基于系統(tǒng)互操作性的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)測試方法與評估體系

張劭陽 吳 倩 劉浩然 張在龍

（北京市地鐵運營有限公司地鐵運營技術(shù)研發(fā)中心，北京 102208）

引言

隨著信息系統(tǒng)應(yīng)用的不斷深入，越來越多的部門不再滿足于本部門的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，開始提出跨部門、跨域的信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同管控。但由于組織管理與業(yè)務(wù)分工的關(guān)系，形成了大量的“信息孤島”和“業(yè)務(wù)孤島”，信息系統(tǒng)的效能未得到充分發(fā)揮。系統(tǒng)實現(xiàn)一體化最本質(zhì)的要求是：各系統(tǒng)之間必須是互聯(lián)的、信息必須是互通共享的、應(yīng)用上必須是互操作的。它使得系統(tǒng)成為一個整體，各分系統(tǒng)間相互提供一致的服務(wù)支持，并有效的協(xié)同工作。因此，本文針對城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)實際業(yè)務(wù)需求出發(fā)，從而構(gòu)建基于系統(tǒng)互操作性的綜合監(jiān)控系統(tǒng)檢測及評估方法。

1 系統(tǒng)互操作性概念及城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)

“互操作（Interoperability）”的概念最早誕生于軍事情報領(lǐng)域，隨著技術(shù)和應(yīng)用的不斷發(fā)展，逐步成為各領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計與評估的指導(dǎo)理念。通過互操作可以實現(xiàn)信息系統(tǒng)之間業(yè)務(wù)協(xié)同、信息共享和信息交換，是解決分布式、異構(gòu)環(huán)境下系統(tǒng)整合問題的有效方法。

1.1 系統(tǒng)互操作性概念

當(dāng)今世界各國都非常重視系統(tǒng)的互聯(lián)、互通和互操作問題。互聯(lián)的目的是為了解決不同系統(tǒng)異構(gòu)性問題，互通要解決端系統(tǒng)之間的通信及協(xié)作問題，互操作則使整個系統(tǒng)成為一個整體，各分系統(tǒng)間相互提供一致的服務(wù)支持，并有效的協(xié)同工作。顯然，互聯(lián)是互通的基礎(chǔ)，互聯(lián)與互通又是互操作的前提，而互操作則是最終目標(biāo)。互操作與互聯(lián)互通關(guān)系如圖1所示。

本文在基于最新版的計算機通信詞典中互操作定義，結(jié)合系統(tǒng)間互聯(lián)互通的概念，認(rèn)為系統(tǒng)互操作是指在兩個或多個系統(tǒng)間，基于系統(tǒng)安全條件下，各系統(tǒng)保持自治性的同時，開放彼此間相關(guān)協(xié)議、接口，以滿足用戶對資源和服務(wù)的需求，并且支持系統(tǒng)間動態(tài)性需求的能力。

圖1 互操作與互聯(lián)互通關(guān)系

1.2 互操作城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)是將彼此孤立的各類設(shè)備控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)和集成軟件有機的連接在一起，建成一個共享信息平臺。該系統(tǒng)集成或互聯(lián)各相關(guān)子系統(tǒng)，協(xié)調(diào)和監(jiān)控這些子系統(tǒng)的功能，提高各系統(tǒng)的運行效率，降低城市軌道交通運營成本，提高綜合決策水平。目前地鐵的綜合監(jiān)控大多是以一個以電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，同時與其他獨立的系統(tǒng)如信號系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)等相互聯(lián)系，實現(xiàn)一定的信息互動與資源共享。利用其統(tǒng)一的信息平臺對各專業(yè)予系統(tǒng)進行全面的監(jiān)控，實現(xiàn)各系統(tǒng)之間信息的無障礙交互和各子系統(tǒng)之間有效聯(lián)動，從而保證地鐵安全高效的運行，為城市軌道交通現(xiàn)代化管理提供信息化基礎(chǔ)。

系統(tǒng)的互操作作為實現(xiàn)信息系統(tǒng)之間業(yè)務(wù)協(xié)同、信息共享和交換的核心，是解決分布式、異構(gòu)環(huán)境下系統(tǒng)整合的有效方法。將互操作技術(shù)引入到城市軌道交通日常運營，要在充分理解互操作技術(shù)的基礎(chǔ)上，將互操作體系相關(guān)內(nèi)容與地鐵運營目前的技術(shù)、流程、管理等銜接，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過系統(tǒng)集成、自動控制等技術(shù)手段實現(xiàn)地鐵運營的綜合、有序、科學(xué)管理，形成基于系統(tǒng)互操作性的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)測試與評估方法。

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的互操作從微觀層面考慮，主要是各專業(yè)子系統(tǒng)內(nèi)部信息之間需要進行數(shù)據(jù)共享交換和業(yè)務(wù)協(xié)同；無論是橫向業(yè)務(wù)協(xié)同，還是縱向業(yè)務(wù)協(xié)同，都應(yīng)是雙向的，需要進行業(yè)務(wù)協(xié)同的雙方都有提出請求和接受服務(wù)的要求。宏觀層面主要以提高運營的生產(chǎn)效率、服務(wù)能力和安全水平為目的，需要實現(xiàn)系統(tǒng)間的信息協(xié)同交互業(yè)務(wù)，使軌道交通系統(tǒng)各個方面的信息資源得到更有效的利用。綜合監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

2 系統(tǒng)互操作性測試方法

圖2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖

由于系統(tǒng)的互操作性測試評估是反映系統(tǒng)間實現(xiàn)的互操作水平，因此，互操作是由參與的各系統(tǒng)共同決定。理論上講，具有相同互操作能力的系統(tǒng)是可以實現(xiàn)相同等級的互操作。但由于實現(xiàn)技術(shù)的差異，系統(tǒng)之間有時也難以真正實現(xiàn)互操作，因此，為準(zhǔn)確評估系統(tǒng)的互操作性，最好使用測試評估方法。

測試評估法主要是對待評估的系統(tǒng)進行相關(guān)的性能測試，根據(jù)測試結(jié)果評估系統(tǒng)的互操作性。地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)互操作性評估方法總體可以分為靜態(tài)互操作性評估及動態(tài)互操作性評估。

2.1 靜態(tài)互操作測試

靜態(tài)互操作性測試是指系統(tǒng)不進行實際互聯(lián)測試，而是根據(jù)設(shè)備提供的文檔進行分析，評估系統(tǒng)互操作性問題。是以提出接口、接口內(nèi)容確認(rèn)、接口測試，以及這個過程中的審核、存檔為思路展開的。針對接口設(shè)計、聯(lián)動設(shè)計、接口測試等環(huán)節(jié)的實施提供指導(dǎo)依據(jù)，也為過程檢測提供依據(jù)。系統(tǒng)連接性檢查過程重點分析系統(tǒng)物理和邏輯接口映射，完成靜態(tài)互操作性評估。如：系統(tǒng)連接性和接口的數(shù)據(jù)內(nèi)容是否正確；邏輯接口是否正確連接；系統(tǒng)是否正確連接；適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)是否已經(jīng)采納。

2.2 動態(tài)互操作測試

動態(tài)互操作性測試則是將被測系統(tǒng)直接同其他系統(tǒng)相連，進行實際測試。結(jié)合城市軌道交通日常運營不同狀態(tài)下的工作需求，主要對綜合監(jiān)控系統(tǒng)的硬件、軟件部分進行測試與評估。包含系統(tǒng)軟硬件的性能、聯(lián)動功能、接口互操作測試等內(nèi)容。

3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)互操作性測試評估體系

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)互操作性評估體系的建立要結(jié)合實際業(yè)務(wù)需求，根據(jù)生產(chǎn)需要。基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜性，大多主要業(yè)務(wù)都涉及多專業(yè)聯(lián)動、協(xié)同調(diào)控，即某項業(yè)務(wù)涉及多個子系統(tǒng)。因此，根據(jù)系統(tǒng)互操作性測試方法，通過對系統(tǒng)的軟硬件性能要求、接口技術(shù)要求以及多專業(yè)聯(lián)動測試等內(nèi)容進行評估體系設(shè)計。

3.1 系統(tǒng)硬件測試評估

硬件測試評估主要包括前置機、服務(wù)器、工作站等硬件設(shè)備自身的兼容性和針對硬件產(chǎn)品中不同組件的互換性檢測，要求硬件測試評估宜搭建大于1個完整的車站和調(diào)度中心環(huán)境下進行測試，硬件監(jiān)測應(yīng)在監(jiān)測環(huán)境搭建完畢后啟動。硬件測試評估內(nèi)容見表1。

3.2 系統(tǒng)軟件測試評估

軟件評估主要包括軟件產(chǎn)品平臺是否能滿足和適應(yīng)在不同時期和不同專業(yè)的需求變化下可自如應(yīng)對不同版本下的升級能力。軟件平臺測試評估宜搭建大于1個完成車站和調(diào)度中心環(huán)境進行測試；軟件平臺測試應(yīng)在監(jiān)測環(huán)境搭建完畢后啟動。軟件平臺測試內(nèi)容見表2。

表2 軟件平臺測試內(nèi)容

表3 系統(tǒng)接口評估測試內(nèi)容

3.3 系統(tǒng)接口測試評估

系統(tǒng)接口測試評估主要是從不同角度進行的多種測試評估（表3），包括協(xié)議測試評估、目視測試評估、通訊測試評估、點對點測試評估、端對端測試評估、功能測試評估、性能測試評估。系統(tǒng)接口測試應(yīng)基于原綜合監(jiān)控系統(tǒng)需求規(guī)格書進行。

3.4 系統(tǒng)聯(lián)動測試評估

綜合監(jiān)控互操作性測試評估除去功能測試外，應(yīng)對聯(lián)動功能進行獨立測試評估，聯(lián)動測試應(yīng)基于用戶需求和被測系統(tǒng)不同特點建立獨立的測試規(guī)格書，并進行檢測。聯(lián)動測試可進行以下測試：聯(lián)動框架的檢測評估；聯(lián)動入口條件檢測評估；聯(lián)動動作執(zhí)行檢測評估；聯(lián)動內(nèi)容的檢測評估。

4 結(jié)語

目前城市軌道交通中綜合監(jiān)控系統(tǒng)均含有聯(lián)動控制系統(tǒng)，用于多專業(yè)間的互操作。隨著越來越多的使用聯(lián)動系統(tǒng)和對聯(lián)動系統(tǒng)的認(rèn)可，開始將各種專業(yè)都集成或互聯(lián)入綜合監(jiān)控系統(tǒng)中，對降低城市軌道交通各專業(yè)之間的互操作難度、增強系統(tǒng)的安全性、提高操作水平起到了積極的作用。而互操作作為實現(xiàn)信息系統(tǒng)之間業(yè)務(wù)協(xié)同、信息共享和信息交換的核心，是解決分布式、異構(gòu)環(huán)境下系統(tǒng)整合的有效方法。因此，通過引入系統(tǒng)互操作性測試與評估，有助于對城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展及產(chǎn)品升級，起到輔助參考的作用。