考文獻：

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