地铁综合监控系统数据备份需求分析与方案设计

张献良 沈信飞 张瑞

摘 要：地铁综合监控系统可以实现对地铁机电设备的实时监控以及实现各子系统之间的协调联动，通过动态的协调控制保障地铁的运营安全。综合监控系统正常功能的实现离不开大量的基础数据的支持，包括日常运营过程产生的历史数据、各个子系统实时数据信息等，一旦发生信息干扰或者丢失将会影响综合监控系统的功能实现，对地铁的日常运营安全造成较为严重的威胁。因此，对地铁综合监控系统的数据进行备份极为重要，在系统突发故障时可以利用先进的数据备份和恢复技术，及时对系统进行复原，保障地铁设施设备的正常运行。本文探讨了地铁综合监控系统数据备份的必要性，对备份需求进行了重点分析，结合现场实践情况，从备份方案设计、备份时间策略设计方面分别提出了优化措施，以供相关从业人员参考。

关键词：数据备份;方案设计;综合监控系统

1  引言

随着新技术的发展和应用，地铁综合监控系统正朝着自动化智能化方向发展，已成为地铁调度控制的核心系统。地铁综合监控系统数据有机电设备信息、线网基础信息、行业规范标准等基础数据，也有日常运营时产生的各类动态数据，包括设备状态数据、故障数据、操作日志、历史运营数据等。这些数据是综合监控系统实现正常功能的基础，为工作人员进行管理和决策提供了最重要的技术支持。由于动态数据具有很强的时效性以保证能实时反映设备的工作状态，对动态数据的储存和备份提出了较高的要求。当发生突发故障导致数据丢失时，需要及时启用备份数据进行更新，以免对地铁的正常运营造成较大影响。因此，对地铁综合监控系统数据备份需求进行分析探讨、提出数据备份优化设计方案，对提高地铁综合监控系统运行效率、促进地铁运营管理水平的提升具有重要的现实意义。

2  地铁综合监控系统数据备份的必要性

一般而言，綜合监控系统在数据库软硬件建设安装时，会设计有一定的容错和自动恢复功能，同时也会采用双服务器的形式，对服务器主机进行“热备”，以防止单个服务器故障导致运营风险。但仅依靠上述两种手段，对于地铁监控系统数据安全的保护仍远远不够。

一方面，虽然综合监控系统数据库的容错功能可以自动修复部分故障带来的数据缺失或者错误，对于人工操作失误具有一定的冗余度，但是对于较为严重的事件，如文件永久性删除、突发灾害造成硬件的严重破坏等，无法进行自动恢复，仍需要对数据进行另外的备份以重新恢复系统;

另一方面，双服务器主机的运作形式，目的在于维持综合监控系统数据的储存和读取不发生中断，数据时刻保持“在线”状态以持续提供服务，而对数据进行备份的过程则是将“在线”数据转换为“离线”数据进行长期保存，当突发性事件导致系统崩溃时，可以通过备份数据及时进行系统修复，降低数据中断导致的影响[1]。因此对地铁综合监控系统数据进行备份具有充分的必要性。

3  地铁综合监控系统数据备份需求分析

3.1、数据备份与恢复的范围

数据备份与恢复的范围应涵盖综合监控系统中与各个地铁运营直接相关的重要节点，包括中央服务器、车站服务器、调度操作系统、历史数据库等，通过人工备份或系统自动备份的方式对数据进行储存和管理。

3.2、数据备份与恢复的方法

数据备份与恢复的方法包括软件级备份恢复方法和硬件级备份恢复方法[2]。前者是将监控系统数据备份保存在系统外的其他介质上，当系统出现故障时通过备份数据将系统恢复至备份时的状态;后者则是通过硬件的冗余，利用备用的硬件设备实现系统的不间断运行;在实际应用中，使用两者结合的方法，在软件级备份的基础上进行硬件的备份，可以大幅提高综合监控系统的安全性，保障系统的持续运行。

4  地铁综合监控系统数据备份方案设计

4.1、数据备份系统架构设计

数据备份系统中央级构成有备份服务器、备份磁盘阵列、备份磁带机和备份磁带库等，备份系统中各个关键要素的架构形式及连接方式如以下所示：

（一）备份服务器，备份服务器通过自身的LAN端口可以接入监控系统骨干网络中，进而与骨干网络中的车站服务器、调度操作系统等进行连接，同时，备份服务器还可通过自身的FC端口接入中央级光纤交换机，通过光纤交换机建立的SAN与综合监控系统的中央历史服务器、中央实时服务器以及连接中央服务器的磁盘阵列进行相互连接[3];

（二）备份磁盘阵列和备份磁带机，通过FC端口与中央级光纤交换机连接，可以方便备份服务器进行数据的读取和存储;

（三）备份介质的选择，以备份磁盘阵列作为首要的备份介质，中央磁带库则作为次级的备份介质，整体的备份工作可以通过备份软件进行操作实施。

4.2、备份软件

备份软件是进行系统备份和恢复的主要工具，地铁综合监控系统数据的备份与恢复对备份软件有以下要求：

（一）备份软件应具有较强的适应性和兼容性，由于地铁综合监控系统构成较为庞杂，包括了多个子系统类型，这要求备份软件具有良好的扩展性，可以适应多个应用平台的使用要求，对不同数据库具有兼容性;

（二）备份软件应具备数据库自动表级备份和表级归档功能，以利于对关系型数据表的长期归档及保护;

（三）备份软件应具备快速恢复功能，在发生突发状况系统故障的情况下，可以利用恢复磁带快速进行系统的恢复，避免重装系统、驱动程序等造成较大延误，同时，还可利用备份磁带对崩溃的数据库进行重建;

（四）备份软件应具备合成备份功能，根据现场运作要求实现对普通全备份和增量备份的合成。

当前较为通用的数据备份与恢复软件有Net Worker、Net Backup等。

5  备份的时间策略设计

5.1、服务器与工作站的系统备份

服务器和工作站的系统备份可以通过备份软件进行，备份的系统数据以备份时的时间为节点，当系统发生故障需要重新恢复时，可以先通过系统光盘重启系统，再连接中央磁盘阵列或磁带库，使系统可以恢复到前一次系统备份的时间节点。

5.2、数据库的数据及表的备份

对数据库的数据备份可以使用备份软件进行实时备份操作，通过调用数据库中的数据备份接口来完成每个数据及其日志的备份，以便后续数据恢复时可以按时间点完成所有数据的复原。而对于图像、音频、表格、视频等文件的备份，可以按照每天做增量备份、一个月进行一次全部备份的方法进行，备份工作应在非日常运营时间进行，如凌晨3：00～5：00的时段，进行文件数据恢复操作时也是按照前一次备份的时间节点进行复原。

6  结束语

地铁综合监控系统包含了控制中心系统、车站站级系统、网络管理系统、施工维护管理系统等多个子系统，通过采用分层体系结构设计，使得各子系统模块间相对独立同时又相互协调，将各个子系统集合为有机整体，可以同时实现子系统间的数据信息共享和故障分离。在正常运转过程中，综合监控系统需要采集和处理大量的子系统设备状态数据及其他运营状态信息，这些信息数据是进行科学合理调度的核心，一旦发生错漏或者遗失将对地铁的正常运营造成巨大的风险。

因此必须对关键的运营数据进行合理备份，降低地铁运营风险。文章对地铁综合监控系统数据备份的必要性进行了分析，对数据备份与恢复的范围和方法进行了介绍，结合现场运作情况，从数据备份系统架构设计、备份软件角度提出了地铁综合监控系统数据备份方案设计优化措施，以服务器与工作站的系统备份、数据库的数据及表的备份为例介绍了备份的时间策略设计。

参考文献：

[1]元进辉，江开雄，王刚.城市轨道交通综合监控系统云的应用探索[J].城市轨道交通研究，2019，22（11）：139-142.

[2]胡井海.区间综合监控系统在单线双方向自动闭塞线路的应用[J].铁道通信信号，2019，55（10）：34-36.

[3]李强.基于关联性模型的城市轨道交通综合监控系统设计[J].自动化与仪器仪表，2019，（09）：63-66.

作者简介：

张献良（1991-），男，合肥赛为智能有限公司BAS工程师，本科学历，助理工程师，研究方向为城市轨道交通。