CN113395320A - 一种公交车辆通讯系统控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是针对现有技术是一套城市一套机房的本地化部署解决方案，通用性差，需要对城市进行适配，不同城市之间的车辆难以直接调动配合的问题设计了一套多城市通用的基于多车联网协议的公交车辆通讯系统，可极大的节约企业运维成本，并实现数据的通用型，实现多城市快速落实部署，跨城市车辆调动的目的。本发明的实质性效果在于高并发性能良好，数据格式统一；能够以一套系统同时部署多个城市，可扩展性强，便于落实安装和扩容安装；对于现有车辆以及现有的平台兼容性好，便于在现有交通设施的基础上升级扩容，减少扩容改编的人工消耗和器材消耗。
Description
技术领域
本发明属于公交车辆车载机数据管理领域，具体涉及一种公交车辆通讯系统控制方法。
背景技术
以国标和部标等车联网协议为基础的公交车辆，都会装载GPS定位模块、4G/3G通讯模块以及相应的电子控制单元，在接入城市公交车辆或者电车的智能化运营系统后，公交车辆会通过无线技术，将所属车辆的GPS数据、公交站点到离站数据、车辆超速、滞站和甩站等违规数据上报给平台，并接收平台下发的调度短信、调度发车指令等数据，平台端通过对这些数据的整合处理，实现城市公交的智能管理。
城市公交车辆或者电车的智能化运营系统在整合处理上述数据之后，关键能力是实现五个发展指标：1. 智能化水平；2. 公交车辆路线服务水平；3. 车辆行驶的安全性；4.公交车辆的管理效率；5. 盈利能力。以杭州公交集团为例，通过运用ITS、IOT、大数据和云计算等技术能力，部署了车载机无线数据接入系统、车辆通讯系统、调度监控大屏、调度操作屏等多个子系统，并实现以下车联网协议的支持：
1. JT/T808 2011《道路运输车辆卫星定位系统终端通信协议及数据格式》协议
2. JT/T808 2013《道路运输车辆卫星定位系统北斗兼容车载终端通信协议技术规范》协议
3. 《GB/T 32960.3 2016 电动汽车远程服务与管理系统技术规范 第3部分：通讯协议及数据格式》协议
4. 《GB/T 32960.2 2016 电动汽车远程服务与管理系统技术规范 第2部分：车载终端》协议
5. 《GB/T 32960.1-2016 电动汽车远程服务与管理系统技术规范 第1部分：总则》协议
6. JT/T 794-2011《道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求》
7. JT/T 796 2011《道路运输车辆卫星定位系统平台技术要求》协议
8. JT/T 809 2011《道路运输车辆卫星定位系统平台数据交换》协议
9. JT/T 808 809 2011《道路运输车辆卫星定位系统协议补充》等协议的车联网平台。
现有技术是一套城市一套机房的本地化部署解决方案，通用性差，需要对城市进行适配，不同城市之间的车辆难以直接调动配合。
发明内容
本发明是针对现有技术是一套城市一套机房的本地化部署解决方案，通用性差，需要对城市进行适配，不同城市之间的车辆难以直接调动配合的问题设计了一套多城市通用的基于多车联网协议的公交车辆通讯系统，可极大的节约企业运维成本，并实现数据的通用型，实现多城市快速落实部署，跨城市车辆调动的目的。
传统的公交车辆通讯系统包括：车载机、公交业务服务器、车载机管理服务器以及调度监控服务器；为了适用本发明的方案，本发明的公交车辆通讯系统包括：车载机、多协议通讯平台、公交业务服务器、车载机管理服务器以及调度监控服务器，其中多协议通讯平台用于将上层业务与底层的车联网协议完全解耦，对车联网协议进行扩展，方便本发明的方法能够适配多种现有的车辆同时支持多协议通讯平台的扩容满足高可用高并发的需求，满足公交车数量扩容需求。
其中公交业务服务器、车载机管理服务器以及调度监控服务器可以统称为调度中心。
一种公交车辆通讯系统控制方法，包括以下步骤：
步骤一：车载机与通讯系统建立通讯连接，获得上行数据；
步骤二：对上行数据的车载机进行识别并分发给相应的解析部进行上行数据解析并统一化，便于数据的应用；
步骤三：从调度中心获得下行数据；
步骤四：对下行数据指定的车载机获取注册信息并发给相应的解析部将下行数据转化为车载机能够识别的格式；
步骤五：等待车载机回馈接受成功的响应。
解析部主要作用是将对各种车联网协议进行转化成统一的协议，其次是在车载机初次联入时对车载机使用的协议进行嗅探。因此解析部的存在能够使得本方法能够兼容多城市多种车辆。
所述的解析部是一种专用解析特定车载机协议（车联网协议）的服务器网关，每一个解析部均只能解析一种车载机协议（车联网协议）。
作为优选，所述的步骤二在取得车载机上行数据后，进行轮询算法分配数据确保服务器负载平衡；
在车载机首次上传数据时，其为未注册状态则对此车载机在注册中心进行注册，并在解析服务器对其上传数据进行嗅探分析，将分析结果录入车载机的注册信息；
对于已经注册的车载机，则根据注册信息将上行数据传递给注册信息中标记的解析部进行解析。
通过轮询算法将物联终端（主要是车载终端）平均的分摊到各个服务器上避免单个服务器压力过大，也确保了多协议通讯平台扩容后出现信息堵塞的问题。
注册中心的存在是解耦了车载机与具体解析部的绑定以及加速了新车载机进入本发明系统的识别速度，使用轮询算法有利于车载机上行数据的分配，避免了解析部负载过大或信息堵塞。
并且车载机与注册中心进线TCP长连接，而非与解析部进行长连接，避免了车载机对解析部的占用，增加了解析部的执行效率。
当本发明的系统进行扩容时，注册中心的存在能够让扩容更加有针对性。极大的提升了系统整体的性能。实现系统的整体吞吐量增加。
作为优选，所述的步骤二中注册中心还包括水平扩展结构；
所述的注册中心采用二级缓存结构和分布式存储结构；
在查询识别车载机时，优先查询本地缓存，其次查询注册信息。
采用分布式存储Redis的pub/sub，当有注册更新，各个SDK同步过期本地缓存，查询优先查询本地缓存，再去从Redis里面获取最新的注册信息。
作为优选，所述的嗅探分析时包括以下子步骤：
子步骤二一，抽取报文的IO流，根据已存解析方式，对特征段进行数据提取；
子步骤二二，对提取出的IO流进行数据解析，如果解析结果为可读明文则进行记录并完成嗅探分析；
子步骤二三，跳转到下一个解析部重复步骤子步骤二一和子步骤二二。
不同的车载协议对网络IO流都有不同的解析规则，对于新车载机建立了连接，我们无法有标准化流读取规则，如果都是按照每个字节读取，在历史报文中匹配协议数据包，性能上是有很大的影响。
因此在解析部解析时，采用抽取特征段的方式来判断车载机的车载协议的具体种类的。
作为优选，所述的查询识别使用二级索引查询方式。
作为优选，所述的二级索引查询在上行数据解析完毕后根据其车载机来源和所处的解析部来源对其进行二级特征标记，方便二级索引查询使用。
作为优选，所述的上行数据在解析部进行解析后，进行数据清洗并剔除错误信息，并进行数据存储；
对于存储时间超过设定值的数据进行冷盘存储。
数据清洗的过程是在解析部完成上行数据解析后，对统一格式的上行数据进行错误数据的过滤，车载机上报的数据，存在错误上报的可能性：上报的经纬度数据为0，上报的时间为未来时间或者过去时间，上报的业务状态不在协议指定范围内等等；对于这些异常数据解析部不会直接处理，因此数据清洗有利于调度中心的数据应用和实际的数据存储。
本发明的实质性效果在于高并发性能良好，数据格式统一；能够以一套系统同时部署多个城市，可扩展性强，便于落实安装和扩容安装；对于现有车辆以及现有的平台兼容性好，便于在现有交通设施的基础上升级扩容，减少扩容改编的人工消耗和器材消耗。
附图说明
图1 本发明的一种基于多车联网协议的公交车辆通讯系统控制方法的流程框图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1
如图1所示，所述的一种公交车辆通讯系统控制方法，包括以下步骤：
步骤一：车载机与通讯系统建立通讯连接，获得上行数据；
步骤二：对上行数据的车载机进行识别并分发给相应的解析部进行上行数据解析并统一化，便于数据的应用；
步骤三：从调度中心获得下行数据；
步骤四：对下行数据指定的车载机获取注册信息并发给相应的解析部将下行数据转化为车载机能够识别的格式；
步骤五：等待车载机回馈接受成功的响应。
解析部主要作用是将对各种车联网协议进行转化成统一的协议，其次是在车载机初次联入时对车载机使用的协议进行嗅探。因此解析部的存在能够使得本方法能够兼容多城市多种车辆。
所述的解析部是一种专用解析特定车载机协议（车联网协议）的服务器网关，每一个解析部均只能解析一种车载机协议（车联网协议）。
所述的步骤二在取得车载机上行数据后，进行轮询算法分配数据确保服务器负载平衡；
在车载机首次上传数据时，其为未注册状态则对此车载机在注册中心进行注册，并在解析服务器对其上传数据进行嗅探分析，将分析结果录入车载机的注册信息；
对于已经注册的车载机，则根据注册信息将上行数据传递给注册信息中标记的解析部进行解析。
通过轮询算法将物联终端（主要是车载终端）平均的分摊到各个服务器上避免单个服务器压力过大，也确保了多协议通讯平台扩容后出现信息堵塞的问题。
注册中心的存在是解耦了车载机与具体解析部的绑定以及加速了新车载机进入本发明系统的识别速度，使用轮询算法有利于车载机上行数据的分配，避免了解析部负载过大或信息堵塞。
并且车载机与注册中心进线TCP长连接，而非与解析部进行长连接，避免了车载机对解析部的占用，增加了解析部的执行效率。
当本发明的系统进行扩容时，注册中心的存在能够让扩容更加有针对性。极大的提升了系统整体的性能。实现系统的整体吞吐量增加。
所述的步骤二中注册中心还包括水平扩展结构；
所述的注册中心采用二级缓存结构和分布式存储结构；
在查询识别车载机时，优先查询本地缓存，其次查询注册信息。
采用分布式存储Redis的pub/sub，当有注册更新，各个SDK同步过期本地缓存，查询优先查询本地缓存，再去从Redis里面获取最新的注册信息。
所述的嗅探分析时包括以下子步骤：
子步骤二一，抽取报文的IO流，根据已存解析方式，对特征段进行数据提取；
子步骤二二，对提取出的IO流进行数据解析，如果解析结果为可读明文则进行记录并完成嗅探分析；
子步骤二三，跳转到下一个解析部重复步骤子步骤二一和子步骤二二。
不同的车载协议对网络IO流都有不同的解析规则，对于新车载机建立了连接，我们无法有标准化流读取规则，如果都是按照每个字节读取，在历史报文中匹配协议数据包，性能上是有很大的影响。
因此在解析部解析时，采用抽取特征段的方式来判断车载机的车载协议的具体种类的。
所述的查询识别使用二级索引查询方式。所述的二级索引查询的方式包括以下子步骤：
D1，对常用的查询字段进行组合匹配；
D2，对步骤D1中组合匹配的结果进行逐条+1，整合标记；
D3，储存数据时，按照数据特征，以步骤D2的整合标记对主键进行标记；
D4，查询时匹配关键词所对应的在D2中的整合标记，对储存数据的主键进行搜索，获取到主键所处的数据字段；
D5，在步骤D4的数据字段内对剩余搜索词进行搜索。
为了满足大数据量写入、写多读少，需要实时查询的场景，步骤D1至D5采用了基于LSM树存储引擎的Hbase，磁盘顺序写对于写入的支持非常好，将Hbase的表进行拆分为查询、数据两个列簇，查询列簇用户查询筛选不进行压缩，数据列簇采用LZ4算法进行压缩，而在此基础上应用步骤D1至D5的二级索引搜索方式，进一步的提升的搜索效率。
所述的二级索引查询在上行数据解析完毕后根据其车载机来源和所处的解析部来源对其进行二级特征标记，方便二级索引查询使用。
所述的上行数据在解析部进行解析后，进行数据清洗并剔除错误信息，并进行数据存储；
对于存储时间超过设定值的数据进行冷盘存储。
数据清洗的过程是在解析部完成上行数据解析后，对统一格式的上行数据进行错误数据的过滤，车载机上报的数据，存在错误上报的可能性：上报的经纬度数据为0，上报的时间为未来时间或者过去时间，上报的业务状态不在协议指定范围内等等；对于这些异常数据解析部不会直接处理，因此数据清洗有利于调度中心的数据应用和实际的数据存储。
Claims (7)
1.一种公交车辆通讯系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：车载机与通讯系统建立通讯连接，获得上行数据；
步骤二：对上行数据的车载机进行识别并分发给相应的解析部进行上行数据解析并统一化，便于数据的应用；
步骤三：从调度中心获得下行数据；
步骤四：对下行数据指定的车载机获取注册信息并发给相应的解析部将下行数据转化为车载机能够识别的格式；
步骤五：等待车载机回馈接收成功的响应。
2.根据权利要求1所述的一种公交车辆通讯系统控制方法，其特征在于，所述的步骤二在取得车载机上行数据后，进行轮询算法分配数据确保服务器负载平衡；
在车载机首次上传数据时，其为未注册状态则对此车载机在注册中心进行注册，并在解析服务器对其上传数据进行嗅探分析，将分析结果录入车载机的注册信息；
对于已经注册的车载机，则根据注册信息将上行数据传递给注册信息中标记的解析部进行解析。
3.根据权利要求2所述的一种公交车辆通讯系统控制方法，其特征在于，所述的步骤二中注册中心还包括水平扩展结构；
所述的注册中心采用二级缓存结构和分布式存储结构；
在查询识别车载机时，优先查询本地缓存，其次查询注册信息。
4.根据权利要求2所述的一种公交车辆通讯系统控制方法，其特征在于，所述的嗅探分析时包括以下子步骤：
子步骤二一，抽取报文的IO流，根据已存解析方式，对特征段进行数据提取；
子步骤二二，对提取出的IO流进行数据解析，如果解析结果为可读明文则进行记录并完成嗅探分析；
子步骤二三，跳转到下一个解析部重复步骤子步骤二一和子步骤二二。
5.根据权利要求3所述的一种公交车辆通讯系统控制方法，其特征在于，所述的查询识别使用二级索引查询方式。
6.根据权利要求5所述的一种公交车辆通讯系统控制方法，其特征在于，所述的二级索引查询在上行数据解析完毕后根据其车载机来源和所处的解析部来源对其进行二级特征标记，方便二级索引查询使用。
7.根据权利要求2所述的一种公交车辆通讯系统控制方法，其特征在于，所述的上行数据在解析部进行解析后，进行数据清洗并剔除错误信息，并进行数据存储；
对于存储时间超过设定值的数据进行冷盘存储。
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