楊文軍,李明軒

(湖南省水上交通安全指揮監(jiān)控中心，湖南 長沙 410000 )

0 引言

湖南內(nèi)河航運(yùn)發(fā)達(dá)，水上交通資源豐富，水上運(yùn)輸在湖南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)外開放進(jìn)程中占據(jù)重要地位。近些年，湖南省先后建設(shè)了渡口視頻監(jiān)控系統(tǒng)、航道視頻監(jiān)控系統(tǒng)、VHF安全通信系統(tǒng)、危化品碼頭視頻監(jiān)控系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、內(nèi)河客運(yùn)船舶3G視頻監(jiān)控系統(tǒng)等項(xiàng)目。通過這些信息化手段，加強(qiáng)了渡口、航道、渡船、?；反斑\(yùn)砂船等的水上交通安全監(jiān)管，提升了水上交通安全監(jiān)管和應(yīng)急反應(yīng)能力，提高了水上交通安全監(jiān)管效率，有效降低了執(zhí)法成本[1]。如何保障上述多個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，在水上交通安全中持續(xù)高效發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)維管理，成為信息化系統(tǒng)運(yùn)維管理工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)[2]。

目前運(yùn)維工作所涉及的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、VHF通信基站、視頻監(jiān)控監(jiān)控點(diǎn)位等數(shù)量已經(jīng)突破2 000個(gè)，硬件設(shè)備上萬臺(tái)，主要分布在全省各地的碼頭、航道、渡口、客渡船、危化品船、運(yùn)砂船以及湖南省中心機(jī)房。隨著系統(tǒng)持續(xù)建設(shè)和升級(jí)，系統(tǒng)所需硬件設(shè)備數(shù)量也將呈現(xiàn)幾何增長。目前，省監(jiān)控中心對(duì)于系統(tǒng)的總體運(yùn)行情況和運(yùn)維工作難以進(jìn)行全面客觀評(píng)估[3]，尤其是對(duì)各個(gè)運(yùn)維單位的運(yùn)維質(zhì)量好壞缺乏有效監(jiān)管手段。

1 技術(shù)方案

傳統(tǒng)的系統(tǒng)故障檢查一般是通過人工巡查方式來實(shí)現(xiàn)，故障的發(fā)現(xiàn)時(shí)間周期長，信息反饋被動(dòng)，故障的發(fā)生和恢復(fù)時(shí)間缺少準(zhǔn)確記錄[4-5]。目前運(yùn)維工作所涉及的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)、VHF通信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，沒有自帶故障檢測(cè)功能。經(jīng)過研究分析，上述系統(tǒng)設(shè)備都部署在專網(wǎng)中，每個(gè)設(shè)備都有固定的IP地址。運(yùn)維管理系統(tǒng)對(duì)信息系統(tǒng)設(shè)備故障監(jiān)測(cè)主要采用2種方式：① 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和VHF通信系統(tǒng)設(shè)備，通過IP包進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行情況檢測(cè)；② 視頻監(jiān)控設(shè)備，通過對(duì)接設(shè)備廠商，閱讀和分析設(shè)備(IPC)網(wǎng)絡(luò)SDK技術(shù)文檔，利用監(jiān)控設(shè)備的RTSP協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控設(shè)備操作。

系統(tǒng)開發(fā)基于自有的應(yīng)用框架XWAF(XML-based web application framework)。XWAF是一個(gè)基于XML描述的應(yīng)用框架，技術(shù)成熟穩(wěn)定又能保持先進(jìn)性?？蓪?shí)現(xiàn)2個(gè)方面的通用功能：① XML描述 + 數(shù)據(jù)庫引擎 可建立數(shù)據(jù)庫；② XML描述 + 界面引擎可實(shí)現(xiàn)后臺(tái)管理頁面的建立。

1)系統(tǒng)架構(gòu)方面：采用B/S架構(gòu)使系統(tǒng)能集中部署，分布使用，有利于系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)。

2)開發(fā)模式方面：采用MVC開發(fā)模式并參考SOA體系架構(gòu)進(jìn)行功能設(shè)計(jì)，可快速擴(kuò)展業(yè)務(wù)功能，且不影響現(xiàn)有系統(tǒng)功能的正常使用，還可根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)量進(jìn)行部分功能擴(kuò)容，在滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)成本最小化。

基于信息化項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)的需求以及 XWAF框架優(yōu)點(diǎn)，采用PostgreSQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫作為本系統(tǒng)存儲(chǔ)方式，采用Python作為開發(fā)技術(shù)棧[7-8]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

2.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

信息系統(tǒng)設(shè)備分布在全省各碼頭、航道、渡口、客渡船、危化品船和運(yùn)砂船等，設(shè)備通過專用光纖、無線通信設(shè)備等接入水運(yùn)內(nèi)網(wǎng)；而運(yùn)維人員則使用外網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))通過運(yùn)維外業(yè)APP查詢與上報(bào)運(yùn)維過程數(shù)據(jù)。另外，故障預(yù)警從服務(wù)器實(shí)時(shí)主動(dòng)推送消息到省監(jiān)控中心瀏覽器端和外業(yè)運(yùn)維APP上，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控需要輪詢?cè)O(shè)備的工作狀態(tài)。所以系統(tǒng)是一個(gè)內(nèi)外網(wǎng)交互、支持多通訊協(xié)議的分布式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，系統(tǒng)硬件組成見圖1。

圖1 系統(tǒng)硬件組成

基于系統(tǒng)的組成及特征，構(gòu)建信息化項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)架構(gòu)。宏觀層面上，本系統(tǒng)擬采用分布式部署方案，即分別在外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)部署相應(yīng)的服務(wù)器和服務(wù)應(yīng)用，并在這些跨網(wǎng)、跨機(jī)器的服務(wù)應(yīng)用之間構(gòu)建一條分布式的異步事件總線(相當(dāng)于計(jì)算機(jī)主板)，各服務(wù)應(yīng)用(相當(dāng)于顯卡、聲卡模塊)連接在該異步事件總線上，發(fā)布請(qǐng)求事件、響應(yīng)通知事件。通過這種架構(gòu)，既降低了各應(yīng)用服務(wù)之間的耦合程度，提高了各應(yīng)用服務(wù)的魯棒性，又降低了系統(tǒng)的總體復(fù)雜度，保證了系統(tǒng)的可伸縮、可擴(kuò)展性。系統(tǒng)分布式架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)分布式架構(gòu)圖

微觀上，在單一應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)上，則采用基于插件的微內(nèi)核架構(gòu)。系統(tǒng)以微內(nèi)核為交易中心(相當(dāng)于市場)，應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)的各模塊以插件的形式加載到應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)，并通過微內(nèi)核發(fā)布服務(wù)(賣服務(wù))，發(fā)現(xiàn)并調(diào)用服務(wù)(買服務(wù))。通過這種架構(gòu)，解耦了各模塊之間的相互依賴(各模塊之間互不依賴，它們都依賴于微內(nèi)核)，降低了應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)雜度，提升了應(yīng)用系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)如圖3所示。

圖3 應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)圖

2.2 架構(gòu)決策設(shè)計(jì)

將各子系統(tǒng)從業(yè)務(wù)邏輯上劃分為表現(xiàn)層、感知層、業(yè)務(wù)層、平臺(tái)層和持久層[7]。表現(xiàn)層(presentation)提供用戶界面，負(fù)責(zé)視覺和用戶互動(dòng)；感知層(perceptual)提供設(shè)備狀態(tài)反饋和視頻反饋；業(yè)務(wù)層(business)提供業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)；平臺(tái)層(platform)提供事件總線、權(quán)限/安全和其它中間件；持久層(persistence)提供數(shù)據(jù)永久存儲(chǔ)。系統(tǒng)分層架構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)分層架構(gòu)圖

2.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

根據(jù)省監(jiān)控中心管理訴求及運(yùn)維工作流程，將系統(tǒng)分為設(shè)備資產(chǎn)管理、故障告警、鏈路檢測(cè)、GIS圖層展示、運(yùn)維績效管理、合同管理、檔案管理、運(yùn)維管理APP等8大主要業(yè)務(wù)功能模塊(見圖5)。

圖5 系統(tǒng)功能模塊

2.3.1設(shè)備資產(chǎn)

設(shè)備資產(chǎn)功能模塊針對(duì)所涉及的硬件設(shè)備，將其按照所屬系統(tǒng)、所屬類型進(jìn)行分類，建立設(shè)備檔案，記錄設(shè)備的廠家、技術(shù)指標(biāo)、招標(biāo)信息、質(zhì)保周期、維修記錄、IP地址、安裝位置等相關(guān)信息。該功能模塊由設(shè)備清單、備品備件、二維碼管理組成。

2.3.2故障告警

故障告警功能模塊是系統(tǒng)的核心功能之一，系統(tǒng)按照設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間間隔自動(dòng)檢測(cè)所有監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。管理人員可查看最新一次檢測(cè)得到的信息列表，包含每個(gè)設(shè)備的檢測(cè)日期、時(shí)間、故障等級(jí)以及故障描述等。若設(shè)備檢測(cè)正常，則可以查看獲取的監(jiān)控圖像；若設(shè)備檢測(cè)異常，則系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的權(quán)限，通過短信、APP兩種方式對(duì)相關(guān)管理人員、運(yùn)維單位推送故障提醒消息，達(dá)到預(yù)警、告警的目的。

2.3.3鏈路檢測(cè)

鏈路檢測(cè)功能模塊主要針對(duì)各子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)鏈路通信情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋通信故障。模塊包含航道視頻監(jiān)控系統(tǒng)鏈路檢測(cè)、VHF安全通信系統(tǒng)鏈路檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信系統(tǒng)鏈路檢測(cè)和危化碼頭監(jiān)控系統(tǒng)鏈路檢測(cè)4個(gè)子系統(tǒng)。通過頁面UI的精細(xì)設(shè)計(jì)，可清晰地展示各子系統(tǒng)鏈路情況，深色為故障鏈路，淺色為正常通信鏈路。下拉列表還可查看子系統(tǒng)的故障情況統(tǒng)計(jì)及明細(xì)。圖6為航道視頻監(jiān)控系統(tǒng)鏈路檢測(cè)頁面。

圖6 航道視頻監(jiān)控系統(tǒng)鏈路檢測(cè)頁面

2.3.4GIS展示

GIS展示功能模塊能夠讓管理者以最直觀的視角掌控所有設(shè)備的空間位置，并了解各個(gè)設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)別和狀態(tài)。該功能模塊由監(jiān)控系統(tǒng)分布圖層、故障分布圖層組成。監(jiān)控系統(tǒng)分布圖層主要功能是在監(jiān)控中心內(nèi)網(wǎng)航道圖上展示各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)所在的空間地理位置，以圖標(biāo)顏色區(qū)分監(jiān)控點(diǎn)狀態(tài)；點(diǎn)擊設(shè)備圖標(biāo)，顯示設(shè)備詳細(xì)信息及最新一次檢測(cè)時(shí)獲取的圖片，可更加直觀地了解系統(tǒng)運(yùn)行情況。故障分布圖層主要功能是在監(jiān)控中心內(nèi)網(wǎng)航道圖上展示故障設(shè)備所在的空間地理位置及基本信息，方便運(yùn)維人員及時(shí)掌握需要維護(hù)的設(shè)備的位置及損壞情況。

2.3.5運(yùn)維管理

運(yùn)維管理功能模塊是將故障檢測(cè)數(shù)據(jù)、鏈路檢測(cè)數(shù)據(jù)、APP反饋的運(yùn)維記錄、巡查記錄、超時(shí)情況說明等信息，自動(dòng)整理出運(yùn)維報(bào)告，并生成各類統(tǒng)計(jì)圖表，供客戶查看，使客戶對(duì)運(yùn)維情況一目了然。同時(shí)系統(tǒng)可根據(jù)客戶對(duì)運(yùn)維管理的相關(guān)規(guī)定，通過故障響應(yīng)時(shí)間、故障率等指標(biāo)對(duì)運(yùn)維單位進(jìn)行考核評(píng)級(jí)。該功能模塊由故障統(tǒng)計(jì)、運(yùn)維報(bào)告、維修記錄、巡查記錄、服務(wù)商評(píng)級(jí)組成。

故障統(tǒng)計(jì)模塊，可以直觀查看各子系統(tǒng)設(shè)備的故障率及故障等級(jí)占比，還可以直觀看到最近一個(gè)月內(nèi)故障數(shù)的波形變化情況。

運(yùn)維報(bào)告模塊能夠針對(duì)各子系統(tǒng)運(yùn)維商的故障率、故障響應(yīng)速度、維修記錄、巡查記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)形成運(yùn)維日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)、季報(bào)、年報(bào)推送給監(jiān)控中心。客戶可通過左側(cè)豎軸切換運(yùn)維報(bào)告的時(shí)間段，點(diǎn)擊右側(cè)標(biāo)簽鍵切換子系統(tǒng)，并可對(duì)選定的運(yùn)維報(bào)告進(jìn)行預(yù)覽和下載。

2.3.6合同管理

合同管理功能模塊包含合同信息和運(yùn)維進(jìn)度款兩個(gè)功能。合同信息可以錄入運(yùn)維合同的關(guān)鍵條款，并添加電子檔附件，作為紙質(zhì)合同的備份，防止紙質(zhì)合同丟失，并且方便及時(shí)查看。運(yùn)維進(jìn)度款能夠根據(jù)合同條款、系統(tǒng)的運(yùn)維績效評(píng)分、省監(jiān)控中心的相關(guān)管理規(guī)定輔助運(yùn)維進(jìn)度款支付，并可查詢到各個(gè)運(yùn)維單位的合同日期、應(yīng)付款、已付款以及相應(yīng)的付款進(jìn)度。

2.3.7檔案管理

檔案管理功能模塊可以錄入各個(gè)子系統(tǒng)建設(shè)過程中的重要檔案文件，形成電子檔案，作為紙質(zhì)檔案的備份，可以一鍵打印成卷宗文本，方便查看。

2.3.8運(yùn)維APP

省監(jiān)控中心信息化項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)APP是整個(gè)運(yùn)維系統(tǒng)的重要組成部分，使用對(duì)象為運(yùn)維單位的管理人員及設(shè)備維修人員。APP分為:我的工單、日常巡查、巡查記錄、故障采集4個(gè)功能模塊，以及系統(tǒng)設(shè)置、登出賬號(hào)2個(gè)賬號(hào)管理模塊。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到設(shè)備發(fā)生故障后，將故障信息自動(dòng)推送至APP我的工單中，運(yùn)維人員通過APP及時(shí)響應(yīng)，并將維修后的設(shè)備狀態(tài)拍照上傳。另外，運(yùn)維人員在日常巡查過程中若發(fā)現(xiàn)故障，APP能夠自動(dòng)記錄運(yùn)維人員對(duì)故障的響應(yīng)時(shí)間，方便一線人員記錄運(yùn)維過程。

3 應(yīng)用效果分析

3.1 運(yùn)維管理工作更規(guī)范化、流程化

以往信息系統(tǒng)運(yùn)維工作，由負(fù)責(zé)運(yùn)維工作的第三方公司接到故障電話后進(jìn)行處理。對(duì)故障的發(fā)生時(shí)間、處理響應(yīng)時(shí)間、處理過程及時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間缺乏記錄或記錄不全。故障處理后，不能清楚地描述故障發(fā)生原因以及處理的方法和方案，也不能跟蹤設(shè)備修復(fù)后運(yùn)行狀況。而運(yùn)維管理系統(tǒng)能記錄故障發(fā)生的時(shí)間，通過手機(jī)APP記錄運(yùn)維的技術(shù)員響應(yīng)時(shí)間、故障修復(fù)過程記錄、故障原因、以及故障修復(fù)情況。對(duì)于不能在規(guī)定時(shí)間恢復(fù)的故障，報(bào)相關(guān)系統(tǒng)管理人員進(jìn)行情況審核，給予故障修復(fù)建議。管理人員能夠一目了然地了解運(yùn)維工作的各個(gè)環(huán)節(jié)情況，促進(jìn)運(yùn)維管理工作的規(guī)范化，流程化。

3.2 及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，提高用戶滿意度

有些系統(tǒng)平時(shí)應(yīng)用較少，在需要使用時(shí)，又存在故障，且故障恢復(fù)需要一定時(shí)間。如網(wǎng)絡(luò)專線故障，使用單位在需要用時(shí)才能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)專線故障(例如視頻會(huì)議)，導(dǎo)致工作不能及時(shí)開展，影響工作進(jìn)度。運(yùn)維管理系統(tǒng)能每天對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)專線問題，督促網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商及時(shí)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，提高用戶使用滿意度。

3.3 公開透明，運(yùn)維工作考核有依據(jù)

各信息系統(tǒng)的運(yùn)維工作都納入到一個(gè)運(yùn)維運(yùn)維管理系統(tǒng)中，每個(gè)故障發(fā)生的時(shí)間，負(fù)責(zé)運(yùn)維技術(shù)員響應(yīng)時(shí)間，故障存在的時(shí)間、故障恢復(fù)時(shí)間等，以及系統(tǒng)中各設(shè)備在某一段時(shí)間發(fā)生了多少次故障等都有詳細(xì)記錄。一方面對(duì)系統(tǒng)運(yùn)維工作考核有詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，可為運(yùn)維工作公司的選擇提供依據(jù)；另外一方面，通過系統(tǒng)設(shè)備故障發(fā)生的記錄，了解各設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)故障發(fā)生次數(shù)多，不穩(wěn)定的設(shè)備進(jìn)行更換，確保各系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語

水運(yùn)信息化項(xiàng)目運(yùn)維管理系統(tǒng)能夠主動(dòng)發(fā)現(xiàn)、診斷故障，并將故障信息自動(dòng)推送給對(duì)應(yīng)的運(yùn)維人員；并對(duì)故障狀況、維修情況、巡查情況實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，方便管理人員查看，了解系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀況；同時(shí)該所有建立了標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)維管理流程，通過APP監(jiān)督并跟蹤運(yùn)維人員及時(shí)響應(yīng)，保障故障設(shè)備得到及時(shí)維護(hù)及更換，真正做到了監(jiān)控設(shè)備物盡其用。另外系統(tǒng)還可對(duì)運(yùn)維單位進(jìn)行科學(xué)客觀的績效考核，督促運(yùn)維管理人員和技術(shù)人員盡職履責(zé)，從而保障所有系統(tǒng)設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，真正行之有效地保障信息系統(tǒng)的高質(zhì)量穩(wěn)定運(yùn)行。在后續(xù)使用中，還將不斷完善系統(tǒng)，更好地為水運(yùn)信息系統(tǒng)運(yùn)維管理服務(wù)。