罗桂林 张勇 李伟 任亚飞 公安部第一研究所

引言

机场安检系统包括机场柜台式分层管理系统、机场主带式分层管理系统、机场信息管理系统、货运机场分层管理信息系统，它们都不是孤立运营的，与机场很多系统都有接口。与安检系统进行对外接口的系统包括安检信息管理系统、离港系统、行李处理系统和公安系统等外部系统[1]。随着技术的升级和时间的推移，不同外部系统采用接口技术方式也不尽相同，安检系统对外接口方式包括Socket、MQ、Web Services、RESTful等接口模式[1,2]。不同外部系统多种接口模式给安检系统的开发和维护也带来了复杂性。如图1所示，通过基于MEF的安检外部系统接口平台（以下简称“安检接口平台”）实现了安检系统与外部系统的多种接口技术形态的接口功能，解决了外部系统接口的开发和维护问题[2]。安检接口平台自从2018年在广州白云国际机场T2航站楼首次使用以来，到目前为止全国已有近45家机场部署使用。

一、问题的提出

安检接口平台，在安检系统正常运行中起着关键作用，是机场整个安检流程的重要衔接环境[1]，如果出现了不可用情况，或发生了故障，将会影响安检业务，甚至会直接导致机场安检业务中断。

传统的运行管理维护模式是根据部署的外部系统接口制定巡检表，由运管人员定期进行人工巡检。2020年，某机场运管人员在凌晨4:30完成了对机房通讯服务器的巡检，然而主通讯服务器4:45发生宕机故障，接口切换到备用通讯服务器上运行，随后备用服务器CPU负载逐步攀升到100%，导致接口处理数据积压，影响机场旅客登机，致使航班延误。人工巡检虽然缓解了故障和问题的滞后，但也不可避免地引入不可靠、不及时、运管人员水平与责任心参差不齐等诸多不利因素[3-5]。

设计与实现监控系统的目的在于在故障发生萌芽阶段，或者影响范围很小的时候，将故障通过微信、短信等方式告知运管人员，最小化地减少故障可能造成的损失，保障安检接口平台可靠平稳运行，以此保障机场业务系统运行，以减轻运管人员的工作负压。

设计与实现监控系统的主要问题在于如何实现与具体外部系统和具体接口方式无关的监控系统，具体来说，如何采集与具体外部系统和具体接口方式无关的监控指标相关数据。

二、关键技术

微软可拓展MEF框架，为解决接口平台与具体接口方式之间的直接依赖、涉及监控系统功能提供了技术方案。

MEF是用于创建轻量、可扩展应用程序的库，是.NET 4.0的组成部分。MEF不仅让应用程序在无需配置的前提下发现和扩展协定组件，还可以让开发人员得以轻松地封装代码并避免脆弱的紧密依赖性。MEF核心概念如下[2,5]：

（1）Export（导出）组件、模块、服务、插件，它向容器中的其它部件提供的功能和服务等；

（2）Import（导入）是组件、服务、插件等接入系统的窗口，MEF支持若干导入类型，其中包括动态导入、延迟导入、必备导入和可选导入。

Contract（协定）是Export和Import的一种约定，只有Contract相匹配的Import和Export部件才能组装成功。

三、研究与设计

（一）安检接口平台

图2为安检接口平台设计原理图，其中，虚线框内为本文设计与实现的监控系统功能。针对安检各子系统与外部系统之间处理的消息遵循一定消息规范以及处理消息逻辑也基本相同的特点，安检接口平台规范了各子系统消息处理流程。针对安检各子系统与外部系统存在不同的接口方式，不同接口方式是由不同接口访问器实现，安检接口平台则是参照MEF导出、导入和协定等概念设计并实现了基于.NET 2.0轻量级MEF框架（EasyMEF）的接口访问器动态装载器，用于动态加载访问外部系统的对象模型库、接口访问器、消息处理器和消息解析器。这样彻底避免接口平台与外部系统的直接依赖，实现了不同接口方式的接口访问器“即插即用”[2]。

在安检接口平台中，实现监控系统的解决方案在于接口访问器记录接口接收报文数、发送报文数、接收队列报文数、发送队列报文数，并通过属性字段开放给安检接口平台。安检接口平台定期采集这些数据，并以结构化的数据形式写入日志文件中，供监控数据采集模块提取使用。

（二）监控内容

监控对象是通讯服务器和安检接口平台软件，监控内容包括性能监控和业务监控，具体如下：

（1）通讯服务器基础设施性能监控指标：CPU占用率、内存占用率、磁盘读写速度、网卡收发速度；

（2）安检接口平台软件性能监控指标：每分钟接收报文数、每分钟发送报文数和每分钟处理接收报文数；

随着市场环境的变化和营销实践的迅速发展，营销理念和方式也在发生着变化。20世纪70年代以后，以菲利浦·科特勒为代表的学者更多地将文化与营销结合起来，认为营销活动是一种社会现象。文化因素因成为市场营销和战略管理中十分重要的领域而被重视。文化营销作为一种营销方式，被广泛运用于营销实践中。

（3）安检接口平台软件业务监控指标：接口工作状态、接收队列深度、发送队列深度。

（三）监控系统架构与功能设计

图3为监控系统架构与功能设计图。一般地，计算机监控系统包括数据采集、预处理分析与监控展示三个方面的功能[6]。

1.数据采集功能模块

数据采集功能模块采集的数据包括通讯服务器基础设施的性能数据、安检接口平台软件性能数据以及安检接口平台软件业务监控数据：

（1）通讯服务器基础设施的性能数据采集：通讯服务器上安装Cscollect采集模块，每隔1分钟采集服务器的CPU 占用率、内存占用率、磁盘读写速度、网卡收发速度、线程数量以及进程数量等信息，并写入Cscollect influxdb时序数据库；

（2）安检接口平台性能数据采集：通讯服务器上安装Fmbcounter接口日志分析模块，提取每分钟接收报文数、每分钟发送报文数和每分钟处理接收报文数，并写入Fmb influxdb时序数据库；

（3）安检接口平台业务数据采集：采集队列深度和发送队列深度，并写入Fmb influxdb时序数据库。

2.监控预处理分析功能模块

3.监控展示功能模块

（1）监控服务器安装Grafana模块，用于展示Cscollect和Fmbcounter采集的数据，通过监控面板可实时查看通讯服务器CPU、内存、接口性能指标趋势；

（2）对于CSServices分析模块提取的异常信息，一方面，通过调用短信猫SDK推送报警信息，实现手机短信通知报警信息；另一方面，通过调用WebApi访问微信接口推送报警信息，实现微信服务号通知报警信息。

四、应用案例

在某机场安检信息管理系统项目中，通讯服务器CS1部署安检接口平台离港系统接口模块和Cscollect数据采集模块。图4是Cscollect模块采集的CPU指标原始数据。Cscollect模块每分钟采集一次性能数据，并写入Cscollect数据库。

如图5所示，Grafana面板展示CS1 CPU负载率面板。CS1红色椭圆框的时间序列大致为11:52，11:52之前，CS1上运行接口程序，CPU占用率正常。11:52操作系统因故障重启，操作系统重启后，由于系统未登录运行接口模块。后台CSService模块通过分析11:52之前的负载趋势和11:52之后的负载趋势比对，可形成告警信息，通过微信服务号、短信通知相关运管人员，如图6所示。

在某机场智能安检通道项目中，在CS1、CS2服务器上采用负载均衡方式部署了统一接口平台离港系统接口模块。如图7所示，为该机场安检接口平台监控分析面板。

图7（a）、（c）为CS1和CS2离港系统接口内存队列深度（从离港接收的报文，放入内存队列，等待处理的报文数）趋势图，从图7（a）示意图中可以看出内存队列最大深度为418个报文，该数值表示某分钟内接口瞬时等待处理的报文数。以此图观察接口内存待处理报文数，如果最大深度大于50，一直增长且没有下降的趋势，则需要重点关注接口运行状况。

图7（b）、（d）为CS1和CS2离港系统接口模块每分钟接收离港报文和处理离港报文比对趋势图，从图7（d）示意图中可得知接口每分钟平均处理27个旅客报文，最大可处理423个报文。通过此图接口处理报文速度等同于接口接收报文。

图7（e）示意分别为CS1和CS2心跳接口5分钟统计图。按照接口协议规范要求，接口每隔30秒发送心跳报文。可以得知心跳接口每5分钟平均向离港系统发送10个心跳报文，以此图观察接口是否存活，是否正常工作。

图7（f）为离港系统接口接收报文统计图，通过此图可以观察接口接收报文数量的增长趋势。

如图8所示，为该机场离港系统接口报文内存驻留时间趋势图。内存驻留时间计算访问为：接口完成处理时间T1-接口接收时间T0。接口上线稳定运行后，接口平均处理时间为1018ms，而最大处理时间为1770ms，均未超过3000ms，符合业务功能设计。

五、结语

安检接口平台的监控系统，旨在改变传统人工巡检模式的运行维护管理模式，不仅可以提升运管人员维护的质量，还能让运管人员清楚地看见安检接口平台运行情况、发展趋势和可能的故障隐患，实现事前监管、事后管理。未来，可作为安检接口平台的附加功能推广，一段时期内必然有生存和发展空间。