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摘要：伴随着社会经济的高速发展，科技技术推动着各个行业快速进步。针对国内城市轨道交通运营指挥管理系统分立建设，以及系统资源利用率低的现状，提出并设计基于云计算技术的城市轨道交通综合自动化系统架构。结合城市轨道交通运营指挥管理系统特点，对采用云计算技术的数据中心部署方案进行研究，提出适用于城市轨道交通的面向运营指挥的云计算架构设计方案，为城市轨道交通运营指挥管理系统的改进提供理论依据。
关键词：城市轨道交通；云计算；综合监控；云化架构
引言
随着我国经济的快速发展，科技水平的日益创新，轨道交通逐步朝着智能化方向飞速前进，其应用领域从原来的器件与设备信息智能化扩展到海量信息智能化。在发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》文件中，对于智能交通管理系统提出了“重点开发综合交通运输信息平台和信息资源共享技术、智能技术”，智能化轨道交通建设将成为重中之重。
1智能化轨道交通系统及技术
城市轨道交通包括地铁、轻轨、有轨电车、磁悬浮列车等多种类型。而轨道交通智能化系统由6大自动化子系统组成，包括综合监控系统、综合安防系统、乘客资讯系统、自动售检票系统、通信系统和信号系统。
1.1综合监控系统
是以现代计算机技术、网络技术、自动化技术和信息技术为基础的大型计算机集成系统。主要通过集成系统环境与设备监控系统、电力监控系统、火灾自动报警系统，并与其他子系统互联，为城市轨道交通现代化运营管理提供信息化基础。
1.2综合安防系统
由安防网络子系统、安防集成管理子系统、综合电视监视子系统、门禁子系统、电子围墙系统及车站紧急报警子系统等构成。安防系统集成既可作为一个独立的系统集成项目，也可作为一个子系统包含在智能化轨道交通系统集成中，实现对车站、车辆段、停车场、主变电所的设备和管理用房、出入口、票务室、银行等重点区域的出入管理、登记、实时视频监控和入侵探测等功能，有效保障地铁运营安全。
2应用云技术的综合自动化系统架构
城市轨道交通业务系统包括信号系统(ATS(列车自动监视))、综合监控系统(含BAS(车站设备环境与监控系统)、FAS(防灾报警系统)、PSCADA(电力监控系统))、安防系统(ISDS)、乘客信息系统(PIS)、广播系统(PA)、能源管理系统(EMS)，按照城市轨道交通业务系统中心级和车站级两级管理的需求，应用云技术的综合自动化系统在控制中心设置线路数据中心，完成全线各业务系统的数据计算、存储;在各业务节点(控制中心的行调、电调、环调和总调(值班主任)，车站的值班站长、值班员，维修中心维修管理人员)设置云桌面，以满足业务处理需求。现场设备层与目前城市轨道交通各子系统建设方案基本相同。在不改变各业务系统底层接口，保证工程可实施性的情况下，云技术可提高计算、存储、网络资源的利用率，实现更高程度的资源共享。
3传统架构与云化架构方案对比
3.1业务可靠性
总体来说，无论采用传统架构方案还是云化架构方案，综合监控系统都能很好地保障业务平稳运行。传统架构方案主要通过采用双机冗余的机制来保障业务可靠性。而云化架构方案能降低综合监控系统业务对服务器硬件资源的高度耦合，促使综合监控系统业务由传统的双机热备向集群分布式发展，在架构上保持了原有应用层的主、备冗余机制，既利用了云平台虚拟机的热迁移技术保证云业务的连续运行，又利用站级设置的工作站(兼站级备用服务器)来保证降级模式下运营管理的不中断。因此，云架构方案不仅业务可靠性比传统方案更高，又能与传统软件平台良好地兼容，最大限度地保留传统应用软件的成熟可靠。
3.2部署周期
在传统构架方案中，网元设备众多，各服务器及调度工作站独立采购，交付周期长，且调测部署工作量大，工程施工成本高。在云化架构方案中，1个典型车站的软件资源可以作为模板，而其余车站在云端采用克隆复制的技术，即可快速完成全线车站业务的部署。对比传统各站独立部署调测的模式，云化部署单一站点的业务时间从小时级缩短到分钟级，大幅压缩了业务上线时间，可灵活应对工期紧张的情况，能保障线路按时开通运营。
3.3动态资源的调配
在采用云化架构后，综合监控系统可通过虚拟资源热插技术对云资源实现动态调配:当站点业务量突增时，可以在典型资源配置基础上动态增加CPU、内存、磁盘空间及网络资源，以保证业务的正常运行;当站点业务压力减少时，可以释放计算资源，从而将多于的计算资源分配给高资源需求用户，以提升云资源的整体利用率。这一特性是传统综合监控方案所不具备的。
3.4投资
云化架构将各资源集中部署在控制中心，利用云计算技术实现服务器的虚拟化部署，从而提高设备的资源利用率，在一定程度上节约硬件投资，并可根据实际使用情况，在后期进行云平台扩容，进一步实现资源复用。此外，因硬件的集中部署及设备数量的减少，机房空间、能耗及运维人员也随之减少，进一步节约了投资和运营维护成本。
4为统一开发测试平台建立基础管理服务
建立最基本的以需求为驱动的项目管理平台，解决杭州地铁当前面临的最直接的问题，建立一套健全的可以综合协调业务部门、技术部门、开发商的统一交互平台，以实现需求建设的透明化管理，提高需求的开发质量和效率。（2）建立统一的信息交互、处理平台：通过平台提供的各种手段和方式，收集所有项目数据；解决手工项目管理先天性缺陷，保证项目数据在各项目干系人之间传递的有效性、完整性、准确性、及时性、一致性；实现信息数据采集、处理、分析统计、共享、存储的集中处理。（3）建立可视化的项目执行和管理环境：保证项目执行过程和管理过程可视、可控，即实现量化管理和可视化管理。（4）建立多级的项目管理和监控体系：提供多级项目管理视图；各级管理领导、各个项目经理都能够从该平台中获取各自所需的项目管理信息，从而实现各个管理层面可以分别对项目执行不同粒度的监控。（5）建立标准化的软件配置管理规范，保证每个系统的变迁历史和代码资源的有效掌控。引入先进的工具管理软件资产，降低软件开发过程中的风险，提高软件质量管理能力。建立合理并有效的供应商管理办法，能够对供应商起到监控和考核的目的，保证外包项目的进度和质量。（7）建立轨道交通企业软件项目管理统一门户。轨道交通行业的IT项目管理人员在应用该系统平台时，可以与现有网络办公门户集成，实现单点登录、消息和数据集成。对于开发团队，为了方便操作无需通过门户登录，可直接登录项目管理平台。长远目标：建立一套完整的全应用生命周期的统一管理平台，从需求提出、分析、设计、开发、测试、上线、到运维部门的服务台事件问题管理，形成一个完整的闭环，实现标准化、量化的管理。
结语
综上所述，基于云计算技术的综合监控系统云化架构方案在保证业务可靠性的同时，还能够降低投资、缩短业务上线时间，其方案架构也较为成熟，可根据实际需求灵活调整，具备很好的可靠性和可扩展性。
参考文献
[1]肖奇峰．现代城市轨道交通综合监控系统的设计分析．通讯世界，2019(5)．
[2]住房与城乡建设部，城市轨道交通综合监控系统工程技术标准:GB/T50636—2018．北京，中国建筑工业出版社，2019（22）.
[3]杨迎卯.云计算对轨道交通的影响.中国高新技术企业，2019(3).
[4]刘阳学，王万齐，李平，等.基于云计算的铁路工程管理平台数据安全研究.铁路技术创新，2019(6).
[5] 魏晓东 . 城市轨道交通自动化系统与技术. 京：电子工业出版社 ,2019（22）.