作者 JEREMY COOK，工程報(bào)刊顧問(wèn)
隨著軌道系統(tǒng)產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)人員需要重新思考在哪里和如何處理信息。 傳統(tǒng)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)移動(dòng)到控制中心進(jìn)行分析，但現(xiàn)代系統(tǒng)通常將此功能保留在火車(chē)上。
這種霧化計(jì)算方法的挑戰(zhàn)在于它對(duì)于車(chē)載計(jì)算機(jī)造成沉重的負(fù)擔(dān)。 除了增加計(jì)算負(fù)載之外，還需要在本地保留數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)問(wèn)題。
智能數(shù)據(jù)庫(kù)可以幫助解決這兩個(gè)問(wèn)題。 配置正確后，數(shù)據(jù)庫(kù)可以減少處理和存儲(chǔ)需求。
了解霧化計(jì)算
霧化計(jì)算對(duì)軌道系統(tǒng)有很多好處。 這樣的配置允許車(chē)載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)執(zhí)行計(jì)算并立即行動(dòng)。 在列車(chē)級(jí)處理后，數(shù)據(jù)遷移到控制中心，從而可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行趨勢(shì)分析。
預(yù)測(cè)性維護(hù)是提供給軌道系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)類(lèi)型的一個(gè)很好的例子：車(chē)載分析可以監(jiān)測(cè)軸承問(wèn)題的聲學(xué)數(shù)據(jù)，制動(dòng)問(wèn)題的溫度傳感器，甚至跟蹤RFID和照片數(shù)據(jù)，以將潛在問(wèn)題與特定的機(jī)車(chē)相結(jié)合。
控制和安全子系統(tǒng)也可以采取行動(dòng); 這里的例子包括滅火，數(shù)字視頻監(jiān)控和空調(diào)。
數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用于鐵路
數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）對(duì)所有以上功能至關(guān)重要， 選擇正確的DBMS應(yīng)用是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
SQL數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)明顯的選擇，但SQL的高度組織和自引用結(jié)構(gòu)占用了相對(duì)較大的存儲(chǔ)空間和處理能力。
最重要的是，SQL是過(guò)量的。 McObject聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Steve Graves說(shuō)：“邊緣設(shè)備通常不需要復(fù)雜的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。 最終用戶(hù)不會(huì)看到數(shù)據(jù)庫(kù)，所以SQL的很多功能都是用不上的。 類(lèi)似地，縮放通常不是一個(gè)很大的因素。 雖然隨著時(shí)間的推移，火車(chē)組可能會(huì)占用新的子系統(tǒng)，但是需求的變化很少。
Edge devices do not need the sophistication of an SQL database. 邊緣設(shè)備通常不需要復(fù)雜的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。
— Steve Graves (@McGuy), Co-Founder and CEO of @McObject
另一個(gè)選擇是使用松散格式的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如使用NoSQL的數(shù)據(jù)庫(kù)。 但數(shù)據(jù)驗(yàn)證在這些數(shù)據(jù)庫(kù)中并不是固有的，因此收集數(shù)據(jù)的設(shè)備要驗(yàn)證。 如果沒(méi)有正確設(shè)置，數(shù)據(jù)可能輸入不正確。所以，最好不要使用該類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)。
Graves覺(jué)得更好的選擇是使用嵌入式設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)。 Graves認(rèn)為：“嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)理想設(shè)置可分享NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的一些屬性，而且同時(shí)提供了本機(jī)、non-SQL低級(jí)（和安全）編程接口，通常比SQL更快，更容易 編程，占用更小的空間?！?/p>
Graves指出，McObject公司的eXtremeDB內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通過(guò)使用從SQL和NoSQL中提取的混合架構(gòu)，為大家提供了一個(gè)強(qiáng)大而輕便的數(shù)據(jù)庫(kù)。這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)消耗的資源最小，從而最大限度地減少了部署成本。這個(gè)輕便數(shù)據(jù)庫(kù)允許客戶(hù)在邊緣設(shè)備上使用成本較低的處理器，和更小的系統(tǒng)內(nèi)存。
安全優(yōu)先
任何應(yīng)用，安全性都必須嵌入到每個(gè)嵌入式系統(tǒng)中。 鐵路系統(tǒng)也不例外。
Graves指出，由于eXtremeDB是專(zhuān)為嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的，所以從一開(kāi)始數(shù)據(jù)完整性就是至關(guān)重要的。eXtremeDB支持通過(guò)SSL進(jìn)行安全通信，并能完全加密數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容。
DBMS還提供了類(lèi)型安全的編程接口。 該接口消除了最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)庫(kù)損壞來(lái)源，即使用void指針在數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行時(shí)和應(yīng)用程序之間傳遞數(shù)據(jù)。
同樣地，eXtremeDB也是為了最安全的可靠性而設(shè)計(jì)的。 例如，MCObject有推出一個(gè)稱(chēng)為eXtremeDB高可用性版本的容錯(cuò)版本。 該版本運(yùn)行時(shí)維護(hù)多個(gè)相同的數(shù)據(jù)庫(kù)，以啟用熱故障切換。 典型配置包括：
· 單個(gè)硬件上多個(gè)進(jìn)程或線(xiàn)程
· 機(jī)箱內(nèi)有兩個(gè)或多個(gè)電路板
· LAN上多臺(tái)計(jì)算機(jī)
鐵路就緒硬件
選任一種硬件，每個(gè)鐵路系統(tǒng)都還需要加固： 火車(chē)不停地鳴笛、加速、減速、經(jīng)歷各種天氣。 當(dāng)然，需要配置足夠的計(jì)算能力來(lái)處理相關(guān)的數(shù)據(jù)。
Nexcom公司開(kāi)發(fā)的NROK 1020火車(chē)計(jì)算機(jī)（圖1），采用四核Intel-Atom-x5-E3930處理器設(shè)計(jì)，具有軌道應(yīng)用所需的性能，I / O和堅(jiān)固的可靠性。 此外，采用最新一代的英特爾凌動(dòng)處理器，集成大量新的安全功能和增強(qiáng)硬件的加密功能，可以有效保護(hù)鐵路系統(tǒng)的安全。
圖1. The nROK 1020 (來(lái)源: Nexcom)
確認(rèn)自己設(shè)計(jì)的目標(biāo)
雖然數(shù)據(jù)庫(kù)可能不是您在構(gòu)建鐵路系統(tǒng)時(shí)考慮的第一件事情，但它是不能忽視的。 專(zhuān)為嵌入式設(shè)計(jì)的智能數(shù)據(jù)庫(kù)可以幫助您實(shí)現(xiàn)多種設(shè)計(jì)目標(biāo)：較少的成本配置低端硬件、較小的存儲(chǔ)、最低通信流量和可靠性較高的性能。 鑒于這些潛在優(yōu)勢(shì)，嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)值得一試。
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