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北京地铁19号线弱电控制系统云化、标准化探索

发布时间:2022-09-15 11:50:59 作者:bob贝博在线入口 来源:bob贝博
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  近年来,云计算技术在城市轨道交通得到大量的运用。呼和浩特地铁在国内地铁建设中首先采用了云计算技术,并使之落地。中城协根据全国各地城市轨道交通中云计算的建设方案组织专家编写了城市轨道交通云平台系列技术文件。中城协云平台技术文件的颁布指导了各地城市轨道交通的建设。在北京地铁建设中,北京地铁19号线号线是较早引入云计算技术方案的两条线路。依托同期建设的北京地铁线号线在云化建设中围绕”端、边、云、管“进行了深入探索。

  云平台中虚拟机指通过软硬件的虚拟化技术构建的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。在云平台中创建虚拟机时,需要将实体机的部分硬盘和内存容量以及I/O接口作为虚拟机的一部分。每个虚拟机都有独立的内存、CPU、硬盘和操作系统。云平台中容器化技术是在虚拟机技术上发展起来的。容器化相对虚拟机实现了各应用之间操作系统级的共享,实现了应用库和工具的轻量化。在云平台中,容器技术相对虚拟机技术,重启和迁移的效率更高,设备资源利用更加充分。

  在城市轨道交通中,云平台技术正在大规模应用。但是,云平台中应用程序的发展较为缓慢。在前期建设中,城市轨道交通云平台所承载的应用程序均采用虚拟机方式部署。虚拟机方式在项目中的最大优势是软件适配改动量小,案例多。在城市轨道交通云平台技术推广阶段,虚拟机技术不失为一项正确的抉择。在借鉴前期各地地铁建设云平台的先进经验基础上,北京地铁19号线进行了软件在云平台上采用容器化部署的探索。以行车综合自动化系统为牵头系统,BAS、CCTV、PIS、门禁、通信集中告警、公务电话、时钟、扶梯诊断系统、风机诊断系统、风水联动系统等十余个系统的软件进行了容器化改造部署。经过容器化改造部署后,软件系统形成了以下显著特点:

  1、云平台对软件的管控优势发挥更加充分。由于共享了操作系统,因此,容器化部署的上述软件在软件重新启动、软件交付部署、迁移等方面效率充分提高。这对于运营中的城市轨道交通在今后运维中,发生软件故障时,减少运维抢修时间具有显著的意义。

  2、应用软件对云平台硬件资源利用更加充分。容器化对应用软件操作系统的共享,实现了每个应用系统软件的瘦身,实现了云平台计算资源更加高效的利用。

  3、应用软件国产化更加充分。因容器化的要求,上述系统均实现了从windows平台向linux平台的移植。各系统软件的自主能力大大加强。

  云平台最早大规模应用于IT领域。在IT领域,大量软件以容器化的形式部署在云平台上。城市轨道交通的控制系统引进云平台的理念,应用软件若能以容器化的方式部署,这对云平台在城市轨道交通领域的发展必然带来较大的促进作用。

  北京地铁19号线通信、信号、综合监控等弱电控制系统建设时,在城市轨道交通领域首次提出了采用工业互联网标准的建设方案。工业互联网是国家工业4.0构想的具体体现之一,是现代通信技术,现代控制理论在传统工业领域的运用。目前国家工信部设置了工业互联网专项工作组,不断提出行动计划推动该项领域的发展。19号线在监控系统容器化的同时,以工业互联网标准体系为基础,不断推动各系统之间数据接口、系统功能模块、设备数据模型、软件交付部署等标准化工作。城市轨道交通是中国工业发展的一个领域。城市轨道交通建设一直都有标准化的思路。目前土建单位在推动装配式地铁的建设,实际上就是土建结构的标准化。城市轨道交通弱电控制系统以工业互联网标准为基础,不断发展,实现系统间,系统内的标准化。反过来,这一进程必将丰富完善中国的工业互联网标准体系。

  城市轨道交通弱电控制系统物理位置分布较大。云平台的引入为弱电控制系统提供了较大的计算能力。但是,作为工业控制系统,系统部分功能要求实时性强,现场适应性强,可靠性高。云平台无法满足这些需求,因此,需要在现场部署边缘计算节点,满足实时控制响应需求,同时满足设备实时诊断具有的“不需传、不能传“的特定需求。

  北京地铁19号线依托原现场级控制单元,在保证实时性,可靠性的基础上加强运算能力,创新研发了边缘计算单元。该单元设备既能提供适应城市轨道交通现场工况的实时性,可靠性的控制能力,又能提供相对较强的计算能力。边缘计算单元的部署进一步丰富了城市轨道交通弱电系统的云部署方案;提供了传统非信息化设备向信息化转化的桥梁;汇聚了城市轨道交通车站现场控制的计算能力,实现了车站控制软件的统一部署。

  北京地铁19号线做了数据共享平台、智能调度、大数据应用等很多方面的积极探索,本文只阐述了三个方面。北京地铁19号线的这三个探索,应该是为城市轨道交通在云平台、标准化方面稳步发展的探索。探索过程中积累的经验希望能助力城市轨道交通智慧化的建设。