一种游乐设备产品全生命周期管理系统
【技术领域】
本发明创造涉及游乐设备技术领域，特别是一种游乐设备产品全生命周期管理系统。
【背景技术】
游乐设备产品的安全性、质量以及服务品质一直深受有关行政部门及社会大众的关注，目前市面上大部分的游乐设备产品的基本属性、关键构成、工艺信息、物流信息、维保信息等无法追溯，无法得到有效的监管，从而导致事故率高。因此，本发明创造亟待提出一种对游乐设备产品全生命周期进行管理的系统，从而提升产品质量及服务品质。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明创造提供一种可对游乐设备产品的制造信息、质检信息、运行参数进行信息追溯的游乐设备产品全生命周期管理系统。
为实现上述目的，本发明创造提供如下技术方案：
一种游乐设备产品全生命周期管理系统，包括一个运营中心子系统、至少一个景区平台子系统、一个行政监督平台子系统以及至少一个制造单位平台子系统，所述运营中心子系统控制管理所述景区平台子系统、行政监督平台子系统和制造单位平台子系统；
所述景区平台子系统、行政监督平台子系统和制造单位平台子系统首先需要在所述运营中心子系统注册并获得相应的授权，所述景区平台子系统、行政监督平台子系统和制造单位平台子系统在启动时需要通过运营中心子系统的认证并获得授权地址；
所述运营中心子系统包括云解析DNS模块，与所述云解析DNS模块信号连接的运营中心平台主服务器和运营中心平台备用服务器以及与所述运营中心平台主服务器和运营中心平台备用服务器都信号连接的数据库RDS主服务器和数据库RDS备用服务器；所述云解析DNS服务模块配置网站监控功能，实现运营中心平台服务的容灾机制：当运营中心平台主服务器或数据库RDS主服务器宕机时自动切换到运营中心平台备用服务器或数据库RDS备用服务器；主备用服务器的数据会实时同步，用户仅能访问主服务器数据，备用服务器仅作为备份数据形式存在；但当主服务器出现故障时，进行主备用服务器的切换，切换后原来的主服务器会变成备用服务器；
所述景区平台子系统提供给游乐设备产品使用单位使用，包括数据采集终端、设备连接管理服务模块、监控数据处理服务模块、数据解析服务模块、Web管理平台、数据存储器以及APP客户端，数据采集终端把游乐设备产品的终端数据采集到设备连接管理服务模块，形成数据中心，数据采集终端通过网络与设备连接管理服务模块建立TCP长连接通信；
所述设备连接管理服务模块用于与各个游乐设备产品的数据采集终端进行网络连接，各数据采集终端通过TCP连接到设备连接管理服务模块，设备连接管理服务模块将对采集终端进行安全认证；鉴于物联网游乐设备产品监控系统海量数据的特性，设备连接管理服务模块并不处理数据采集终端上传的原始监控数据，而只是简单地将原始监控数据写入到数据解析服务模块中；为了支持更多数据采集终端的连接，处理更多高并发的监控数据上传，游乐设备产品连接管理服务将采用netty.io框架作为异步通信实现技术；
所述监控数据处理服务模块用于从数据解析服务模块中读取原始监控数据进行解析处理。可以根据每个游乐设备产品自身的监控数据进行解析配置，灵活解析其原始监控数据。可以通过设置故障触发条件，自动根据监控数据进行计算，触发故障报警通知。可以根据监控数据处理的工作量需求，灵活部署多个监控数据处理的服务，并发消费消息队列中的原始监控数据，可以将原始监控数据转发到对应的游乐设备产品制造单位平台。
所述Web管理平台实现景区平台Web端的相关功能，用户可以通过手机APP和Web浏览器与Web服务交互，使用平台功能；
所述APP客户端：可以通过扫描游乐设备产品二维码的方式查找游乐设备产品，可以查看游乐设备产品资料，可以填写点检记录，可以对游乐设备产品进行状态监控，可以查看历史数据及实时数据，允许接收消息推送并设置消息推送开关；
所述制造单位平台子系统具有与景区平台子系统的结构一样；
所述行政监督平台系统与所述景区平台子系统信号连接，并授权
请求后能够同步获取游乐设备产品的基础信息、生存过程及质量数据、维修保养记录、例行巡检记录。
作为优选实施方式，进一步限定为：所述景区平台子系统包括游乐设备产品例行点检管理命令、游乐设备产品试运行管理命令、游乐设备产品维护保养管理命令、游乐设备产品故障维修管理命令，利用系统推进游乐设备产品的维护；
景区平台子系统需要通过请求游乐设备产品制造单位平台，获取更新游乐设备产品的相关基础数据，景区平台子系统需要能够响应制造单位平台和监管平台对游乐设备产品运维数据的请求。
作为优选实施方式，进一步限定为：所述制造单位平台的数据存储设计和实现技术与景区平台保持一致，采用基于Java开发技术，结合Spring开源框中的功能组件来实现，便于项目整体的维护；在平台的数据存储方面，需要存储海量的设备监控数据、系统平台的应用数据和各服务间共享的缓存数据，采用的技术方案和景区平台一致。
作为优选实施方式，进一步限定为：所述景区平台子系统的数据存储器包括MongoDB服务器、MySQL服务器、Redis服务器；
MongoDB服务器：用于存储海量的设备监控数据。MongoDB可以处理非结构化的数据，能更方便的适应业务的变化；物联网设备监控数据的数据量较大，MongoDB能通过分片集群架构提供更大的存储容量和更快的读写速度。
MySQL服务器：用于存储系统平台的应用数据。MySQL是使用最为广泛的开源关系数据库管理系统，用于存储例如厂商、设备、维保人员等关系型数据。
Redis服务器：用于存储各服务间共享的缓存数据；Redis是基于内存的NoSQL服务，主要为Web管理平台、监控数据处理服务和设备连接管理服务提供共享数据缓存功能，保证各服务组件处理的数据的一致性，可以提高数据访问速度。
作为优选实施方式，进一步限定为：所述数据采集终端包括主要包括FireflyAIO-3288C开发板、EC20 4G模块、数字IO扩展板。Firefly AIO-3288C开发板集成了RS232、RS485、以太网和wifi功能，同时具有4G模块接口，通过安装EC20 4G模块实现4G联网功能。Firefly AIO-3288C开发板通过以太网直接连接PLC并读取数据，通过wifi连接景区服务平台，同时通过4G连接制造单位平台。数字IO扩展板实现显示数据采集模块运行状态和输出报警信号，运行ubuntu操作系统，实现4G自动拨号上网。
所述数据采集终端实现wifi掉线重连、TCP掉线重连；作为TCP服务端监听wifi的连接，实现接收PC端软件发送的配置信息、输出历史数据和实时数据，以太网的IP地址出厂时设定；设定开关型信号的地址和采集频率、模拟量地址和类型单字或双字和频率、RS232和RS485通信速率；读取PLC相应地址，判断设备运行状态，当设备处于运行状态时，按照配置的采集频率采集数据；对于开关型采集点，记录信号发生变化的状态和时间，对于模拟量型采集点，记录信号的数值和时间；实现数据可上传到景区平台或制造商平台；数据存储于本地服务器的MySql数据库，再上传到景区平台或制造商平台，实现掉电续传；读取PLC报警信息，上传报警事件到景区平台；接收制造商云平台下发的远程关停指令，并写入PLC相应地址，实现设备的远程锁机；
每日定时往PLC固定地址写入校验数据，PLC可以每日定时读取固定地址的校验数据，检测各数据采集模块之间是否连接正常，防止使用者非正常拆除数据采集模块；具有I/O端口报警信号输出。
作为优选实施方式，进一步限定为：所述数据解析服务模块包括Kafka或RabbitMQ消息队列服务器。
本发明创造的有益效果是：
1、采用了低耦合、粗粒度的分布式结构，将系统整体的功能分成了四种功能平台；对于景区平台和制造单位平台内部的实现也进行了解耦，通过分解成终端连接管理服务、监控数据处理服务和Web管理服务，使平台具有良好的可移植性、可扩充性，能轻松应对采集PLC数据量增大的情况。同时通过使用消息服务、共享缓存服务将解耦后的多个平台服务更好地整合，实现了多平台数据的一致性，使得游乐设施的产品信息得到有效的追溯，大大提升了产品的质量以及服务品质。
2、为了满足未来灵活的业务变化，该系统提供了高度灵活的可配置后台；例如：角色权限可配置、原始监控数据的解析可配置、故障的类型可定义、故障的触发条件可配置等。
3、对于监控数据和业务数据各自的特点，系统设计采用MongoDB分片集群存储海量、高速增长、非结构化的监控数据，采用MySQL存储数据量较小、数据结构比较固定的业务数据，还使用Redis缓存数据库，将常用的业务数据存储在内存中直接读取，提高系统整体的响应速度。
4、各平台功能模块设计合理、功能分工明确、操作简单、提示清晰、提供良好的用户体验。一般业务数据查询和操作的响应时间不超过3秒、对于数据量多的监控数据进行筛选，响应时间一般不超过10秒。
【附图说明】
图1是本发明创造的系统原理方框图；
图2是容灾机制的原理方框图；
图3是景区平台子系统的原理方框图。
【具体实施方式】
以下结合附图和具体实施方式对本发明创造作进一步详细说明：
如附图1所示，一种游乐设备产品全生命周期管理系统，包括一个运营中心子系统1、至少一个景区平台子系统2、一个行政监督平台子系统3以及至少一个制造单位平台子系统4，所述运营中心子系统1控制管理所述景区平台子系统2、行政监督平台子系统3和制造单位平台子系统4；
所述景区平台子系统2、行政监督平台子系统3和制造单位平台子系统4首先需要在所述运营中心子系统1注册并获得相应的授权，所述景区平台子系统2、行政监督平台子系统3和制造单位平台子系统4在启动时需要通过运营中心子系统1的认证并获得授权地址；行政监督平台子系统3也需要通过运营中心子系统1获取所有景区平台子系统2和制造单位平台子系统4的授权地址。
如附图2所示，如果运营中心子系统1出现故障，会导致整个管理系统无法正常运转，因此所述管理系统必须具备容错方案。进一步地说，所述运营中心子系统1包括云解析DNS模块11，与所述云解析DNS模块11信号连接的运营中心平台主服务器12和运营中心平台备用服务器13以及与所述运营中心平台主服务器12和运营中心平台备用服务器13都信号连接的数据库RDS主服务器14和数据库RDS备用服务器15；所述云解析DNS服务模块配置网站监控功能，实现运营中心平台服务的容灾机制：当运营中心平台主服务器12或数据库RDS主服务器14宕机时自动切换到运营中心平台备用服务器13或数据库RDS备用服务器15；主备用服务器的数据会实时同步，用户仅能访问运营中心平台主服务器数据，备用服务器13仅作为备份数据形式存在；但当运营中心平台主服务器12出现故障时，进行主备用服务器的切换，切换后原来的主服务器会变成备用服务器，有效保障了该管理系统在出现故障的情况下仍然可以正常运转。
所述景区平台子系统2提供给游乐设备产品使用单位使用，包括数据采集终端21、设备连接管理服务模块22、监控数据处理服务模块23、数据解析服务模块24、Web管理平台25、数据存储器26以及APP客户端27，数据采集终端21把游乐设备产品的终端数据采集到设备连接管理服务模块22，形成数据中心，数据采集终端21通过网络与设备连接管理服务模块22建立TCP长连接通信；
所述设备连接管理服务模块22用于与各个游乐设备产品的数据采集终端21进行网络连接，各数据采集终端21通过TCP连接到设备连接管理服务模块22，设备连接管理服务模块22将对采集终端进行安全认证；鉴于物联网游乐设备产品监控系统海量数据的特性，设备连接管理服务模块22并不处理数据采集终端21上传的原始监控数据，而只是简单地将原始监控数据写入到数据解析服务模块24中；为了支持更多数据采集终端21的连接，处理更多高并发的监控数据上传，游乐设备产品连接管理服务将采用netty.io框架作为异步通信实现技术；
所述监控数据处理服务模块23用于从Kafka或RabbitMQ等消息队列服务器中读取原始监控数据进行解析处理。可以根据每个游乐设备产品自身的监控数据进行解析配置，灵活解析其原始监控数据。可以通过设置故障触发条件，自动根据监控数据进行计算，触发故障报警通知。可以根据监控数据处理的工作量需求，灵活部署多个监控数据处理服务，并发消费消息队列中的原始监控数据。可以将原始监控数据转发到对应的游乐设备产品制造单位平台；
所述Web管理平台25实现景区平台Web端的相关功能，用户可以通过手机APP和Web浏览器与Web服务交互，使用平台功能；
所述APP客户端27：可以通过扫描游乐设备产品二维码的方式查找游乐设备产品，可以查看游乐设备产品资料，可以填写点检记录，可以对游乐设备产品进行状态监控，可以查看历史数据及实时数据，允许接收消息推送并设置消息推送开关；
在本实施例中，设备连接管理服务模块22、监控数据处理服务模块23、Web管理平台25都是基于Java开发技术，选用Spring开源框架中的功能组件实现，从而保证技术的先进和后续迭代开发的方便。采用跨平台的技术解决方案React Native，实现APP客户端27。
在平台的数据存储方面，需要存储海量的设备监控数据、系统平台的应用数据和各服务间共享的缓存数据，因此，在本实施例中，所述景区平台子系统2的数据存储器26包括MongoDB服务器、MySQL服务器、Redis服务器；
MongoDB服务器：用于存储海量的设备监控数据。MongoDB可以处理非结构化的数据，能更方便的适应业务的变化；物联网设备监控数据的数据量较大，MongoDB能通过分片集群架构提供更大的存储容量和更快的读写速度。
MySQL服务器：用于存储系统平台的应用数据。MySQL是使用最为广泛的开源关系数据库管理系统，用于存储例如厂商、设备、维保人员等关系型数据。
Redis服务器：用于存储各服务间共享的缓存数据。Redis是基于内存的NoSQL服务，主要为Web管理平台25、监控数据处理服务和设备连接管理服务提供共享数据缓存功能，保证各服务组件处理的数据的一致性，可以提高数据访问速度。
如附图3所示，所述制造单位平台子系统4具有与景区平台子系统2的结构一样；所述制造单位平台的数据存储设计和实现技术与景区平台保持一致，采用基于Java开发技术，结合Spring开源框中的功能组件来实现，便于项目整体的维护；在平台的数据存储方面，需要存储海量的设备监控数据、系统平台的应用数据和各服务间共享的缓存数据，采用的技术方案和景区平台一致。
所述行政监督平台系统与所述景区平台子系统2信号连接，并授权请求后能够同步获取游乐设备产品的基础信息、生存过程及质量数据、维修保养记录、例行巡检记录。
在本实施例中，所述景区平台子系统2还包括游乐设备产品例行点检管理命令、游乐设备产品试运行管理命令、游乐设备产品维护保养管理命令、游乐设备产品故障维修管理命令，利用系统推进游乐设备产品的维护；
景区平台子系统2需要通过请求游乐设备产品制造单位平台，获取更新游乐设备产品的相关基础数据，景区平台子系统2需要能够响应制造单位平台和监管平台对游乐设备产品运维数据的请求。
在本实施例中，所述数据采集终端21包括主要包括Firefly AIO-3288C开发板、EC20 4G模块、数字IO扩展板。Firefly AIO-3288C开发板集成了RS232、RS485、以太网和wifi功能，同时具有4G模块接口，通过安装EC20 4G模块实现4G联网功能。Firefly AIO-3288C开发板通过以太网直接连接PLC并读取数据，通过wifi连接景区服务平台，同时通过4G连接制造单位平台。数字IO扩展板实现显示数据采集模块运行状态和输出报警信号，运行ubuntu操作系统，实现4G自动拨号上网。
所述数据采集终端21实现wifi掉线重连、TCP掉线重连；作为TCP服务端监听wifi的连接，实现接收PC端软件发送的配置信息、输出历史数据和实时数据，以太网的IP地址出厂时设定；设定开关型信号的地址和采集频率、模拟量地址和类型单字或双字和频率、RS232和RS485通信速率；读取PLC相应地址，判断设备运行状态，当设备处于运行状态时，按照配置的采集频率采集数据；对于开关型采集点，记录信号发生变化的状态和时间，对于模拟量型采集点，记录信号的数值和时间；实现数据可上传到景区平台或制造商平台；数据存储于本地服务器的MySql数据库，再上传到景区平台或制造商平台，实现掉电续传；读取PLC报警信息，上传报警事件到景区平台；接收制造商云平台下发的远程关停指令，并写入PLC相应地址，实现设备的远程锁机；
每日定时往PLC固定地址写入校验数据，PLC可以每日定时读取固定地址的校验数据，检测各数据采集模块之间是否连接正常，防止使用者非正常拆除数据采集模块；具有I/O端口报警信号输出。
在本实施例中，该游乐设备产品全生命周期管理系统在平台架构方面具有可拓展性，采用了低耦合、粗粒度的分布式结构，将系统整体的功能分成了四种功能平台；对于景区平台和制造单位平台内部的实现也进行了解耦，通过分解成终端连接管理服务、监控数据处理服务和Web管理服务，是平台具有良好的可移植性、可扩充性，能轻松应对采集PLC数据量增大的情况。同时通过使用消息服务、共享缓存服务将解耦后的多个平台服务更好地整合，实现了多平台数据的一致性，使得游乐设施的产品信息得到有效的追溯，大大提升了产品的质量以及服务品质。
在业务功能方面具有可配置性，为了满足未来灵活的业务变化，该系统提供了高度灵活的可配置后台；例如：角色权限可配置、原始监控数据的解析可配置、故障的类型可定义、故障的触发条件可配置等。
在存储方面具有合理性，对于监控数据和业务数据各自的特点，系统设计采用MongoDB分片集群存储海量、高速增长、非结构化的监控数据，采用MySQL存储数据量较小、数据结构比较固定的业务数据，还使用Redis缓存数据库，将常用的业务数据存储在内存中直接读取，提高系统整体的响应速度。
在功能操作方面具有易用性，各平台功能模块设计合理、功能分工明确、操作简单、提示清晰、提供良好的用户体验。一般业务数据查询和操作的响应时间不超过3秒、对于数据量多的监控数据进行筛选，响应时间一般不超过10秒。
