城市轨道交通集中告警系统关键技术分析

潘良 桂文峰 徐庆 贾涛

摘 要：我国城市轨道交通迅猛发展，通信系统结构复杂，如何高效运维保障，集中告警系统已必不可少。本文从集中告警系统设计原理出发，对系统的关键功能需求、关键架构和一些关键实现技术细节进行分析，为国家城市轨道交通的建设和运营提供坚实的保障的系统日常维护、今后的改进、完善，提供有用的技术参考。

关键词：轨道交通;集中告警系统;系统组成;系统功能;C/S架构;分层架构;动态加载;SNMP协议;TCP/IP;Socket

中图分类号：U284.59 文献标识码：A

0 引言

随着中国城市轨道交通建设的飞速发展，智能化的城市轨道交通运维管理系统同步建设和发展，为管理和保障轨道交通系统的持久运行提供了强有力的工具平台。其中集中告警系统围绕复杂的轨道交通专用通信系统告警提醒、响应、控制的管理而设计，以告警集中、便捷、有效管理为出发，同步城市轨道交通建设的完善和发展。目前，集中告警系统，对传输、无线、公务电话、专用电话、时钟等子系统实现了统一集中监控管理，具备了可视化的人机界面，实时展示各系统运行状态，实时对发生的告警，通过人机界面的醒目变化、响亮的声响、邮件、短信等手段及时提醒运维管理人员，确保险情得到有效响应和控制。

随着高科技技术的发展和融合，集中告警系统也将在功能扩展、数据处理智能化上得到不断提升，将为智能化城市轨道交通运维管理、为中国经济的发展助力。

本文从技术原理出发，对目前城市轨道交通集中告警系统的组成、功能、架构和关键技术进行分析，为相关从业者提供参考。

1 系统总体概述

1.1 遵循的标准

城市轨道交通集中告警系统的设计起源于轨道交通专用通信系统的网管系统，遵循ITU-T G.803，G.783，G.784，G.733，G.774s，Q.821，Q.822，M.3011，M.3010，M.3300等建议及国内相关标准，其内容包括：管理系统组织模型，设备的OAM&P接口设计，用户工作站的功能设计管理管理，通信功能，网元级管理系统等。

1.2 系统组成

集中告警系统是对轨道交通专用通信系统的各个子系统的告警进行集中管理，这些子系统主要包括传输系统、公务电话系统、专用电话系统、专用无线系统、CCTV系统、有线广播系统、通信电源系统、集中录音系统、时钟系统。

为达到各子系统告警的集中管理，集中告警系统设立在控制中心（网管中心、监控中心）。常见的设备组成部分由服务器、告警监控终端以及打印机等辅助设备构成。软件组成部分由运行于服务器的前置通信服务软件、数据库和运行于告警监控终端电脑的可视化告警监控管理软件构成，服務器通过以太网连接各个子系统，并实时采集获取专用通信系统各个子系统设备的状态、数据，历史数据和告警记录存放在数据库中。下图1为集中告警系统组成图。

2 关键技术分析

2.1 C/S系统架构

C/S系统架构是集中告警系统关键技术之一，即大家熟知的Client客户机/Server服务器简单高效的2层结构。它是大部分桌面应用软件系统采用的体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销，适用于局域网普遍使用。

如下图2所示，各环节均采用了C/S架构，服务端软件与子系统间，服务端软件与数据库间，服务端软件与客户端软件间，均采用了C/S架构。

2.2 软件分层架构

良好的软件架构决定了软件系统的性能和效率，集中告警系统核心组成部分服务端软件，采用典型分层架构，如图3所示，简单分为数据采集分析层和告警数据管理层。结构简单，容易理解和开发，不同技能的程序员可以分工，负责不同的层，每一层都可以独立测试，其他层的接口通过模拟验证，利于维护和扩展。

2.3 动态加载软件模块

通信系统各个子系统是不同厂商的产品，获取告警信息数据的通信协议和数据格式都不同，因此集中告警系统服务端底层数据采集适配十分关键。

实现方法是将数据采集解析、数据分析封装在模块软件中，在软件运行过程中通过数据库配置信息，由服务端软件对模块软件进行动态加载，实现对各子系统的动态接入，而无需对系统进行重启。

2.4 网络通信协议

2.4.1 SNMP简单网络管理协议

简单网络管理协议（SNMP）是通信设备厂商采用的一种比较常见的基于UDP的通信接口协议，多用于网络管理，在集中告警系统里，子系统提供SNMP代理端功能，集中告警服务端实现SNMP管理端功能，获取实时告警信息数据。协议简单有效，以下图4是SNMP协议的5种操作：

如图4所示，SNMP协议一共5种报文操作：

（1）Get-requset操作：集中告警系统发起获取传输系统一个或多个参数值;

（2）Get-next-request操作：集中告警系统发起获取传输系统紧跟当前参数值的下一个参数值;

（3）Set-request操作：集中告警系统发起设置传输系统一个或多个参数值;

（4）Get-response操作：传输系统响应返回一个或多个参数;

（5）Trap操作：传输系统主动发起的报文，通知集中告警系统有某些事情发生。

2.4.2 TCP/IP传输控制/网络协议

集中告警系统中，除了使用SNMP协议，其他大部分都使用了TCP/IP协议。该协议是四层体系结构，应用层、传输层、网络层和数据链路层。TCP/IP有较高的可靠性，确保了系统的稳定性和可靠性，也具备应用层通信协议自定义的灵活性。

集中告警系统中，基于TCP/IP采用Socket编程，与子系统采用Client/Server模式进行通信，应用层协议由子系统厂商或集中告警系统厂商提供，另一方按照通信协议和Client/Server模式的约定实现对应软件模块开发。Socket建立通信连接的过程如图5所示。

3 结束语

随着城市轨道交通的迅速发展，集中告警系统也逐步走向了成熟。在实际运维工作中的使用，积累了大量的经验，同时，随着各种应用新技术的普及如B/S架构互联网技术，BIM系统3D视觉模型计数，基于数据深度分析的AI技术。我们认识到，集中告警系统也将得到不断的完善和加强，使之在运维工作中更加高效、更加智能化，必将为城市轨道交通建设和运营提供坚实的保障，融入智慧城市的一环。

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