万佳信产品故事之:云计算

2021-03-29 13:20:24 sunyl 32

云计算(cloud computing)概念最早由google公司提出,核心是以互联网为中心,在数据中心提供快速且安全的云计算服务与数据存储,让每个终端用户都可以使用网络上的庞大计算资源与数据中心。

云计算和边缘计算是一种共生关系,两者之间有着天然的联系,两者之间需要不断的进行数据的同步与交互,从数据流向上分为上行数据(边缘到云端)和下行数据(云端到边缘)。上一篇中我们介绍了边缘计算在智能锁控系统中的应用,今天介绍云计算。

万佳信车联网云平台业务架构图:

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万佳信车联网云平台提供如下核心服务

一、支撑协同边缘计算

云平台对边缘计算的支撑协同体现在两方面:一是通过数据同步与交互,将基础数据与订单数据下发以实现边缘计算(参阅《万佳信产品故事之:边缘计算);二是在边缘计算“失灵”的时候,提供辅助控制的功能。

1、数据的同步与交互机制

智能锁控系统的数据特点是种类多、量级大,云平台每天与每辆车交互的数据近20000条。加之车辆运输过程中无线通讯网络不稳定,数据同步与交互时经常遇到数据堆积的问题,数据堆积会造成功能指令不能及时下达(延迟)以及监测数据不完整(丢包),会对业务场景造成很大的影响。

云平台的处理机制是:

首先将数据按及时性要求和完整性要求进行分类:
高及时性要求数据:下行-远程指令、密码更新等;上行-设备执行情况、密码使用等。
高完整性要求数据:下行-基础数据、参数数据、订单数据等;上行-车辆轨迹、位置标志、设备状态、报警等。
其次分别设置两条数据处理通道(如下表):
一是数据即时处理通道,处理及时性要求高的数据。处理方法(上行与下行)是直接通过通讯服务与业务微服务间的接口进行业务处理,保证业务形成闭环和需要立刻响应的实时性要求。
二是数据队列通道,我们引入了RocketMQ消息中间件(RocketMQ有着高吞吐量、高性能、高可用、高并发的数据处理能力),处理对实时性要求不高、但对完整性要求高的海量数据;处理方法是:
  • 上行时(监测数据为主),我们会将此类数据发布到消息队列MQ中,通过业务微服务去处理消息队列中的数据,达到“解耦、异步、削峰”的目的,也保证了数据的完整性。
  • 下行时(同步基础数据为主),我们将所需推送的主数据分类写入不同Topic,通讯服务端进行处理后,分发到独立的设备通讯通道;这样解决了在某些业务场景中,大量主数据匹配关系变更造成的下行通道阻塞。

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在上行数据的完整性设计中,还要考虑网络中断造成离线数据的问题。云平台接收到物联网终端上传的离线数据时,根据协议循环码+时间进行还原入库,同时做重复数据清理。

2、协同控制

边缘计算“失灵”指两种情况:一是当物联网终端设备出现故障数据丢失时,无法进行边缘运算,导致无法自动控制阀门开启;二是业务层面出现卡丢失、临时更改订单、配送外销客户等特殊情形,需要人工干预。

第一种情形下物联网设备会自动发出请求,云平台主动接管业务,协同控制。
第二种情形下云平台提供远程操作界面,支持人工远程控制。 
为了支撑协同边缘计算,云平台设计了多种微服务(如下图)。 使用设备影子微服务对每台设备进行精准的配置和连接监控;使用设备控制微服务批量或单独向设备下达功能指令;使用GIS服务保障设备基于电子围栏做相应操作或开关配置;使用订单服务控制精准的配送。

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二、智能监测
车联网云平台是智能锁控系统的数据集散与计算中心,是将实际业务场景进行数字化展示。用户通过云平台及时高效地发现实际运行问题,预防各类事故。
1、数字孪生,
车联网云平台利用物联网终端各类传感器更新上传的数据,在虚拟空间中完成映射,反映出各个车辆从装油、运输到接卸全环节操作过程。
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(实时监控页面)

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(车辆轨迹与操作追溯页面)
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(报警页面)

为还原真实的物理场景,云平台要对接收的数据进行过滤清洗:

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2、智能分析

1)智能报警分析
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智能报警分析的本质是过滤误报警并还原真实的场景,我们的方法是保证灵敏度,在收到异常监测数据后,利用缓存技术通过云端资源多线程的处理:一是实时的追踪设备状态和位置等关键信息,二是对重复数据、偏差数据进行过滤,三是对盲区数据补盲,最后进行综合判断后过滤误报警,还原真实场景。

2)智能位置分析

停车热点分析

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使用大数据技术,根据车辆过往的轨迹重合度、停车坐标、时长等多方面的因素,做交叉运算,对停车热点做智能分析,对存疑的车辆报:异常停车报警。

临时安全区分析

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实际的业务场景中在发生客户的外销业务时,由于是临时配送,系统内也不会存在站点的坐标和安全区电子围栏,为了避免造成误报警。系统会自动截取客户通过云端发起的远程指令或现场密码施解封的时间戳,在地图上标记解锁的坐标,形成临时安全区。
3)智能任务管理
由于无线网络经常中断,造成下行数据丢失,需要数据管理员定期巡检并二次推送。

云平台自动搜索失败的任务,分发给数据管理员。

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三、业务支持

车联网云平台依据存储的海量数据和云计算能力,还可以开发出各种功能支持更多的业务,例如智能测距、防止卸错油、支持直分销业务、支持加油站边卸边发业务等。

万佳信车联网平台采用的计算技术架构

基于微服务架构,通讯服务器选用高性能t-io框架,同时使用了缓存技术、消息队列、ElasticSearch等中间件构建智能锁控系统核心应用,实现系统的高性能、高可用。

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