高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)智能化聯(lián)調(diào)聯(lián)試平臺研究

杜亞宇，王 瑞，包 云，武明生

（中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)主要對高速鐵路沿線的風(fēng)速風(fēng)向、雨量、雪深、公跨鐵橋異物侵限突發(fā)事件進行監(jiān)測[1]。災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試主要對系統(tǒng)的前端采集設(shè)備和后臺監(jiān)測終端的各種性能參數(shù)進行測試，并根據(jù)鐵路局的實際運用情況開展相關(guān)模擬測試，是保證線路正常開通運行的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)[2]。

隨著高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的互聯(lián)關(guān)系越來越復(fù)雜，按照傳統(tǒng)的測試方法，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的運輸情況對軟件性能的要求[3]。現(xiàn)階段高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作主要由人工完成，測試過程中還需要申請?zhí)齑包c，申請流程復(fù)雜并且安全隱患大，其中，風(fēng)速風(fēng)向報警延時測試涉及到大量數(shù)據(jù)校對與計算，靠人力來完成需要耗費大量的時間，尤其多條線路并發(fā)測試時，難以按時完成測試工作，智能化聯(lián)調(diào)聯(lián)試成為必然的發(fā)展需求。

國內(nèi)外智能化測試研究已取得了很多重要的成果，現(xiàn)階段不同領(lǐng)域的智能化測試方法主要包括：故障類型識別法，故障影響域分析法，故障干預(yù)法[4-5]。雖然在實際的軟件測試過程中包含較多的第三方測試軟件，如WinRunner、QTP等，但是在具體領(lǐng)域的某些特定軟件很難采用第三方測試軟件進行測試。目前，在高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)中采用智能化測試的方法應(yīng)用較少，而系統(tǒng)的運行維護數(shù)據(jù)，特別是故障數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了設(shè)備的即時健康狀況，基于運行數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的運行情況進行測試更具有時效性和準(zhǔn)確性[6]。

本文旨在從高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試的內(nèi)容出發(fā)，基于系統(tǒng)的運行和維護數(shù)據(jù)，建立一個智能化聯(lián)調(diào)聯(lián)試平臺，為系統(tǒng)的整體評價提供科學(xué)依據(jù)。

1 平臺概況

1.1 基本信息

災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)智能化聯(lián)調(diào)聯(lián)試平臺（簡稱：平臺）需要錄入的基本信息包括：測試的具體設(shè)備、測試的系統(tǒng)版本、測試的內(nèi)容、測試的階段、測試人員的權(quán)限[7]。

1.2 測試內(nèi)容

平臺主要測試內(nèi)容，如表1所示。

表1 平臺主要測試內(nèi)容

1.3 測試類型

根據(jù)具體測試內(nèi)容的必要性將測試類型分為3種：（1）類測試為必做測試內(nèi)容，此項測試建議全自動進行；（2）類測試為一般測試內(nèi)容，此項測試建議半自動進行或者手動進行；（3）類測試為協(xié)商測試內(nèi)容，此項測試建議在測試人員與被測方協(xié)商確定測試方案后，手動進行測試[8]。

1. 4 測試方法

平臺按照測試的需要分為自動化測試和半自動化測試。

（1）自動化測試由測試人員在智能化測試平臺直接進行操作，獲取測試的基本信息，設(shè)定好測試的步驟之后，由系統(tǒng)自動執(zhí)行測試過程，自動進行分析，最后得到測試結(jié)果[9]。自動化測試方法，如圖1所示。

圖1 自動化測試方法

（2）半自動化測試需要災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的操作人員和測試人員進行配合后測試，測試人員在智能化測試平臺發(fā)布操作命令，災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)操作人員在得到命令后執(zhí)行操作，由智能化測試平臺對災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行采集，同時完成數(shù)據(jù)分析過程得到測試結(jié)果。半自動化測試方法，如圖2所示。

圖2 半自動化測試方法

1.5 測試結(jié)果

經(jīng)過對獲取的信息進行綜合分析之后，得到分析結(jié)果，內(nèi)容包括：被測設(shè)備的硬件安裝情況、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀況和系統(tǒng)功能實現(xiàn)情況。

2 平臺測試用例配置

平臺測試用例按照災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的終端屬性進行測試用例的設(shè)定，根據(jù)鐵路總公司相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求和各個鐵路局的規(guī)定，測試用例的設(shè)定分為自動設(shè)定和手動設(shè)定[10]。自動設(shè)定測試用例的方式為按照平臺數(shù)據(jù)庫中已有的測試用例直接使用；手動設(shè)定方式為對平臺數(shù)據(jù)庫中已有的測試用例通過增加和刪除等操作對測試用例進行修改。

平臺測試用例配置過程，如圖3所示。

圖3 平臺測試用例配置過程

2.1 系統(tǒng)配置方式

平臺在進行測試用例配置過程中會通知測試人員選擇測試用例的配置方式，測試用例的配置方式分為自動設(shè)定和手動設(shè)定2種方式。

2.2 系統(tǒng)信息采集方式

平臺的信息采集模塊對被測系統(tǒng)的設(shè)備信息進行采集后傳輸給測試用例配置模塊，測試用例配置模塊在收到信息采集模塊的信息后會讓測試人員選擇采用全自動化測試方式、半自動化測試方式、手動測試方式3種模式的某一種開展測試。

（1）全自動化的測試方式根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與被測系統(tǒng)版本以及硬件設(shè)備自動完成測試用例的配置，經(jīng)過測試人員的確定，智能化測試系統(tǒng)自動完成所有測試步驟。（2）半自動化測試方式，需要在系統(tǒng)根據(jù)采集的信息完成測試用例配置后，根據(jù)測試人員的指令逐步開展測試。（3）手動測試方式需要在測試用例完成設(shè)定后，由測試人員對每個測試步驟確認后，逐步開展。

2.3 系統(tǒng)測試方式

測試人員在完成測試方式的選擇之后，系統(tǒng)會提示測試人員進行測試用例設(shè)定方式的選擇。若選擇自動設(shè)定，平臺會根據(jù)采集到的被測終端相關(guān)信息，自動加載相關(guān)測試用例信息。若選擇人工設(shè)定測試用例，則平臺會由測試人員手動配置測試用例，測試用例配置完成后系統(tǒng)自動進行測試用例的保存。

完成測試用例的設(shè)定后，平臺測試用例執(zhí)行模塊根據(jù)測試用例設(shè)定模塊的相關(guān)內(nèi)容執(zhí)行測試用例。

3 平臺測試流程

平臺主要對系統(tǒng)的前端采集設(shè)備和后臺監(jiān)測終端進行測試。測試工作主要由平臺的控制模塊和測試模塊共同來完成，控制模塊負責(zé)測試相關(guān)模型信息的建立，測試模塊負責(zé)模型測試過程的開展，平臺具體的測試流程，如圖4所示。

圖4 平臺測試流程

3.1 模型建立

在模型建立階段，由平臺的設(shè)備控制模塊自動識別災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的軟件和硬件信息。在完成系統(tǒng)終端設(shè)備硬件和軟件的信息采集完成后，在平臺終端彈出測試基本信息選擇框，由測試人員選擇并填充相關(guān)信息。高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的基本信息包括系統(tǒng)類型、系統(tǒng)版本、終端類型、終端型號、廠家名稱等。測試的相關(guān)基本信息包括測試方式、測試用例設(shè)定方式、測試日期、測試姓名、測試地點。根據(jù)鐵路局確定的限速規(guī)則，在測試過程中設(shè)定風(fēng)、雨、雪、異物侵限報警的限速區(qū)段，以及不同報警級別對應(yīng)的限速值。在設(shè)計文件中根據(jù)設(shè)計的實際情況，選擇測試的具體內(nèi)容，并設(shè)定判別標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 模型測試

在模型測試階段，平臺測試模塊在信息系統(tǒng)終端和測試相關(guān)信息采集完成后，根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求、系統(tǒng)的軟硬件信息、測試人員選擇的測試方式進行測試用例的配置。測試用例的設(shè)定方式分為自動化設(shè)定和手動設(shè)定，自動化設(shè)定方式為平臺默認選擇系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中已有的標(biāo)準(zhǔn)測試用例，人工設(shè)定測試用例為在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫原有測試用例的基礎(chǔ)之上，增加或者減少部分測試項以及自定義相關(guān)測試內(nèi)容以達到系統(tǒng)的測試要求。結(jié)合模型建立過程中的具體內(nèi)容，分為靜態(tài)測試分析和動態(tài)測試分析，靜態(tài)測試分析主要對系統(tǒng)配置、硬件環(huán)境進行分析檢查確定是否具備測試環(huán)境，動態(tài)測試分析主要通過在前端設(shè)備輸入測試數(shù)據(jù)，檢查輸出結(jié)果是否與鐵路局的限速一致，并且系統(tǒng)的整個流程技術(shù)指標(biāo)是否滿足設(shè)計文件的技術(shù)要求。

3.3 測試開展

平臺設(shè)備測試模塊根據(jù)已經(jīng)選擇好的測試方式逐步開展測試過程，在設(shè)備測試模塊開展測試任務(wù)的同時，設(shè)備控制模塊實時采集被測前端采集設(shè)備、后臺監(jiān)控終端、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)運行情況的信息，并將這些信息傳送給設(shè)備測試模塊。平臺設(shè)備測試模塊在完成每項測試任務(wù)后，根據(jù)設(shè)備控制模塊傳輸過來的相關(guān)信息，進行綜合技術(shù)分析，得出測試結(jié)果。設(shè)備測試模塊在對每項測試內(nèi)容的數(shù)據(jù)進行分析之后，將各項測試結(jié)果進行匯總，最后得到系統(tǒng)的整體測試報告，完成整個測試過程。

4 平臺特點

利用高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)智能化聯(lián)調(diào)聯(lián)試平臺對高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)進行智能化測試，可以實現(xiàn)對高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的前端采集設(shè)備和后臺監(jiān)測設(shè)備進行全方位測試，其特點如下：

（1）高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)智能化聯(lián)調(diào)聯(lián)試平臺智能化程度高，能夠有效地減少現(xiàn)場測試人員的數(shù)量，提高測試效率。同時通過系統(tǒng)有效的算法實現(xiàn)對系統(tǒng)整體性能的綜合性評價，減少人為因素對評價準(zhǔn)確性的干擾。

（2）隨著高速鐵路路網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的互聯(lián)互通情況越來越復(fù)雜，不同鐵路局對系統(tǒng)的要求存在差異，測試人員面臨的挑戰(zhàn)越來越大。平臺能夠根據(jù)鐵路局要求和系統(tǒng)的實際情況進行測試用例的定制，能夠幫助測試人員在復(fù)雜環(huán)境下最快地完成測試任務(wù)。

（3）使用平臺能夠有效地規(guī)范測試流程，使得測試人員能夠按照統(tǒng)一規(guī)范的步驟和內(nèi)容完成測試任務(wù)，減少人為因素對測試的干擾。

5 結(jié)束語

平臺的研究為高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的大規(guī)模建設(shè)、驗收和監(jiān)控提供了良好的基礎(chǔ)。在今后的高速鐵路災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)智能化聯(lián)調(diào)聯(lián)試的研究過程中，將加強對平臺與既有災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)軟件接口的研究。使得該平臺可以運用于系統(tǒng)的整個生命周期，不僅可以在線路開通運行前對系統(tǒng)的整體安裝調(diào)試情況進行測試，而且可以在開通運行后實現(xiàn)對系統(tǒng)的全過程監(jiān)控。