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摘要：目前的城市軌道交通管理信息系統(tǒng)都是針對某具體系統(tǒng)或某類型設備進行管理與控制，且各條線路相互之間不通任何信息，是孤立的系統(tǒng)。無法對各線各系統(tǒng)運行情況特別是設備故障情況迅速準確把握。針對這種情況，整合現(xiàn)有資源，設計了軌道交通信息集中監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采集現(xiàn)有各系統(tǒng)設備故障信息進行處理和故障報告，并進行了綜合分析和預測，給集中監(jiān)控增加了智能決策功能;且只需在原有的網(wǎng)管系統(tǒng)上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改變原有網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)，只要新增采集系統(tǒng)和集中監(jiān)管系統(tǒng)，在實現(xiàn)上很簡潔，相對投資也不大。

關健詞：城市軌道交通，信息集中監(jiān)控，網(wǎng)絡管理

目前，城市軌道交通的信息管理系統(tǒng)一般分為傳輸、公務電話交換、調(diào)度電話、電源、無線調(diào)度、廣播、圖像監(jiān)控(安防系統(tǒng))、時鐘、自動售檢票等9大子系統(tǒng);每個子系統(tǒng)的管理網(wǎng)絡自成體系，且都有自己相應的網(wǎng)管中心或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所以，目前的管理系統(tǒng)不能形成一個有機整體，宏觀控制管理能力弱，而且各條軌道交通線的信息系統(tǒng)間也都相對獨立。

針對上述網(wǎng)絡管理現(xiàn)狀，為提高城市軌道交通信息管理能力，提出信息集中監(jiān)控的構(gòu)想。即對所有軌道交通系統(tǒng)網(wǎng)絡設備實施統(tǒng)一監(jiān)視與必要控制、管理。該方案不只針對某類單一系統(tǒng)設備的監(jiān)控和管理，而是一個對各條軌道交通線上的上述9大子系統(tǒng)設備實施綜合監(jiān)控和管理的系統(tǒng)。該方案也不是針對各系統(tǒng)的所有參數(shù)進行監(jiān)控管理，而是初步對設備故障進行實時的監(jiān)控管理。

1概述

對于各個系統(tǒng)，原有的管理網(wǎng)絡或維護方法不盡相同。象自動售檢票系統(tǒng)等管理系統(tǒng)就可將原有系統(tǒng)重新整合進解決方案。而象傳輸系統(tǒng)等，比如SDH(同步數(shù)字多級)設備，處在多廠商環(huán)境中，將涉及多廠商的SDH網(wǎng)管系統(tǒng)。這種網(wǎng)絡設備的多元化，加上有些不同廠家設備還不兼容，因此造成綜合網(wǎng)管的困難。所以，設計信息集中監(jiān)控系統(tǒng)時，僅簡單地從原有網(wǎng)管系統(tǒng)進行整合還是不夠的。

對于把傳輸系統(tǒng)復雜的網(wǎng)管系統(tǒng)整合成集中監(jiān)管，大致有三種途徑:①綜合化方法—在已有網(wǎng)管系統(tǒng)之上再加一級管理系統(tǒng);②翻譯法—在有信息交互需求的網(wǎng)管系統(tǒng)之間進行兩兩翻譯;③標準化法—已有的各網(wǎng)管系統(tǒng)采用公共信息模型和功能集。

第二種方法有現(xiàn)成的支持標準(SNMP/CMIP/CORBA)互操作的靜態(tài)規(guī)范描述和動態(tài)交互式轉(zhuǎn)化方法，適用于信息量不大的情況。第三種方法是比較徹底的綜合網(wǎng)管方法，但需要將所有的網(wǎng)管系統(tǒng)被統(tǒng)一標準替換，故暫時還只是一個想法。本文提出的信息集中監(jiān)控解決方案主要針對故障信息進行處理，而且為了避免各廠商間的交涉，將采用綜合化方法，做到與原有網(wǎng)管系統(tǒng)的平滑過渡;這也與那些通過簡單整合就可以實現(xiàn)集中監(jiān)控的系統(tǒng)的做法很類似，系統(tǒng)也比較容易整合。這樣，在各系統(tǒng)原有管理系統(tǒng)或網(wǎng)管系統(tǒng)的基礎上再添一層管理者，在新的管理層上實現(xiàn)信息集中綜合監(jiān)管，從而解決了各系統(tǒng)間的“信息孤島”問題。

2系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)分為三層:管理監(jiān)控層、層和應用層(如圖I)。應用層是現(xiàn)有的各種硬件系統(tǒng)，比如傳輸系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)等。層是數(shù)據(jù)集中的中間層。包括數(shù)據(jù)采集硬件和軟件。管理監(jiān)控層將對采集的所有數(shù)據(jù)進行綜合處理并形成新的業(yè)務模型。

架構(gòu)中，上層管理者管理若干網(wǎng)絡體系、網(wǎng)絡協(xié)議異構(gòu)的系統(tǒng)，異構(gòu)子網(wǎng)各自維護一套專業(yè)管理信息庫。它們向綜合監(jiān)管系統(tǒng)提供Q3,CORBA接口。

為了實現(xiàn)綜合監(jiān)管的目標，利用層將原有系統(tǒng)(應用層)在數(shù)據(jù)接口上達到統(tǒng)一，這樣層加上應用層組成的新的網(wǎng)絡將是管理監(jiān)控層所需要的“統(tǒng)一”網(wǎng)絡，在概念上可以想象成一個虛擬網(wǎng)絡。管理監(jiān)控層通過由層組建的綜合數(shù)據(jù)庫，對大的方面(比如現(xiàn)在的告警系統(tǒng)，以后通過統(tǒng)一其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口就可以實現(xiàn)其他方面的監(jiān)控)進行全局性調(diào)配與管理，細節(jié)留給原有系統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)或者管理系統(tǒng)處理。各系統(tǒng)通過層的軟件(數(shù)據(jù)采集軟件)的映射，完成數(shù)據(jù)接口的統(tǒng)一。

3解決方案

3.1硬件系統(tǒng)解決方案

圖2是以某地鐵線為例的集中監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖。其中A11是從傳輸網(wǎng)管NM11，采集數(shù)據(jù)的PC;A12是從自動售檢票管理系統(tǒng)NM12采集數(shù)據(jù)的PC。所有系統(tǒng)經(jīng)PC采集數(shù)據(jù)后，通過路由器R，把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)庫服務器DS。其他地鐵線的拓撲都與該線類似。MIS1,MIS2，MIS3凡等是信息集中綜合監(jiān)管系統(tǒng)。比如MIS1管理1一4號線，MIS2管理5一9號線，MIS3管理10一13號線。MIS1—MIS3對數(shù)據(jù)庫服務器中的數(shù)據(jù)進行綜合處理、顯示、告警，以及統(tǒng)計和分析。MIS1一MIS3放在一起，這樣在多個處理機上進行監(jiān)管可以擴大可視范圍，也達到綜合監(jiān)管的目的。

設備網(wǎng)管所提供的北向接口，有的是Q3接口，可以通過網(wǎng)口進行采集;有的是串口，可以通過串口接收。如果通過串口接收數(shù)據(jù)，可以根據(jù)圖3所示，用一個1-8多串口卡，使用一臺PC機進行多個串口數(shù)據(jù)收集。

上述方案的可靠性:如果原有設備的網(wǎng)管系統(tǒng)提供的北向接口是串行方式，那么通過圖3方式，一臺PC機就可以采集8臺網(wǎng)管的數(shù)據(jù)，但是串行方式的數(shù)據(jù)是通過重復機制來最大限度地確保信息的完整。所謂重復機制，是當信息沒有被接收就重新發(fā)送，如果三次沒有接收到就不再重發(fā)。這樣的數(shù)據(jù)采集方式很不可靠。而采用TCP/IP方式進行采集，如果數(shù)據(jù)包沒有被正確接收，將等待到可以正確接收的時候重新發(fā)送。所以在可能的情況下，此方案需要廠商提供網(wǎng)管軟件的Q3北向接口。

在安全性方面，整個系統(tǒng)并不通過公網(wǎng)，局域網(wǎng)能保證數(shù)據(jù)的安全、不被截獲、破壞等。

3.2軟件解決方案

軟件解決方案中包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理。兩個獨立的體系，并通過數(shù)據(jù)庫使兩者形成整體。數(shù)據(jù)采集建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)處理管理數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)采集部分是針對各個不同的分立系統(tǒng)對不同類型的數(shù)據(jù)進行收集。由于不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式對外提供數(shù)據(jù)的方式不同，就算同一系統(tǒng)的不同廠商設備的網(wǎng)管系統(tǒng)所提供的北向接口也不同，所以數(shù)據(jù)采集部分將針對每個系統(tǒng)進行編程。數(shù)據(jù)采集方式的多樣性會導致軟件架構(gòu)的雜亂無章。為避免不一致和保證軟件系統(tǒng)的易擴展及易維護性，應根據(jù)數(shù)據(jù)處理部分所感興趣的數(shù)據(jù)內(nèi)容制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口。解決方案如圖4所示:數(shù)據(jù)采集平臺將根據(jù)不同系統(tǒng)不同設備加載特定的數(shù)據(jù)采集DLL(動態(tài)鏈接庫)。對于同一系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集平臺和DLL之間的數(shù)據(jù)接口相同，而且數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)處理部分也將以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口進行數(shù)據(jù)匯總。這樣一旦有新增設備，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只要針對新增設備編寫DLL,整個系統(tǒng)就具備良好的可擴展性。圖4中簡單列舉了數(shù)據(jù)采集DLL采集數(shù)據(jù)的三種方法:TCP/IP,RS232及直接讀取相關數(shù)據(jù)庫DB。這些差異性將在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口處消失。

數(shù)據(jù)處理部分是軟件解決方案的核心，對匯總的數(shù)據(jù)進行分類處理并形成新業(yè)務邏輯。數(shù)據(jù)處理部分的主要功能如圖5所示。其中:安全管理系統(tǒng)是對使用該系統(tǒng)的所有用戶的權(quán)限管理;該模塊將保證系統(tǒng)的安全性。告警系統(tǒng)對采集系統(tǒng)收集的所有數(shù)據(jù)進行實時處理，對所有設備的現(xiàn)有故障進行報告，對消除的故障進行告警清除(使設備告警狀態(tài)復位)。收發(fā)文系統(tǒng)是在系統(tǒng)有新增設備故障告警時，在行政上上級對負責維護的部門進行派工單發(fā)放的業(yè)務處理模塊;相關部門維護完畢后對所收到的派工單進行回執(zhí)，這樣可以明晰責任，實現(xiàn)了該解決方案的行政“監(jiān)管”目的。統(tǒng)計報表系統(tǒng)是對故障告警歷史信息進行統(tǒng)計和簡單計算形成特定形式的報表。分析預測系統(tǒng)對故障告警歷史信息進行統(tǒng)計分析，采用經(jīng)驗法和曲線擬合法對設備近階段的運行狀況進行預測告警，這樣可以對故障發(fā)生概率較高的設備進行重點維護，最大限度地避免運營事故。

4結(jié)語

本文設計的系統(tǒng)，只是通過從現(xiàn)有網(wǎng)管系統(tǒng)的北向接口提取故障信息，或從現(xiàn)有的管理系統(tǒng)直接提取故障信息進行綜合。在原有的網(wǎng)管系統(tǒng)上提供或新增所需要的北向接口，并不需要改變原有網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)，只要新增采集系統(tǒng)和集中監(jiān)管系統(tǒng)，相對投資也并不大。數(shù)據(jù)的集中處理，能對運營的整個網(wǎng)絡系統(tǒng)的設備運行情況進行宏觀把握，并有現(xiàn)存管理系統(tǒng)所沒有的派工單業(yè)務流程，不僅對設備運行情況進行了集中監(jiān)控，還能對設備維護進行統(tǒng)一調(diào)配和管理。系統(tǒng)的另一個價值在于，可以對綜合的數(shù)據(jù)進行智能分析和預測，可以根據(jù)預測進行有目的的檢修，增強整個系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

參考文獻

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