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        城市軌道交通信號系統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)信息集成化平臺方案研究

        2019-10-14 06:05:02許華陽李潤錦
        城市軌道交通研究 2019年9期
        關(guān)鍵詞:信號系統(tǒng)服務器方案

        許華陽 李潤錦

        (廣州鐵科智控有限公司,510308,廣州//第一作者,助理工程師)

        目前,我國城市軌道交通信號系統(tǒng)的在線監(jiān)測系統(tǒng)呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢。為了建設信息集成化平臺(以下簡稱“平臺”),實現(xiàn)對各監(jiān)測系統(tǒng)分散異構(gòu)的數(shù)據(jù)源進行統(tǒng)一訪問,本文通過對現(xiàn)有的監(jiān)測模式進行改良升級,利用不同通信接口、多線程并發(fā)技術(shù)實時采集不同信號監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)按前期數(shù)據(jù)庫設計統(tǒng)一整合到研究上。本文所提出的監(jiān)測模式打破了原模式中各在線監(jiān)測系統(tǒng)的封閉性,使用戶能夠更便捷高效地獲取信息。

        1 信號監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

        不同信號系統(tǒng)廠商的信號在線監(jiān)測系統(tǒng)的信息格式定義雖然各不相同,但其都是對生產(chǎn)網(wǎng)內(nèi)信號專業(yè)設備進行監(jiān)測。信號專業(yè)傳統(tǒng)故障監(jiān)測模式為:故障信息只顯示在特定工控機上;設置OCC(運營控制中心)調(diào)度和值班人員全天候值守觀察;監(jiān)測系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障提示,調(diào)度員或值班人員通過手持電臺或電話通知現(xiàn)場維修人員,現(xiàn)場維護人員收到通知后對現(xiàn)場故障進行確認、處理、跟進。

        城市軌道交通信號系統(tǒng)傳統(tǒng)故障監(jiān)測模式主要存在以下不足:

        1) 監(jiān)測系統(tǒng)較為封閉。各監(jiān)測系統(tǒng)相互獨立,相關(guān)信號系統(tǒng)的數(shù)據(jù)只存活在封閉的生產(chǎn)網(wǎng)絡中,一些用戶 (如使用辦公網(wǎng)的管理人員) 想獲取數(shù)據(jù),必須到現(xiàn)場工控機上查看。隨著線路增多,及時獲取所有線路實時監(jiān)測數(shù)據(jù)將變得十分困難。

        2) 數(shù)據(jù)利用率低。相關(guān)數(shù)據(jù) (如報警信息) 的利用場景單一,主要應用于響應故障,故障處理后的數(shù)據(jù)再利用率較低;并且數(shù)據(jù)在磁盤存放的周期較長,一定程度上造成了資源浪費。

        3) 現(xiàn)場信息傳遞效率低。監(jiān)測系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的傳遞方向是單方向性的,即用戶從系統(tǒng)獲取信息。故障信息與現(xiàn)場故障處理人員故障處理信息的傳遞通道上多了調(diào)度員和值班人員一環(huán),這消耗了一定的信息傳輸時間,導致信息傳輸成本增大、時效性降低。

        4) 對故障處理的指向性不高。傳統(tǒng)監(jiān)測模式下的故障處置流程主要為:值班人員通過在Glink(地鐵內(nèi)部通信軟件) 生產(chǎn)群上人工填報故障信息,現(xiàn)場維修人員處理后在群上匯報進度以便相關(guān)人員跟進。若出現(xiàn)生產(chǎn)群信息較多 (特別是一定時間段多起故障發(fā)生時)的情況,生產(chǎn)群上的其他信息會對跟進某個特定故障的用戶造成干擾。

        另外,部分員工故障處理經(jīng)驗不足,而且又缺乏全面的故障處理指引手冊,這也影響故障的處理效率。

        2 信號監(jiān)測系統(tǒng)信息集成化平臺方案

        2.1 解決方案

        2.1.1 監(jiān)控系統(tǒng)封閉性問題解決方案

        通過自主研發(fā)、與廠商合作等方式開發(fā)相關(guān)接口,將各監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合到平臺上,實現(xiàn)生產(chǎn)網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)睫k公網(wǎng)絡。用戶無需在本地安裝其他軟件,通過瀏覽器登錄平臺、驗證身份后即可獲取用戶想要的信息,大大提高了數(shù)據(jù)獲取的便捷性。

        2.1.2 數(shù)據(jù)利用率過低問題解決方案

        在實現(xiàn)在線應急響應的基礎(chǔ)上,平臺能夠?qū)崟r地、智能地將有價值的數(shù)據(jù)傳送給相關(guān)的分析系統(tǒng)或其他應用系統(tǒng),進行信息的進一步智能分析管理 (如可靠性評估、專家診斷等)。通過對現(xiàn)有設備的可靠度進行評估,找出設備存在的薄弱環(huán)節(jié),然后有針對性地制定預警機制、維修策略及整改措施來提升設備質(zhì)量和服務可靠度。

        2.1.3 信息傳遞效率過低問題解決方案

        1) 方案1。監(jiān)測系統(tǒng)自發(fā)地向用戶推送信息,用戶手機等便捷移動終端可實時接收到新消息。該方案的優(yōu)點是:減少了調(diào)度員和值班人員這個中間環(huán)節(jié),用戶可以更及時地獲取報警信息,降低了傳輸成本。該方案的缺點:對原有系統(tǒng)改動較大;因數(shù)據(jù)量較大,因此有大量的非關(guān)鍵信息需要用戶篩選,增加了用戶的操作成本。

        2) 方案2。實現(xiàn)信息的多向傳遞。重點關(guān)鍵信息主動向用戶推送,用戶亦可從監(jiān)測系統(tǒng)獲取其他想要的信息。該方案的優(yōu)點是:監(jiān)測系統(tǒng)主動將信息推送給用戶;而且已對數(shù)據(jù)做好分類,免去用戶篩選信息的過程,提高了數(shù)據(jù)的時效性。該方案的缺點是:需前期制定相關(guān)信息推送規(guī)則;因數(shù)據(jù)處理量較大,因此對服務器的處理性能要求較高。

        方案1和方案2都是監(jiān)測系統(tǒng)主動向用戶推送信息,使得信息源就在用戶身邊, 用戶可以非常方便地獲取到信息。綜合考慮,方案2不過多地改變原有模式,而是在原有的成熟模式下進行優(yōu)化,因此更貼合實際工作需求,有助于提高企業(yè)效益。

        接送端通過辦公網(wǎng)將串口或網(wǎng)絡接口收到的數(shù)據(jù)上傳到服務器,考慮到實時數(shù)據(jù)量較大,服務器的數(shù)據(jù)處理速度可能跟不上傳輸速度,因此需要設置一定的緩存機制。服務器端一般已有一些成熟的緩存機制(如Redis等),通過多線程并發(fā)建立數(shù)據(jù)隊列線程及處理線程, 利用本地內(nèi)存或磁盤做緩存,以避免傳輸過程中的數(shù)據(jù)丟失。

        2.1.4 故障處置指向性過低問題解決方案

        通過研究發(fā)現(xiàn):可與移動通信軟件建立接口,實現(xiàn)故障自動推送;可通過優(yōu)化人員配置提高信息傳達準確度。本文提出了故障處理分類跟進的新思路:在對話窗口的每條故障皆為一個指令,點擊指令可跳轉(zhuǎn)到相應的對話框中;每個指令對話框只討論該故障,降低了無關(guān)信息對技術(shù)人員判斷故障的干擾;針對每個故障會自動推送相應的故障處理指南,供處理故障的技術(shù)人員參考;采集相關(guān)故障處理進度信息。優(yōu)化后的故障分類跟進處理方式如圖1所示。

        圖1 優(yōu)化后的故障分類跟進處理方式示意圖

        2.2 關(guān)鍵技術(shù)方案

        本次研究的關(guān)鍵技術(shù)方案包括跨網(wǎng)通信、在線監(jiān)測、推送方式、多終端展示和應急等方案。

        1 )跨網(wǎng)通信。針對不同線路特征,不同網(wǎng)絡間數(shù)據(jù)的傳輸方式主要包括串口通信和HTTP(超文本傳輸協(xié)議)通信。

        (1) 串口通信。對于一些版本較舊、擴展性較差的系統(tǒng),升級整套信號系統(tǒng)的成本巨大,因此可以另外開發(fā)一套發(fā)送端程序,用以監(jiān)測本地數(shù)據(jù)變化,當有新增數(shù)據(jù)通過串口時將該數(shù)據(jù)傳送給接受端程序。

        (2) HTTP通信。對于一些擴展性較高的系統(tǒng),通過合作開發(fā)網(wǎng)絡接口,使接收端程序能夠直接訪問對應的IP及端口,從而獲取數(shù)據(jù)。

        2) 在線監(jiān)測技術(shù)方案。用戶想通過客戶端實時獲取數(shù)據(jù),需要與服務端建立連接,通過客戶端與服務端互相通信以獲得最新的數(shù)據(jù)。客戶端與服務器網(wǎng)絡通信的技術(shù)目前主流的有AJAX和WebSocket。WebSocket是一種長連接,對一些只需請求一次的操作,保持長連接會占用資源;對服務器的配置要求較高,不支持舊版本瀏覽器。AJAX作為一種成熟的技術(shù),有較多框架支持,相對更加通用,可以進行與服務器異步通信;在請求數(shù)據(jù)的時候不刷新整個頁面,可進行其他操作;數(shù)據(jù)返回后只改變局部內(nèi)容。因此,本項目在線監(jiān)測系統(tǒng)頁面客戶端與服務器選擇AJAX輪詢的方式進行通信。

        3) 推送方式技術(shù)方案。用戶獲取信息的主要載體是手機和郵箱。基于現(xiàn)有的平臺,研究將服務器與郵箱接口、手機APP程序接口進行對接,當服務器接收到新數(shù)據(jù)時,通過相關(guān)索引找到相應的聯(lián)系人及聯(lián)系方式,然后進行推送。采用這種推送方式可實現(xiàn)外網(wǎng)實時接收故障信息。

        4) 多終端展示技術(shù)方案。在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的客戶端可通過 CSS3的 Media Query和頁面的 Viewport實現(xiàn)不同尺寸的終端展示不同的布局樣式。一些界面交互控制可通過Javascript腳本進行操作。數(shù)據(jù)圖表采用Html5的Canvas畫布實現(xiàn)取代Flash,通過操作Canvas可實現(xiàn)響應的縮放。

        5) 應急技術(shù)方案。故障應急處置是現(xiàn)場最有意義的一環(huán),是最能改善企業(yè)效益的關(guān)鍵點??赏ㄟ^以下方式優(yōu)化原有模式的故障處理流程。

        (1) 加強故障的指向性。監(jiān)測系統(tǒng)對故障類型進行關(guān)聯(lián)索引,當收到相應故障信息時,除了推送故障信息之外,同時推送相應故障的處理指南,方便依照規(guī)范處理故障。

        (2) 減少無關(guān)信息干擾。平臺通過Glink的開發(fā)指令功能在Glink群上為每個故障設置一個指令,點擊相應的指令則跳轉(zhuǎn)到相應故障的對話框,每個指令下只回復相應故障的信息。

        3 應用情況及分析

        本文所研究的城市軌道交通信號系統(tǒng)在線監(jiān)測信息集成化平臺目前已應用于廣州地鐵5號線,試運行至今效果明顯:故障數(shù)據(jù)及列車狀態(tài)等信息能在界面上實時正確地顯示;報警信息能及時推送到用戶終端上,有效提高了技術(shù)人員與管理人員對現(xiàn)場情況的把控;現(xiàn)場維修人員也能及時收到故障處理指南推送,提升了故障處理的時效性。本研究改善優(yōu)化了原有的信號系統(tǒng)監(jiān)測模式, 平臺具有靈活性、擴展性等特點,目前處于示范應用階段,平臺將陸續(xù)接入廣州地鐵4、6、7號線的數(shù)據(jù)。

        平臺的科學性、先進性和創(chuàng)新性主要體現(xiàn)在:①可通過PC、平板、手機等終端實時獲取信號系統(tǒng)的相關(guān)信息;②能夠采集整合不同線路信號系統(tǒng)的故障信息,典型關(guān)鍵設備的故障信息采集準確率達到92%以上;③故障信息推送至用戶手機和郵箱,用戶可實時接收到最新的故障通知;④推送故障信息的同時推送故障處理指南,并針對每個故障建立了相應的故障對話指令,便于跟蹤故障情況。

        4 結(jié)語

        本研究解決了城市軌道交通信號系統(tǒng)各監(jiān)測系統(tǒng)的封閉性問題,實現(xiàn)了管理信息共享,提高了各級組織內(nèi)部的有效協(xié)作性和快速反應能力。通過多接口、多線程、多終端等技術(shù)實現(xiàn)了主動向用戶推送故障信息的監(jiān)測新模式,減少了用戶的信息篩選時間,優(yōu)化了人員配置,提高了信息傳送準確度。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可開展故障點分析、設備可靠性評估、優(yōu)化應急處置等研究。平臺目前仍處于不斷優(yōu)化調(diào)整階段,數(shù)據(jù)源龐大,開發(fā)難度高,因此實現(xiàn)城市軌道信號系統(tǒng)在線監(jiān)測平臺化需要各信號系統(tǒng)廠商積極配合,以不斷創(chuàng)新監(jiān)測模式。

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