胡少杰

（1.北京城建設計發(fā)展集團股份有限公司；2.云南京建軌道交通投資建設有限公司 ）

1 引言

基于云平臺的地鐵綜合自動化系統(tǒng)利用云平臺的理念，通過集約的思路，實現(xiàn)城軌信號系統(tǒng)與傳統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)深度有機的融合，系統(tǒng)向模塊化、顆?；⒈馄交蜆藴驶较虬l(fā)展，真正實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化、即插即用、高效互聯(lián)，降低建設、運營和維保的技術難度，提高線路/線網(wǎng)運行的自動化、智能化水平，實現(xiàn)更加智能的軌道交通體系。系統(tǒng)采用了創(chuàng)新的面向智慧地鐵的開放式統(tǒng)一融合架構(gòu)，打破原有弱電系統(tǒng)架構(gòu)，建立了新的軌道交通弱電自動化系統(tǒng)，替代了傳統(tǒng)的綜合監(jiān)控，列車自動監(jiān)控、廣播、乘客信息、集中告警、自動售檢票、站臺門等系統(tǒng)，與通信、信號系統(tǒng)深度融合。采用平臺扁平化、功能顆?；?shù)據(jù)分析可視化、交互操作可視化理念，通過集約化、網(wǎng)絡化、功能化的思路，利用云計算、大數(shù)據(jù)等技術對系統(tǒng)進行重新整合構(gòu)建、深度融合，功能顆粒化，同時互聯(lián)辦公自動化、乘客服務等系統(tǒng)。并對其數(shù)據(jù)進行深度開發(fā)和運用，系統(tǒng)顛覆了傳統(tǒng)軌道交通設備的運維理念和運維方式，是軌交領域系統(tǒng)科技創(chuàng)新的全新嘗試。對城軌各弱電自動化系統(tǒng)而言，可大幅減低建設成本、縮短建設工期、便于運營維護。

2 基于云平臺的地鐵綜合自動化系統(tǒng)的特性

2.1 高度集成性

合理使用云計劃系統(tǒng)完成多個系統(tǒng)匯集，在通過儲存以及數(shù)據(jù)查詢等方式做好預處理工作。系統(tǒng)中底層到上層數(shù)據(jù)之間具有逐漸上升特點。在這種情況下需要在車站中心傳出數(shù)據(jù)，在綜合實際情況背景下進行數(shù)據(jù)過濾和聚集，通過這種方式提升寬帶以及中心數(shù)據(jù)實際利用效果。利用優(yōu)化數(shù)據(jù)建模方式和數(shù)據(jù)清洗等方式，在保障數(shù)據(jù)平衡的情況下實施了參數(shù)設置，對平衡系統(tǒng)也實施了整體優(yōu)化，對于服務器集群和結(jié)構(gòu)優(yōu)化都有著很大幫助。通過以上介紹可以看出，使用云平臺應用自動化系統(tǒng)可以建立集中子系統(tǒng)，在保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行的情況實施邏輯聯(lián)動，同時也為數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析創(chuàng)造了最佳環(huán)境，對于智能系統(tǒng)運行而言也起到了促進作用。

2.2 系統(tǒng)的可用性與可靠性

在傳統(tǒng)地鐵運行管理系統(tǒng)中主要使用雙機熱備方式增加系統(tǒng)穩(wěn)定性以及可靠性。在這種情況下系統(tǒng)若是出現(xiàn)故障，那么就能及時更換服務裝置，確保了服務具有不間斷特點。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中每一級服務器都需要得到節(jié)點裝置支持，運行每一刻都需要有一臺熱設備不斷輸出，雙機和系統(tǒng)之間具有同步性。在主系統(tǒng)出現(xiàn)問題的情況下，雙機也會進行及時檢測，交替工作進行的時間非常短，不會對工作造成任何影響。基于云平臺自動化系統(tǒng)在運行過程中不需要得到雙機熱設備支持，只需要使用數(shù)據(jù)備份方式就能實現(xiàn)虛擬設備移位，對于服務數(shù)據(jù)也能靈活調(diào)配，從而完成了無休止業(yè)務升級和服務。

2.3 云架構(gòu)可擴展性

和一般的地鐵交通系統(tǒng)相比，云構(gòu)架方案對于提升系統(tǒng)擴容性有很大幫助，在傳統(tǒng)程序中，大部分開發(fā)的程序和構(gòu)架都需要得到網(wǎng)絡資源支持。在軟件升級或者擴容過程中面臨著多種難題，大部分情況下硬件無法滿足擴容需求，造成整體結(jié)構(gòu)無法滿足設計標準，在后期運行過程中需要重新采購商品。其次，系統(tǒng)設計過程中出現(xiàn)大規(guī)模浪費情況，導致大部分資源擱置。在合理使用云平臺之后，系統(tǒng)擴容性和結(jié)構(gòu)合理性都得到了很大提升。系統(tǒng)中大部分數(shù)據(jù)都需要在云平臺幫助下進行整合，直接了解應用資源這樣才能確保云平臺資源分配效果。在系統(tǒng)容量逐漸提升的情況下，需要增加服務裝置儲存空間，建立更多的網(wǎng)絡節(jié)點資源，之后在對資源實施統(tǒng)一分配和處理。

3 基于云平臺的地鐵綜合自動化系統(tǒng)

3.1 項目概況

昆明地鐵4號線有著連接多個城區(qū)的重要作用，同時也是非常重要的快速路線，4號線路經(jīng)過了高新區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)，此條線路起點為陳佳營站，終點為昆明市火車站，線路整體長度為43.422km，所有線路都建設在地下。線路中包含了29個站點，站點之間最長距離為3.523km，站點之間最小距離為0.762km，站點之間平均距離為1.5km。在云平臺背景下進行了地鐵綜合系統(tǒng)研究，為4號線順利開展提供了穩(wěn)定基礎。云平臺地鐵自動化系統(tǒng)已經(jīng)整體替代了傳統(tǒng)自動體系，在結(jié)構(gòu)和綜合監(jiān)控影響下實現(xiàn)了地鐵運行最佳效益。

3.2 面向智慧城軌的開放式統(tǒng)一融合架構(gòu)

在昆明地鐵4號線進行過程中，設計全新構(gòu)架和智慧系統(tǒng)，具有統(tǒng)一融合、軟硬件解耦、數(shù)據(jù)標準統(tǒng)一且開放的特點：新架構(gòu)打破傳統(tǒng)弱電系統(tǒng)綜合監(jiān)控、通信、信號、自動售檢票、站臺門等分系統(tǒng)相互獨立的“煙囪”式架構(gòu)，采用統(tǒng)一的標準接口及協(xié)議對現(xiàn)場所有弱電設備進行信息采集，保證所有采集信息的實時性、完整性，實現(xiàn)了一份數(shù)據(jù)、一次采集，并對外提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口以供利用。在擁有新框架的情況下，地鐵運行多個部分都可以采用統(tǒng)一標準進行管理，為數(shù)據(jù)采集也提供了良好環(huán)境和基礎，確保數(shù)據(jù)使用具有實際性和準確性[1]。

3.3 統(tǒng)一標準的數(shù)據(jù)采集

為保障系統(tǒng)采集的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)使用了智能控制設備，對于傳統(tǒng)系統(tǒng)裝置而言有著替代性作用，自動提供相匹配計算、存儲、網(wǎng)絡等資源。智能控制系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)化資源狀態(tài)，也能為業(yè)務系統(tǒng)提供穩(wěn)定運行環(huán)境，確保資源分配。智能控制系統(tǒng)具有獨立處理效果，在沒有得到控制中心指令的情況也能順利運行[2]。

3.4 控制中心、車站的融合城軌云

本系統(tǒng)實現(xiàn)了對底層差異化基礎架構(gòu)的納管，統(tǒng)一對跨線網(wǎng)、控制中心、車站的所有的計算資源、存儲資源、通訊資源進行調(diào)用，形成統(tǒng)一的虛擬化資源池，通過建立資源池方式可以增加硬件使用效率，對于降低閑置資源也有著很大幫助。資源池可以逐漸拓展，在這種情況下用戶可以根據(jù)業(yè)務需求實現(xiàn)資源配置。在平臺建設中使用了耦合結(jié)構(gòu)，降低了后期維護難度。

3.5 實時高性能的全面大數(shù)據(jù)應用

在城市地鐵調(diào)度和指揮過程中，需要保障業(yè)務具有實際性和穩(wěn)定性。云交自動化系統(tǒng)平臺接收底層上傳的多維數(shù)據(jù)后，構(gòu)建了相應的數(shù)據(jù)倉庫及數(shù)據(jù)集市，在此基礎上開展算法和模型的開發(fā)。云平臺系統(tǒng)利用服務系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)接收，其中還包含了處理引擎，對于數(shù)據(jù)處理和接收都有著很大幫助。交自動化系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)方案可在實現(xiàn)實時完成每小時150萬次數(shù)據(jù)處理性能的同時，支持實時補回數(shù)據(jù)，并支持大數(shù)據(jù)分析、挖掘的相關操作[4]。

3.6 關鍵設備的旁路監(jiān)控智能感知系統(tǒng)

云平臺自動控制系統(tǒng)和地鐵運行安全性之間有著直接關系，所以需要在多個方面進行研究，這樣才能保障內(nèi)容具有可靠性、穩(wěn)定性和安全性。在這種情況下，系統(tǒng)設計過程中采用了監(jiān)控感知程序和重要設備。在智能控制系統(tǒng)中使用穩(wěn)定的硬件結(jié)構(gòu)，在內(nèi)部還需要對節(jié)點進行運算，預防出現(xiàn)故障問題。利用多個模式和物理隔離方式，智能控制設備需要布置在集群范圍內(nèi)，在不對業(yè)務造成任何影響的情況下監(jiān)測設備，依據(jù)不同環(huán)境和算法要求找出誤差，對于不同的故障類型需要制定針對性解決方案。

4 基于云平臺的地鐵綜合自動化系統(tǒng)的應用效果分析

4.1 與傳統(tǒng)模式對比

與傳統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)相比，云交自動化系統(tǒng)摒棄系統(tǒng)間彼此隔絕、數(shù)據(jù)分散、資源冗余、軟硬件強耦合、服務開發(fā)封閉等缺點，提出了新一代面向智慧城軌的開放式統(tǒng)一融合架構(gòu)。為了支撐該架構(gòu)的部署，在硬件層面自主研發(fā)了統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集的智能控制一體機，軟件層面則分別構(gòu)建了跨線網(wǎng)、控制中心、車站的融合城軌云，以及實時高性能的全面大數(shù)據(jù)應用，并通過關鍵設備的旁路監(jiān)控智能感知系統(tǒng)和雙活雙中心的穩(wěn)定性方案保障系統(tǒng)的安全可靠運行。

4.2 綜合效益分析

在云平臺基礎上研發(fā)的綜合自動化系統(tǒng)屬于城市軌道交通行業(yè)內(nèi)首次嘗試，所以需要不斷進行完善加入新型科技產(chǎn)品，對于地鐵項目發(fā)展有著促進作用。在地鐵項目實施過程中可以逐漸降低建設成本，在運行過程中還能實現(xiàn)節(jié)能減排，海量數(shù)據(jù)處理分析降低運營成本的作用。通過研發(fā)地鐵綜合自動化系統(tǒng)的方式，可以逐漸增加自主創(chuàng)新能力，并且還打破了已有的技術限制，對地鐵智能化發(fā)展而言有著促進效果，所以需要建設完善的自動化控制平臺。在研究過程中還需要不斷培養(yǎng)技術人才，只有在擁有頂尖技術的情況下才能引領行業(yè)科技發(fā)展的軌道交通自動化專業(yè)人才隊伍，為打造面向全國乃至全世界的地鐵自動控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈奠定堅實基礎。

5 結(jié)語

綜上所述，本文首先對云平臺地鐵綜合自動化系統(tǒng)特征進行介紹，之后對云平臺的地鐵綜合自動化系統(tǒng)的應用效果進行了深入分析，通過研究的方式得出，若想保障云平臺地鐵綜合自動化系統(tǒng)質(zhì)量，那么就要轉(zhuǎn)化資源狀態(tài)，為業(yè)務系統(tǒng)提供穩(wěn)定運行環(huán)境，確保資源分配。增加硬件使用效率，根據(jù)業(yè)務需求實現(xiàn)資源配置，應用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的情況下完成了數(shù)據(jù)采集以及處理，這樣才能保障內(nèi)容具有可靠性，同時也為地鐵事業(yè)發(fā)展提供了良好基礎。