地鐵票務(wù)機(jī)房中央監(jiān)控平臺構(gòu)建

韋明松 薛孝飛

摘要：該文構(gòu)建了一個地鐵票務(wù)機(jī)房中央監(jiān)控平臺，首次提出了分布式TCP/IP聯(lián)網(wǎng)、集中管控的三層架構(gòu)監(jiān)控平臺模式。利用軟件工程思想設(shè)計(jì)了平臺的邏輯結(jié)構(gòu)模型，并依據(jù)該模型實(shí)現(xiàn)了平臺的機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)、IT設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、資產(chǎn)管理、排班管理等子系統(tǒng)，提高了地鐵票務(wù)機(jī)房的高效、安全、科學(xué)管理。

關(guān)鍵詞：地鐵票務(wù); 機(jī)房; 監(jiān)控; 平臺

中圖分類號：TP302.1;TP311.52? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0249-04

Abstract： A central monitoring platform of the machine room for the metro ticketing is built， which the three-tier architecture of the monitoring platform based on distributed TCP/IP and Centralized management & control firstly is put up. The logical architecture model of the platform is designed based on the software engineering thought. The subsystems of the machine room environment system， IT equipment monitoring system， alarm system， asset management system， scheduling management system and so on have been implemented， which improves the efficient， safety and scientific management for the machine room of the metro ticketing.

Key words： metro ticketing; machine room; monitoring; platform

1 引言

地鐵票務(wù)機(jī)房是整個軌道交通運(yùn)營組織管理核心，需要一個安全級別高、管理科學(xué)、嚴(yán)格維護(hù)的環(huán)境來保障機(jī)房中的設(shè)備正常運(yùn)行。但是，機(jī)房中的灰塵、紙屑、溫度過高或過低等因素[1-3]，會影響機(jī)房各種設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至毀壞設(shè)備;電源故障[4]可能導(dǎo)致整個票務(wù)系統(tǒng)癱瘓，影響市民出行，給地鐵公司帶來不可估量的經(jīng)濟(jì)損失及社會聲譽(yù)受損等嚴(yán)重后果。機(jī)房中的各種設(shè)備多而雜，人工巡查管理工作量大、易忽視細(xì)微環(huán)境給設(shè)備所帶來的嚴(yán)重影響[5-8]。因此，構(gòu)建一個先進(jìn)、科學(xué)的地鐵票務(wù)機(jī)房中央監(jiān)控平臺是保護(hù)機(jī)房設(shè)備的重要措施，也是實(shí)現(xiàn)地鐵票務(wù)機(jī)房智能化管理的核心基礎(chǔ)。

結(jié)合南寧市當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件以及票務(wù)機(jī)房的特殊性要求，筆者利用系統(tǒng)工程思維和軟件工程思想設(shè)計(jì)了一種基于傳感網(wǎng)絡(luò)的地鐵票務(wù)機(jī)房中央監(jiān)控平臺，能夠?qū)崟r掌握地鐵票務(wù)機(jī)房的動態(tài)運(yùn)行環(huán)境，做到了7*24的對機(jī)房進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、集中監(jiān)控。不僅滿足了地鐵票務(wù)機(jī)房的需求，還提高了地鐵票務(wù)機(jī)房管理的信息化水平，提升了地鐵票務(wù)機(jī)房監(jiān)控的智能化水平。

2 平臺構(gòu)建原理

2.1 中央監(jiān)控平臺架構(gòu)

地鐵票務(wù)機(jī)房中央監(jiān)控平臺利用物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)、分布式TCP/IP聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)、集中管控監(jiān)測業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的原理構(gòu)建了設(shè)備層-監(jiān)控層-報警層的三層架構(gòu)監(jiān)控模式，總體架構(gòu)如圖1所示。

設(shè)備層是監(jiān)控對象，是一組物理和邏輯上相對獨(dú)立并向中心服務(wù)器提供最原始數(shù)據(jù)的物理設(shè)備所組成，每個物理設(shè)備上配備傳感器來采集環(huán)境信息。這些設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集、控制、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、傳感器等模塊，它們協(xié)同工作并實(shí)時采集空調(diào)、漏水、溫濕度、紅外、視頻、門禁等機(jī)房環(huán)境信息經(jīng)分析和處理后，通過物聯(lián)網(wǎng)匯聚到現(xiàn)場監(jiān)控工作站和中心服務(wù)器，同時也會響應(yīng)用戶發(fā)送過來的命令。中心服務(wù)器根據(jù)接受的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和處理并做出報警決策，同時接受用戶的控制命令并傳送給設(shè)備。報警層從中心服務(wù)器獲得決策結(jié)果后采取語音、短信、微信、屏幕廣播等多種報警方式提醒值班人員。平臺通過中心服務(wù)器對機(jī)房設(shè)備、用戶和數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同統(tǒng)一的監(jiān)控管理。

2.2 平臺邏輯結(jié)構(gòu)模型

為了滿足地鐵票務(wù)機(jī)房管理需求，中央監(jiān)控平臺的邏輯結(jié)構(gòu)模型需要高度將對地鐵票務(wù)機(jī)房信息需求不同的關(guān)聯(lián)部門、設(shè)備、領(lǐng)導(dǎo)、值班員、提供服務(wù)的企業(yè)、平臺管理者等集中到統(tǒng)一的一個能夠動態(tài)協(xié)作的虛擬組織機(jī)構(gòu)中進(jìn)行全方位的協(xié)同工作，各成員之間能夠良性互動交流。這種通過科學(xué)的整體協(xié)同優(yōu)化所實(shí)現(xiàn)的地鐵票務(wù)機(jī)房資源分散、管理集中，能夠提高中央監(jiān)控平臺智能化的整體性協(xié)同能力，提升中央監(jiān)控平臺的監(jiān)控服務(wù)能力，從而節(jié)本省力增效、創(chuàng)造地鐵票務(wù)機(jī)房中央監(jiān)控平臺智能化價值達(dá)到一個新高度。同時，通過集成機(jī)房各個設(shè)備所對應(yīng)的信息系統(tǒng)，將分散在不同的獨(dú)立設(shè)備中的數(shù)據(jù)所形成的信息孤島問題，通過模型的協(xié)同機(jī)制使得設(shè)備之間的信息互聯(lián)程度得到有效解決，為中央監(jiān)控平臺智能化管理和決策提供必備的數(shù)據(jù)支撐。

通過需求調(diào)查、分析和討論，按照“管理平臺上移、設(shè)備服務(wù)下延、機(jī)房資源整合”的基本原則，支持“電話語音、手機(jī)短信、多媒體、大屏顯示、電子郵件”等多方式報警的要求，將整個地鐵票務(wù)機(jī)房所涉及的所有設(shè)備資源、部門、人員、企業(yè)、環(huán)境等進(jìn)行整合和集成，形成一個基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化地鐵票務(wù)機(jī)房中央監(jiān)控平臺，并將農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化的服務(wù)對象劃分為：用戶和機(jī)房設(shè)備，通過平臺提供的功能為用戶和機(jī)房設(shè)備進(jìn)行智能化服務(wù)，服務(wù)對象中的用戶包括系統(tǒng)管理員、值班人員、部門領(lǐng)導(dǎo)、維護(hù)人員、提供設(shè)備的企業(yè)相關(guān)人員等，平臺提供的功能主要由硬件系統(tǒng)、統(tǒng)一接入服務(wù)平臺、軟件系統(tǒng)等三個部分構(gòu)成，所提供的功能涵蓋了地鐵票務(wù)機(jī)房監(jiān)控各個方面的應(yīng)用服務(wù)，其邏輯結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

2.3 平臺主要功能模塊

中央監(jiān)控平臺是用戶與設(shè)備進(jìn)行交互的界面，是用戶與設(shè)備之間唯一的通道和橋梁。因此，平臺要實(shí)現(xiàn)將用戶的功能需求通過網(wǎng)絡(luò)傳送到各個設(shè)備，然后設(shè)備將根據(jù)用戶需求做出相應(yīng)的響應(yīng)和反饋;同時，設(shè)備所采集或收集的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送給用戶，供用戶決策。因此，依據(jù)平臺的邏輯結(jié)構(gòu)模型，平臺主要功能模塊包括機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)、IT設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、資產(chǎn)管理、排班管理、安防、紅外和燈光控制等子系統(tǒng)。

2.3.1 機(jī)房環(huán)境系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過在機(jī)房特定位置安裝溫濕度、漏水、煙感、消防等傳感器來采集機(jī)房的溫濕度、積水、灰塵、紙屑、煙霧、火情等環(huán)境數(shù)據(jù)傳送給中央服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)對機(jī)房精密空調(diào)、非精密空調(diào)、漏水、溫濕度、煙感、消防、機(jī)柜、電視墻等設(shè)備的集中統(tǒng)一監(jiān)控和管理，并能實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)時語音電話報警、實(shí)時事件記錄等功能，圖3是溫濕度監(jiān)測功能模塊界面。

系統(tǒng)環(huán)境的監(jiān)測和控制功能融合機(jī)房的管理規(guī)則，結(jié)合所發(fā)生的突發(fā)情況做出智能化的決策提供給值班人員參考。

2.3.2 IT設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

通過IT設(shè)備提供的TCP/IP、SNMP等協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對機(jī)房IT設(shè)備的CPU、內(nèi)存、緩存、進(jìn)程/線程、硬盤以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等實(shí)時動態(tài)監(jiān)控，并根據(jù)返回數(shù)據(jù)所設(shè)定的上下限值來確定是否報警，從而為值班人員決策提供有效的參考。圖4是服務(wù)器監(jiān)控界面。

2.3.3 數(shù)據(jù)接口

數(shù)據(jù)接口分為南向接口（模擬量、RS485、RS232、GSM通信和TCP/IP接入）和北向接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)接入以及與其他平臺的數(shù)據(jù)互聯(lián)。模擬量接入兼容模擬量信號輸入和開關(guān)量信號輸入，監(jiān)控包括市電狀況、電流、電壓、溫度、濕度、漏水、煙霧、紅外等環(huán)境參量。RS485接入兼容RS485通信接口，支持電量儀及智能空調(diào)控制器等職智能設(shè)備接入，可對機(jī)房空調(diào)遠(yuǎn)程控制。RS232接入兼容RS232通信接口，支持帶232接口協(xié)議輸出的UPS、精密空調(diào)等智能設(shè)備的監(jiān)控。GSM通信兼容無線通信GSM模塊，支持短信收發(fā)、告警電話撥打以及GPRS無線通信等功能。TCP/IP接入兼容TCP/IP接口協(xié)議，通過SNMP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與各個設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。北向接口是OPC Server、DDE Server、SNMP Agent、Roking Server等服務(wù)端協(xié)議以及數(shù)據(jù)庫接口協(xié)議。

2.3.4 報警系統(tǒng)

由告警等級管理、方式、記錄、查詢和準(zhǔn)確性等模塊，報警用戶設(shè)置如圖5所示。

告警等級模塊依據(jù)設(shè)備所產(chǎn)生的突發(fā)事件類型選擇不同的報警方式，每一種報警事件以不同顏色和聲音進(jìn)行區(qū)分，事件內(nèi)容包括報警等級、時間、次數(shù)、頻率、位置等。

告警將報警設(shè)備點(diǎn)、名稱、監(jiān)測量、等級、日期、時間、報警值、原因等內(nèi)容以屏幕、聲音、電話語音、手機(jī)短信、微信等方式告知值班人員。一旦機(jī)房突發(fā)報警事件，屏幕報警會在屏幕最上方自動彈出報警畫面及文字提示以告知值班人員;聲音報警是監(jiān)控主機(jī)的多媒體音箱即時播放錄制的報警聲音并啟動外接聲光報警器來告知值班人員;電話語音報警是通過自動撥打多組值班座機(jī)或手機(jī)來告知值班人員，這種方式可以滿足機(jī)房無人值守需求;手機(jī)短信報警是通過自動發(fā)送報警短信向預(yù)設(shè)手機(jī)告警。EMAIL報警是向用戶設(shè)置的信箱地址發(fā)送報警郵件。微信報警是系統(tǒng)通過微信端將報警信息推送至管理人員微信上。

告警記錄以報警事件日志的形式自動記錄報警事件并存儲到數(shù)據(jù)庫。日志詳細(xì)記錄了報警信息的處理過程，包括信息確認(rèn)人、處理方式、短信電話等報警信息的發(fā)送過程和結(jié)果，明確到每條信息是否成功發(fā)送，以備查詢、讀取和打印，日志不可修改。

告警查詢?yōu)橛脩籼峁┓诸惤y(tǒng)計(jì)、瀏覽和打印報警事件詳細(xì)記錄，為機(jī)房管理的責(zé)任細(xì)分提供了科學(xué)合理的信息。

告警準(zhǔn)確性是通過告警匹配、延時、過濾、分時段屏蔽等方式對報警事件的真假進(jìn)行確認(rèn)，以保障告警的準(zhǔn)確性和有效性，排除誤報和漏報。

2.3.5 安防系統(tǒng)

通過在機(jī)房安裝若干個煙霧傳感器或采集消防主機(jī)的報警信號來實(shí)時監(jiān)測機(jī)房安防狀態(tài)，并通過電話、短信、多媒體等多方式報警，如圖6所示。

2.3.6 紅外和燈光控制系統(tǒng)

該子系統(tǒng)配置了數(shù)個紅外探測器及配套燈光控制器，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制開燈或關(guān)燈，方便值班人員更好的管理機(jī)房的照明，如圖7所示。若有人值班，系統(tǒng)自動打開燈光，提供足夠的工作照明;若無人時，則自動關(guān)閉燈光。若有非法闖入或入侵，則及時報警并自動打開燈光，為攝像機(jī)提供燈光補(bǔ)償，保證攝像機(jī)錄取清晰畫面以備查詢。

2.3.7 漏水監(jiān)測子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)是采用先進(jìn)的線纜和控制器，在每個機(jī)房安裝1套ZGKON-LPC定位漏水監(jiān)測控制器，配套定位漏水繩、引出線、跳接線、終止端等設(shè)備，精確定位漏水位置，精確度可達(dá)0.1m，實(shí)現(xiàn)對機(jī)房大面積、長距離的實(shí)時漏水監(jiān)測。一旦監(jiān)測到漏水，系統(tǒng)將在屏幕上精確顯示漏水位置，提示機(jī)房管理人員及時找到和處理水源。

2.3.8 蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)

蓄電池網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)測系統(tǒng)是利用最新的單體蓄電池參數(shù)傳感器技術(shù)，結(jié)合最新的在線蓄電池內(nèi)阻測量技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時通信技術(shù)，實(shí)時動態(tài)在線監(jiān)測蓄電池的運(yùn)行狀況、報告落后和失效電池、事件歷史記錄，可通過網(wǎng)絡(luò)提供現(xiàn)場運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控管理，解決了蓄電池的遠(yuǎn)程監(jiān)控和狀態(tài)檢修的問題，使得蓄電池的日常維護(hù)工作均在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端完成，如圖9所示。

系統(tǒng)主要由蓄電池內(nèi)阻采集模塊、主機(jī)和電池組電流采集模塊三部分構(gòu)成。其中，蓄電池內(nèi)阻采集模塊從溫度探頭內(nèi)外置、高低壓兩個維度區(qū)分了四種內(nèi)阻檢測模塊型號，分別是外置低壓型、外置高壓型、內(nèi)置低壓型、內(nèi)置高壓型。

3 結(jié)論

（1）首次提出了分布式TCP/IP聯(lián)網(wǎng)、集中管控的三層架構(gòu)監(jiān)控模式。

（2）利用軟件工程思想設(shè)計(jì)了平臺的邏輯結(jié)構(gòu)模型，為實(shí)現(xiàn)地鐵票務(wù)機(jī)房中央監(jiān)控平臺提供一種新的建模方法。

（3）平臺能夠?qū)崟r監(jiān)控機(jī)房的環(huán)境、傳感器、計(jì)算機(jī)設(shè)備、供配電設(shè)備、機(jī)柜及配件設(shè)備、門禁設(shè)備、紅外/燈光設(shè)備、攝像設(shè)備狀態(tài)以及數(shù)據(jù)流量、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、協(xié)議包等參數(shù)，實(shí)時為設(shè)備故障和環(huán)境情況提供分析依據(jù)。

（4）與同類系統(tǒng)相比，可靠性高，平均無故障時間大于20萬小時;具有智能診斷、分級報警、數(shù)據(jù)管控圖形化、可維護(hù)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

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