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恒大30浦和红钻:地铁自动化系统中云计算技术的运用

时间:2020-01-03 10:39作者:郑涛
本文导读:这是一篇关于地铁自动化系统中云计算技术的运用的文章,随着国民经济的持续、快速、健康发展,新型城镇化战略的积极、稳妥、有序推进,我国地铁跨入蓬勃发展的黄金机遇期。地铁高速化、密集化、多样化、网络化和智能化的特征日益显现。

日本浦和红钻主场 www.tczvwo.com.cn   摘    要: 国家提出“加强两化融合,推进信息化基础设施、应用系统、数据标准统筹建设,为政府提供一体化信息支撑,为公众提供便捷信息服务”的要求,地铁信息化建设将依托“云计算、大数据、物联网、移动应用、人工智能”等新技术的支撑,重构业务应用体系格局,向着跨专业业务整合的方向,将国家政策落实,进一步支撑地铁信息化可持续发展。

  关键词: 地铁; 云计算; 大数据;

  1、 地铁信息技术发展背景

  随着国民经济的持续、快速、健康发展,新型城镇化战略的积极、稳妥、有序推进,我国地铁跨入蓬勃发展的黄金机遇期。地铁高速化、密集化、多样化、网络化和智能化的特征日益显现。地铁在交通运输体系中承担着越来越重要的角色和作用。我国地铁在建设初期采用一线一批,一批一建的方式,信息系统基本上也是随用随建设,缺少统筹规划,导致系统相对独立,应用、数据、网络、设备设施等资源集约利用率不高。当前,世界各国广泛采用以信息化促进地铁发展的战略,信息化已覆盖地铁的建设、运营、管理、安全、服务等各个领域。我国强力推进“互联网+地铁”战略,信息化建设也已进入到大规??⒑陀τ媒锥?。云计算、大数据等信息技术在地铁行业逐渐得到应用,自动化、信息化和智能化已成为地铁发展的必然趋势。

  2 、地铁自动化系统概述

  地铁自动化系统主要包括信号系统、综合监控系统、电力监控系统、能源管理系统、环境与设备监控系统、火灾自动报警系统、视频监视系统、门禁系统、乘客信息系统、自动售检票系统、广播系统、公务电话系统、专用电话系统、屏蔽门系统等。

  通过对上述自动化系统深入分析,发现实质上它们都是对不同设备的监控系统,以对机电设备监控系统为主,也对与工程结构相关的设备、检测仪表进行监控。计算机监控系统是地铁自动化系统的主要表现形式。

  伴随地铁管理水平的提升以及新技术的应用,地铁自动化系统建设规模不断扩大,计算机类设备的数量显着增多。计算机类设备作为商用级设备,其网管功能较弱,配置、管理复杂,并且各个系统单独设置,为地铁机电设备系统的运营、维护和管理带来了诸多不便。以地铁线路传统方案为例,综合监控系统(ISCS)、视频监视系统(CCTV)、自动售检票系统(AFC)、乘客信息系统(PIS)、车场智能化系统、运营资产管理等系统全线共需设置PC服务器两百多台,台式计算机两百多台,存储三十多套。站在地铁总体高度考虑自动化系统的建设,更大范围的信息共享,更高程度的系统集成,将会提高整个工程的建设水平,云技术的应用则成为地铁自动化系统未来的发展方向。
 

地铁自动化系统中云计算技术的运用
 

  3 、地铁既有线路各自动化系统硬件使用情况

  通过对既有线路控制中心及典型车站、换乘站的信号系统、综合监控系统、乘客信息系统、视频监视系统服务器、工作站的CPU规格型号、负载、内存负载、磁盘利用率、增长率进行统计,可得出以下结论:

  (1)各站点均独立设置服务器,车站级服务器占比总服务器数量90%以上,但CPU利用率较低,部分占用率低于5%。同时因系统级别为“容错级”即系统容忍单点故障,服务器等关键设备均采用1+1备份方式,导致CPU资源的严重浪费。

  (2)CPU计算能力随着技术的进步越来越强,以CPU SPEC测试值为衡量基准,CPU SPEC平均值小于200。而地铁业务系统因其需求的稳定性变化较少,即系统对于计算能力需求相对稳定,在未来项目实施时将面临更高的CPU资源浪费。

  (3)个别设备CPU负载率较高,均值超过60%,长期工作于高负载率工况将降低设备寿命。而传统硬件架构,不具备性能动态调整功能,调整计算能力的唯一手段是更换性能更高的硬件设备,投资大实施难度高。

  4 、云技术在地铁应用的迫切性

  美国国家标准与技术研究所(NIST)对云计算的定义如下:云计算是一种可以普适、方便、按需地通过网络访问可配置的共享计算资源(如网络、服务器、存储、应用和服务)池的模式,计算资源可以在最少的管理开销和服务提供商干预下快速提供和释放。

  云计算技术是众多技术的整合概念,针对云计算在地铁自动化系统中的应用,其关键特征概括如下:虚拟化、分布式部署弹性计算高安全性。

  采用云技术与资源充分利用的虚拟化技术,一台2路服务器大约可以提供给20个虚拟桌面正常使用,具体到综合监控服务器,一台4路高配的服务器可以供大约15个综合监控系统的车站服务器正常运行,考虑到服务器容错/动态负载等功能可保证10个车站的正常运行。

  通过以上分析,采用云计算技术,可以充分提高系统硬件资源的利用率,节省耗电成本和空间成本,降低工程总体造价。同时,若地铁各业务应用系统都按照云计算的统一标准进行开发实施、注册部署,可以方便地对各类业务工作进行标准化管理,从统一运维的角度对系统进行规范管理,在大大降低管理成本的同时,也大量的节约系统的运行成本,进一步提高了地铁项目的建设水平。

  未来,基于目前融合的云平台架构,可以构建基于该平台的PaaS层服务,实现各业务系统数据的智能联动,真正提升城市轨道行业的信息智能化,为构建智慧地铁奠定基础。

  5、 规范编制情况

  2017年7月,中国城市轨道交通协会启动了《新一代智慧城市轨道交通体系的信息技术系统的IT架构及信息安全规范》的编制,此规范的编制包含了协会、地铁公司、设计院、厂家的人员,经过2年多的研讨、编制,2019年7月,在2019北京国际城市轨道交通高峰论坛上发布了《智慧城市轨道交通信息技术架构及网络安全规范》,此规范共3本,包含了3个部分,《第1部分:总体需求》、《第2部分:技术架构图》、《第3部分:网络安全》。

  为了进行设计规范的编制,中城协启动了技术方案研究工作,编制了5本规范,分别为《城市轨道交通云平台构建及部署方案研究》、《城市轨道交通大数据平台技术方案研究》、《城市轨道交通云平台网络拓扑架构技术方案研究》、《城市轨道交通云平台网络安全技术方案研究》、《城轨交通线网运营指挥中心系统方案研究》,目前,这5本规范已经完成征求意见稿的修改,计划近期发布。

  2019年4月,中国城市轨道交通协会在北京召开《城市轨道交通信息化工程设计规范》启动会,目前规范的编制工作正在顺利进行,计划2020年完成设计规范的报批和发布工作。

  6 、云平台技术在地铁行业的应用情况

  目前,呼和浩特地铁1号线、2号线采用云平台设计方案进行了多业务系统的承载,其中呼和浩特1号线已进行试运行阶段,云平台系统运行良好,计划2019年12月底正式投入试运营,此项目开通后,将成为全球第一个采用云平台进行综合业务承载的地铁线路。太原地铁2号线也采用云平台方案进行综合业务承载,目前已经完成设备招标。其他城市地铁也在进行相关研究,例如:武汉、青岛、西安、昆明等。

  7、 结论

  针对地铁各业务系统信息孤岛严重、基础设施分散、标准规范缺失等特点,以云计算、大数据共享为技术核心的云平台以及中城协牵头的规范编制可以很好的解决上述问题。以呼和浩特地铁云平台为代表的项目已经对云平台在地铁行业的应用进行了验证,随着国家对云计算、大数据技术的推广,地铁行业云平台的应用将越来越广。

  参考文献

  [1] 地铁设计规范:GB50157-2013.中华人民共和国住房和城乡建设部.
  [2] 智慧城市轨道交通信息技术架构及网络安全规范:T/CAMET11001.1-2019.中国城市轨道交通协会.

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