吳嘉勇 黃 路

(1.北京和利時系統(tǒng)工程有限公司 北京100176;2.深圳地鐵集團運營公司 廣東深圳518000)

1 遷移背景及需求

深圳地鐵1號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)分二期建設，一期工程于2004年底投入運行，二期工程于2011年6月開通。一期工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)(integrated supervision control system，ISCS)是國內第一套成功運行的深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)，采用10 Mbit/s帶寬的邏輯獨立通道，將車站、控制中心、車輛段連接起來，搭建了一個大型分層、分布式的自動化監(jiān)控系統(tǒng)。二期工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)除包含一期的三大系統(tǒng)外，還要互聯(lián)多個地鐵核心系統(tǒng)(信號、屏蔽門、售檢票、乘客資訊等)。1號線二期工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)是在既有一期工程基礎上的升級，采用了更為強大的軟件平臺和更為友好的人機界面。

運營控制中心(operation control center，OCC)主要對一期機電設備監(jiān)控系統(tǒng)(equipment monitoring control system，EMCS)、火災自動報警系統(tǒng)(fire alarm system，F(xiàn)AS)和電力監(jiān)控系統(tǒng)(supervisory control and data acquisition，SCADA)三大系統(tǒng)進行整體遷移，是在對既有系統(tǒng)沒有影響的前提下進行的，同時還要保證遷移后系統(tǒng)的安全性、連續(xù)性、穩(wěn)定性。

如上所述，1號線分兩期工程完成，雖然采用了同一軟件平臺，但二期工程在完全保留了一期數(shù)據(jù)庫平臺的基礎上，對系統(tǒng)的界面、操作風格進行了重新設計，更好地滿足了用戶對集成系統(tǒng)和互聯(lián)系統(tǒng)的使用需求。

2 遷移內容及方案設計

從工程實施的層面劃分，一期既有系統(tǒng)向二期系統(tǒng)遷移的內容主要包括:一期既有系統(tǒng)(EMCS/SCADA/FAS)監(jiān)控內容和系統(tǒng)功能的遷移，一期系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)/用戶管理系統(tǒng)/對時功能的遷移與合并;從數(shù)據(jù)層面劃分，遷移內容可分為實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、HMI(human machine interface)畫面、管理數(shù)據(jù)、維護數(shù)據(jù)。

2.1 典型站遷移設計

為確保遷移工作順利，需進行典型站的遷移測試，測試的目的是為了對OCC遷移方案的可行性進行驗證，并根據(jù)測試結果分析、制訂下一步遷移的詳細方案，測試主要包括EMCS/SCADA/FAS模擬遷移測試、系統(tǒng)功能模擬遷移測試等。

2.2 遷移設計

結合一期工程的規(guī)模和功能實現(xiàn)程度，以及典型站遷移測試的驗證結果，進行一期工程OCC遷移的詳細設計，主要包括一期中心/車站軟件的遷移、OCC遷移后的試運行等。二期工程采用新版的系統(tǒng)平臺，與一期相比，不僅顯示分辨率從1024×768(像素)提高到1280×1024(像素)，而且還提供了更為美觀、合理的人機交互界面。

為了充分發(fā)揮新平臺的特性，同時最大限度地保留一期工程的組態(tài)，OCC遷移方案僅對中心的一期系統(tǒng)軟件進行修改，對既有車站的配置保持不變，僅對其中的部分軟件參數(shù)進行重新設置。

首先，將一期中心系統(tǒng)的所有頁面(見圖1)全部修改為二期的頁面樣式(見圖2)，修改過程不對一期圖形的內容進行改動，僅將原來的圖形內容居中放置。同時，保留一期所有的信息窗口、控制面板，基本保留一期系統(tǒng)的操作習慣。而報警、事件、趨勢功能，統(tǒng)一采用二期的頁面和功能。

圖1 一期系統(tǒng)HMI風格

圖2 二期系統(tǒng)HMI風格

本著盡量不修改車站軟件的原則，對于一期工程車站級軟件只做部分參數(shù)性的修改，可以看作是一次升級操作。修改完成后，需要對車站的所有工作站、服務器重啟一次。

由于一期中心軟件在遷移試運行期間仍處于運行狀態(tài)，為了保證與車站級軟件的一致性，同樣需要對一期的中心軟件進行修改，修改的內容與車站級軟件一樣，也可以看作是一次升級操作，修改完成后同樣需要重新啟動服務器和調度工作站。

OCC遷移完成后的試運行采取新舊并行的運行方式，即在控制中心設置新的調度工作站，仍保留一期的調度工作站，同時運行新舊兩個版本的軟件。由于軟件平臺支持新舊兩個版本的并行運行方式，所以可以很好地對新版軟件進行對比測試、驗證。

試運行結束后，將撤銷一期的中心服務器和調度工作站，系統(tǒng)將在重新部署的新版軟件平臺上運行。

3 系統(tǒng)軟件架構及部署

軟件平臺建立在3個層次上:第1層是采集和通信層，主要用于數(shù)據(jù)采集，完成與外部系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換;第2層是數(shù)據(jù)管理層，用于數(shù)據(jù)管理和高級應用，通過一個實時數(shù)據(jù)庫和一個關系數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)報警、報表和趨勢服務;第3層是應用層，主要用于實現(xiàn)HMI功能和外部接口。基于上述的軟件結構，軟件平臺可以進行靈活部署，如圖3所示?？梢钥闯觯麄€系統(tǒng)通過內部總線可以實現(xiàn)靈活的軟件配置和軟件連接。

圖3 軟件部署

一期的軟件部署如圖4所示，二期的軟件部署，如圖5所示。可以看出，兩者采用了相同的軟件部署思想和結構，僅在操作系統(tǒng)、工作站的數(shù)量上稍有不同，且每個車站、中心的每個功能塊或服務塊均可以通過網絡靈活配置和調用。

4 遷移實施

4.1 實驗室驗證

所有遷移準備工作均在實驗室進行針對性的測試與運行，包括頁面組態(tài)、參數(shù)配置等工作。在遷移工作實施前，需要對所有的修改系統(tǒng)進行逐一驗證，保證修改的準確性。同時，在實驗室環(huán)境中，還要充分考慮現(xiàn)場環(huán)境的特殊性，以及對遷移工作實施的影響。

圖4 一期軟件部署方案

圖5 二期軟件部署方案

4.2 備份及準備工作

在遷移工程實施前，對一期系統(tǒng)每臺計算機上的文件及配置進行備份，以保證在遷移實施過程中出現(xiàn)異常時能快速地恢復到原來的運行狀態(tài)。

4.3 硬件、軟件的安裝與配置

在控制中心搭建2臺服務器(冗余配置)作為報警及歷史服務器，安裝新版本軟件并配置相應的軟件環(huán)境。

1)搭建2臺調度工作站，作為新版中心調度工作站，安裝新版本軟件，配置相應的軟件環(huán)境。

2)搭建2臺核心交換機(冗余配置)，作為新搭建中心服務器和工作站的網絡接入設備，并配置服務器和工作站相應的網絡環(huán)境。

3)通過跳線將一期核心交換機和新交換機連通，作為新版中心服務器獲取一期IO數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)通道。

4)在控制中心安裝1臺網絡防病毒軟件服務器，在新版中心服務器和工作站部署網絡防病毒軟件客戶端。

4.4 現(xiàn)場遷移

在夜間列車停運后，通過OCC依次遠程登錄一期車站工作站，對車站軟件進行修改，并重新啟動運行。隨后，更新一期系統(tǒng)OCC的服務器和調度工作站軟件，并重新啟動運行。待一期全線系統(tǒng)全部啟動成功、恢復功能后，對升級后的一期系統(tǒng)在線觀察，確認運行穩(wěn)定后，再運行新搭建的兩臺中心服務器及調度工作站，按車站分批將一期車站接入新系統(tǒng)。此時，原一期的中心服務器和調度工作站與新搭建的系統(tǒng)并機運行。

5 遷移的難點與創(chuàng)新

5.1 難點

1)本次遷移是在既有系統(tǒng)正常運行的情況下進行的一次無擾切換，其中針對OCC特有的全線匯總頁面的遷移是在一期系統(tǒng)的基礎上添加了二期的車站內容，而二期的控制設備和數(shù)據(jù)結構都有所改變，涉及的內容較多，所以這部分內容是OCC遷移的難點之一。

2)從運營管理角度來看，遷移完成后針對系統(tǒng)各項功能測試與驗證工作的組織與協(xié)調，也是確保遷移成功的必要條件。

5.2 創(chuàng)新

1)首次引入人因工程概念(human factor)，從“人、機、環(huán)境”3個方面對系統(tǒng)人機界面進行規(guī)劃，在總體界面風格保持統(tǒng)一的前提下，以“人”為核心元素進行設計，最大限度地滿足運營需求。

2)一期既有SCADA電力監(jiān)控系統(tǒng)的遷移是復雜程度最高、對運營影響最大的環(huán)節(jié)，為了最大限度地減輕對運營的影響，遷移由簡至繁，先降壓變電所，后混合變電所，采取分批接入、控制接入規(guī)模與節(jié)奏的策略，以對正常運營影響最小為前提，最終完成整個遷移工作。

6 結語

筆者從系統(tǒng)遷移的設計、測試、實施等方面，闡述了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的遷移技術。伴隨著地鐵建設的高速發(fā)展，網絡化運營與資源共享勢必要求控制中心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一個多線路、多系統(tǒng)的軟件平臺。如何實現(xiàn)不同線路、不同架構的綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件的遷移和整合，將是今后所面臨的一個新課題。

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