基于云服务的地铁综合监控系统构建

王 冠

（深圳地铁运营集团有限公司，广东 深圳518000）

随着社会的发展，地下资源被进一步开发利用，城市轨道交通系统逐渐完善，在其运行过程中，需要加强运维监控，且随着城市轨道交通系统的发展和先进技术的应用，对综合监控系统的要求越来越高。为了能实现有效的系统运维监控，云服务逐渐走进大众视野，在综合监控系统中引入云服务应用模式，通过技术方式解决监控不力等问题，从而进一步提高综合监控系统的利用程度，实现地铁的可持续发展。作为地铁综合监控系统的操作人员，必须重视加深对云服务技术的研究，推动其与地铁综合监控系统实现更加深入的融合。

1 城市地铁综合监控系统架构

城市地铁综合监控系统是在一定的发展历程下形成的，在此之前，对地铁运维进行监控主要依托混合半自动化监控系统，该系统主要包括三个模块，即电话调度系统、分立电气元件控制设备和手工操作模块。现阶段，我国城市地铁综合控制系统中较为常用的监控模式为分立自动化监控系统ATS、PSCADA、FAS、AFC等各专业分别建网的计算机多岛监控系统。基于上述系统模式，结合当代计算机信息技术和大数据技术、云服务架构等，进一步对地铁综合监控系统进行优化，由此形成分层分布式计算机网络，实现统一综合自动化监控系统ISCS软件体系。该体系已经成为较为成熟的体系之一，主要架构包括中央级综合监控系统、车站级综合监控系统等，在管理方面包括中央和车站两个层级，在控制方面则表现为中央、车站及就地控制三种模式，上述体系的信息管理层、控制层、设备层构成完善，具有较高的应用价值，其构成详见图1。

图1 综合监控系统架构图

2 城市地铁综合监控系统信息化建设现状

2.1 系统数据采集不全面、效率和精度低

我国当前交通设施不断完善，社会大众出行需求扩增，对铁路交通和轨道交通等也提出了提速、稳健等更高要求。现阶段，我国地铁行业已经进入高速发展阶段，在安全运输方面则要始终保持警惕，并结合信息化手段提高系统运维监控实效。当前我国的视频监控系统的重点集中在部分重点区域，强调实现安全防护监控管理，同时辅助其他运维需求。而当前的综合监控系统存在分辨率低、存储分散等较为突出的问题，尤其对于需重点监控的区域和场所而言，更要着力优化视频监控系统和相关设备，确保不出现监控盲区和监控失职现象。

2.2 存在信息孤岛现象

在综合监控系统联网方面，当前大部分业务需要三级联网，并且要向上级推送视频资源，在实际联网过程中，存在部分业务监控系统独立联网的现象，导致出现信息孤岛，不利于信息资源的共享，从而会影响管理实效。

2.3 关键数据跨业务融合不到位

地铁综合监控系统需要实现多业务融合，而现阶段形成的监控资源已经产生多维数据，亟待进行综合业务数据的立体化分析评估，而地铁综合监控系统运维人员缺乏业务融合互通能力，没有做到对动态数据和静态数据的深度挖掘，导致无法实现关键数据的跨业务融合。

3 云服务在地铁综合监控系统应用的多重价值

3.1 实现数据库同步运行

云服务的应用，为监控系统增添了集中数据处理中心系统，借助云服务资源集中优势，实现“车站数据库+中心数据库”，合并后的数据库去除了应用层，实现了双库同步，避免了传统监控系统中数据容易出现不一致的问题。此外，基于实时应用集群技术，双活数据库利用Oracle的ADG技术可对数据与生产系统进行调控，实现一致性，即使数据库出现故障或问题，也可自动切换到备用库。这种操作系统对应的单库，操作便捷。数据同步由数据库完成。此外，云服务可在数据库和备用库中实现双活，继而保障数据库内的数据，及其存储的2个层次的数据。

3.2 增强系统操作便捷性与实用性

综合监控平台主备机与云平台虚拟机在操作上均较为冗杂，从而为系统的操作可用性提供了保障。基于云服务，借助HA机制，可对物理机故障进行检测，同时迁移虚拟机，正常物理机上可对原先的虚拟机进行重启，通过自适应启动综合监控系统，可在3-5秒恢复业务，从而减少故障时间，有效增强了系统的适应性与实用性。

3.3 提高数据信息应用质量

一是确保信息安全。云服务另一重要特点是安全性能高，能够实现数据信息的储存和备份，在管理地铁综合监控系统的数据和信息时，可以减少数据信息出现遗失的情况。同时，借助于云服务管理平台，能实现各子系统的管理、储存和通信保持独立，对信息数据进行另一层安全保障；二是实现信息可扩展性应用。云服务的可扩展性良好，能通过独立分层的方式，实现信息数据的分层储存和扩展，从而确保地铁综合监控系统的整体性能和价值，为了使系统功能和业务能力运行良好，利用相关软件系统和服务设备，进而达到预期目的。

4 基于云服务的城市地铁综合监控系统构建

4.1 “云服务+”综合监控系统建设

基于云服务对地铁综合监控系统进行构建，需要着力完善综合监控系统云架构，技术人员应从云平台管理和云架构数据方面做好完善。在云平台管理方面，应结合地铁综合监控系统运维要求，可适当新增视频云平台和局内补点资源，对视频云存储进行统一建设，从而实现新增资源的有效整合。基于此，要对云平台进行针对性建设，实现对业务部门相关资源的优化配置，对业务进行集成化管理，并实现对业务的即时分配。在云架构数据方面，技术人员则要关注视频云存储业务。现阶段，随着城市地铁建设规模的不断增加和地铁线路的不断增多，地铁综合监控系统的视频采集点规模不断增多，对于原有的监控系统和安防系统，在存储系统容量、数据读写能力等方面提出了更高要求，必须基于新的要求建设新一代视频云存储系统，确保其具备PB级别数据备份、节点级别硬盘容错以及较高的数据读写性能，同时可满足无限弹性扩展要求和海量数据视频结构化分析，基于此，将不断提升地铁综合监控系统云架构运维水平。

4.2 “云服务+”综合监控信息系统构建

4.2.1 构建物联大数据库

现阶段，地铁综合监控系统在视频感知数据和业务数据融合的需求方面表现得更加明显，技术人员在结构化处理方式下对客运人像数据、车辆数据以及其他数据进行收集，并分析关键特征，挖掘数据价值，统一纳入云应用架构系统，从而可逐渐形成地铁业务的物联大数据资源池，基于此，在进行综合监控时，可提供监测管理基础数据。其中客运人像数据主要包括特征提取、人脸图谱、人流量态势等，车辆数据则主要包括车次、风压、管压以及车辆上行、下行数据等，通过对上述数据的收集和分析，可对地铁交通的运输状态进行评估，并及时发现风险点，提高运行安全性和可靠性。在获取上述数据的基础上，技术人员可对数据进行结构化处理，同时，要重视对数据进行统一汇聚管理，并同步实现设备管理、数据存储、数据分析等，真正发挥出云架构的效应。此外，在构建地铁综合监控系统物联大数据库的基础上，系统运维人员可基于云服务中心进一步开放数据和加强系统运维管理，可集成AR、电子地图、动力环境监测等技术，实现对全线的安全监控、安全事件预警和事故调查分析、事件凭证提取等，同时可为客运端提供参考，进一步融合列车信息，优化资源配置，减轻交通负担。

4.2.2 搭建虚拟化监控平台

在建设地铁工程过程中，地铁综合监控系统能实现对地铁自动扶梯系统、通风系统、屏蔽门系统、自动售票系统、照明系统等进行监控，为了达到地铁运营稳定安全的目的，往往是通过检测工程的实际情况和效果，从而为后期的维护保养提供技术数字方面的帮助。云服务包含PaaS、SaaS、laaS等服务平台，为了满足用户的实际需求，提供优质的服务，借助于资源池，搭建一个数据中心，并结合负载的实际情况实现调整资源的目的，通过构建虚拟化模块的方式，从而在地铁综合监控系统中建立一个虚拟平台。与此同时，在实际应用过程中，为了搭建虚拟资源中心，利用虚拟技术，实现分层模拟网络的效果，在模拟工作完成后，再结合内存容量、磁盘空间、运行环境、资源等内容，搭建一个资源池，从而确保地铁综合系统能够正常有效的运行。

4.3 “云服务+”综合监控系统性能提升

4.3.1 分布式技术

在地铁综合监控系统中，分布式技术可谓是其中一项重点工作，分布式技术可有效防范在网络出现问题的情况下，能确保不影响地铁综合监控系统整体运行的效果，通过搭建虚拟化平台的模式，在网络中心进行应用，往往把服务器放置在地铁车站的位置，借助于云服务的方式，实现对地铁综合监控系统的操作，并确保其稳定性和科学性。

4.3.2 监视技术

在云服务中，监视技术利用实时数据库，实现对地铁综合监控系统中信息数据的控制，主要从图层功能、设备图元、设备面板等方面进行论述。一是图层功能。借助于HMI支持云层的模式，实现对云服务的实际利用，当图层处于运行的状态下，所有的图层具有独立性的特点，同时能达到控制显示和隐藏作用的功能。在应用其图层功能时，能达到分层显示的效果，画面中的信息，包括名称、地址等，都能自由选择，从而确保其整体功能的有效性。二是设备图元。在应用设备图元时，通常能满足地铁综合监控系统的多种要求，通过转动、移位、放大、缩小、填充、可见、不可见等方式，实现对其动态应用的目的，从而达到服务城市地铁的目的。三是设备面板。设备面板在地铁综合监控系统中并不罕见，每个系统设备几乎都配备了设备面板，用户可通过查看设备面板各类信息数据的方式进一步熟悉实际的操作模式等，从而达到对地铁综合监控系统掌握准确的目的。

4.3.3 集中技术

在地铁综合监控系统中，往往能看到配备多台服务器的情况，而通常情况下包括主服务器、备用服务器两种，为了能达到统一管理的目的，通常需要给每台服务器配备两台中心实时服务器，为了能达到信息沟通交流的目的，往往需要利用虚拟化技术，在地铁综合监控系统中，搭建一个集中式管理平台，从而满足实际操作和应用的目的。与此同时，借助于中心通信系统和交换机，在地铁车站设置前段处理设备，从而达到综合管理以及稳定有效运行的目的。

5 基于云服务的综合监控系统方案的应用优势

较之传统综合监控系统方案，利用云服务打造的综合监控系统，实现了进一步优化，具有如下优势：

5.1 数据有效同步，应用层简化

云服务具有资源集中的特点，数据中心中集中了综合监控服务器，并将车站及数据中心库合并其中，将应用层有效去除，可实现车站数据库与中心数据库同步运行，避免数据出现不一致的情况。备用中心利用Oracle的RAC（实时应用集群）技术保证，实现数据与生产系统的统一性与一致性，倘若生产系统数据库发生故障，则可自动切换至备用库。其中综合监控应用软件数据库为单库，操作应用简单。数据同步主要归于数据库。云服务搭载云平台实现数据中心与备用中心的存储双活，进而实现对数据的双向保障。

5.2 系统可用性强

综合监控平台支撑业务所用主备机较为冗余，且云服务系统下的虚拟机冗余，从而为保障系统运行的可靠性，提供双重保险。云服务系统中，借助HA机制，对于物理机故障的检测，可在虚拟机上迁移，从而在物理机上重新启动，综合监控业务系统在自适应启动条件下，恢复业务，仅仅需要3～5min，有效减少了故障时间，增强了系统的实用性。

5.3 减少建设与运营成本

当前，国内综合监控系统车站服务器为4核32G内存配置的机器，综合监控应用软件在使用CPU等资源上大幅减少，资源浪费现象严重。在云服务系统下，基于现有资源的一半配置虚拟机，其数据中心服务器运维成本将大幅减少，且站点数据有效增加，此外，数据中心云平台单价成本也会降低。对于综合监控系统的维护通常由每条线路自动化班组承担，配置5-6人，以轮班制模式维护控制中心及车站服务器，过去的运维工作中存在诸多不可预知性，运维人员主要采取就地处理方式，且经常往返于不同站点，人力成本较大。而云服务系统下，服务器集中于控制中心，运维工作可在控制中心完成，降低了人力资源成本；并且可视化操作界面，有效提升了运维效率，降低了运营成本。

6 结束语

在现代化的信息技术中，云服务为较为先进的技术代表之一，在现代化城市建设过程中发挥着越来越重要的作用。对于城市轨道交通而言，云服务可与其多项业务相融合，其中在地铁综合监控系统运维方面发挥着较为重要的作用。作为地铁综合监控系统构建和运维人员，要更新工作理念，加深对云服务技术的研究，把握云服务技术要点，并结合地铁综合监控系统运维实际需求，不断优化地铁综合监控系统云服务架构，综合应用分布式技术、监控技术以及集中技术等，在虚拟化运维操作平台下不断优化实际操作要点，同时注重根据监控需求调整系统构造，不断提高地铁综合监控系统性能，为城市地铁轨道交通的发展提供强大支持。