關(guān)于城市軌道交通綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)集成的研究

■馮飛彥，熊秋梅 ■武漢市市政工程質(zhì)量監(jiān)督站，湖北 武漢 430010

1 城市軌道交通綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)是整個城市軌道交通系統(tǒng)的中心，主要可以分為兩種管理模式，分別是中央級管理模式和車站級管理模式。

中央級綜合監(jiān)控平臺是整個監(jiān)控過程中的中心，它同各個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)監(jiān)控中心進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系，并將各個子系統(tǒng)監(jiān)控中心的交通信息進(jìn)行有機(jī)整合。其特點主要包括了三個方面:該監(jiān)控平臺中獲得的數(shù)據(jù)粒度相對比較粗;該監(jiān)控平臺中的信息資源是支持決策的重要信息;該監(jiān)控平臺通常由車站級綜合監(jiān)控平臺對細(xì)節(jié)性數(shù)據(jù)進(jìn)行組織與處理［1］。

車站級綜合監(jiān)控平臺對車站各監(jiān)控系統(tǒng)的信息進(jìn)行集成，同時為新建立的系統(tǒng)提供有效的開放接口。車站級綜合監(jiān)控平臺將收集到的信息及時傳送給中央級綜合監(jiān)控平臺，然后可以從中央級綜合監(jiān)控平臺中獲取自己需要的信息，并完成中央級綜合監(jiān)控平臺向它發(fā)出的指令。

中央級綜合監(jiān)控平臺與車站級綜合監(jiān)控平臺具體工作過程如下圖所示。

兩種管理模式雖然在作用上不盡相同，但在結(jié)構(gòu)上基本一致，其中，車站級綜合監(jiān)控平臺是整個監(jiān)控系統(tǒng)中最為重要的部分，因此，本文中將重點闡述車站級綜合監(jiān)控平臺。

2 城市軌道交通車站級綜合監(jiān)控平臺的作用

2.1 城市軌道交通車站級綜合監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)管理作用

車站級綜合監(jiān)控平臺必須以現(xiàn)有的SCADA 系統(tǒng)、FAS 系統(tǒng)以及CCTV 監(jiān)控系統(tǒng)等為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)三種功能:其一，它可以對城市軌道交通中各個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)產(chǎn)生的信息進(jìn)行查看，同時還可以對城市軌道交通中控制類業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的管理狀態(tài)進(jìn)行查看［2］;其二，它可以對城市軌道交通中的設(shè)備進(jìn)行有效控制，并對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效查看;其三，它可以發(fā)布必要的信息，以供城市軌道交通中信息發(fā)布類業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的需要。

2.2 城市軌道交通車站級綜合監(jiān)控平臺的監(jiān)控管理作用

車站級綜合監(jiān)控平臺可以對日常管理過程中發(fā)生的突發(fā)狀況進(jìn)行有效控制，并發(fā)布相關(guān)指令。具體來說:其一，它可以對管轄的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控與分析;其二，它可以向監(jiān)控中的子系統(tǒng)發(fā)布控制命令，并監(jiān)控其執(zhí)行的有效性;其三，它可以在特殊狀態(tài)下，采用相應(yīng)的預(yù)案措施，從而提升指揮工作的效率。

3 城市軌道交通車站級綜合監(jiān)控平臺的設(shè)計

3.1 車站級綜合監(jiān)控平臺中數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)抽取的實現(xiàn)

數(shù)據(jù)源主要包括兩種類型:其一，連接源數(shù)據(jù)源。這種數(shù)據(jù)源主要提供輸入元素，在該數(shù)據(jù)源中的信息主要是已經(jīng)建立數(shù)據(jù)源的有效連接的數(shù)據(jù)源;其二，目標(biāo)數(shù)據(jù)源。這種數(shù)據(jù)源主要是輸出元素，主要是為了獲得數(shù)據(jù)對象所定義的信息。

工作流程如下:通過ODBC 驅(qū)動管理器可以獲得系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)源，然后，以數(shù)據(jù)源的特點為依據(jù)向數(shù)據(jù)源提供相應(yīng)的連接信息接口。接下來，在分析用戶輸入的連接信息的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步形成數(shù)據(jù)源的連接字符串，并利用OLE 驅(qū)動程序接口建立相應(yīng)的連接信息［3］。在這個過程中，要特別注意，如果服務(wù)器名或是數(shù)據(jù)庫名是空，那么應(yīng)該給出相應(yīng)的提示消息。最后，當(dāng)系統(tǒng)連接出現(xiàn)錯誤的時候，應(yīng)該提示相應(yīng)的出錯信息。

3.2 車站級綜合監(jiān)控平臺中數(shù)據(jù)字典抽取的設(shè)計

數(shù)據(jù)字典抽取主要包括兩個方面:第一，數(shù)據(jù)字典抽取中一般信息提取。它主要是運用ODBC 驅(qū)動程序可以對三種類型的信息進(jìn)行提取，這三種信息分別是用戶可以進(jìn)行操作的表信息、列信息以及數(shù)據(jù)源的類型信息。通常來說，一般信息提取包括三個方面內(nèi)容:分別是用戶的表名和表類型、數(shù)據(jù)源中所有列的信息以及數(shù)據(jù)源中所有類型與標(biāo)準(zhǔn)ODBC SQL 類型映射的矩陣表。其工作流程具體如下:首先，在數(shù)據(jù)源支持用戶權(quán)限管理的條件下，可以運用數(shù)據(jù)字典獲取用戶可以操作的表信息。然后，運用ODBC API 接口獲取數(shù)據(jù)字典的信息，并將獲得的信息存儲在相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。接下來，運用相關(guān)系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)源類型與標(biāo)準(zhǔn)ODBC SQL 類型映射的矩陣表信息。最后，如果數(shù)據(jù)庫的連接未發(fā)生效果，應(yīng)當(dāng)提示重新建立數(shù)據(jù)源的連接。

第二，數(shù)據(jù)字典抽取中對象信息提取。主要包括四種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，分別是索引名、視圖名、完整性約束名稱以及存儲過程名。由于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)字典各不相同，所以它對每一個支持?jǐn)?shù)據(jù)庫對象的數(shù)據(jù)源都會編制相應(yīng)的處理部分。

3.3 車站級綜合監(jiān)控平臺中元數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

元數(shù)據(jù)庫作用有四個方面:其一，可以將系統(tǒng)中的信息全部進(jìn)行記錄，以便為不同的數(shù)據(jù)庫建立統(tǒng)一的查詢界面;其二，可以將子系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的模式信息進(jìn)行全面記錄，從而為數(shù)據(jù)庫信息的模式轉(zhuǎn)換提供充分的依據(jù);其三，可以將數(shù)據(jù)庫中的異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面記錄，從而為數(shù)據(jù)庫信息的查詢轉(zhuǎn)換提供充分的依據(jù);其四，可以將數(shù)據(jù)庫中的查詢翻譯規(guī)則進(jìn)行全面記錄，從而為數(shù)據(jù)庫信息的查詢轉(zhuǎn)換提供充分的依據(jù)。

按照元數(shù)據(jù)的作用可以將車站級綜合監(jiān)控平臺中元數(shù)據(jù)庫分為三種模塊，分別是系統(tǒng)模塊、規(guī)則模塊以及庫表結(jié)構(gòu)模塊。

3.4 車站級綜合監(jiān)控平臺在Web Service 技術(shù)基礎(chǔ)上的集成設(shè)計

(1)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。在數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換上必須注意兩個方面:其一，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的映射。主要任務(wù)是將關(guān)系模式中的表和列映射為XML 模式中的元素和屬性;其二，數(shù)據(jù)語義上的轉(zhuǎn)換。主要任務(wù)是最大程度地從數(shù)據(jù)庫中得到相應(yīng)信息，同時采用最佳表達(dá)方式將其表達(dá)出來。通過以上步驟，在映射結(jié)束之后，就可以將XML Schema 的XML 文檔數(shù)據(jù)導(dǎo)入到相應(yīng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中［4］。

(2)在Web Service 基礎(chǔ)上的監(jiān)控平臺系統(tǒng)集成。首先，在Web Service 基礎(chǔ)上的監(jiān)控平臺系統(tǒng)集成主要運用的是一種動態(tài)性的實施方案，采用XML 概念對系統(tǒng)中的操作接口進(jìn)行相應(yīng)描述，并對服務(wù)實現(xiàn)的相關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)隱藏;其次，提供服務(wù)的一方在相應(yīng)的平臺上發(fā)布自己的服務(wù)信息，利用UDDI 標(biāo)準(zhǔn)可以對發(fā)布的服務(wù)信息進(jìn)行動態(tài)地發(fā)現(xiàn)、綁定以及使用，這樣不僅提高了服務(wù)信息的實時性，同時還提升了系統(tǒng)的靈活性。

在這里，所有的數(shù)據(jù)庫都扮演了兩種角色，一方面它們是Web Services 的請求者，利用該平臺進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)操作，另一方面它們也是服務(wù)者，運用編寫應(yīng)用程序的方式，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)與應(yīng)用封裝為Web Services。

(3)在Web 基礎(chǔ)上的監(jiān)控平臺系統(tǒng)的實時組態(tài)。在進(jìn)行安全監(jiān)控過程中，最重要的就是對可能發(fā)生的問題進(jìn)行預(yù)防，對綜合安全監(jiān)控系統(tǒng)而言就是要采取有效的措施解決實時組態(tài)的相關(guān)問題。首先，對系統(tǒng)的畫面做到實時組態(tài)。工作人員可以運用WebSphere MQ 保持與數(shù)據(jù)源的同步進(jìn)行，并采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲對數(shù)據(jù)變化情況進(jìn)行相應(yīng)的及時發(fā)布。其次，在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實行新接入監(jiān)控系統(tǒng)，從而使用戶自己可以進(jìn)行實時組態(tài)。這樣授權(quán)用戶在增加新的監(jiān)控系統(tǒng)時，只需在瀏覽器上進(jìn)行動態(tài)配置即可。

4 結(jié)束語

綜上所述，要想實現(xiàn)對城市軌道交通中各個系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控，就必須以每一個系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)為依據(jù)，同時結(jié)合監(jiān)控平臺的靈活性與可擴(kuò)展性。在此基礎(chǔ)上，建立相應(yīng)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，確定相應(yīng)的管理模式與層次結(jié)構(gòu)。在整體規(guī)劃每一個層次功能的基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)相應(yīng)的功能提供選擇方向，最終綜合運用元數(shù)據(jù)、Web Service 以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫等方面的技術(shù)，建立城市軌道交通綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的綜合控制以及信息的共享。

［1］袁權(quán).對于城市軌道交通綜合監(jiān)控平臺系統(tǒng)集成的探討［J］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2012，(30).

［2］王芳，季軍.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)及集成［J］.上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報，2009，12(2):111-114

［3］葉宏.綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成平臺比選方案的探討［J］.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2013，(11).

［4］秦勇，徐杰，王卓等.基于GIS 的軌道交通網(wǎng)指揮中心綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.中國鐵道科學(xué)，2007，28(4):88-94