支崇玨

監(jiān)控系統(tǒng)的容量有十幾倍的劇增，對于高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端的要求也日益增加。為滿足大容量、高擴(kuò)展的PSCADA系統(tǒng)的建設(shè)，高鐵PSCADA主站系統(tǒng)的設(shè)計和實施中需要充分利用虛擬化技術(shù)。通過虛擬化技術(shù)對服務(wù)器進(jìn)行整合，可以提高服務(wù)器資源的使用率，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性并提供一個靈活的資源使用平臺，在高鐵PSCADA主站系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)向虛擬化環(huán)境的轉(zhuǎn)變中起到關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：虛擬化 高速鐵路 供電監(jiān)控 服務(wù)器

中圖分類號：C913 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0016-02

高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度端也可稱為高鐵PSCADA主站系統(tǒng)，是高速鐵路供電系統(tǒng)的調(diào)度指揮中樞，系統(tǒng)包括對鐵路牽引供電和電力供電設(shè)備的信息的采集、處理、數(shù)據(jù)傳輸、顯示和控制等全部功能。

隨著高速鐵路的飛快發(fā)展，高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）將由單一線路的監(jiān)控轉(zhuǎn)向多線路、區(qū)域化的調(diào)度監(jiān)控模式，無論是區(qū)域調(diào)度所，還是總調(diào)度中心，都將是一個能承載多條線路監(jiān)控的系統(tǒng)，并且能在單個獨立系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過逐步擴(kuò)展，滿足未來20年高速鐵路發(fā)展的監(jiān)控需求。[6]由于整個高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控范圍有比較大的增加，在牽引供電監(jiān)控方面比傳統(tǒng)普速鐵路增加了AT所和所有的接觸網(wǎng)隔離開關(guān)，而在電力供電監(jiān)控方面將通信設(shè)備電源、信號箱變、環(huán)網(wǎng)柜和所有的10/0.4 kV低壓變電所都納入監(jiān)控范圍。并且監(jiān)控的線路不再是單一線路的監(jiān)控，而是多條線路共同監(jiān)控。因此其監(jiān)控容量較過去傳統(tǒng)的普速鐵路監(jiān)控系統(tǒng)的容量增加了十幾倍。同時考慮高速鐵路的快速發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有可擴(kuò)展性，便于增加新線路的監(jiān)控。為滿足大容量、可擴(kuò)展的PSCADA系統(tǒng)的建設(shè)，充分利用虛擬化技術(shù)在主站系統(tǒng)的設(shè)計和實施中是十分有必要的。

1 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)為企業(yè)提供簡化管理，優(yōu)化資源的解決方案，從而實現(xiàn)更加靈活有效地利用資源，并且達(dá)到降低成本的目的，這種技術(shù)在最近幾年得到快速發(fā)展。應(yīng)用虛擬化技術(shù)不但可以簡化軟件的重新配置過程，而且具備與此同時擴(kuò)大硬件的容量的優(yōu)勢。虛擬化解決方案通過服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和數(shù)據(jù)中心的虛擬化，可以優(yōu)化系統(tǒng)的利用率，實現(xiàn)資源的集中和共享。

2 虛擬化技術(shù)在高鐵PSCADA主站系統(tǒng)中的應(yīng)用

高鐵供電監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端的核心設(shè)備是服務(wù)器，因此虛擬化技術(shù)在高鐵PSCADA主站系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在服務(wù)器上，包括以下幾個方面。

2.1 研發(fā)與測試

虛擬化在研發(fā)與測試階段可以完成快速的環(huán)境搭建，由于研發(fā)和測試的過程中需要創(chuàng)建不同的系統(tǒng)環(huán)境并且要求占用較少的物理資源。同時虛擬機可以提供獨立的運行環(huán)境，每臺虛擬機都是完整而且互相隔離的系統(tǒng)，開發(fā)人員可以根據(jù)自己的需要自主進(jìn)行系統(tǒng)配置，不需要擔(dān)心端口和系統(tǒng)參數(shù)等問題。

2.2 服務(wù)器整合

隨著高速鐵路線路不斷增加，完成不同任務(wù)的服務(wù)器越來越多，這就使得供電監(jiān)控系統(tǒng)中的服務(wù)器數(shù)量增多，不但系統(tǒng)成本高，耗電量大、服務(wù)器利用率不高，浪費硬件資源的同時管理工作也更加復(fù)雜。

高鐵PSCADA主站系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)包括SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)通信設(shè)備管理、歷史數(shù)據(jù)存儲、設(shè)備接口管理等不同的業(yè)務(wù)類型，對應(yīng)這些不同的業(yè)務(wù)處理類型，主站系統(tǒng)設(shè)置了不同的服務(wù)器組。這些服務(wù)器種類繁多再加上為保證系統(tǒng)的安全性和可靠性，PSCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器一般采用雙機冗余熱備的方式，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量眾多。

雙機冗余熱備的方式雖然可以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，但平時并沒有利用到備機系統(tǒng)的資源，這是系統(tǒng)資源的極大的浪費，同時服務(wù)器的維護(hù)成本和維護(hù)工作量也相應(yīng)的增加。而且在系統(tǒng)硬件發(fā)生故障或者進(jìn)行硬件維護(hù)、升級或者系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容的時候需要停機進(jìn)行操作，造成應(yīng)用系統(tǒng)中斷，影響了正常業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使用及開展。

為了解決服務(wù)器數(shù)量增加帶來的上述問題，對現(xiàn)有的服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合是解決PSCADA主站系統(tǒng)繼續(xù)擴(kuò)大的需求的有效的解決方案，整合后不但可以提高服務(wù)器的利用率，降低硬件設(shè)備的投資成本，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性，而且提供更加靈活的資源使用平臺，為遠(yuǎn)期創(chuàng)建新的應(yīng)用系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。

2.3 災(zāi)難恢復(fù)

在災(zāi)難恢復(fù)方面，虛擬化技術(shù)有三項優(yōu)勢。（1）在硬件配置方面，由于不再使用固定廠商的產(chǎn)品，在搭建災(zāi)難恢復(fù)站點時就不需要完全按照同樣的硬件配置來，這樣在災(zāi)難恢復(fù)時可以節(jié)約不少的硬件資源。（2）通過服務(wù)器整合減少了物理服務(wù)器數(shù)量，這樣將大量減少在災(zāi)難恢復(fù)時的工作量。（3）在發(fā)生災(zāi)難時，服務(wù)器虛擬化平臺會提供幫助自動恢復(fù)的軟件，能夠在沒有存儲局域網(wǎng)的支持的前提下實現(xiàn)幾乎零宕機實時遷移，從而降低由系統(tǒng)故障等災(zāi)難性事件帶來的威脅。（4）由于虛擬化服務(wù)器可以在短時間內(nèi)被激活和重啟并且可以在限定的時間內(nèi)創(chuàng)建重要服務(wù)器，所以虛擬化服務(wù)器也能為PSCADA主站系統(tǒng)提供經(jīng)濟(jì)高效且具有更高管理性能的災(zāi)難恢復(fù)解決方案。

3 結(jié)語

虛擬化整合后，可以通過預(yù)先制定各種操作系統(tǒng)和應(yīng)用模板，快速創(chuàng)建開發(fā)測試環(huán)境，節(jié)約開發(fā)測試的時間和硬件資源。

通過服務(wù)器的虛擬化整合，能夠提高單個物理服務(wù)器的資源利用率，達(dá)到合理控制和減少物理服務(wù)器數(shù)量的目的，降低硬件的使用成本，并可根據(jù)實際使用情況動態(tài)調(diào)節(jié)資源。同時為了在硬件故障維護(hù)或升級時不影響業(yè)務(wù)的正常開展，可以利用虛擬機的在線遷移功能將虛擬機遷移至另一臺物理機。同時還可以降低包括機房機柜、網(wǎng)線，空調(diào)的耗電量和人力成本等在內(nèi)的運營和維護(hù)成本。也不必?fù)?dān)心與舊系統(tǒng)的兼容，服務(wù)器的維護(hù)和升級等問題。

虛擬化整合也為未來的網(wǎng)絡(luò)存儲提供了可能，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)存儲的優(yōu)勢，集中管理分散的數(shù)據(jù)備份，為服務(wù)器和應(yīng)用的災(zāi)難恢復(fù)奠定了基礎(chǔ)。同時，虛擬化優(yōu)勢和網(wǎng)絡(luò)存儲的有效結(jié)合，可以使系統(tǒng)的可靠性和靈活性進(jìn)一步提高。

由上述比較可知，通過虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，可以提高服務(wù)器硬件資源的使用率，方便業(yè)務(wù)管理，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及搭建更加靈活的資源使用平臺，為將來新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)創(chuàng)造條件。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，提高了高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和靈活性，提升了運行維護(hù)服務(wù)水平，將在高鐵PSCADA主站系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)向虛擬化環(huán)境的轉(zhuǎn)變中起到關(guān)鍵作用。

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