城市軌道交通通信系統(tǒng)智慧運維平臺設(shè)計

陶 然

（中國鐵路設(shè)計集團有限公司華南分公司,廣東 深圳 518000）

0 引言

近年來，城軌云設(shè)計理念在各城市落地的普及，地鐵的智慧運維應(yīng)用探索層出不窮，其中通信系統(tǒng)作為包含十幾個子系統(tǒng)的綜合專業(yè)，隨著線網(wǎng)和運營規(guī)模的不斷擴張，設(shè)備系統(tǒng)數(shù)量劇增，缺乏智慧運維的管理手段和平臺。

1 智慧綜合運維平臺總體架構(gòu)

線網(wǎng)智慧運維平臺，從系統(tǒng)架構(gòu)上，可分為數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)服務(wù)、平臺基礎(chǔ)應(yīng)用、平臺專業(yè)應(yīng)用、平臺統(tǒng)一作業(yè)界面（含手機App）、平臺統(tǒng)一對外接口等（如圖1），由各專業(yè)共同開發(fā)，實現(xiàn)統(tǒng)一的線網(wǎng)級智慧運維平臺。

圖1 智慧綜合運維平臺總體架構(gòu)

2 智慧運維應(yīng)用系統(tǒng)部署方案

智慧運維應(yīng)用包含數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)服務(wù)、系統(tǒng)應(yīng)用、接口程序、客服端等多種程序。

智慧運維的設(shè)備數(shù)據(jù)主要來源于生產(chǎn)網(wǎng)各系統(tǒng)，相關(guān)數(shù)據(jù)基于生產(chǎn)域DaaS、PaaS平臺部署，部分數(shù)據(jù)作為線網(wǎng)設(shè)備監(jiān)察及展示的數(shù)據(jù)，進行生產(chǎn)調(diào)度；同時部分數(shù)據(jù)可以通過客戶端人工錄入，可在管理網(wǎng)部署人工錄入數(shù)據(jù)采集程序，負責(zé)收集從各類客戶端路數(shù)錄入的設(shè)備數(shù)據(jù)。

基于數(shù)據(jù)湖實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；人工錄入數(shù)據(jù)，通過生產(chǎn)網(wǎng)與管理網(wǎng)間的數(shù)據(jù)交換平臺接入生產(chǎn)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺；使用生產(chǎn)網(wǎng)DaaS、PaaS平臺提供的各類數(shù)據(jù)分析工具，進行數(shù)據(jù)分析，并以微服務(wù)的方式為各類線網(wǎng)級應(yīng)用提供數(shù)據(jù)接口。

不同專業(yè)對智慧運維系統(tǒng)的功能需求，由相關(guān)系統(tǒng)集成進行定制開發(fā)，為生產(chǎn)網(wǎng)及管理網(wǎng)的各類用戶提供智慧運維系統(tǒng)服務(wù)。

為實現(xiàn)智慧運維平臺與既有相關(guān)系統(tǒng)的自動化集成，接口部署在管理網(wǎng)，負責(zé)實現(xiàn)智慧運維平臺與管理網(wǎng)EAM、人力管理、工單管理、施工管理、財務(wù)管理、智能倉庫等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。

在管理網(wǎng)部署客服端訪問后臺程序，各系統(tǒng)技術(shù)人員辦公電腦及有關(guān)人員的移動終端App可通過此后臺程序完成相關(guān)可視化界面和流程處置。

3 平臺系統(tǒng)功能設(shè)計

3.1 通信與IT設(shè)備管理

為了能對地鐵所有線路的設(shè)備進行有效管理，通信與IT設(shè)備管理系統(tǒng)為分布式部署，在中心機房部署服務(wù)器，操作工作站主要放置在各條線路的各工班，各類配備電子標簽的設(shè)備主要分布在各條線路設(shè)備房等地。通信與IT設(shè)備管理系統(tǒng)之間通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進行通信，系統(tǒng)外部與通信、PIS、ISDS、ISCS等系統(tǒng)存在外部接口[1]。

設(shè)備檔案庫功能，用于管理設(shè)備基礎(chǔ)信息。應(yīng)用二維碼/RFID等標簽為每個設(shè)備賦予唯一的身份識別碼，對設(shè)備運行維護、檢查、盤點、報廢等過程進行全壽命周期追蹤和管理。

無人值守庫房主要對從倉庫領(lǐng)出的易耗品、備品備件等物品進行出庫、入庫、庫存盤點、庫存檢索等管理。將二維碼等標簽貼于倉庫領(lǐng)出物品上，為每個物品制定唯一的身份識別標簽。移動端通過無人值守庫房功能模塊，完成易耗品、備品備件等物品的出入庫等操作。

無源無紙化標簽制定是指按照一定的格式要求，完成設(shè)備標簽的制定，確定此設(shè)備的身份信息，如設(shè)備名稱、設(shè)備位置、所屬車站等信息。

設(shè)備標簽綁定是將無源無紙化標簽ID號與相應(yīng)設(shè)備綁定，賦予設(shè)備唯一的身份識別信息。在服務(wù)端設(shè)備標簽管理模塊，通過讀卡器獲得設(shè)備標簽的ID號，選擇相應(yīng)設(shè)備，將設(shè)備與標簽進行綁定。

3.2 組態(tài)表單管理

組態(tài)表單管理主要完成設(shè)備巡檢、設(shè)備檢修、預(yù)防性維護、緊急維修、大中修流程、外協(xié)維修工單等作業(yè)表單的制定。操作人員根據(jù)現(xiàn)場實際對應(yīng)的作業(yè)表單，配置各表單的作業(yè)項，如作業(yè)標準、作業(yè)項目、記錄數(shù)據(jù)，以及作業(yè)參數(shù)、完成情況、備注等。

3.3 設(shè)備巡檢

系統(tǒng)設(shè)備巡檢功能模塊用于實現(xiàn)設(shè)備巡檢工作電子化，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)的追蹤管理及巡檢工作規(guī)范化管理，并為運維情況統(tǒng)計分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

3.4 設(shè)備檢修

針對不同類型的設(shè)備和維修作業(yè)排定相應(yīng)的計劃，如：月度、季度、年度檢修計劃等，日補充及臨時補修計劃、臨時搶修作業(yè)等[2]。通過計劃制定、計劃審批、任務(wù)安排等完成一個周期性的設(shè)備檢修。服務(wù)端排定周期檢修計劃，安排作業(yè)區(qū)域、作業(yè)時間和檢修負責(zé)人等。

3.5 設(shè)備故障管理

維護人員接報故障或者發(fā)現(xiàn)故障后，進行故障處理工作。在處理過程中或故障處理完成后，在移動終端或服務(wù)端的按照故障記錄模板對故障處理情況進行登記。

維修人員接到故障處理任務(wù)，查看接報故障信息，在故障處理完畢后，填寫相應(yīng)的故障處理信息，可添加圖片、視頻等附件。

故障檢索記錄來源于故障處理現(xiàn)場移動端的實時填寫，或在后臺根據(jù)故障處理報告等文字材料的轉(zhuǎn)錄。工作人員可在移動端或服務(wù)端通過故障檢索模塊根據(jù)一定檢索條件查詢歷史故障記錄，需支持多重條件查詢。

故障庫以故障診斷樹的形式展現(xiàn)，通過關(guān)鍵字檢索，以樹形目錄形式一步步展開完成故障處理，幫助維修人員判斷故障源并迅速定位，按照規(guī)范第一時間完成故障處理。

3.6 作業(yè)統(tǒng)計分析

作業(yè)統(tǒng)計分析主要是以巡檢、周期檢修、故障處理等各項工作信息為基礎(chǔ)，依據(jù)部門、車間的管理要求，進行多層次、多角度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并形成各類作業(yè)情況統(tǒng)計信息，為工作人員的績效考核提供數(shù)據(jù)支持，不同權(quán)限的人員可查看不同的統(tǒng)計信息。

3.7 設(shè)備運行統(tǒng)計分析

通信與IT設(shè)備管理系統(tǒng)通過與綜合監(jiān)控系統(tǒng)對接，實時統(tǒng)計關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)信息，分析評估設(shè)備狀態(tài)、并以此為依據(jù)來安排檢修計劃，實現(xiàn)有效的預(yù)防性維修。系統(tǒng)提供設(shè)備實時狀態(tài)監(jiān)視功能，以供設(shè)備運維管理人員隨時查看。

3.8 基礎(chǔ)監(jiān)控子系統(tǒng)

通信各系統(tǒng)設(shè)備由云管平臺統(tǒng)一進行管理，將既有線路、新線路的IT基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)管進行統(tǒng)一整合，形成面向運維的統(tǒng)一基礎(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控、統(tǒng)一主機監(jiān)控、統(tǒng)一存儲監(jiān)控、統(tǒng)一視頻資源監(jiān)控、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫監(jiān)控、統(tǒng)一中間件監(jiān)控、虛擬化監(jiān)控、大數(shù)據(jù)組件監(jiān)控、微服務(wù)監(jiān)控等功能。

3.9 事件管理與告警子系統(tǒng)

當(dāng)出現(xiàn)大規(guī)模IT故障時，運維人員同時會收到來自各個監(jiān)控系統(tǒng)、各個主機的大量告警通知，對正常的工作造成了極大困擾。使用統(tǒng)一事件管理與告警子系統(tǒng)，將各個系統(tǒng)的告警消息進行統(tǒng)一匯聚和整合，讓運維人員在一個平臺上接收、處理所有故障消息。

統(tǒng)一事件管理與告警模塊支持REST API、Agent主動采集、URL回調(diào)等多種告警源接入方式，能夠接入基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控、日志、應(yīng)用性能管理等多種告警源。實現(xiàn)IT運行態(tài)勢感知、告警采集過濾、告警展示過濾、告警集中查詢、告警信息展現(xiàn)、告警信息操作、告警通知、告警推送、告警抑制、告警靜默、告警升降級、告警統(tǒng)計、事件報表、警報報表和關(guān)聯(lián)分析等。

3.10 ICT服務(wù)管理子系統(tǒng)

以ITIL4、ITSS為理論基礎(chǔ)，以大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)為支撐，適應(yīng)地鐵業(yè)務(wù)發(fā)展與IT架構(gòu)的特點。將地鐵技術(shù)資源中各類要素（人、事、財）進行科學(xué)組織與管理，幫助地鐵公司合理調(diào)配人力資源、有效管理信息化軟硬件、提高運維管理工作水平、提升運維整體效能。個人工作臺為運維管理人員和支持人員提供統(tǒng)一的工作界面，包括待辦、已辦、通知、公告、知識查詢等。

3.11 應(yīng)用系統(tǒng)連續(xù)性管理

（1）應(yīng)急事件監(jiān)控：實現(xiàn)技術(shù)監(jiān)控、應(yīng)用監(jiān)控、用戶體驗監(jiān)控精準化監(jiān)控，需要能夠提供更好的用戶體驗，加強用戶參與感，讓用戶切身感受到應(yīng)急事件的響應(yīng)和處理。

（2）預(yù)案體系：建立文檔化應(yīng)急預(yù)案流程，提供統(tǒng)一、明確的業(yè)務(wù)處置手段，平臺應(yīng)做到結(jié)構(gòu)化關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)急預(yù)案，還應(yīng)做到圖形化定義恢復(fù)步驟。

（3）應(yīng)急模板工具：在總部層面建立統(tǒng)一的應(yīng)急模板工具。應(yīng)急模板需整合到預(yù)案體系的業(yè)務(wù)恢復(fù)步驟中，應(yīng)當(dāng)覆蓋各線路的應(yīng)急需求，總部需要清晰地掌控企業(yè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)替代解決方案執(zhí)行情況。

（4）事件級別分類：支持定義一般事件、重大事件、災(zāi)難事件，梳理事件處置流程，例如與手動記錄、監(jiān)控應(yīng)急等流程進行關(guān)聯(lián)。

（5）應(yīng)急處置策略：根據(jù)地鐵線路應(yīng)急業(yè)務(wù)的需要，梳理應(yīng)急處置級別。由地鐵總部監(jiān)控中心統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)各線路處置不同級別的應(yīng)用業(yè)務(wù)，保證業(yè)務(wù)持續(xù)、穩(wěn)定地運行。

（6）監(jiān)控體系與應(yīng)急管理體系無縫集成，將監(jiān)控技術(shù)與應(yīng)急管理功能全面整合，使監(jiān)控措施深度參與到應(yīng)急管理整個生命周期中：保障事前預(yù)警、事中監(jiān)測、事后檢測。

（7）制定靈活、可配置的監(jiān)控告警制度，并根據(jù)制定的業(yè)務(wù)系統(tǒng)監(jiān)控策略，收集問題，解析潛在威脅，觸發(fā)應(yīng)急事件，真正做到先于用戶發(fā)現(xiàn)問題，保障核心銷售業(yè)務(wù)持續(xù)、穩(wěn)定運行。

（8）演練管理：實現(xiàn)常態(tài)化演練，將管理職能與技術(shù)恢復(fù)手段（應(yīng)急模板、災(zāi)備）進行統(tǒng)籌、有序整合。

3.12 ICT資源屬性管理子系統(tǒng)

ICT資源屬性子系統(tǒng)用于對ICT設(shè)備（含網(wǎng)絡(luò)和安全設(shè)備、服務(wù)器與存儲設(shè)備等IT設(shè)備及專網(wǎng)通信等CT設(shè)備）進行全生命周期管理，以及針對各類型資源對象（硬件、軟件、應(yīng)用、業(yè)務(wù)等）的配置管理。

ICT資源屬性子系統(tǒng)提供資源數(shù)據(jù)收集、資源模型管理、資源數(shù)據(jù)維護、資源數(shù)據(jù)使用和資產(chǎn)全生命周期管理等五項核心管理能力，實現(xiàn)地鐵資源管理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的完整性、準確性和可用性。

3.13 設(shè)備知識庫管理

主要通過建立設(shè)備知識庫管理，實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)共享；設(shè)立信息分類原則，工單信息數(shù)據(jù)存儲時的自動分類；設(shè)備管理工單信息歸檔時實現(xiàn)關(guān)聯(lián)更新功能；知識庫案例具備人工錄入功能；知識庫支持信息檢索功能，輸入關(guān)鍵字段能夠快速查找功能。

3.14 數(shù)據(jù)處理模塊

實時運維處理模塊能夠?qū)崟r高效地接入地鐵多種運維數(shù)據(jù)源，收集環(huán)境中的IT運維數(shù)據(jù)，進行統(tǒng)一的管理和存儲，通過便捷和強大的建模分析工具，將數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)分析和業(yè)務(wù)建模，結(jié)果實時輸出給大屏展示、儀表盤以及其他應(yīng)用，并且通過數(shù)據(jù)與算法結(jié)合，為將來實現(xiàn)智能化運維場景提供基礎(chǔ)。

實時查看和監(jiān)控大數(shù)據(jù)平臺的各項數(shù)據(jù)管理視圖；在統(tǒng)一管理界面對所有數(shù)據(jù)源進行查看和管理，支持流式數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)源各類數(shù)據(jù)源的定義、配置和管理；統(tǒng)一數(shù)據(jù)處理管理界面，提供數(shù)據(jù)處理流程的查看和管理；數(shù)據(jù)分析通過創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型對來自數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進行查詢分析，查詢結(jié)果可以輸出給數(shù)據(jù)呈現(xiàn)自定義視圖、大屏展示、業(yè)務(wù)指標監(jiān)控等業(yè)務(wù)應(yīng)用；提供儀表盤、多維度數(shù)據(jù)視圖，自定義數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)。

4 結(jié)語

智慧綜合運維管理平臺是利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機本身的高速數(shù)據(jù)處理能力，對通信系統(tǒng)、IT系統(tǒng)進行集中管理，將ICT系統(tǒng)的運行狀態(tài)集中反映到控制中心的計算機，當(dāng)有故障發(fā)生時，平臺可通過多種方式獲得告警信息及關(guān)鍵參數(shù)，并通過告警觸發(fā)機制，將故障信息進行推送，使通信、IT維護人員能及時、準確地了解整個ICT系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)、故障信息及關(guān)鍵設(shè)備信息，以便于維護人員結(jié)合調(diào)度需求，協(xié)助指揮人員對緊急突發(fā)故障進行處理，使平臺能與業(yè)務(wù)應(yīng)用聯(lián)動起來，實現(xiàn)高效的故障定位功能。