李明辉　李冰　班利　李大鹏

摘 要：高速公路服务区是人们驾乘车辆过程中一个非常重要的休息场所，同时也是交通运输行业为公众出行服务的一个重要窗口，随着物联网技术的发展，物联网在高速公路服务区领域应用越来越广泛，针对支撑智慧服务区建设的物联网平台架构及功能进行了探讨。

关键词：智慧服务区;物联网平台;Kubernetes

中图分类号：U495 文献标识码：A

0 引言

高速公路服务区是保证高速公路安全、畅通、方便、快捷通行的重要配套设施，一直被认为是高速公路重要的延伸产业。随着技术的发展以及人民生活水平的提高，人们对高速公路服务区有了新的认识和更高的需求，希望通过智慧服务区，提供更优质的服务体验;同时，运营者也希望通过物联网、人工智能、大数据等技术，实现智慧服务区，提高自身管理水平，降低运营成本，优化服务能力，提升品牌形象。

1 发展现状及存在的问题

近年来，国内大部分服务区都积极推进信息化建设，在网络优化及监控覆盖的基础上，浙江、江苏、安徽等省的服务区不仅构建了统一经营管理平台，还通过新媒体平台、手机APP、网上订餐以及预支付等手段向公众提供更加便捷的服务;浙江、福建等将高速公路信息化与服务区信息化相结合，将服务区业务延伸至“驾驶过程中”。随着移动互联网的深入发展，更多的省份开始服务区电商平台的设计与研发，抢占未来市场。但是，随着信息技术和网络技术的发展，国内大部分服务区仍然存在信息化建设的盲目性：各信息化平台相对独立，形成“数据孤岛”，缺乏统一管理和协同;数据种类繁多，数据归口不统一，可利用率低;信息系统积累的数据并未对经营管理和公众服务提供有力的支撑等问题。因此，如何总结和重新审视服务区的信息化建设，使其在“网络化”的同时，实现“万物互联”，通过“物联网”手段，为下一阶段的经营工作提供“数据”依据，将是智慧服务区建设的重要目标之一[1]。

2 物联网平台设计

2.1 平台基础架构

物联网平台作为未来能够为服务区运营工作提供数据支撑的平台，必须具备成熟先进、功能实用、平台稳定、安全可靠、扩展灵活、标准开放、经济实用等特性。为了满足服务物联网业务灵活增加和扩展，物联网平台采用全分布式、可弹性扩展、基于Docker技术的微服务架构[2]。物联网平台提供通用PaaS功能，包括架构管理子系统、安全管理子系统及认证管理子系统。同时，还需提供物联网基础服务，包括连接管理子系统、设备管理子系统以及用户管理子系统等。物联网平台需具备如下技术特性：（1）成熟先进性：物联网平台整体底层基于Kubernetes架构，用来自动部署、缩放和管理容器的编排，提供原语服务开通、运行、缩放和分布式管理系统。与此同时可以运行原生云和运行传统容器化应用程序，能够提供配置管理、服务发现、负载均衡、指标收集和日志聚集等服务。（2）功能实用性：为保证领域拓展智慧服务区的物联网应用，物联网平台需采用微服务架构。微服务架构的优点在于：通过分解巨大的单体式应用都可以由专门开發团队来开发;每个微服务可以独立的部署;每个服务可以独立扩展。（3）平台稳定性：针对智慧服务区生产环境的应用集群应建立完善的平台监控预警机制，提高故障响应速度，及时通知技术人员进行修复，有效地避免或者降低用户损失。同时也必须做好流量控制，防止突发的大流量将服务器压垮。平台监控需包括集群监控、微服务资源监控、数据库监控、认证监控和日志告警等，保证实时监控系统运行状况。（4）安全可靠性：为防范未来服务区海量的物联设备对业务应用产生的安全问题，要求在数据保护、防止利用智能终端设备进行远程攻击等方面进行安全管控，采取积极主动防范措施，进一步提高系统安全性。（5）灵活扩展性：平台整体采用微服务架构，在保证对整体业务在线动态横向扩展的同时，也能满足对服务区关键业务的动态扩容。除此之外，也同样保证了底层支撑组件的横向动态扩展，在保障业务扩容的同时，满足性能需求[3]。（6）标准开放性：物联网平台微服务架构基于Docker容器标准，可快速定制业务镜像，无缝接入平台。物联网平台提供丰富的RESTAPI，API国际和国家、行业、企业的有关标准，方便设备和服务的对接，也为之后的业务拓展奠定了基础。（7）经济实用性：物联网平台以容器为运行单元，减少资源消耗，节省硬件开支。物联网平台采用的微服务架构可对业务细化拆分，保证只扩展关键业务，以最小资源支撑更多服务。此外，微服务架构还有开发周期短、迭代方便等一系列优势，减少了人力成本。

2.2 平台功能实现

支撑智慧服务区建设的物联网平台需包含“设备管理”、“连接管理”两个大核心功能，在系统设计时主要涉及管理子系统和连接管理子系统。本文主要对设备管理子系统设计进行探讨。

2.2.1 设备管理子系统设计

物联网设备管理子系统具备终端设备管理、物联中台和网关设备管理功能。（1）终端设备管理：终端设备管理支持在服务区场所进行物联网终端统一配置，支持用户使用终端名、厂商、终端型号、终端自有标识（如IMEI、MAC、SN等）[4]。终端位置进行终端注册，注册成功后，平台为新增终端分配终端唯一标识，平台与应用都可以通过该标识进行终端信息与数据获取与下行控制;平台支持用户进行终端的基本信息修改，如终端名、终端位置修改;信息修改后需要进行消息推送;平台支持用户进行终端删除，终端注销后，平台上所有该终端数据清除。终端设备管理支持终端状态查询、能耗查询、终端位置查询，系统页面进行终端信息的导入导出。（2）物联中台：在智慧服务区建设过程中，物联网平台需要管理的设备可能在第三方系统中。物联网平台需要向第三方系统请求或者下发数据或者指令。此时无法使用物联网平台的标准设备管理模块，需要使用物联中台系统。物联中台系统规划包含如下功能：根据业务场景灵活建模，基于不同模型的标准属性、服务，结合大数据能力提供标准服务和丰富的多维度标准数据;基于不同层次模型的标准数据，整合多维数据，结合大数据提供数据联接、融合、流转能力，将物联网数据价值最大化;通过不同层面的抽象数字模型和数据能力，为前端需求提供决策快速响应，避免重复开发，提高业务开发效率;通过数字模型快速打通不同系统、不同应用场景，拉通不同业务系统后台数据，整合资源打破“烟囱式”场景和碎片化数据困境[5]。

3 结语

未来服务区物联网设备越来越多，服务区运营者需搭建统一的物联网平台。物联网平台是所有多样化终端及业务数据汇聚、数据标准化的核心，可满足服务区未来复杂业务系统及运营系统的正常运行，进一步支撑智慧服务区建设。

参考文献：

[1]魏佳栋，许飞，曹辉，等.基于物联网的配电变压器智能感知平台及其安全构架[J].华电技术，2021，43（01）：1-5.

[2]刘欢，毕道伟，刘嘉熙，等.基于云平台的核电设备监测诊断架构设计与实现[J].制造业自动化，2021，43（01）：68-73.

[3]韩将星.无线电监测站物联网平台管理系统顶层架构设计[J].物联网技术，2021，11（01）：54-58.

[4]张舒宁.基于物联网和云计算的农产品质量安全追溯管理平台[J].物联网技术，2021，11（01）：72-75+78.

[5]马龙，邓素碧，何铭.基于物联网的实时空气质量智能闹钟系统[J].物联网技术，2021，11（01）：101-104.