文/吳正中，北京城建設計發(fā)展集團產業(yè)化推進部技術副總、北京城建智控科技有限公司總工程師

2020年3月，中國城市軌道交通協(xié)會發(fā)布《中國城市軌道交通智慧城軌發(fā)展綱要》，《綱要》中明確指出城軌云大數據是未來智慧城軌建設的主要趨勢。2018年，在北京城建智控科技有限公司承擔的青海德令哈有軌電車建設中，就采用了基于云平臺的有軌電車智能控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)解決方案

多年來，有軌電車的發(fā)展歷經變遷，最早有軌電車控制系統(tǒng)采用的是道岔控制系統(tǒng)，比如說大連和長春的54路；沈陽渾南建設時，開始采用地鐵的控制系統(tǒng)建設模式，也就是有了通信、信號系統(tǒng)，到現(xiàn)在，控制系統(tǒng)基本已發(fā)展成為弱電集成系統(tǒng)，即有軌電車智能控制系統(tǒng)。

有軌電車智能控制系統(tǒng)采用的是調度運營綜合一體化應用平臺，采用了融合和集成的方法，平臺融合了運營調度系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，集成了電力監(jiān)控、辦公自動化等系統(tǒng)。系統(tǒng)基于云平臺，實現(xiàn)了全專業(yè)上云。利用云計算的虛擬化技術，對所有硬件資源進行整合，實現(xiàn)IT設備集約化設計。

·在IaaS層，開發(fā)了云管平臺，根據業(yè)務需求彈性分配資源，進行動態(tài)遷移管理，實現(xiàn)自動化運維?！ぴ赑aaS層，采用微服務架構，向業(yè)務系統(tǒng)提供各種數據庫、中間件、消息隊列等服務，同時設置大數據平臺。

·在DaaS層，采集了全系統(tǒng)、全類型的數據，為智慧指揮、智慧運營和服務提供全時空的數據。

·在SaaS層，采用微服務架構，對所有弱電子系統(tǒng)的功能進行顆?；鸱?，通過微服務化的設計方案提取通用功能，對專用功能進行更小的顆?；途毣O計，根據業(yè)務需求進行功能系統(tǒng)重構，最終實現(xiàn)打破所有系統(tǒng)的邊界，改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)只把弱電子系統(tǒng)進行界面集成，信息交互不及時；硬件上采用傳統(tǒng)服務器，資源利用率不高等現(xiàn)狀。

系統(tǒng)其他特點及經濟效益

基于云平臺的有軌電車智能控制系統(tǒng)，最大程度對硬件資源池進行了整合，利用云計算技術把所有的服務器進行了集約化管理，形成一個統(tǒng)一的硬件資源池。同時，引入大數據的技術，取代傳統(tǒng)的實時數據庫，利用大數據實現(xiàn)系統(tǒng)進行大量的數據采集和存儲，進一步實現(xiàn)數據的挖掘和分析。

圖1 系統(tǒng)架構圖

圖2 傳統(tǒng)系統(tǒng)與基于云架構的有軌電車智能控制系統(tǒng)對比圖

為了實現(xiàn)硬件資源池的最大合理化應用，北京城建智控科技有限公司自研了智能控制一體機，采用模塊化的設計方案，利用計算單元、交換單元、存儲單元、擴展單元取代了傳統(tǒng)的服務器、交換機、存儲，所有的供電和通訊通過“背板”設計來實現(xiàn)，大量減少各設備間通信、供電的線纜，同時各功能模塊支持熱插拔，方便運維。一體機實現(xiàn)在整個系統(tǒng)的建設、調試階段，大量縮短安裝和調試的時間，減少故障源，提高設備的可靠性和穩(wěn)定性，采用熱插拔方式提升設備的可維護性。

德令哈有軌電車在控制中心采用了一套公司自研的智能控制一體機，取代了傳統(tǒng)的12臺服務器、2臺萬兆核心交換機和2臺千兆匯聚交換機，以及若干存儲設備和FEP設備。德令哈有軌電車項目中心一體機除了承載信號系統(tǒng)業(yè)務外，還主要承載了通信專業(yè)的PA、PIS、CCTV、數據承載網、電源和綜合網管業(yè)務，綜合監(jiān)控專業(yè)的電力監(jiān)控、充電樁業(yè)務等。

通過這套架構可看出，如果需要增加新的業(yè)務需求，只需對硬件資源池進行橫向擴展，彈性分配一部分硬件資源給新增業(yè)務系統(tǒng)，就可以把業(yè)務運營在云平臺資源池上。

德令哈有軌電車的某臺一體機虛擬機資料顯示，一體機上采用19臺虛擬機運行各專業(yè)應用，替代了12臺傳統(tǒng)服務器，把所有的服務運行在一體機上。系統(tǒng)采用了微服務的架構方式，其實是把所有的煙囪式子系統(tǒng)通過微服務架構進行重構，同時保證整個弱電子系統(tǒng)的全功能的存在，但是顯示上已經沒有單獨的子系統(tǒng)了。因為已把所有的功能微服務化和模塊化，對所有子系統(tǒng)進行了功能顆?；鸱郑缓笤俑鶕δ芊诸惓蓛刹糠?，一部分是通用的微服務，一部分是專用的微服務，從而實現(xiàn)打破傳統(tǒng)系統(tǒng)之間的壁壘。

這樣改變的優(yōu)勢是除了能夠滿足傳統(tǒng)有軌電車智能控制系統(tǒng)的運營調度、網絡管理、設備維修需求，還能滿足未來智慧運營、智慧運維的需求，一旦需求發(fā)生變化，可以靈活地通過微服務配置新聯(lián)動、新業(yè)務需求，而不需要改動硬件和軟件資源，靈活地把所有的主導權交到用戶手中。

同時，一體機在采集的時候就把所有的數據進行標準化，采用大數據取代了傳統(tǒng)的實時數據庫，數據實現(xiàn)從采集直接進大數據平臺進行使用，減少了中間環(huán)節(jié)，提升了實時性，實現(xiàn)了對數據一次采集、多次運用、一次存儲；大數據平臺可以實現(xiàn)300萬點秒級落盤要求，能滿足傳統(tǒng)一條線數據處理的6-10倍需求，對數據進行集中處理。

基于云平臺的有軌電車智能控制系統(tǒng)可以在建設期、運營期和運維期降低成本，安全性較高、兼容性較強，包容目前所有子系統(tǒng)設備公司的標準協(xié)議和私有協(xié)議，非常符合現(xiàn)代有軌電車弱電系統(tǒng)小、全、活的特征。