CN114357040B - 一种基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台,包括微服务和前端显示单元；所述微服务包括前端接入服务和后台中间服务，分别独立运行于对应的容器中；所述前端显示单元与所述后台中间服务连接，实现集中管理接入安防集成平台中的站点中心各子***的设备；设备通过所述前端接入服务接入安防集成平台，以实现设备的连接、认证以及实时数据接收和控制；所述前端接入服务和所述后台中间服务均连接mysql数据库、redis内存数据库，并通过emqx消息队列进行数据通信，实现线网中心、线路中心和站点中心的设备状态及控制、设备告警及处理、设备联动处理。

Description

一种基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台

技术领域

本发明涉及云平台技术领域，具体的说，涉及了一种基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台。

背景技术

轨道交通安防***包含众多安防子***，如门禁***、综合电视监控***、安全检查及探测***、室内入侵报警***、周界入侵报警***、电子巡查***、车辆出入口管理***、紧急报警装置等，由于目前各安防子***各自独立，开发环境不同、终端形式表现不同，导致使用时极为不便，需要设置或运行多个终端，无法进行融合显示和***联动。根据GB51151标准要求，安防集成平台必须要将以上众多安防子***管理起来，以统一接口、统一界面、形式一致的展示方式，并提供集中管理、联动控制，实现各安防子***无缝融合为一体的统一平台。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种实现线网、线路高可用集群***，能够集中管理、联动控制、统一接口便于扩展、界面统一、融合显示、使用便捷的基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台，包括微服务和前端显示单元；

所述微服务包括前端接入服务和后台中间服务，分别独立运行于对应的容器中；

所述前端显示单元与所述后台中间服务连接，实现集中管理接入安防集成平台中的站点中心各子***的设备；

设备通过所述前端接入服务接入安防集成平台，以实现设备的连接、认证以及实时数据接收和控制；

所述前端接入服务和所述后台中间服务均连接mysql数据库、redis内存数据库，并通过emqx消息队列进行数据通信，实现线网中心、线路中心和站点中心的设备状态及控制、设备告警及处理、设备联动处理；

所述mysql数据库用以实现基本配置数据、告警信息、操作日志的存储；

所述redis内存数据库用以实现设备实时状态、各服务共享信息、信令信息的存储。

基于上述，所述后台中间服务包括安防服务、告警服务、级联服务、中心管理服务、流媒体服务、存储服务。

基于上述，所述前端接入服务包括：平台接入服务、设备接入服务、门禁服务、安检服务、周界入侵服务、停车场管理服务和采集服务。

基于上述，所述前端显示单元包括监控终端和管理终端；所述监控终端采用电子地图方式实现所述安防集成平台的融合显示及控制；所述管理终端为可视化管理配置工具，用于配置生成***数据。

基于上述，设备状态及控制的实现流程包括：

前端接入服务维护并定时向redis内存数据库设置设备状态并向emqx消息队列发送设备状态；

监控终端登录时向安防服务查询指定站点所有设备当前状态并注册状态通知；

前端接入服务在设备状态变化时或定时上送设备状态；

安防服务接收设备状态变化并存redis内存数据库；

监控终端接收设备状态变化信息并显示；

监控终端向安防服务查询设备历史状态并显示；

其中，线网中心、线路中心的设备状态消息通过级联服务转发。

基于上述，设备告警及处理的实现流程包括：

前端接入服务维护检测设备告警并向告警服务发送告警信令；

告警服务根据告警信令生成告警信息并存mysql数据库，同时向监控终端及线路中心、线网中心推送告警信息；

监控终端启动时查询实时告警并注册接收告警消息，收到告警信息时进行更新显示；

监控终端在用户确认时向告警服务发送告警确认信息；

告警服务接收、处理告警确认信息并存库；

监控终端向告警服务查询实时及历史告警信息；

其中，向线路中心、线网中心推送告警信息由级联服务转发。

基于上述，设备联动处理的实现流程包括：

前端接入服务注册并接收设备动作消息；

告警服务生成告警时检查并触发相关告警联动动作；

监控终端在启动应急预案时发送预案启动消息；

告警服务根据应急预案关联设备发送相关设备动作指令；

监控终端根据用户操作直接发送设备控制命令消息；

前端接入服务接收设备动作指令并向站点中心各子***发送动作指令并回送执行结果；

监控终端及告警服务接收动作执行结果并显示及记录；

其中，线路中心、线网中心接收设备动作信息由级联服务转发。

基于上述，站点中心各子***包括：门禁***、综合电视监控***、安全检查及探测***、室内入侵报警***、周界入侵报警***、电子巡查***、车辆出入口管理***、紧急报警装置。

基于上述，所述微服务根据负载情况采用集群配置。

基于上述，所述redis内存数据库、mysql数据库、emqx消息队列均采用双机或多机集群配置。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说：

1、本发明的多个微服务采用集群配置能够满足负载平衡以及平台的无间断运行的要求，而且多个微服务之间低耦合，便于平台的扩展；

2、emqx消息队列、mysql服务器、redis内存数据库均采用集群配置，当单机故障时平台依然可以正常使用，进一步实现了平台的健壮性强和可用性高的性能；

3、前端显示单元协议连接后台中间服务，后台中间服务与前端接入服务通过emqx消息队列通信，多个前端接入服务将各个安防子***接入平台，并且保持与各个安防子***数据通信，从而实现了前端显示单元下发指令消息，前端接入服务将后台中间服务转发来的指令消息发送至各个安防子***，各个安防子***的设备执行指令消息，实现了设备的联动控制；

4、采用电子地图的方式融合显示各个安防子***，实现了界面的统一与集中控制。

附图说明

图1是本发明实施例的安防集成平台整体结构图。

图2是本发明实施例的安防集成平台车站架构图。

图3是本发明实施例的设备状态处理时序图。

图4是本发明实施例的告警处理时序图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本实施例提供了一种基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台,如图1所示，所述安防集成平台采用微服务架构，支持多级分布式部署，支持按照线网中心、线路中心、站点中心从上到下分级的三级架构对轨道交通安防***进行管理，也支持站点中心、线网中心两级架构，无论是三级架构还是两级架构线网中心都直连站点中心；

其中，站点中心包括车站、停车场、车辆段，是安防集成平台基本实施单位；车站，为地铁线路运营站点，包含乘客接送服务；停车场，为地铁线路列车晚间停车站点，不包含乘客接送服务，是列车晚间或非工作时的停车场所；车辆段，为地铁线路列车晚间停车及检修站点，不包含乘客接送服务，是列车晚间或非工作时的停车及检修场所；

线路中心，为地铁某条线路设置的访问及控制中心，实现某条线路的数据汇集、显示控制、设备联动、告警处理等平台功能；

线网中心，为地铁多条线路设置的访问及控制中心，实现多条线路的数据汇集、显示控制、设备联动、告警处理等平台功能。

如图2所示，所述平台包括微服务和前端显示单元；所述微服务包括前端接入服务和后台中间服务，分别独立运行于对应的容器中；所述前端显示单元与所述后台中间服务连接，实现集中管理接入安防集成平台中的站点中心各子***的设备；设备通过所述前端接入服务接入安防集成平台，以实现设备的连接、认证以及实时数据接收和控制；所述前端接入服务和所述后台中间服务均连接mysql数据库、redis内存数据库，并通过emqx消息队列进行数据通信，实现线网中心、线路中心和站点中心的设备状态及控制、设备告警及处理、设备联动处理；所述mysql数据库用以实现基本配置数据、告警信息、操作日志的存储；所述redis内存数据库用以实现设备实时状态、各服务共享信息、信令信息的存储。

前端接入服务

包括平台接入服务、设备接入服务、门禁服务、安检服务、周界入侵服务、停车场管理服务和采集服务；是站点（包含车站、停车场、车辆段）中实现各子***接入的微服务，其功能是实现与各子***的连接、认证、实时状态接收、告警信令处理、控制命令转发、执行结果反馈等功能。各子***包括：门禁***、综合电视监控***、安全检查及探测***、室内入侵报警***、周界入侵报警***、电子巡查***、车辆出入口管理***、紧急报警装置。每个站点每个子***根据实际需要布置一到多个接入服务，满足该子***接入的要求；

门禁***，简称ACS，负责地铁***中各门禁点的门卡授权、门卡开关门、门禁集中控制，以及强开、常开检测，同时向安防集成平台上送各门禁状态、接收安防集成平台指令、实现门禁***报警等功能；

综合电视监控***，简称CCTV，负责地铁***中摄像头信息采集、闭路电视显示、摄像头云台控制、镜头缩放及聚焦、实时视频显示、历史视频存储和调阅，同时接收安防集成平台实时及历史视频调阅、摄像头云台控制等功能；

安全检查及探测***，包含行李X光检测、金属探测、液体探测、***物探测等功能，并能提供行李实时图像、历史图像的检索查看，并能接收安防集成平台指令，上传相关信息及报警；

室内入侵报警***，包含红外及雷达等类型的入侵检测，当有人或物非法侵入指定室内***时，能够检测并发出报警，并按照安防集成平台要求发送相关设备状态及报警，实现***关键位置的保护功能；

周界入侵报警***，包含多种探测设施，能够满足如车辆段围墙、仓库等位置的入侵检测并发出报警，按照安防集成平台要求发送相关设备状态及报警，实现***场区周界的安全防护功能；

电子巡查***，包含巡查所需的巡更棒、巡检人员卡、事件卡、地点卡，并能制定巡防计划、记录巡防人员巡防时间、地点、事件及其顺序，并按照计划考核、汇总，实现巡逻检查的各种要求，且将该功能完全融合集成到安防集成平台中；

车辆出入口管理***，包含地铁场段员工停车场管理，包含各停车场准入车辆、时间范围等的设置和修改，车辆进出信息记录、查询，并在安防集成平台内实现车辆授权、远程监视、放行控制、记录查询等功能；

紧急报警装置，供在紧急状态下进行报警，并联动相关安防子***，实现紧急状态相关报警处理。

后台中间服务

包括安防服务、告警服务、级联服务、中心管理服务、流媒体服务、存储服务；

告警服务，是站点（包含车站、停车场、车辆段）、线路中心、线网中心中实现各子***告警信令接收及处理的微服务，主要实现告警信息生成、告警联动执行、告警日志记录、告警信息确认、应急指挥设备控制等功能；告警服务为无状态服务，每个节点可以根据负载情况布置多个告警服务，满足***无间断运行的要求；

级联服务，是站点（包含车站、停车场、车辆段）、线路中心、线网中心中实现信息转发的微服务，主要实现站点与线路、线网信息的接收及发送功能；级联服务为无状态服务，每个节点可以根据负载情况布置多个级联服务满足***无间断运行的要求；

安防服务，是站点（包含车站、停车场、车辆段）、线路中心、线网中心中实现前端接入的微服务，主要实现站点与线路、线网监控的接入、认证和访问处理，是安防集成平台前端与后台交互的入口，提供安防集成平台除视频信息外所有信息的展示接口；安防服务为无状态服务，每个节点可以根据负载情况布置多个安防服务满足***无间断运行的要求；

中心管理服务，是站点（包含车站、停车场、车辆段）、线路中心、线网中心中实现视频实时及历史视频查询接口接入认证、访问控制的微服务，主要实现站点与线路、线网监控的视频用户认证、访问控制处理，是安防集成平台视频的入口；中心管理服务为无状态服务，每个节点可以根据负载情况布置多个中心管理服务满足***无间断运行的要求；

流媒体服务，是站点（包含车站、停车场、车辆段）、线路中心、线网中心根据中心管理服务控制要求进行视频流媒体接入和转发的微服务，主要实现站点与线路、线网监控的视频流转发服务；流媒体为无状态服务，每个节点可以根据负载情况布置多个流媒体服务满足***无间断运行的要求；

存储服务，是站点（包含车站、停车场、车辆段）、线路中心、线网中心进行视频流存储、回放控制的微服务，主要实现站点与线路、线网监控的历史视频的查询及显示；

微服务

每个微服务运行于各个对应的容器中，不受运行机器的软件环境的影响，使用方便；每个微服务处理单一的业务，开发环境、运行环境互不影响，各个微服务之间的耦合度低，平台更容易扩展；尤其是统一的设置了前端接入服务使平台轻松地接入各个安防子***，便于平台业务功能扩展；

统一采用emqx消息队列进行数据通信，承接所述前端显示单元，下接各个安防子***，实现了各个安防子***的联动控制；

在数据存储上，微服务架构下，各微服务有属于自己的数据库，数据库可以视各服务的数据类型选择关系型mysql数据库或非关系型redis内存数据库。

一种实施用例中，微服务由Docker容器进行封装，部署在多个服务器节点上，微服务以镜像的形式运行于Docker容器中，每个Docker容器可以运行多个微服务，Docker容器以集群的方式部署，使用K3s架构对容器集群进行编排与管理，实现微服务的注册发现、负载均衡等功能；多个微服务按照无状态及多副本、能够运行于容器进行设计，保证整个平台的高可用。微服务多副本对消息的处理采用共享消息的方式，保证数据包的处理不丢失及不重复。微服务多副本的同步及异步锁通过redis锁来实现。

具体的，通过yaml脚本进行各个微服务的创建，并打包成对应的镜像；镜像统一存储在镜像仓库中，由位于镜像服务器中的镜像仓库统一管理；镜像仓库中的镜像可实现自动下拉、部署及运行；具体是通过命令脚本根据配置从镜像服务器下载镜像到各个容器中运行；所述命令脚本，为设定的脚本文件，其中指定微服务的镜像位置及配置信息，由集群管理服务自动加载运行，从而实现各微服务镜像的拉取、加载、运行和监控。

高可用集群配置

微服务根据每个所述微服务负载情况采用集群配置；每个节点可以根据负载情况布置多个所述微服务满足***无间断运行的要求；

所述redis内存数据库、mysql数据库、emqx消息队列均采用集群配置；

所述emqx消息队列，是站点、线路中心、线网中心各服务通讯的桥梁，各节点服务通过消息队列进行数据、状态、命令、回执的发送和接收；同时emqx采用集群配置，以满足***的高可用性；

所述mysql数据库，是站点、线路中心、线网中心基本配置数据、告警信息、操作日志等的存储实现；同时mysql采用双机或多机集群配置，以满足***的高可用性；

所述redis内存数据库，是站点、线路中心、线网中心用来存储设备实时状态、各服务共享信息、终端访问信令信息的具体应用；同时redis采用双机或多机集群配置，以满足***的高可用性。

前端显示单元

所述前端显示单元协议连接所述多个后台中间服务，包括监控终端、管理终端，是站点、线路中心、线网中心的用户界面模块，是B/S架构，采用vue架构，主要实现站点、线路和线网监控终端的显示，完成用户登录认证，线路、车站及各子功能选择，设备的电子地图展示，设备状态及告警查看处理，设备控制，历史数据查询，应急管理等平台功能；

监控终端采用电子地图方式实现各安防子***的融合显示及控制；电子地图，采用商业化的地图引擎，采用专用工具生成各车站、停车场、车辆段等设备所在场所、楼层的3D地图，方便进行设备定位、统一管理及控制；融合显示，包括在电子地图上，采用分类图标的方式根据车站、线路、线网上设备位置来显示各安防子***中的各类设备，并且可以根据用户选择进行分类筛选，从而实现各安防字***集中及分别显示，协助用户进行各类设备集中融合管理，避免了重复进入各个安防子***进行分散控制，极大的方便了用户的操作和对设备的管理；所述融合控制，包括在电子地图上根据设备状态实时切换状态图标，使各设备状态一目了然，同时在地图上提供设备相关控制功能，方便用户对各安防子***设备的操作控制；

管理终端为可视化管理配置工具，用于配置生成***数据；具体的，在该管理终端中进行设备信息的导入导出、修改、保存，将设备信息生成为安防集成平台所需的信息格式；所述生成***数据，是通过管理终端将配置并检查过的***数据导入***，实现安防集成平台数据可视化配置。

具体的，所述前端显示单元功能上包含大数据看板、电子地图显示、告警中心、技防安防子***功能、决策支持与应急指挥、数据统计与查询等功能子模块；

所述电子地图分为线网图和车站电子地图。在线网、线路平台的电子地图首页展示全网、全线、所有的站点；通过下钻方式选择具体的站点，用户选择具体的站点后可以显示该站的电子地图，车辆段、停车场、车站则只显示本级的电子地图。电子地图实现全局资源按照实物的位置在地图上展示，可以对地图进行放大、缩小、移动、漫游等操作。电子地图支持2D/3D切换，楼层的切换；

大数据看板功能子模块在车站中心、线路中心、线网中心均设置，用于反映整个平台的全貌，利用数据可视化的技术对整个平台直观展示；

决策支持与应急指挥功能子模块，提供设置各种告警的处理预案，当发生报警时，安防集成平台可自动或手动对报警信息进行复核，确认报警后，平台自动或者人工手动启动相关预案；该部分功能主要包括资源管理、预案管理、预案决策、预案报告；告警联动部分的摄像机抓图和视频默认作为应急预案流程的执行内容；

数据统计与查询功能子模块，主要包含设备状态统计与查询、设备告警统计与查询、操作记录统计与查询、日志查询等，方便用户汇总查看各类信息、跟踪操作过程等，便于实现***的统计与分析功能；

告警中心对告警和故障进行集中展示和处理；在管理终端可定义告警类型、告警等级、联动处理配置，报警信息显示与提示；告警发生后监控终端可以对告警信息进行处理，平台对整个告警流程进行记录。在车站级只展示本车站的事件，在线网和线路需要增加树状列表，支持选择树状节点来过滤显示不同车站和线路的告警信息。对于发生的告警，支持在电子地图显示和在事件中心列表显示， 告警产生后根据配置的摄像机 弹出视频画面。对于告警的操作整个平台全部都同步更新，线路和线网可以根据需要订阅告警。

数据处理

平台主要数据及处理流程包含设备状态及控制、设备告警及处理、设备联动处理等流程，具体如下：

设备状态及控制流程

如图3所示，设备状态及控制流程主要包含以下内容：

前端接入服务维护并定时向redis内存数据库设置设备状态并向emqx消息队列发送设备状态；

监控终端登录时向安防服务查询指定站点所有设备当前状态并注册状态通知；

前端接入服务在设备状态变化时或定时上送设备状态；

安防服务接收设备状态变化并存redis内存数据库；

监控终端接收设备状态变化信息并显示；

监控终端向安防服务查询设备历史状态并显示；

其中，线网中心、线路中心的设备状态消息通过级联服务转发。

设备告警及处理流程

如图4所示，设备告警及处理流程，主要包含以下内容：

前端接入服务维护检测设备告警并向告警服务发送告警信令；

告警服务根据告警信令生成告警信息并存mysql数据库，同时向监控终端及线路中心、线网中心推送告警信息；

监控终端启动时查询实时告警并注册接收告警消息，收到告警信息时进行更新显示；

监控终端在用户确认时向告警服务发送告警确认信息；

告警服务接收、处理告警确认信息并存库；

监控终端向告警服务查询实时及历史告警信息；

其中，向线路中心、线网中心推送告警信息由级联服务转发。

设备联动处理流程

前端接入服务注册并接收设备动作消息；

告警服务生成告警时检查并触发相关告警联动动作；

监控终端在启动应急预案时发送预案启动消息；

告警服务根据应急预案关联设备发送相关设备动作指令；

监控终端根据用户操作直接发送设备控制命令消息；

前端接入服务接收设备动作指令并向站点中心各子***发送动作指令并回送执行结果；

监控终端及告警服务接收动作执行结果并显示及记录；

其中，线路中心、线网中心接收设备动作信息由级联服务转发。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台,其特征在于：包括微服务和前端显示单元；

所述微服务包括前端接入服务和后台中间服务，分别独立运行于对应的容器中；

所述前端显示单元与所述后台中间服务连接，实现集中管理接入安防集成平台中的站点中心各子***的设备；

设备通过所述前端接入服务接入安防集成平台，以实现设备的连接、认证以及实时数据接收和控制；

所述前端接入服务和所述后台中间服务均连接mysql数据库、redis内存数据库，并通过emqx消息队列进行数据通信，实现线网中心、线路中心和站点中心的设备状态及控制、设备告警及处理、设备联动处理；

所述mysql数据库用以实现基本配置数据、告警信息、操作日志的存储；

所述redis内存数据库用以实现设备实时状态、各服务共享信息、信令信息的存储；

设备状态及控制的实现流程包括：

前端接入服务维护并定时向redis内存数据库设置设备状态并向emqx消息队列发送设备状态；

监控终端登录时向安防服务查询指定站点所有设备当前状态并注册状态通知；

前端接入服务在设备状态变化时或定时上送设备状态；

安防服务接收设备状态变化并存redis内存数据库；

监控终端接收设备状态变化信息并显示；

监控终端向安防服务查询设备历史状态并显示；

其中，线网中心、线路中心的设备状态消息通过级联服务转发；

设备告警及处理的实现流程包括：

前端接入服务维护检测设备告警并向告警服务发送告警信令；

告警服务根据告警信令生成告警信息并存mysql数据库，同时向监控终端及线路中心、线网中心推送告警信息；

监控终端启动时查询实时告警并注册接收告警消息，收到告警信息时进行更新显示；

监控终端在用户确认时向告警服务发送告警确认信息；

告警服务接收、处理告警确认信息并存库；

监控终端向告警服务查询实时及历史告警信息；

其中，向线路中心、线网中心推送告警信息由级联服务转发。

2.根据权利要求1所述的基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台，其特征在于，所述后台中间服务包括安防服务、告警服务、级联服务、中心管理服务、流媒体服务、存储服务。

3.根据权利要求2所述的基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台，其特征在于，所述前端接入服务包括：平台接入服务、设备接入服务、门禁服务、安检服务、周界入侵服务、停车场管理服务和采集服务。

4.根据权利要求3所述的基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台，其特征在于：所述前端显示单元包括监控终端和管理终端；所述监控终端采用电子地图方式实现所述安防集成平台的融合显示及控制；所述管理终端为可视化管理配置工具，用于配置生成***数据。

5.根据权利要求4所述的基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台，其特征在于，设备联动处理的实现流程包括：

前端接入服务注册并接收设备动作消息；

告警服务生成告警时检查并触发相关告警联动动作；

监控终端在启动应急预案时发送预案启动消息；

告警服务根据应急预案关联设备发送相关设备动作指令；

监控终端根据用户操作直接发送设备控制命令消息；

前端接入服务接收设备动作指令并向站点中心各子***发送动作指令并回送执行结果；

监控终端及告警服务接收动作执行结果并显示及记录；

其中，线路中心、线网中心接收设备动作信息由级联服务转发。

6.根据权利要求5所述的基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台，其特征在于，站点中心各子***包括：门禁***、综合电视监控***、安全检查及探测***、室内入侵报警***、周界入侵报警***、电子巡查***、车辆出入口管理***、紧急报警装置。

7.根据权利要求1所述的基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台，其特征在于：所述微服务根据负载情况采用集群配置。

8.根据权利要求1所述的基于微服务架构的高可用轨道交通安防集成平台，其特征在于：所述redis内存数据库、mysql数据库、emqx消息队列均采用双机或多机集群配置。