基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統設計

楊翼

摘 要：地鐵是現代化城市發展的產物，相較于傳統的公交系統地鐵快速、高效的運輸特性使其成為了城市公共交通體系中極為重要的組成部分。為緩解我國經濟的快速發展以及城市化所帶來的巨大的交通壓力，我國有相當一部分城市都相繼開展了地鐵建設計劃，在地鐵的建設過程中涉及眾多的子系統，地鐵自動售檢票系統是地鐵建設中重要的組成部分，借助于現今快速發展的云計算技術所設計出的地鐵自動售檢票系統有效地解決了傳統地鐵自動售檢票系統所存在的造價成本高、資源利用率低以及后期維護難度大等的缺點。本文在分析地鐵自動售檢票系統特點的基礎上對基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的設計進行分析闡述。

關鍵詞：云計算；地鐵自動售檢票系統；設計

中圖分類號：U231 文獻標志碼：A

0 前言

地鐵自動售檢票系統主要用于地鐵運營，其通過與乘客的直接交互來為地鐵系統獲取經濟收益。傳統的地鐵自動售檢票系統雖然能夠完成地鐵車票的自動化售檢，但是隨著地鐵沿線的加長和網絡化運營的開通將需要投入越來越多的資金用于地鐵自動售檢票系統的擴建與后期維護，在增加運營成本的同時也不利于地鐵票務運營管理工作。借助于快速發展的云計算技術通過對現有地鐵自動售檢票系統進行系統架構精簡、系統通信網絡結構的改進的方式設計基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統，應用云計算技術將地鐵自動售檢票系統的軟/硬件資源進行統一管理、分配、部署和監控，從而實現地鐵自動售檢票系統的精簡和運行效率的最大化，提高地鐵自動售檢票系統的運行效率。

1 傳統地鐵自動售檢票系統組成分析

在傳統的地鐵自動售檢票系統中，其基本結構主要分為清分中心、線路中央計算機層、車站計算機層、地鐵自動售檢票終端以及地鐵票卡等5個層級。傳統的地鐵自動售檢票系統采用的錯位單線路管理模式。在組成地鐵自動售檢票系統的5個層級中采用的是樹狀架構體系各層級相互獨立又各層相互管理，在應對普通的地鐵購票業務時能夠很好地完成相關作業。但是隨著地鐵路網的不斷延伸和拓展，傳統的地鐵自動售檢票系統所存在的弊端也逐步顯現：（1）樹狀的地鐵自動售檢票系統構成將使得地鐵自動售檢票系統的拓展越來越難，地鐵自動售檢票系統的資源利用率也將逐步降低、層級業務重疊及數據的過渡冗余將導致地鐵自動售檢票系統的維護成本越來越高。（2）地鐵自動售檢票系統的建設與維護是一項長期性的工程，隨著地鐵建設的不斷進行地鐵前期工程中地鐵自動售檢票系統所采用的設備型號和接口會出現一定的不同，這就帶來了設備接口轉換和既有軟件更新等的一系列的難題。

2 基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的設計

隨著云計算技術的發展和應用將云計算技術應用于地鐵自動售檢票系統的設計，建立新的地鐵自動售檢票系統將有助于提高地鐵自動售檢票系統的通用性。相較于傳統的地鐵自動售檢票系統架構，基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統進行了架構精簡取消了清分中心計算機層、線路中心計算機層以及車站計算機系統，并建立了基于云計算的云計算管理層，將傳統的5層架構精簡為3層架構。

2.1 基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的硬件結構

基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的硬件結構主要由自動檢售車票的終端、車站終端設備以及云計算服務運行層，云計算層由云計算運行和支付所需要的所有軟、硬件組成，并能夠實現對于地鐵自動售檢票所產生的大量數據的集中采集、統計和管理，并能夠對基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統中的各項設備的運行狀態進行集中監控、維護和管理。在基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的硬件組成上其不僅僅是一個基于S/C模式的系統，地鐵自動售檢票系統中的車站終端設備通過局域網與云計算中心進行連接和信息交互，并接受來自于云計算中心的信息數據反饋，地鐵自動售檢票系統還是一個基于B/C模式的系統，地鐵工作人員可以通過桌面云或是瀏覽器來進行云計算服務界面的登錄和相關服務的獲取。在基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的組成上云計算層所包含的硬件主要有計算機、服務器、磁盤陣列、交換機等，硬件的規劃可以根據地鐵線網的規模、各節點的分布以及地鐵沿線現有IT資源等情況來進行規劃及分別部署。云計算層采用的是VL2大二層網絡結構，在第一層中采用服務器群依托TOR交換機來與第二層網絡進行通信連接，第二層則采用聚合層交換機和中間層交換機的相互交叉通信來與第一層共同構建大二層交互網絡。通過構建這一大二層交互網絡用以合理的分配規劃各服務器之間的流量并確保流量在能夠在服務器之間進行靈活的交互。云計算層與銀行、第三方支付平臺之間的信息交互將布置防火墻，并通過設置在防火墻之后的IDS來對網絡系統進行監聽。地鐵自動售檢票系統的通信主干網采用具備實時熱備和無縫切換的自愈式光纖雙環網，各站點與云計算中心的連接采用雙連接環形網絡，用以保障主干通信網的安全、高效的通信，當主環網出現故障時通信環網將自動將通信網絡切換至次環網保障通信數據的安全交互。車站終端設備之間的連接和信息交互主要采用以太網與交換機所組成，其所構成的環網結構與通信主干網和云計算層之間的連接通過三級交換機。

2.2 基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的軟件設計

在完成了基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的硬件連接與物理拓撲后需要完成基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的軟件的設計來構建基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的票務和自動檢售票業務的運營功能。構成基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的軟件系統主要由以下3個部分所組成：

（1）云計算層的軟件。云計算技術利用虛擬化、多租戶、實時遷移等的技術來將大量的計算服務遷至云計算中心，依托云計算中心所具有的強大的計算能力來完成大量的數據計算和存儲，在云計算層軟件功能的劃分上主要劃分為負責云計算服務器組硬件資源及虛擬資源的運維管理，應用級軟件管理則主要用于實現地鐵自動售檢所需要的特定計算、存儲服務。運維管理和應用級管理軟件相互結合保障了云計算層的安全、高效運行。

（2）票務管理終端軟件。主要用于票務人員完成與云計算層之間的數據交互。票務管理終端軟件的設計主要分為Web訪問模塊和軟件模塊兩大組成部分，在使用時，票務人員使用Web訪問模塊來實現對于云計算中心相關服務的登錄訪問，根據Web登錄層級云計算中心為其分配相應的虛擬資源，用戶根據虛擬資源進行相關票務數據的處理。

（3）車站終端設備應用軟件。其編制分為設備控制和應用邏輯兩大架構層，設備控制層主要完成對于車站終端設備的控制管理并為應用邏輯層提供數據接口，應用邏輯層完成對于車站終端設備各項應用程序業務的處理，并將所處理的結果輸送至乘客顯示窗口或直接作為參數調用設備部件的API函數。

在基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統的設計中還需要注意做好網絡信息安全體系的構建，通過冗余網絡、防火墻和數據偵聽來保障系統的網絡安全，并通過數據備份、數據加密等的方式保障各類數據的安全。

結語

基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統將解決傳統地鐵自動售檢票系統所存在的一系列弊端，從而使得基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統有著良好的應用前景。本文在分析基于云計算技術的地鐵自動售檢票系統構成的基礎上對系統設計進行了分析介紹。

參考文獻

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