摘要:研究目的:结合地铁综合监控系统集成技术的特点和地铁综合监控系统的运营管理要求,验证KVM远程监控技术在综合监控系统中应用的可能。
研究方法:详细分析基于IP的KVM技术原理,比较目前国内地铁综合监控系统的几种实施方案,针对实施综合监控系统集成过程中出现的尚待解决的相关问题,讨论了利用KVM技术的相关解决办法。
研究结果:利用KVM技术,解决了在综合监控系统实施过程中对相关机电系统集成的难题,在不影响系统安全的情况下实现了机电设备的一体化管理,达到了系统集成的效果,并满足了机电设备运营管理的需求。
研究结论:结合目前国内的自动化技术实际水平,针对综合监控系统对相关机电系统集成困难的实际情况,KVM技术可更经济地实现机电设备的集成管理。关键词:地铁;综合监控系统;KVM;远程监控
随着国内城市轨道交通的迅速发展,各种自动化技术也在地铁机电设备管理上得到了广泛应用。早期地铁各机电系统一般是分立设置,独立管理。存在着系统间软硬件平台参差不齐,系统结构及通信协议种类繁杂,系统资源共享困难以及各系统硬件设备配置重复,不利于维护管理等缺点。
随着自动化技术的发展,越来越多的地铁线路开始考虑和实施综合监控系统,通过综合监控系统统一的软硬件平台,实现资源共享,互联互通,有利于紧急情况下的事件处理,提高地铁整体运营调度管理水平。
虽然城市轨道交通综合监控系统的实施方案在国内轨道交通行业内尚存在各种不同的看法,但目前绝大多数兴建的城市地铁已经不同程度地实施了综合监控系统,这也代表了地铁自动化技术发展的趋势。
1 地铁综合监控系统集成方式概述
从目前国内轨道交通集成系统发展的技术水平和实施经验来看,根据集成系统的范围和集成深度的不同,基本可分为5种方案:
1.1 完全集成方案
完全集成就是将地铁的全部配套系统和支撑系统集成为一个系统,是一种理想的集成方式,但涉及面太广,工程实施难度大。特别是实施对包括信号ATS在内的集成,由于信号系统是涉及行车安全的设备,对集成商的要求非常高。完全集成目前国内尚无实施经验。
1.2 部分集成(浅集成)方案
即只对轨道交通部分软硬件平台接近的系统进行集成,优点是技术成熟、容易实施,工程投资增加不大。该方案以满足各集成系统的正常功能为主,但是由于集成的范围有限,对提高地铁系统整体运营效果不大。
重庆轻轨的FAS/BAS系统,深圳地铁一期工程的FAS+EMCS+SCADA都可以看做这种集成方式。
1.3 准集成方案
准集成是将除通信、信号和自动售检票系统外的大多数支撑系统集成为一个系统。这些设备系统的软硬件平台接近,容易实施,同时又能够改善目前各系统分散零乱的局面。
广州市轨道交通三、四号线大学城专线已经为这种集成方式积累了一定的工程经验,随着计算机技术和通信技术的发展,也为这种集成方式提供了有力支持。
1.4 深度集成方案
深度集成方案在准集成方案的集成范围基础上,对各个子系统的集成深度进行拓展。由综合监控系统完成各子系统的现场级功能,使相关子系统真正融入综合监控系统,简化了各子系统与综合监控系统的传输环节和系统间的接口,有利于系统的接口标准化和保证实时性。
正在实施中的广州地铁五号线、深圳地铁3号线、成都地铁1号线均推荐采用这种集成模式。
1.5 信息集成(网络集成)方案
信息集成就是保留目前各系统的分立局面,利用各系统提供的开放式数据接口(OPC,ODBC,JDBC等),增加相应的数据收集、存储、分发和处理系统,实现信息共享和系统间的快速联动。
信息集成的最大优点是保持原成熟的技术和系统不变。缺点是增加了信息的传输和处理环节,实时性较差。
正在实施中的南京地铁2号线采用信息集成方案,暂考虑只监视不控制。
2 KVM技术简介
所谓KVM就是键盘(Keyboard)、显示器(Video)、鼠标(Mouse)的缩写。KVM技术的核心思想是:通过适当的键盘、鼠标、显示器的配置,实现系统和网络的集中管理和控制,提高系统管理员的工作效率,节约机房的面积,降低网络工程和服务器系统的总体拥有成本。利用KVM主机切换系统,即用一套或数套KVM在多个不同操作系统的多台主机之间切换,就可以实现使用一套外设去访问和操作一台以上主机的功能。
KVM主机切换系统不依赖于一台计算机的硬件、操作系统及应用软件。远程工作站或外设可以通过KVM切换器上的按钮操作,或从键盘上的热键或屏s菜单来进行多台主机的切换操作。通过登录KVM主机,远程工作站(或集中工作站)可以对任何一台主机进行仿真操作,包括重启动。
常见的KVM系统构成如图1所示。 针对信息集成方式的综合监控系统,一般是考虑能集中看到或者获取到各系统的相关信息资源。从这个角度来说,KVM能以较小的成本实现相同的功能,不同之处仅仅在于信息分布于各机电设备服务器中,而不是存储在集成后的集中服务器。方案做法是:利用各接入系统提供的客户端工作站,接入基于IP的KVM主机。通过KVM网络,即可仿真各系统的客户端工作站功能,实现对各系统设备的监视和控制的功能。如图2所示。
不同的是,KVM不需要增加数据处理服务器和额外软件等成本。从运营管理的角度来看,既满足了应用要求,又节省了成本。基于IP的KVM系统可以提供多个远程终端同时访问,也可以设置访问安全权限。另外,可以通过对KVM的二次开发,实现相关系统访问嵌入综合监控系统,可以很容易地通过综合监控系统工作站实现对信号ATS等系统管理的功能。
另一方面,对综合监控系统集成范围较大,集成程度较深的系统中,由于软件平台的特殊性,一般无法做到单系统所有的功能(例如单体设备的远程维护),或者说实现相同的功能需要较高的成本(无法利用成熟的软件,需要在新平台上进行开发),因此一般地铁机电设备的维护只能考虑就地编程或设置方式。通过KVM中的串口(或USB)管理设备,可以建立综合监控系统综合设备与远程维护终端的虚拟连接通道(SerialoverIP,类似于网关),从而在远程工作站利用串口工具能很容易实现远程设备的维护。例如FAS主机或者BASPLC一般由供货商提供有专门的维护工具,但集成入综合监控系统后,维护工具要实现远程维护就变得比较困难,因此通过串口管理设备使得远程维护变得十分容易。