高速公路聯網收費中心省級運營監控系統研究

摘要：針對當前高速公路收費管理的現狀，在對實際需求進行調查分析的基礎上，文章結合地方實際情況提出了高速公路聯網收費中心省級運營監控系統，通過該系統的應用可以有效的地對高速公路收費進行更加規范的管理。

關鍵詞：高速公路；聯網收費；運營監控

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.03.018

中圖分類號：TP 3，U 412.36+6" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）03-00-04

Research on Provincial Operation Monitoring System of Expressway Network Toll Center

LIU Yong

（Hunan High-speed Information Technology Co.， Ltd.， Changsha 410000， China）

Abstract： In view of the current situation of expressway toll management， based on the investigation and analysis of the actual demand， combined with the local actual situation， the provincial operation monitoring system of expressway network toll center is proposed， and the application of this system can effectively carry out more standardized management of expressway toll collection.

Key words： expressway; internet charging; operation monitoring

1" 省級運營監控系統建設內容

（1）數據質量管理。應加強數據質量管理，按照部級數據接口傳輸規范全量上傳聯網收費相關數據，實現數據完整率100%傳輸及時率100%；建立并完善收費數據質量分析評價功能，對數據責任主體的數據質量問題審查評估和治理，實現收費數據準確率100%；具備收費站、門架、發行等數據質量的監測與數據質量問題報送功能，實現數據質量風險的識別、預警、管控及重大問題上報；支持線上及時響應、處理部級數據質量問題工單，問題處理完成率100%。

（2）系統運行狀態檢測。應加強對于省聯網中心的省-部傳輸接口、清分結算系統、拆分結算系統、在線計費系統、數據匯聚系統、移動支付系統等的連通性和運行狀態監測，并將相關監測數據上傳至部聯網中心。及時響應、處理全網運行監測系統下發的省級運維工單，滿足全網運行監測及維護保障管理要求。

（3）交易日志監測和分析。實現省級交易日志的收集與存儲，建立并完善日志監測與分析功能，準確定位故障并提前識別安全威脅，及時發現問題并進行報送、整改、處理[1]；降低宕機時間，快速響應，從而提升網絡性能、系統穩定性和安全性。

2" 解決方案研究

2.1 功能框架

以分布式云方式處理各環節數據，大部分應用以后臺運算節點為主，并以容器的方式運行，工作環境隨業務量的變化而日益復雜，為建立業務環節與應用節點、應用節點計算與容器及宿主之間的清晰處理邏輯關系，構建從業務應用分類、應用模塊分類、模塊指標分類、應用與容器等關聯日志化跟蹤的監控能力，在分布式應用批處理過程中實現對每個環節的業務量、處理能力、數據完整性的監控[2]。整體的監控體系架構如圖1所示。

（1）指標定義：應用支持各類指標數據和格式的定義，以消息或文件的方式輸出。

（2）指標采集：指標數據的采集分為主動輸出和自主采集兩種，平臺能夠靈活支持兩種類別的指標數據采集。

（3）指標處理：指標的處理是為后續指標應用服務的，平臺支持流處理，從而快速實現過濾、清洗、合并、加工、數據本地緩存或持久化、SQL查詢、統計預測算法、數據圖結構化等能力。另外，支持日常運維平臺內部數據的快速主動采集，實現采集任務的快速管理和發布。

（4）指標應用：指標的應用多種多樣，在實際的場景實踐中，可提煉時序指標的圖表分析、業務量分析、重點運營指標的使用、全景業務視圖化、自動健康度巡檢、自動化報表生成器等應用。

（5）告警通知：采用從問題發現到快速響應的便捷方式，構建從使用告警SDK收集數據內容到通知內容模板化生成，限時限流限量推送，告警分級策略的組織。

2.2 平臺建設內容

2.2.1 業務量監控

業務量指標以通行流水費用、通行流水數、業務環節及類別為主，具體實現方式是，通過對業務量數據的實時采集，按不同業務類別、時間周期、錯單類別多維度合并，完成指標沉淀和趨勢圖表分析，結合波動率分析是否異常，輸出告警通知。

（1）業務量采集：支持以文件或消息的方式從每臺宿主機上采集。

（2）業務量合并：指區分不同的業務類別（如語音、數據業務）及錯單分類，再按時間窗口（天、月），合并話單核心指標項，包括話單費用、話單數量、通話時長或流量數值。

（3）業務量指標沉淀：指原始業務量數據的沉淀和合并后的數據沉淀兩部分，沉淀的方式以數據庫為主要媒介。

（4）趨勢圖表分析：把沉淀后的數據以圖表呈現，便于觀察數據的變化情況，分析每天或每月的詳情。

（5）波動率分析：結合數學統計算法lt;實際值gt;/lt;（時序指標預測+/-標準方差+/-誤差）gt;，其中時序預測包括趨勢和季節性預測，類似同比和環比。

（6）錯單量分析：核心體現不同錯單量的變化情況，及具體錯單編碼的趨勢變化，通過檢查錯單編碼的異常波動，反饋給應用人員做具體的問題分析。

（7）異常告警：圖表便于人為觀察，告警則為后臺分析再預警，結合上述波動分析算法實現不同指標的告警需求。

2.2.2 處理性能監控

處理性能指標以應用為單位，指標項包含處理量、處理時長、最小耗時、最大耗時、平均耗時、自定義區間分布、成功量、失敗量，與業務量的統計類似，由數據采集、多維度合并、指標沉淀、圖表分析、波動異常檢測、告警通知等部分組成。

（1）性能指標采集：支持以文件或消息的方式從每臺宿主機上采集。

（2）性能指標合并：按集群應用組、時間窗口維度實時合并，合并項包含處理量、處理時長、最小耗時、最大耗時、平均耗時、自定義區間分布、成功量、失敗量。

（3）性能指標沉淀：指原始業務量數據的沉淀和合并后的數據沉淀兩部分，沉淀的方式以數據庫或本地緩存為主要媒介。

（4）性能圖表分析：支持特定指標的歷史查詢，及性能分布變化圖。

（5）波動異常檢測：處理量以數學統計算法lt;實際值gt;/lt;（時序指標預測+/-標準方差+/-誤差）gt;來實現異常檢測，耗時量的檢測以自定義區間分布方法來實現。

（6）成功率分析：結合指標預設合格率，實時檢測某個時間段是否出現異常。

2.2.3 數據完整性監控

數據完整性針對話單在結算各環節處理過程中的話單量、費用或流量的一致性，包括單環節內部的一致性和環節之間的平衡性，使入口的話單記錄數與出口的話單記錄數保持完整，從而保證結算過程不失單、不多單、錯單分類可控，話單的分解與合并后可追溯。

（1）平衡性數據匯總：首先對不同通行流水量進行業務類型的轉化歸類，以業務類型、業務處理環節為主鍵，合并輸入話單量、新增話單量、輸出正確話單量、輸出錯單量、過濾話單量，按文件的生成時間每天合并，將結果記錄到數據庫中。

（2）模塊內平衡率：（正確話單量+錯單量+過濾話單量）/（輸入話單量+新增話單量）。

（3）模塊間平衡率：（上一模塊輸出話單量+差異量）/（上一模塊輸出話單量）。

2.2.4 日常運維監控

（1）運維工具管控：在容器化和分布式計算的場景下，日常運維要求越來越高，安全管控也越來越嚴格，許多直接登錄生產主機進行運維操作的行為，受到很多的限制，宿主機上只能運行容器化應用。運維方式也帶來了很大的改變，日常運維工具或腳本也需要容器化和分布式執行，由統一的平臺來管控，實現遠程調度，安全可控[3]。

（2）采集節點：采集節點服務，屬于執行腳本采集法，基于Java語言獨立開發，支持定時任務的調度、實時任務的執行，具有通用化的腳本采集策略，配置簡單、任務計劃清晰、腳本獨立等特點。

平臺支持功能如下。

（1）定時任務調度：支持定時任務計劃的管理和調度，定時觸發相應任務的執行。

（2）腳本任務執行：支持Python、shell腳本的任務執行。

（3）遠程檢查服務：支持遠程信令通知Robot采集服務，執行相應檢查任務。

（4）采集數據發布：支持從采集結果中過濾信息，在完成數據格式轉化后，發布到分布式消息文件隊列中。

（5）采集服務心跳：支持對采集服務心跳的監測，用于采集服務的分類和注冊管理。

（6）開放采集SDK：支持靈活的參數配置和結果輸出，如密碼統一接口獲取。

（7）腳本服務化：腳本下發后，可快速實現腳本的服務化，支持RPC調用。

（8）采集服務：負責管理采集節點的任務和調度，包括節點注冊認證、腳本下發、參數下發、任務啟停、任務監控、心跳管控等。

（9）管控平臺：提供前臺界面操作，串聯采集節點和采集服務正常工作，提供便捷的操作入口，實現運維工具的統一管理和維護。

（10）健康度巡檢：定期對關鍵應用和組件進行巡檢，體現結算系統整體的健康情況，并且滿足通用配置能力，通過腳本+呈現模板可實現巡檢內容的展示和告警提醒的需要。

（11）巡檢任務：根據場景需要分布在不同的運行環境中，實現巡檢任務的遠程管理和任務發布，以Python腳本實現，應對多變的場景化要求，巡檢任務有如下特征：①巡檢任務具象化結果接口，實現巡檢結果的判斷，巡檢分值的計算，巡檢量化指標的輸出；②巡檢任務支持調度子巡檢任務，實現分布式巡檢任務的統一結果比對和分析；③巡檢任務支持遠程管理和發布。

（12）巡檢調度：為實現分布式巡檢調度，由巡檢調度器、任務控制器、巡檢任務節點三部分組成：①巡檢調度器負責任務的發起，按規則下達巡檢任務，巡檢參數，巡檢結果消息的視圖化推送，巡檢告警內容的轉化和推送；②任務控制器負責任務的路由，按目錄轉達巡檢任務并路由結果到巡檢調度器；③巡檢任務節點負責巡檢的動作執行，實現巡檢接口要求。

（13）巡檢結果模板化：巡檢結果的表達各式各樣，巡檢結果具備模板化的能力，后臺通過模板轉化HTML結果，在技術上使用模板引擎技術，實現每次巡檢結果具象化。

（14）宿主機資源監控：服務于不同分布式處理域的資源監控，方便觀察和分析域內資源的利用情況，資源分配是否均衡，并且作為應用擴縮容評價依據的一部分。

3" 結束語

總之，針對當前高速公路收費管理的現狀，在對實際需求進行調查分析的基礎上，本文結合地方實際情況提出了高速公路聯網收費中心省級運營監控系統，通過該系統的應用可以有效地對高速公路收費進行更加規范的管理?！?/p>

參考文獻

[1] 陳若洋．高速公路網聯網收費、交通監控和通信系統發展設想[J]．計算機產品與流通，2017（09）：67.

[2] 曹強．高速公路網聯網收費、交通監控和通信系統發展設想[J]．電子技術與軟件工程，2017（06）：38.

[3] 武兆偉．高速公路聯網收費數據在路網監控中的應用研究[J]．科技信息，2014（14）：102-103.