城市公交卡充值终端监控系统的设计与研究.doc

城市公交卡充值终端监控系统的设计与研究 摘要：公交卡充值终端监控系统主要用来监控各个公交卡充值终端的状态。该系统通过采集终端的心跳数据包，以及终端充值数据来获取终端的运行信息。本文探究了公交卡充值终端监控系统的系统结构，软件架构并提出了系统实现方案。 关键词：充值终端监控系统 系统结构 系统实现方案 0 引言 随着国内城市交通的迅猛发展，越来越多的城市开始推广公交一卡通。公交卡不仅可以应用在轮渡、地面公交、地铁各站，同时还拓展到连锁便利店、菜市场、电影院等商务小额消费领域，成为集“公交通、电信通、商务通”等功能于一体的多功能电子支付媒介。 作为一项便民利民工程，公交一卡通被不断推广，与之对应的终端设备日益增多，充值和消费交易日益频繁，因此急需加强对各种类型终端设备进行监控和管理。实时掌握各个渠道以及终端设备的运行状况，交易情况，加强管理切实保障各终端和渠道的安全稳定运行。 公交卡充值终端监控系统采集和处理终端的信息，将终端状态通过web展示给管理员，同时将事件保存到数据库中，并形成统计报表。 1 系统设计 1.1 系统整体结构 城市公交卡充值终端管理系统的结构分为4个部分：充值终端、系统后台服务、数据库、前端展示。充值终端是指分布在城市各个地铁站，便利店，超市等场所的公交卡充值硬件设备。充值终端通过串口和读卡器链接，获取读卡器状态，并将读卡器的状态以固定的频率上送至终端监控系统的后台，同时定时发送配置命令，获取终端的配置参数。如状态数据包上送的间隔时间，终端的版本信息。终端通过判断版本信息来决定是否要自动升级。系统的后台服务程序负责采集终端数据，回传配置参数信息，同时作为数据库接口，查询和更新或者插入监控信息。数据库是整个系统的核心，不但存储了充值终端，网点，运营商等各种信息同时还通过数据库实现监控策略。展示层作为人机交互的接口，是为管理员提供查询状态、系统配置、导出历史记录等操作的接口。 图1 终端监控系统的系统结构 1.2 系统软件架构 终端监控系统的软件架构主要包括C/S（客户机-服务器）和B/S（浏览器-服务器）两种。C/S架构是将一部分功能移植到客户端来实现，因此对客户端的硬件配置要求较高，需要在客户端安装多个软件。C/S架构使得服务器的压力较B/S小，但是也带来了很多问题：如软件的升级维护，跨平台使用，客户端的部署等。本文研究的充值终端监控系统采用B/S架构。B/S架构避免了上述的问题。B/S架构具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。业务扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功能。维护简单方便，只需要改变网页，即可实现所有用户的同步更新。开发简单，共享性强。 软件架构分为三层：业务层，数据层和展示层。业务层包括数据采集服务以及监控总处理服务。数据采集服务负责接收终端监控数据、过滤非法数据、系统安全防护。监控总处理服务是数据库访问的接口，负责数据库中的数据维护，以及调用监控的逻辑。数据层保存了终端的配置信息、实时状态信息、并实现终端的监控逻辑。展示层是基于web的展示界面，用户通过web浏览查询，导出终端的实时状态、历史记录，对故障终端进行处理。 1.3 系统功能模块 1.3.1 监控采集模块 数据采集模块通过网络和各个充值终端相互通信。数据采集服务响应终端的“监控配置”请求，发送监控配置信息至终端；采集和解析终端监控信息；承担安全防护的角色，过滤非法数据，阻止非法请求。 1.3.2 监控总处理模块 数据处理模块通过数据库连接池访问数据库，更新当前终端的监控数据。访问数据库查询当前终端的监控配置信息并返回给数据采集模块。 1.3.3 智能告警模块 智能告警模块查询终端的状态变更情况，并推送终端状态变更的信息至web管理页面。智能告警模块还要管理各个充值机构的状态，如果某个充值机构下属的故障终端过多，该模块将启动更高一级的告警模式。通过短信等方式发送告警信息。 1.3.4 系统配置管理 系统采用文件配置和数据库配置对系统进行管理，提供方便的系统数据库配置工具，对系统数据库进行管理，用户可直接登录配置工具后，在界面上连续操作，对各充值终端的监控频率进行设置。 1.3.5 历史记录查询与记录导出 提供多种查询条件，查询终端和渠道的历史运行信息，用户可以通过时间，事件类型，终端PKI，渠道编号等多种途径查询历史工况。系统可以打印历史记录，并以Excel的形式下载历史记录到本地计算机。 2 系统实现 2.1 终端实时通信 监控采集服务通过以TCP的短链接方式和终端进行通信。其交互流程如下： 充值终端作为客户端，在上电启动后发送“请求监控配置”报文至监控采集服务后台。服务后台收到数据后进行校验，并通过TCP短链接方式转发各监控总处理后台系统，并将返回的监控配置下发至充值终端。充值终端按照“商议”的监控频率定时发送心跳包。监控采集服务对终端的“监控心跳包”报文不做回应，在合法性检验后转发给监控总处理后台，并关闭与终端的短链接。 2.2 系统安全防护 监控采集服务的风险点有如下两点：一、客户端的恶意抢占服务器资源。二、客户端频繁发送无效监控报文，增加监控处理模块的处理负担，降低该服务的处理效率甚至产生其他异常。 监控采集服务限制了每个短链接的时间，当客户端链接，服务端将自动断开该链接，从而保证了系统的有效链接数。同时监控采集服务只对“请求监控配置”的报文回复。而“终端监控”报文以及其他无效报文均不响应。以防止客户端恶意探测。 监控采集服务做为终端和监控处理服务的过滤网，屏蔽了终端发送的垃圾报文。比如某终端因软件漏洞重复发送相同的监控报文，监控采集服务只默认第一条为有效报文，以后相同的报文则默认为无效报文，不做转发处理。 2.3 监控处理服务的实现 监控处理服务作为服务端以短链接的方式和监控采集服务通信。通过数据库连接池链接数据库，监控总处理一方面通过查询数据库获取终端的监控配置，通过网络“告之”采集模块要查询的终端信息。另一方面通过连接池访问数据库更新终端的心跳记录。其三监控总处理服务定时调取数据库中的存储过程来实现监控系统的各种逻辑策略。 2.4 终端监控策略 系统监控的策略借助数据库的存储过程实现。在数据库中建立一张终端信息表，信息表包括终端ID，读卡器状态，心跳时间、充值时间、超时时间、终端状态等。存储过程遍历终端信息表的逐条记录。通过对比心跳时间，充值时间，超时时间来判断当前终端的状态。当终端状态发生变更时，将在事件记录表中产生一条新的事件记录。 3 结束语 基于B/S架构的终端监控系统是目前的发展趋势。本文研究了充值终端的架构以及实现方式。目前已经在此基础完成了公交卡充值终端监控系统的开发和部署。通过终端监控系统的投运，加强了对充值终端的运营监管，保障了各个终端的安全生产。 参考文献： 1贺正方，金瓯，贺建飙，周昊.基于web的自助服务终端远程监控系统研究与设计J.计算机技术与发展，2006（4）：119-121. 2黄小猛，刘磊.基于web的远程监控系统设计与实现J.计算机工程与科学，2004，26（2）：9