城市軌道交通信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心的設計及應用

杜洋

摘 要：隨著社會經(jīng)濟水平的不斷提高和信息時代的不斷發(fā)展，信號智能化運維系統(tǒng)應運而生，該系統(tǒng)憑借著自身強大的智能化控制功能被廣泛地應用于城市軌道交通領域中，為實現(xiàn)對城市軌道交通的自動化、信息化管控提供重要的平臺支持。為了進一步提高信號智能化運維系統(tǒng)的運行性能，現(xiàn)根據(jù)線網(wǎng)中心設計需求，完成對線網(wǎng)中心方案的科學設計，然后，將信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心科學應用于某地鐵維護保障有限公司運維中心內終端設備或者云應用服務器集群中，應用實踐表明：信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心具有非常高的應用價值和應用前景，不僅可以實現(xiàn)跨線路、跨專業(yè)、跨車站的可視化、集中化、綜合化在線監(jiān)測，還能幫助系統(tǒng)維護人員全面了解和掌握全線網(wǎng)設備的實際運行狀態(tài)，為有效地調整、優(yōu)化和完善相關設備發(fā)揮出重要作用。

關鍵詞：城市軌道交通;信號智能化運維系統(tǒng);線網(wǎng)中心;設計;應用

最近幾年，隨著我國交通建設進程的不斷推進，我國對城市軌道交通信號管控提出了更高的要求，旨在提高信號智能化運維系統(tǒng)的可靠性、安全性和可維護性。而線網(wǎng)中心作為信號智能化運維系統(tǒng)的核心和關鍵，其設計水平直接影響了該系統(tǒng)的運行性能。因此，為了實現(xiàn)對各個信號系統(tǒng)的集中化、統(tǒng)一化管理，提高城市軌道交通信號的管控水平，如何科學設計和應用信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心是技術人員必須思考和解決的問題。

1 信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心方案設計

1.1 線網(wǎng)中心平臺架構設計

信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心邏輯架構設計示意圖如圖1所示。從圖中可以看出，該線網(wǎng)中心主要由四個部分組成，分別是專業(yè)終端、數(shù)據(jù)庫集群、大數(shù)據(jù)集群和應用服務器集群。其中，數(shù)據(jù)庫集群通過綜合運用線路、車站類型等多種存儲數(shù)據(jù)，為用戶靈活調閱相關數(shù)據(jù)提供相應的支持，同時，還能向大數(shù)據(jù)集群傳遞全線網(wǎng)設備的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)[1]，以達到深度分析和挖掘在線信息數(shù)據(jù)，提高機器學習效率和效果。應用服務集群作為信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心的關鍵和核心，以職能為劃分標準，可以將其劃分為報警服務器、數(shù)據(jù)處理服務器、接口服務器和統(tǒng)一分析服務器等，能夠實現(xiàn)對各條線路數(shù)據(jù)的收集、匯總和整理，并將最終的整理結果與外部系統(tǒng)接口信息、專業(yè)終端訂閱信息進行有效地結合，在此基礎上，完成對專業(yè)前端信息的形象化展示，以達到提高用戶人機交互體驗感的目的。

1.2 基于虛擬化云平臺實現(xiàn)線網(wǎng)中心動態(tài)擴容

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心模式下，服務器和存儲硬件設備均采用單一化的職能部署方式，這種職能部署方式的擴展性相對較差，為了解決這一問題，需要新增一種先進、新型的應用設備，然后，采用物理服務器和全線網(wǎng)設備相結合的方式[2]，利用虛擬化云平臺，完成對應用服務器集群的搭建。在虛擬化云平臺的應用背景下，通過搭建服務器集群架構不僅可以突破傳統(tǒng)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)資源共享和利用方面的局限性，還可以起到動態(tài)化擴容作用。當新應用系統(tǒng)上線時，技術人員僅僅需要在資源池內配置和安裝新的虛擬機內即可[3]，無需新增額外的硬件設備;當某些應用程序內部的存儲空間和計算資源較少時，機器人僅僅需要采用在線調整資源的方式，就可以實現(xiàn)對優(yōu)質資源的科學分配，從而提高優(yōu)質資源的利用率，為進一步地提高線網(wǎng)中心運行性能創(chuàng)造良好的條件。此外，通過利用構件和應用云服務器集群，可以根據(jù)數(shù)據(jù)的容錯性和同構交換性，進一步提高線網(wǎng)中心服務水平，確保線網(wǎng)中心能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運行。

1.3 設計異構數(shù)據(jù)接入、持久化、同步機制，保證數(shù)據(jù)完整性與一致性

在設計信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心的過程中，技術人員要重視對異構數(shù)據(jù)接入、持久化、同步機制的設計，以達到提高數(shù)據(jù)真實性、一致性和完整性的目的。首先，技術人員要采用構建多種數(shù)據(jù)的方式，將采集數(shù)據(jù)、結構化數(shù)據(jù)和非結構化數(shù)據(jù)進行有效地結合[4]，在此基礎上，不斷修改、優(yōu)化和完善數(shù)據(jù)持久化機制，確保線網(wǎng)中心的可靠性和完整性。此外，技術人員還要制定和完善數(shù)據(jù)同步機制，確保數(shù)據(jù)的準確性、一致性和完整性。數(shù)據(jù)接入、持久化和同步機制如圖2所示。為了進一步提高線網(wǎng)中心設計水平，技術人員要根據(jù)外部數(shù)據(jù)的特征，有針對性地設計數(shù)據(jù)存儲機制，同時，還要采用采集數(shù)據(jù)的方式，將相關數(shù)據(jù)轉化為數(shù)據(jù)塊，為后期更好地傳輸、共享和利用數(shù)據(jù)打下堅實的基礎。此外，還要在結合結構化數(shù)據(jù)使用需求的基礎上，嚴格按照數(shù)據(jù)通用規(guī)范[5]，對其進行格式化設計，并將相關數(shù)據(jù)存儲于關系數(shù)據(jù)庫中。在處理非結構化數(shù)據(jù)的過程中，要采用分離存儲的方式，將索引內容和數(shù)據(jù)內容進行有效地結合，為用戶提供快速查詢功能。

1.4 建立前端應用組態(tài)機制，滿足終端快速定制化要求

為了促進城市軌道交通行業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，在進行信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心設計的過程中，技術人員還要重視對前端應用組態(tài)機制的制定和完善，確保該機制符合終端快速定制化相關標準和要求。為此，技術人員還借鑒和應用工業(yè)控制組態(tài)相關知識和技術，利用線網(wǎng)中心大屏，完成對專業(yè)運維終端的科學化、高效化定制。通常情況下，前端應用組態(tài)機制在制定期間，主要涉及到了以下兩大環(huán)節(jié)：（1）定制可視化工具，以提高終端界面顯示器定制效率和效果。（2）借助解釋型語言，編寫相關腳本。在這一環(huán)節(jié)中，機器人采用調用插件接口的方式，可以實現(xiàn)對人機交互功能以及后臺服務功能的設計，以達到提高數(shù)據(jù)交互效率的目的。

2 信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心的應用及效果

為了更好地驗證信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心的有效性和可靠性，現(xiàn)將其部署和應用于某地鐵維護保障有限公司運維中心內終端設備或者云應用服務器集群中，取得了良好的應用效果，通過利用該線網(wǎng)中心的匯總外部系統(tǒng)接口功能，針對實時在線數(shù)據(jù)特征，采用在線監(jiān)測的方式，實現(xiàn)跨線路、跨車站的綜合化分析和判斷[6]。同時，利用在線網(wǎng)終端，可以向用戶提供各種設備相關信號，如全線網(wǎng)軌信號、電源信號以及車載信號等，此外，還能形象、直觀地呈現(xiàn)設備的故障信息，為后期維修工作的有效開展提供重要的依據(jù)和參考。另外，通過利用該線網(wǎng)中心的多維度展示功能，將各條線路和車站相關感知數(shù)據(jù)形象、直觀地呈現(xiàn)在維護人員面前，便于維護人員全面了解和掌握全線網(wǎng)設備實際運行狀態(tài)。為了安全、可靠地保存各條線路歷史信息數(shù)據(jù)，線網(wǎng)中心嚴格按照專業(yè)類型、應用范圍，實現(xiàn)對全線網(wǎng)設備的實時跟蹤和監(jiān)控，為后期綜合分析和判斷全線網(wǎng)設備的預警診斷信號、系統(tǒng)運行狀態(tài)等信息打下堅實的基礎。在線網(wǎng)中心的應用背景下，還能根據(jù)全線網(wǎng)設備相關歷史數(shù)據(jù)[7]，總結和歸納全線網(wǎng)設備運行規(guī)律，并自動生成系統(tǒng)維護策略報告，便于維護人員根據(jù)全線網(wǎng)設備運行信息數(shù)據(jù)，科學、高效地優(yōu)化和完善全線網(wǎng)設備維護方案。線網(wǎng)中心在具體的運用中，還可以為維護人員提供系統(tǒng)、完善的運維管理機制，同時，還能利用用戶類型、用戶權限以及前端交互信息，采用獨立運維的方式，實現(xiàn)電源信號、環(huán)境信號以及道岔信號的智能化管控。總之，通過部署和應用信號智能化運維系統(tǒng)線網(wǎng)中心，不僅實現(xiàn)了對全線網(wǎng)設備的智能化運維和維護，縮小維護人員的工作量，還能最大限度地提高全線網(wǎng)設備運行狀態(tài)的在線實時監(jiān)測水平。因此，線網(wǎng)中心值得被進一步地推廣和普及。

3 結束語

綜上所述，促進城市軌道交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，提高信號智能化運維系統(tǒng)運行得穩(wěn)定性、可靠性和安全性，技術人員要加強對線網(wǎng)中心的設計和應用，這樣一來，不僅有利于提高設備系統(tǒng)運行狀態(tài)的檢修能力，還能大幅度改善設備故障維修流程，為有效地縮小人力成本、物力成本和財力成本發(fā)揮出重要作用，同時，還能更好地拓展和優(yōu)化信號智能化運維系統(tǒng)功能，以實現(xiàn)對信號智能化運維系統(tǒng)運維模式的改革和創(chuàng)新。

參考文獻：

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[2]杜時勇.基于大數(shù)據(jù)的城軌信號系統(tǒng)線網(wǎng)智能運維平臺研究[J].都市快軌交通，2019，32（3）：13-18.

[3]李聰.地鐵信號系統(tǒng)智能運維方案設計[J].鐵道通信信號，2019，55（2）：86-90.

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[6]王鍵波.地鐵供電系統(tǒng)智能設備與智能運維研究[J].智能城市，2020，6（16）：15-16.

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