對于云架構的地鐵綜合監控系統設計分析

趙越超 高昊 曹凱遠

摘 要：現階段，各地區通過大力發展地鐵交通業，擴大地鐵工程建設覆蓋面，有效緩解城市人口增加帶來的交通運輸壓力。為確保地鐵建設及后期運行能夠得到根本管控，需要利用云架構技術，設計出功能完善的地鐵綜合監控系統，確保該系統具有遠程監控以及決策功能，可有效預防火災等嚴重事故出現?；诖耍疚囊栽破脚_為切入點，分析云架構下地鐵綜合監控系統設計思路及設計要求，提出地鐵綜合監測系統設計要點，以供參考。

關鍵詞：云架構;地鐵綜合監控系統;設計

0 前言

綜合監控系統是保障地鐵安全高效運行的關鍵工具，在當前綜合監控系統實際應用過程中，經常會受到各類因素影響，造成軟件、硬件失效或故障問題，嚴重影響到地鐵安全管控水平。因此為充分發揮出地鐵綜合監控系統重要作用，需要結合云架構技術，對監控系統內部功能進行不斷完善。

1 概述云平臺技術

云計算就是指動態伸縮虛擬化資源，借助互聯網服務方式，為用戶提供更加精準高效的計算服務?！霸啤敝复\行及分布式系統，此系統由虛擬計算機構成，在服務級別協議下被動部署，成為一個或多個統一的計算資源。

云平臺，是提供云計算服務的工具，可以在不受到物理資源限制的情況下，依照用戶需求對資源進行計算以及動態部署?，F階段我國地鐵監控系統具有更加顯著的綜合性特征，原有分島控制自動化形式被打破，使地鐵在線監控功能日漸完善。而通過將云計算及云平臺應用在地鐵綜合監控系統的優化過程中，能夠使火災報警、環境監控、供電系統等多個檢測子系統集中到同一平臺，實現統一的監管與控制目標。

2 地鐵綜合監控系統設計要點

地鐵運行狀態綜合監控工作主要就是在地鐵安裝在線監控裝置后，依照監控數據，對地鐵內部設施運行狀態進行實時評估，確保地鐵運行全過程能夠受到科學管控?，F階段國內地鐵綜合監控系統大多只能夠根據單個監控參數的閾值開展實時狀態評估工作，評估結果較為單一。同時，地鐵狀態評估研究沒有考慮多個因素共同作用，需要在未來地鐵綜合監控系統開發過程中，重點研究多屬性地鐵設施狀態評估方式，對綜合監控系統的輔助決策功能進行不斷完善。

2.1 地鐵綜合監控系統設計目標

地鐵綜合監控系統需要對地鐵內部各子系統進行綜合管理，確保這些子系統能夠集成到同一系統界面管控。在地鐵綜合監控系統設計期間，該系統應具備信息處理功能，采用最優化方式采集設備運行各類信息，對這些信息進行快速分析及處理，形成一個更加綜合開放的工作平臺，使各系統之間的信息資源實現公開共享目標。建立起各子系統之間的聯動關系，節省地鐵系統日常管控成本，確保地鐵能夠安全高效運行。

單服務器環中，地鐵綜合監控系統的容積應達120萬點。開關量變化反應時間與報警響應時間應小于1秒，模擬量變化響應時間需小于2秒，車站與中心控制系統發出到現場設施響應時間的返回時間也許不超過2秒。服務器可選用工業級集成專用服務器，總控中心可采用具備切換供能的中央大屏幕顯示。

2.2 地鐵綜合監控系統設計思路

借助云架構建立起的地鐵綜合監控系統應當分為設備層、監控層、應用層三種形式。其中，設備層包括水平綜合布線、計算機網絡、電力監管以及預警等系統;控制層包括BMS計算系統;應用層屬于智能化集成模塊，應當具備信息共享以及應用功能，確保地鐵設備運行狀態能夠更加直觀地呈現在計算機屏幕上，用戶可通過應用層對各子系統的功能進行設定，實現地鐵綜合管理目標。

要求地鐵綜合監控系統設備應采用主備冗余方式，通過中心實時服務器、歷史服務器、操作工作臺中使用硬件冗余方式，使系統內各故障或交叉故障均可避免對車輛正常運行造成的不利影響。

3 云架構下地鐵綜合監控系統設計流程

3.1 地鐵綜合監控系統硬件設置

在將云架構技術應用在車站綜合監控系統硬件設計過程中，需要將無線傳感網絡終端節點、路由器節點與網絡協調器節點優化組合，確保這些終端節點能夠合理布置在地鐵關鍵設備周邊，由協調器節點匯總監測數據，并將數據進行壓縮，傳至終端。同時，在地鐵綜合監控系統硬件設置期間，還需要選擇適宜的電源。由于無線傳感網絡的運行能耗較低，可以選擇結構簡單的蓄電池，保障供電可靠。

3.2 地鐵綜合監控系統軟件設計

綜合控制系統界面設計。在控制界面中添加工程變量數值，確保用戶可以直接利用該界面更改此系統運行參數。繪制人機交互畫面，要求畫面中的圖形、顏色、文字及數據分布清晰，方便相關操作人員使用。

報表設計系統設計。需要借助先進的BMS系統，制作自由報表，確保報表設計以及數據管理工作的功能能夠結合在一起。

數據庫設計。要求地鐵綜合監控系統內部數據庫應當具有一定仿真功能，可在系統運行期間對數據進行全面統計處理。在原數據庫基礎上配置底層設備運行信號仿真軟件，模擬監控系統底層設備反饋數據信息。配備驅動文件，確保數據庫具有數據導入以及集中管控功能。借助分布式儲存架構，使數據庫的虛擬化功能能夠被充分發揮出來，提供虛擬機HA、儲存熱遷移功能，確保綜合監控系統數據庫運行更加可靠。

3.3 地鐵綜合監控系統預警設計

在地鐵實際運行期間，內部設備運行狀態會受到運行時長、運行負荷、日常管理水平等因素影響，因此綜合監控系統預測值與各影響因素之間具有多變量、非線性關聯。由于此種關聯較為動態，傳統綜合監控系統預警模型難以對此類因素進行精準預測，導致地鐵在線監控功能與實際預期目標存在較大差異。

為切實提升地鐵綜合監控系統運行能力，可在構建預警模型過程中，應用具有先進自學習性、自適應性功能的神經網絡技術，對復雜非線性關系進行高效處理，確保在線監控預測問題更加精準。

利用云平臺HA、熱遷移功能，縮短地鐵內部設施故障發生時間，確保系統內部關鍵任務能夠連續使用，在對故障問題進行及時預警的情況下，避免單個節點故障導致業務中斷問題出現。

3.4 地鐵綜合監控決策功能設計

就目前來看，地鐵綜合監控系統在實際運行過程中存在狀態預測功能不完善、狀態評估功能不強、告警信息統計利用率不足等問題。為從根本上提升地鐵在線監控實際運行效益，需在傳統決策功能基礎上，設計出更加完善的在線監控預測評估輔助決策系統，對地鐵的風險進行全面預估。

借助云管理平臺，負責云平臺資料管理、彈性調度與操作維護等功能，確保整個系統業務均能夠通過云管理平臺呈現，具備用戶管理、集群管理以及業務模板管理等功能，配合地鐵輔助決策系統，提升綜合監控系統數據利用率。

4 總結

總而言之，利用云架構技術設計出功能完善的綜合監控系統，能夠切實提升系統運行期間的質量及效率，幫助工作人員及時發現車站設施運行故障問題，為制定出專項的故障運維方案提供重要理論依據。為充分發揮出云架構技術的可行性，相關工作人員還積極引進先進設計理念，不斷優化綜合監控系統內部結構，對設計出的系統進行試驗運行，增強系統運行期間的技術可行性和經濟適用性。

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