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2024年4月14日发(作者：js转json字符串)

基于集群架构的大型机场APU替代设施运

行管理系统

作者：***

来源：《今日财富》2021年第30期

随着全国大型机场APU替代设施的全面启用，APU替代设施的运行管理工作所要处理的

信息量也越来越大。通过分析某大型机场对APU替代设施运行管理工作的信息管理方面的实

际需求，提出运用SSM、等主流开源技术，基于一种集群架构，设计并实现了一套

APU替代设施管理系统，之后进行了测试及部署应用。实践表明，该系统能够满足大型机场

的使用需要，运行稳定，切实降低了管理人员的工作负担。

随着《民航贯彻落实〈打赢蓝天保卫战三年行动计划〉工作方案》的推进，全国旅客吞吐

量一千万人次以上的机场已经全面启用APU替代设施。《工作方案》从APU替代设施相关信

息的共享、使用培训、数据统计三方面，对这些机场提出了完善APU替代设施运行管理程序

的要求。由于航班量大，设备多，协议航司多，大型繁忙机场在不增加人员配备的情况下，很

难以人工的方式，及时、准确地处理日常运行管理所产生的大量数据以及各协议航司、各有关

部门高频率、差异化的查询请求。虽然国内机场的APU替代设施大多配备了计量监控系统，

可以自动采集、汇总APU替代设施的使用数据，但是由于软件设计缺陷、传感器失灵、操作

失误等原因经常导致其记录的数据错误，需要进行人工干预。

本文针对大型繁忙机场的在APU替代设施运行管理方面的需求，结合某大型繁忙机场实

际情况，对APU替代设施运行管理系统进行了需求分析。再根据分析结果，开发了一个功能

全面、界面友好的运行管理系统，并在使用中验证了该系统的实际效果。该系统应用服务器采

用分布式集群架构，前后台均使用稳定可靠的开源组件开发，具有成本低、可水平扩展、可用

性，可维护性强等特点。

一、系统需求分析

本文将APU替代设施运行管理系统的用户分为：协议航空公司用户、培训管理员、运行

监管人员、设备管理员、系统管理员、机场内部管理人员。培训管理员负责管理APU替代设

施使用者的培训工作。运行监管人员负责对每个靠桥航班的使用情况进行记录，对违规行为进

行处罚。设备管理员负责与设备维护相关的检查、换季、维修等工作。培训管理员、运行监管

员以及设备管理是系统数据的主要来源，系统的核心任务就是存储来自于这些用户的数据，然

后与协议航司和机场内部有关管理人员自助式共享。系统管理员主要负责管理系统的用户信息

以及用户权限。

（一）培训管理员需求

1. 管理培训人员

培训管理员需要维护使用者的基本信息以及初训、复训时间，当使用者初训或者复训到期

时，系统要提醒培训管理员。

2.管理培训资料

培训管理员需要上传与培训课程相关的资料，供受训人员自由下载。

（二）运行监管人员需求

在移动端記录其工作内容

运行监管人员工作的主要场所是机坪，因此他们需要在移动端记录设施使用情况，不使用

原因，使用者违规处罚等情况。由于信息安全规定的限制，来源于机场生产网络的航班信息不

能直接向公网传输，运行监管人员只能手动录入航班基本信息，因此系统应能以一定频率从公

网服务器抓取这些信息，并在机场内网服务器上进行校验，发现录入错误及时提醒运行监管人

员。

（三）设备管理员需求

1.维护设备基本信息

设备管理员需要通过系统维护、查询各种设备的基本信息，比如型号、位置、名称、安装

日期、启用日期等等。

2.对自检以及换季工作进行记录

设备管理员需要在系统中对自检工作（检查者、检查时间以及所发现的故障等）以及换季

工作（工作者、完成时间以及完成情况）进行记录。

3.维修管理

设备管理员需要记录所有故障的设备的故障时间、修复情况、备件更换情况，并能据此掌

握各种设备故障以及备件更换的统计信息。

4.生成设备维保档案

设备管理员在应对外部检查时，需要对外提供当年任意设备的涵盖自检、换季、维修等方

面的维保档案。系统应该能够使用设备管理录入的有关数据，自动生成这种档案。

（四）协议航司以及机场内部管理人员需求

1.查询每日、每周、每月的各类统计数据

这些统计数据主要包括一定周期内各航司的电源及空调使用率和使用时间，使用某种设备

的航班号，不使用替代设施的航班号及其原因，一定周期内各航司不使用替代设施的原因统

计，一定周期内各个机位的替代设施的能耗。协议航司只需要本公司的数据，机场内部管理人

员需要所有航司的数据。

2.资料下载

协议航司需要自助下载培训课件及有关规定。

3.查看与设备相关的统计数据及设备维保档案

机场内部管理人员需要掌握各类型设备的数量，一定周期内某设备的故障次数，某种备件

的更换次数等统计数据。在对替代设施的维保工作进行检查时，他们还需要查看当年某个设备

的维保档案。

（五）系统管理员功能需求

1.用户基本信息管理

系统管理员登录后可以对用户的基本信息（用户名、密码、角色等）进行修改。

2.用户角色授权管理

系统管理员可以创建、删除角色，为角色或用户授权使用某种功能，禁止角色或用户使用

某种功能。除功能性要求外，APU替代设施管理系统作为一个对外提供服务信息管理系统，

还应满足以下要求：安全，根据信息安全规定不得对外发布的数据，不能以任何形式向公网服

务器传输、存储。用户体验一致，计算机配置不同的用户，在使用相同内核浏览器时，应有相

对一致的使用体验。这使得系统在应尽量在服务器端完成对数据的处理，浏览器端仅作数据的

展示。可靠性，进行数据修改操作时，系统要操作的原子性，一旦操作出现异常，要回滚所有

在此操作下完成的数据库修改动作。要定时对数据进行备份。可水平扩展，当访问量增加时，

可以通过增加服务器的方式扩展系统的并发处理能力。易维护，系统设计应遵循高内聚低耦合

的原则，并提供数据导入导出的功能，以保证后期维护的便捷。

二、系统架构

（一）系统整体架构

如图1所示，APU替代设施管理系统主要包括3个部分：数据层、业务层、展示层。数据

层包含从外部系统接收到的实时航班信息数据、APU替代设施收费计量系统数据以及由培训

管理员、设备管理员、运行监管人员所录入的各模块数据。业务层使用Mybatis访问数据层数

据，使用Springboot、Springmvc将各模块的业务逻辑封装为Http协议的接口供展示层调用。

每个模块的展示层都是一个独立H5单页应用，在Web端使用基于的AntDesign、

BizChart等框架开发，在移动端使用基于的AntDesign Mobile框架开发。

（二）服务端架构

系统服务端架构如图2所示，為保证高可用性，低运维难度，在服务端本系统每个模块都

拥有其独立web服务器集群，所有web服务器集群共用一个mongodb集群存取session信息。

公网上的web服务器使用keepalived和mysql 搭建了双主高可用数据库集群，在机场内网上使

用Alwayson sqlserver集群。使用nginx和keepalived搭建一个双机主主模式的负载均衡器，负

责将来自展示层的大量客户端请求高效地分发至后端web服务器集群，提高系统吞吐量和可用

性。本系统采用nginx自带的最少连接算法进行负载均衡，将请求优先分配至连接数较少的

web服务器。

三、系统主要功能模块简介

（一） 内网模块、数据统计模块、移动端模块、

由于信息安全规定的限制，在机场内网接收的航班信息不能直接向公网传输，因此本系统

需要内网模块整理和加工来自于内网和公网移动端的，与使用率统计相关的各种数据，并将处

理后的数据发布至公网。移动端模块收集现场运行监管人员所记录的过站航班设备使用情况、

不使用原因以及违规处罚情况。数据统计模块向协议航司，机场内部各级管理人员提供各类使

用情况的汇总统计报表。数据处理流程，如图3所示。

（二）设备管理模块、维保单位管理模块

设备管理模块收集由设备管理人员录入的设备基本信息，每日自检情况（工作时间以及设

备故障情况）、设备维修情况（故障信息以及零部件更换情况）、换季工作情况（工作时间、

地点以及工作内容）并以此生成每个设备当年的维修保养档案。

维保单位管理模块主要负责收集参与设备维修保养的外包单位及其工作人员的基本信息、

资质证明、会议记录等。

（三）培训管理模块

培训模块的主要负责收集由培训管理员记录的设备使用人员的基本信息以及初训、复训时

间。在培训管理每次登陆该模块时，提示其即将参加培训的人员姓名。培训管理员可在该模块

中上传各种资料供协议航司下载。

四、系统测试

（一）单元测试和功能测试

本文单元测试是在软件开发的同时进行的，每开发完成一个子程序时，开发者立即编写测

试用例使用对该子程序进行测试。在模块开发完成后，由开发团队模拟用户使用过

程，进行完整功能性测试。

（二）性能测试

系统服务端使用java语言基于springboot框架进行编写，为避免公网网络环境的不稳定对

测试结果产生影响，本文在内部局域网使用hyper-v搭建虚拟机集群进行测试，测试环境如表

1所示：

本文采用系统响应时间和丢包率作为衡量系统并发性能和响应性能的测试指标。使用HP

LoadRunner制造并发访问，对该测试环境下的系统进行性能测试。经测试，系统在并发量达

到760时，系统响应时间和丢包率开始有明显的变化，说明在该环境下系统的并发服务数量应

为760，预计系统可以支持1500到2000个用户使用。

五、结语

本文结合某大型机场的实际情况，对APU替代设施管理系统进行了需求分析，确定了系

统中不同角色的主要功能需求。然后使用主流开源技术，开发了基于集群架构的APU替代设

施管理系统。最后，对该系统进行了全面的单元测试、功能测试以及性能测试，保证了该系统

上线后的稳定性和可用性。今后，随着对APU替代设施管理工作理解的深入，研发团队将不

断扩展现有功能，采用更丰富的可视化组件，不断深入探究数据背后的各种规律，为APU替

代设施的管理者提供更好的使用体验以及更加丰富的参考依据。

（作者单位：天津滨海国际机场）


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