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1平臺(tái)非功能性分析
電梯公共服務(wù)平臺(tái)作為一個(gè)開放的支持和服務(wù)系統(tǒng),它的非功能性需求包括系統(tǒng)性能、系統(tǒng)安全性、可靠性、可互操作性、易用性、可維護(hù)性、可移植性等多個(gè)方面[6]。系統(tǒng)除了涉及普通計(jì)算機(jī)以及手機(jī)、閱讀器等移動(dòng)設(shè)備,需要接入大量且不斷增長(zhǎng)的電梯傳感器設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集。因此,平臺(tái)運(yùn)行時(shí)的高效性能以及平臺(tái)安全性是其兩大主要的非功能性需求。1.平臺(tái)性能該平臺(tái)作為公共服務(wù)平臺(tái),其性能側(cè)重于確保服務(wù)器系統(tǒng)能夠滿足日常工作負(fù)載,并有足夠剩余容量應(yīng)對(duì)突發(fā)事件引起的峰值而不出現(xiàn)某些應(yīng)用不響應(yīng)甚至宕機(jī)事件發(fā)生。系統(tǒng)建設(shè)初期,要求該平臺(tái)視頻服務(wù)器軟件滿足2000路視頻的接入,250路并發(fā)訪問,64路并發(fā)存儲(chǔ)。電梯網(wǎng)關(guān)服務(wù)器軟件滿足2000路電梯網(wǎng)關(guān)設(shè)備的接入服務(wù),可查看電梯實(shí)時(shí)監(jiān)管數(shù)據(jù),接收電梯報(bào)警數(shù)據(jù),并與視頻服務(wù)器形成良好互動(dòng)。2.平臺(tái)安全性系統(tǒng)安全是指在系統(tǒng)生命周期內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)安全工程和系統(tǒng)安全管理方法,辨識(shí)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)源,并采取有效的控制措施使其危險(xiǎn)性最小,從而使系統(tǒng)在規(guī)定的性能、時(shí)間和成本范圍內(nèi)達(dá)到最佳的安全程度。本平臺(tái)因涉及設(shè)備及使用人員較廣,因此著重于數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全兩個(gè)方面。在實(shí)際開發(fā)應(yīng)用中,主要采用以下幾種方法來確保平臺(tái)的安全性:1)數(shù)據(jù)傳輸和應(yīng)用訪問中,用戶需有密碼才能登陸,系統(tǒng)會(huì)對(duì)用戶的密碼進(jìn)行加密保存。2)電梯物聯(lián)網(wǎng)綜合管理公共服務(wù)平臺(tái)提供日志審計(jì)服務(wù)來記錄用戶操作以備查詢。日志審計(jì)可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地詳細(xì)記錄對(duì)平臺(tái)所作的各項(xiàng)操作,保證中心的安全性。確保一旦出現(xiàn)安全性問題,有史可依,有據(jù)可查。3)給不同的用戶分配不同角色,對(duì)應(yīng)于不同的授權(quán)。通過認(rèn)證后,用戶才能進(jìn)入相應(yīng)平臺(tái)的界面,并對(duì)其權(quán)限范圍內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行瀏覽或操作。4)系統(tǒng)云平臺(tái)配備云級(jí)防病毒系統(tǒng)來抵御各種非法入侵。5)與國(guó)內(nèi)幾大電信運(yùn)營(yíng)商合作,建立專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來保障網(wǎng)絡(luò)安全。
2平臺(tái)架構(gòu)與整體結(jié)構(gòu)
該平臺(tái)基于B/S架構(gòu)進(jìn)行搭建,主要包括三個(gè)部分,分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層[7]。其中,感知層由傳感器、電梯數(shù)據(jù)采集器、電梯監(jiān)控終端構(gòu)成,感知層設(shè)備主要采集電梯運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)信息,并對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和邏輯判斷,同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)層中指定的服務(wù)器發(fā)送狀態(tài)和故障報(bào)警信息;網(wǎng)絡(luò)層由運(yùn)營(yíng)商的無線或有線網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)中心(IDC)服務(wù)器構(gòu)成,網(wǎng)絡(luò)層主要承載電梯運(yùn)行狀態(tài)信息和故障報(bào)警信息傳輸,并將其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中;應(yīng)用層由部署在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上的軟件中間件和電梯監(jiān)測(cè)軟件、客戶端電腦、移動(dòng)智能終端等構(gòu)成,應(yīng)用層主要實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備的智能計(jì)算、監(jiān)控和管理。平臺(tái)架構(gòu)如圖2所示。平臺(tái)基于云計(jì)算技術(shù),采用模塊式開發(fā),各個(gè)功能模塊之間是松耦合關(guān)系,不僅現(xiàn)有模塊可以非常方便的修改,最重要的是對(duì)平臺(tái)的功能擴(kuò)展和模塊增加完全不影響現(xiàn)有平臺(tái)的運(yùn)行,新增模塊可以采用熱插拔部署的方式添加到現(xiàn)有平臺(tái)中,新功能的增加完全是即插即用形式的[8]。系統(tǒng)平臺(tái)劃分成日常監(jiān)控、故障管理、維保管理、呼叫中心、電子看板、運(yùn)維管理、監(jiān)控中心、智能終端、綜合統(tǒng)計(jì)等幾大功能模塊。平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
3平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)效果
本項(xiàng)目是以RFID(RadioFrequencyIdentification,射頻識(shí)別)技術(shù)、紅外傳感技術(shù)、流媒體技術(shù)以及3G(3rdGen-eration,第三代移動(dòng)通信技術(shù))無線技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),采用云計(jì)算平臺(tái)對(duì)城市電梯安全運(yùn)行與維護(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管。系統(tǒng)后臺(tái)開發(fā)則使用.NETFramework5.0框架及開發(fā)工具VisualStudio2012和Eclipse4.2。
3.1RFID技術(shù)RFID實(shí)質(zhì)上是一種近距離射頻通信技術(shù),工作原理是標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后,如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號(hào),就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(即PassiveTag,無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽),或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(即ActiveTag,有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽),閱讀器讀取信息并解碼后,送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。大量的事實(shí)證明,電梯維保執(zhí)行不到位、不規(guī)范是產(chǎn)生電梯安全事故的主要原因之一,對(duì)維保企業(yè)及維保人員的有效監(jiān)管是減少電梯安全隱患的一劑良方。利用RFID技術(shù)通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的特點(diǎn),本平臺(tái)采用RFID技術(shù)將維保行為標(biāo)準(zhǔn)化、流程化,在電梯關(guān)鍵部位標(biāo)識(shí)RFID電子標(biāo)簽,保障了在對(duì)的時(shí)間、對(duì)的地方、由對(duì)的人、檢查了對(duì)的位置,杜絕維保不到位行為。
3.2紅外傳感技術(shù)紅外傳感技術(shù),即利用紅外應(yīng)答器識(shí)別和傳輸物體信息,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。在電梯廂外壁采用外加傳感器的方式對(duì)電梯運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)。與其他方式相比,外加傳感器方式可以兼容新舊電梯,項(xiàng)目推廣難度低,實(shí)施簡(jiǎn)便;對(duì)電梯生產(chǎn)企業(yè)無特殊要求;對(duì)電梯運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響,無安全隱患。
3.3流媒體技術(shù)該平臺(tái)在電梯內(nèi)部引入了雙向?qū)崟r(shí)流媒體技術(shù)。所謂流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放上網(wǎng)站服務(wù)器,讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽,而不要等整個(gè)壓縮文件下載到自己的計(jì)算機(jī)上才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。該技術(shù)使得在滿足轎廂終端傳感器采傳輸?shù)幕A(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了同步H264視頻流媒體播放、H264/MJPEG雙碼流視頻編碼,在電梯運(yùn)行過程中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)畫面錄像,并滾動(dòng)保存。轎廂多媒體終端屏可播放RSTP、HTTP、H323等多種協(xié)議的實(shí)時(shí)碼流以及本地多媒體文件,通過場(chǎng)景響應(yīng)引擎在困梯、正常、通信等不同情況下選擇播放內(nèi)容。為支持城域級(jí)超過2000臺(tái)電梯以上規(guī)模的同步視頻播放,本平臺(tái)設(shè)計(jì)了P2P架構(gòu)的服務(wù)器直播系統(tǒng)。能夠?qū)?shí)時(shí)碼流通過直播服務(wù)器、轉(zhuǎn)播服務(wù)器和P2P分發(fā)服務(wù)器向全部的電梯設(shè)備推送視頻。
3.4無線技術(shù)平臺(tái)涉及電梯數(shù)量眾多且不斷增長(zhǎng),因此為了滿足海量數(shù)據(jù)正常傳輸要求,主要采用當(dāng)下流行且穩(wěn)定、高速運(yùn)行的3G無線通信技術(shù)。該技術(shù)可通過光纖EPON或者3G網(wǎng)絡(luò)終端將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳,其采用小波自適應(yīng)多模數(shù)據(jù)壓縮算法可實(shí)現(xiàn)海量、多節(jié)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)的冗余消除和高效率傳輸;采用分布式實(shí)時(shí)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)在廣域網(wǎng)上保存電梯運(yùn)行狀態(tài),并應(yīng)用分布式關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)保存;通過呼叫中心的H.323協(xié)議,在電梯轎廂嵌入式終端移植并實(shí)現(xiàn)支持音視頻同步通信的H323嵌入式軟件,當(dāng)發(fā)生困梯和故障的時(shí)候可以聯(lián)系呼叫中心、質(zhì)監(jiān)局和運(yùn)營(yíng)單位、維保單位實(shí)現(xiàn)多方通話,對(duì)受困人員進(jìn)行安撫與解困指導(dǎo)。
3.5平臺(tái)開發(fā)技術(shù).NETFramework5.0是用于Windows的新托管代碼編程模型,其強(qiáng)大功能與新技術(shù)結(jié)合起來,用于構(gòu)建具有視覺上引人注目的用戶體驗(yàn)的應(yīng)用程序,實(shí)現(xiàn)跨技術(shù)邊界的無縫通信,同時(shí)提供一個(gè)將軟件部署和編譯代碼執(zhí)行環(huán)境,并大幅提高軟件運(yùn)行的并行計(jì)算能力[12]。VisualStudio2010作為基于.NETFramework運(yùn)行環(huán)境的開發(fā)軟件,目前正擁有龐大的客戶群,其集成開發(fā)環(huán)境(IDE)的界面被重新設(shè)計(jì)和組織,不僅適合專業(yè)人員進(jìn)行開發(fā),對(duì)于非專業(yè)人員,簡(jiǎn)單實(shí)用也非常簡(jiǎn)潔明了,并且支持開發(fā)面向Windows7的應(yīng)用程序。在實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的服務(wù)器平臺(tái)的同時(shí),系統(tǒng)還需要通過可移動(dòng)終端將維保操作記錄同步到電梯云計(jì)算平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)維保工作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。因此借助廣泛存在且應(yīng)用的Android手機(jī)平臺(tái)建立維保客戶端,系統(tǒng)采用較新的Eclipse4.2進(jìn)行開發(fā),其作為功能完整且較為成熟開源式軟件,允許嵌入Android編譯環(huán)境進(jìn)行開發(fā),提升的基于模型的用戶接口框架,為開發(fā)者提供更靈活的界面設(shè)計(jì);提供面向服務(wù)的編程模型,使維保客戶端與服務(wù)器實(shí)現(xiàn)無縫連接。
4結(jié)論
電梯伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化建設(shè)而快速增長(zhǎng),是城市垂直運(yùn)輸?shù)淖钪饕煌üぞ撸娞菖c城市百姓的工作、學(xué)習(xí)、生活息息相關(guān)。電梯公共服務(wù)平臺(tái)作為城市化信息建設(shè)的一部分,對(duì)電梯相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)挖掘,并以此為基礎(chǔ)提供增值服務(wù),實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)公益性質(zhì)平臺(tái)的持續(xù)良性發(fā)展。本文以某政府主導(dǎo)的電梯公共服務(wù)平臺(tái)為實(shí)例,收集了實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)。通過測(cè)試數(shù)據(jù)說明,該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)將維保管理、電梯運(yùn)行監(jiān)管、緊急事件響應(yīng)、故障發(fā)現(xiàn)和處理、公眾信息服務(wù)、音視頻電子傳媒等業(yè)務(wù)系統(tǒng)用云計(jì)算技術(shù)統(tǒng)一集成,形成了可服務(wù)電梯、維保公司、質(zhì)監(jiān)部門、物業(yè)公司、企業(yè)服務(wù)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)商等多角色多實(shí)體的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)體系。構(gòu)建一個(gè)既能體現(xiàn)電梯運(yùn)行安全監(jiān)管職能,又能與城市應(yīng)急救援指揮中心聯(lián)動(dòng),且能保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的公共服務(wù)平臺(tái)。
作者:徐守輝楊律青單位:廈門信達(dá)物聯(lián)科技有限公司廈門大學(xué)軟件學(xué)院