城市軌道交通通信集中告警系統研究

呂兆輝

（ 北京經緯信息技術公司，北京 100081）

城市軌道交通通信系統涉及的子系統繁多，數據量龐大，給維護人員在維護和管理系統時帶來較大工作負擔。集中告警系統利用計算機的網絡技術和數據處理能力，可實現將通信系統中各子系統的所有故障告警信息集中管理和維護，提高工作效率。

本文以深圳軌道交通9號線（簡稱：9號線）通信集中告警系統成功實施案例為研究對象，研究其系統的組成、系統的功能、系統的實現以及系統的維護等內容，旨在為相關從業者提供參考。

1 系統組成

9號線通信系統包含傳輸系統、電話系統、無線系統等10余個子系統，各子系統都具有各自的網管系統和數據輸出格式。為了便于集中維護和管理整個通信網絡，通信系統引入了集中告警系統來對各子系統的告警信息進行收集、處理和顯示，便于維護人員及時對系統做出維護和管理，保障通信系統安全有序運行[1-2]。

通信集中告警系統（簡稱：集中告警系統）由告警終端設備和各子系統的網絡管理設備等組成，主要包括以太網交換機、集中告警終端、網絡管理服務器、打印機等，如圖1所示。通信各子系統在9號線控制中心設置的網管終端通過以太網接口將各自系統主要的故障信息及狀態信息上傳至集中告警管理工作站，實現告警信息集中維護和管理[3]。

圖1 集中告警系統組成圖

2 系統功能

集中告警系統的功能主要包括以下幾個方面：

（1）用戶安全管理：系統用戶登陸安全管理，防止非授權訪問；

（2）系統拓撲顯示：直觀的圖形操作，人機交互方便；

（3）當前告警管理：聲光提示告警，處理功能多樣，可操作性強；

（4）歷史告警查詢：可用時間或子系統等作為關鍵詞來查詢歷史告警數據，并可生成分析圖或分析報表；

（5）給綜合監控系統提供數據：通過系統間接口，可向綜合監控系統傳送告警數據。

2.1 用戶安全管理

集中告警系統可以對用戶登錄和操作權限進行控制，只允許具有相應權限的用戶登錄和操作。登陸界面如圖2所示。

圖2 集中告警系統登陸界面

（1）一般維護人員只具有最初級操作權限以登錄集中告警工作站，顯示本站點（或某分管站點）相關通信子系統設備運行狀態信息及相關的告警信息；

（2）控制中心通信維護人員具有高一級操作權限，可被授權查看9號線全線范圍內各通信子系統運行狀態信息及告警信息；

（3）超級用戶具有最高級權限，能夠在系統中設置告警級別，能夠修改系統配置和告警閥值等，能夠設置和查看每位操作人員的操作權限和口令，能夠實施系統網絡管理功能等。

2.2 系統拓撲顯示

如圖3所示，集中告警系統提供友好的用戶界面，以動態圖的方式顯示網絡拓撲，在網絡拓撲圖上實時、動態地顯示9號線線網及其設備的運行狀態和故障信息。

圖3 集中告警系統用戶界面

在用戶界面中，子系統連接狀態圖顯示了被管理子系統的連接狀態，如圖4所示。紅色表示連接正常且有告警，綠色表示連接正常無告警，藍色表示連接斷開。

圖4 各子系統的連接狀態圖

線路站點拓撲圖包括線網控制中心、車輛段、停車場以及各車站等站點的實時告警信息，并通過聲音、顏色變化來反映當前網絡的運行。集中告警設備系統實時采集各站點通信子系統的所有告警，根據各通信子系統提供的運行狀態信息及告警信息，實現故障準確定位，并在拓撲圖的相應站點圖標上進行顯示。

2.3 當前告警管理

集中告警系統能夠對收集到的實時告警信息或網絡狀態進行及時處理。該系統提供了多種告警信息處理功能供維護人員按照需求進行操作。這些功能主要包括：子系統連接狀態、圖形化處置、告警信息查詢、告警信息提醒以及告警信息綜合管理等功能。

（1）子系統連接狀態

維護人員可實時查詢連接到集中告警系統的各個子系統的連接狀態。

（2）圖形化處置

在系統線路拓撲圖上可直觀的監測線路各個車站的告警數量、告警級別等信息。

（3）當前告警信息查詢

對于當前的最新告警信息，集中告警系統能夠快速直觀地展示，并且不同告警級別的待處理告警信息分別以不同顏色顯示。查詢到當前告警之后，維護人員可對相應的告警信息進行處置。

（4）告警信息提醒

該功能用于將告警信息按照線路站點或者子系統進行提醒，便于維護人員及時處理當前告警。

2.4 歷史告警查詢

在集中告警系統的歷史告警統計查詢功能中，可以實現“按產生時間”、“按車站”、“按子系統”、“按告警級別”、“按告警狀態”五種類型對歷史數據進行查詢。對于統計查詢到的數據，可以使用柱狀圖、餅狀圖或Excel報表的形式導出[4]。

（1）按產生時間統計查詢

以告警產生時間段為參數進行告警信息統計查詢，可查詢到在指定時間段內產生的全部告警信息，并且以時間先后順序顯示。

（2）按車站統計查詢

在指定時間段內以指定車站為參數進行告警信息統計查詢，可查詢到指定車站在指定時間段內產生的告警信息。

（3）按各子系統統計查詢

在指定時間段內以指定子系統為參數進行告警信息統計查詢，可查詢到指定子系統在指定時間段內產生的告警信息。

（4）按告警級別統計查詢

在指定時間段內以指定告警級別為參數進行告警信息統計查詢，可查詢到按不同告警級別分類的歷史告警信息。

（5）按告警狀態統計查詢

在指定時間段內以告警狀態為參數對警信息進行統計查詢，可以查詢到指定時間段內不同告警狀態的歷史告警信息。

2.5 數據提供

綜合監控系統作為一個在集成平臺支持下對各專業進行統一監控的系統，集成了多個專業系統，實現各專業系統的信息共享及系統之間的聯動控制功能，提高運營效率，為實現城市軌道交通現代化運營管理提供信息化基礎[5]。

集中告警系統數據整合了通信系統的告警監測數據，通過與綜合監控之間的接口將數據上傳至綜合監控系統，實現了綜合監控對整個通信系統的監控。

3 系統實現

通信集中告警系統的結構設計采用瀏覽器/服務器（B/S）模式，按照數據采集、數據處理和數據輸出的數據處理流程進行模塊化設計[6]。系統結構如圖5所示。

圖5 集中告警系統結構設計圖

3.1 數據采集

數據采集模塊與通信子系統進行業務數據通訊，采集各個業務子系統的心跳提示、故障報警、告警修復反饋等實時告警信息。由于各個業務子系統接口協議的設計不盡相同，在數據采集模塊的設計實現中，一個重要的設計機制是采用接口適配器；具體來講，傳輸系統、時鐘系統等具體的業務就要分別擴展相應的傳輸接口適配器和時鐘接口適配器。接口適配器將采集來的各個子系統的業務數據解析成為集中告警系統通用數據結構，調用統一的數據存儲服務接口，將采集到的各業務子系統的數據存入數據庫中。

數據采集模塊采用Servlet方式集成到系統Web容器中，Web容器一旦啟動，即啟動了采集模塊線程，集中告警系統及時與各業務子系統進行數據交互。

3.2 數據處理

數據處理是集中告警系統的核心功能，數據處理模塊通過WEB容器實現數據處理的功能。在系統結構的設計中，持久層提供數據的持久化存儲和訪問，業務層提供各類功能的業務邏輯處理，控制層提供對用戶訪問邏輯跳轉的控制。

3.3 數據輸出

數據輸出模塊就是要把數據的收集和處理結果展示給用戶，是系統功能直觀的表現。在系統結構設計圖中，表現層提供用戶訪問功能數據視圖的呈現。表現層中，用戶訪問數據通過2種方式進行獲取：一種是通過視圖層方式，讓用戶通過瀏覽器實現對系統的核心功能（系統管理、告警處置、統計查詢、系統自動服務）進行訪問；一種通過將告警數據以Web務方式對外提供訪問接口，聲光顯示設備以輪詢訪問方式調用系統服務接口，一旦獲取到有告警數據或告警數據達到一定閥值，以聲光方式向用戶提醒。系統短消息平臺輪詢訪問Web服務，當系統有較高級別告警信息時短信通知用戶[7]。

4 系統維護

集中告警服務器與工作站采用B/S結構設計模式，維護重點僅在服務器層面，簡化了系統的維護和使用，節約了維護成本，減少了維護工作量[8]。

9號線運營對告警服務器的維護主要有以下內容：

（1）告警信息上報維護：靈活適應告警需求，刪除或增加告警上報信息；

（2）陳舊告警數據清理：廠家建議可設置服務器端自動刪除3個月之前的的數據存儲，緩解內存壓力；

（3）靈活響應運營方的要求：可按實際需求調整數據庫中的告警信息級別、調整接入子系統數量或種類等。

5 結束語

深圳9號線目前正在運行的這套通信集中告警系統，集用戶權限、拓撲告警顯示、告警信息查詢、歷史記錄導出等多功能于一體，實現了維護人員在一套告警系統終端平臺就可對整個通信系統的告警信息進行維護和處理，有效保障了系統的安全運行。希望本文能為相關從業人員提供參考。

[1]上海申通地鐵集團有限公司軌道交通培訓中心.城市軌道交通通信技術[M]. 北京：中國鐵道出版社，2012：191-195.

[2]杜呈欣，康 進，闞庭明. 軌道交通專用通信集中告警系統設計[J]. 鐵路計算機應用, 2013, 22（9）：19-22.

[3]義 軍. 軌道交通通信集中告警系統設計與實現[J]. 電子世界，2017（15）104-106.

[4]張 濤，張 琦. 新一代調度集中系統日志告警模塊程序設計[J]. 鐵路計算機應用，2016，25（2）：61-63.

[5]傅劍虹. 地鐵專用通信集中告警管理系統的建設[J]. 城市軌道交通研究，2014，17（8）：139-141.

[6]汪曉臣, 于 鑫, 闞庭明,等. 城市軌道交通通信集中告警系統設計與實現[J]. 現代城市軌道交通， 2014（3）：27-30.

[7]尹 文. 城市軌道交通通信系統的集中告警[J]. 城市軌道交通研究，2013，16（3）：130-134.

[8]陳東伐. 城市軌道交通通信集中告警系統的方案設計[J]. 城市軌道交通研究，2011， 14（8）：51-53.