基于Web技术应用的轨道交通综合监控系统方案探讨

◎ 广州地铁总公司建设总部 赵 驰

1 引言

轨道交通综合监控系统是一个大型的计算机集成系统，作为轨道交通的综合指挥调度平台，集成了变电所自动化系统（PSCADA）、火灾报警系统（FAS）、环境与设备控制系统（BAS）、屏蔽门系统（PSD）、防淹门（FG）、门禁系统（ACS）等子系统，同时与广播系统（PA）、闭路电视系统（CCTV）、列车信息系统（TIS）、乘客信息导向系统（PIDS）、自动售检票系统（AFC）、信号系统（SIG）、时钟系统（CLK）等多个子系统进行互联。综合监控系统可以实现对轨道交通系统中主要弱电系统的监视、控制，协调各子系统之间联动，满足地铁日常运营和应急指挥的需求。

目前轨道交通综合监控系统的建设在国内已形成了蓬勃发展的趋势，其重要性日益得到用户与业内专家的认可。因此，如何进一步提高综合监控的使用价值和效益，成为当前轨道交通综合监控系统重要的研究目标之一。在珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程（简称“广佛线”）综合监控系统项目设计和实施过程中，通过基于web技术的功能扩展，把两个传统上分离的系统-综合监控系统与企业管理系统集成连接，实现生产调度（地铁运营）与企业管理的管控一体化。

2 传统的综合监控系统架构与特点

传统的轨道交通综合监控系统是一个基于C/S架构的局域网计算机应用系统，分为客户机和服务器两层，通过把应用软件的计算和数据合理地分配在客户机和服务器两端，有效地降低网络通信量和服务器运算量。但是由于服务器连接个数和数据通信量的限制，这种结构的软件适于在用户数目不多的局域网内使用。 （如图1）

由于轨道交通综合监控是一个专有的工业级计算机监控系统，对于数据的安全性、实时性要求很高，因此，传统的轨道交通综合监控系统架构可以满足数据安全性、实时性的要求。但是随着城市信息化的发展、数字城市概念的形成，传统的轨道交通综合监控系统采用的局域网络和C/S架构都不能满足远程访问的需求，使得综合监控系统与企业管理系统完全独立，信息互通困难，形成了信息和管理孤岛。因此，使用web技术对传统的综合监控系统进行功能扩展，通过基于B/S的软件架构，将综合监控系统与企业管理系统连成一体，成为轨道交通综合监控系统的发展趋势之一。

图1 传统的轨道交通综合监控系统架构示意图

3 基于web技术应用的综合监控系统方案

3.1 设计原则

1）易用性

2）先进性

3）可扩展性和可升级性

3）国际标准性和开放性

4）安全性和可靠性

5）成熟性和稳定性

6）易管理和易维护性

7）高性能

3.2 架构设计

基于web应用的综合监控系统架构，在设计时需要充分考虑架构的健壮性、可扩展性、可互操作性、稳定性、可移植性和安全性等因素。

系统的基础硬件环境包括：应用服务器、web服务器、页面管理发布终端机以及网络通道等。

为保证基于web应用的功能扩展对已有的综合监控系统实时性、数据安全性不产生影响，需要增加网络防火墙，对运营层的局域网络和管理层的企业网络进行隔离。

系统架构示意图（如图2）

图2 基于web应用的轨道交通综合监控系统架构示意图

1）应用服务器。应用服务器上安装了ISCS信息获取模块：TransActiveProtal，该模块并通过多种适配器定义的接口，获取ISCS系统的实时、历史数据及报警数据，保存入数据库或内存中。同时，TransActiveProtal模块还提供了多种WebService服务，用于实时页面显示和统一权限认证。

2）页面管理发布终端。安装页面管理发布模块TransActiveWeb，该模块用于定制网页模块、内容、样式，并实现网页发布功能。此外，它具有良好的可扩展性，可从报表子系统、ISCS子系统获取各类信息，如报表汇总信息、报警故障信息等，并及时发布到web服务上。

3）web服务器。安装有Tomcat、 MySQl等应用软件，用于相应用户通过浏览器浏览和查询相关信息，如监测地铁运行的实时状态、报警、故障信息等。

系统硬件和应用软件配置清单（如表1）

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系统软件架构采用分层设计思路，采用面向对象的技术进行系统设计和实现，三层架构，分别为数据层、业务逻辑层和表示层，构造了一个完整的三层次（3-tier）或多层次（N-tier）应用，保证了整个应用系统的总体可用性。

此架构不但能够很好的满足系统的业务需求，而且具有较好的扩展性和安全性，具备强大的技术升级能力，支持跨平台，可以在各种主流硬件平台和操作系统上运行，使用浏览器就可以访问、管理整个系统平台。

3.3 功能设计

基于web应用的综合监控系统扩展了B/S架构方式的应用，主要包括：（如图3）

图3 基于web应用的综合监控系统功能模块示意图

1）数据存取

通过TransActivePortal的数据处理引擎，定制各类适配器，可有效从ISCS系统及其他第三方系统获取各类信息，如现场实时/历史数据信息、设备报警、故障信息等。

2）远程实时监测

TransActivePortal模块通过ISCS适配器，可以从ISCS系统快速获取实时数据，并通过TransActiveWeb模块呈现在Web页面上，远程使用浏览器就可以实时监测地铁运行情况。

3）远程数据分析和故障侦测

通过TransActiveWeb模块，我们可以方便在WEB页面上订阅和查询历史数据的趋势信息，并提供必要的历史趋势分析，有助于故障排查和故障侦测。

4）业务查询及报表汇总

系统提供友好的人机界面，把各类报表报表、重要报警汇总、重要故障统计汇总等信息显示在页面上，并可支持多维度的查询。

5）web权限认证

TransActivePortal模块具有权限认证适配器，与ISCS系统的权限认证系统无缝集成。同时，TransActivePortal模块提供了权限认证WebService服务，从而对访问网站的用户进行权限认证和审计追踪。

6）站点维护

通过页面管理发布系统TransActiveWeb模块，可对页面、样式、模版进行灵活定制、调整及发布，维护web站点设备及服务。

3.4 数据流向

基于web应用的综合监控系统数据流，根据数据类型的不同，其数据调用的方式和数据流向也不相同。从WEB页面展示给用户的地铁运行数据，可以分为两大类：实时数据、历史数据。

实时数据，是指当前时刻从地铁运行现场获取的数据；历史数据是指一段时间之前从地铁运行现场获取的数据。

基于性能考虑和应用需求，这两类数据的获取方式存在一定差别。详细数据流向如下：

1）实时数据：通过TransActivePortal模块提供的接口，web子系统可以直接从综合监控软件平台获取实时数据，并借助于TransActiveWeb显示在浏览器页面上。

2）历史数据：对于历史数据，首先通过TransActivePortal模块的数据库处理引擎，定期把ISCS的工业历史数据放入web网站数据库中。当用户通过web浏览报表、汇总信息时，TransActiveWeb借助于TransActivePortal，获取并呈现web网站数据库的相关数据。

3）历史数据的保存。web系统通过数据转换引擎从ISCS数据库获取历史数据信息，并保存在web数据库中。对于数据容量的大小，估算如下：按照1个数据点1天平均变化次数500次，每个信息点占的数据空间是3个字节，则1万个数据点1年所占的数据存储空间是5.47GB。因此对于大型数据库如ORACLE等，只要有充足的硬盘空间，web数据库完全满足历史数据的存储要求。（如图4）

3.5 应用效果

基于web技术应用的综合监控系统方案在珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段工程项目中实施和应用，得到用户的充分肯定。

用户可以通过远程方式登陆，对地铁日常运营信息进行查询、访问，减少了人工记录和信息传递环节，大大提高了日常管理效率。

4 结论与展望

随着城市信息化的快速发展，轨道交通作为城市的重要基础设施，需要满足信息化、数字化的发展需求，满足异构交通、数字城市、线网集成的信息交互要求，满足远程管理、远程维护的管理要求。因此，在保证轨道交通综合监控系统数据实时性和安全性的基础上，采用web应用技术，对系统功能进行B/S结构的扩展，有效拓展了综合监控的应用，实现综合监控系统与企业管理系统进行有机结合，从而实现生产控制（调度）与企业管理的一体化管控，成为综合监控系统发展的趋势之一，必将在今后的轨道交通项目建设中得到更多的应用。