高速鐵路災害監測系統智能化聯調聯試平臺研究

杜亞宇，王 瑞，包 云，武明生

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081）

高速鐵路災害監測系統主要對高速鐵路沿線的風速風向、雨量、雪深、公跨鐵橋異物侵限突發事件進行監測[1]。災害監測系統的聯調聯試主要對系統的前端采集設備和后臺監測終端的各種性能參數進行測試，并根據鐵路局的實際運用情況開展相關模擬測試，是保證線路正常開通運行的至關重要的環節[2]。

隨著高速鐵路的大規模建設，高速鐵路災害監測系統的規模越來越大，系統與系統之間的互聯關系越來越復雜，按照傳統的測試方法，已經無法滿足現有的運輸情況對軟件性能的要求[3]。現階段高速鐵路災害監測系統的聯調聯試工作主要由人工完成，測試過程中還需要申請天窗點，申請流程復雜并且安全隱患大，其中，風速風向報警延時測試涉及到大量數據校對與計算，靠人力來完成需要耗費大量的時間，尤其多條線路并發測試時，難以按時完成測試工作，智能化聯調聯試成為必然的發展需求。

國內外智能化測試研究已取得了很多重要的成果，現階段不同領域的智能化測試方法主要包括：故障類型識別法，故障影響域分析法，故障干預法[4-5]。雖然在實際的軟件測試過程中包含較多的第三方測試軟件，如WinRunner、QTP等，但是在具體領域的某些特定軟件很難采用第三方測試軟件進行測試。目前，在高速鐵路災害監測系統中采用智能化測試的方法應用較少，而系統的運行維護數據，特別是故障數據，體現了設備的即時健康狀況，基于運行數據對系統的運行情況進行測試更具有時效性和準確性[6]。

本文旨在從高速鐵路災害監測系統聯調聯試的內容出發，基于系統的運行和維護數據，建立一個智能化聯調聯試平臺，為系統的整體評價提供科學依據。

1 平臺概況

1.1 基本信息

災害監測系統智能化聯調聯試平臺（簡稱：平臺）需要錄入的基本信息包括：測試的具體設備、測試的系統版本、測試的內容、測試的階段、測試人員的權限[7]。

1.2 測試內容

平臺主要測試內容，如表1所示。

表1 平臺主要測試內容

1.3 測試類型

根據具體測試內容的必要性將測試類型分為3種：（1）類測試為必做測試內容，此項測試建議全自動進行；（2）類測試為一般測試內容，此項測試建議半自動進行或者手動進行；（3）類測試為協商測試內容，此項測試建議在測試人員與被測方協商確定測試方案后，手動進行測試[8]。

1. 4 測試方法

平臺按照測試的需要分為自動化測試和半自動化測試。

（1）自動化測試由測試人員在智能化測試平臺直接進行操作，獲取測試的基本信息，設定好測試的步驟之后，由系統自動執行測試過程，自動進行分析，最后得到測試結果[9]。自動化測試方法，如圖1所示。

圖1 自動化測試方法

（2）半自動化測試需要災害監測系統的操作人員和測試人員進行配合后測試，測試人員在智能化測試平臺發布操作命令，災害監測系統操作人員在得到命令后執行操作，由智能化測試平臺對災害監測系統的數據進行采集，同時完成數據分析過程得到測試結果。半自動化測試方法，如圖2所示。

圖2 半自動化測試方法

1.5 測試結果

經過對獲取的信息進行綜合分析之后，得到分析結果，內容包括：被測設備的硬件安裝情況、系統網絡狀況和系統功能實現情況。

2 平臺測試用例配置

平臺測試用例按照災害監測系統的終端屬性進行測試用例的設定，根據鐵路總公司相關技術標準要求和各個鐵路局的規定，測試用例的設定分為自動設定和手動設定[10]。自動設定測試用例的方式為按照平臺數據庫中已有的測試用例直接使用；手動設定方式為對平臺數據庫中已有的測試用例通過增加和刪除等操作對測試用例進行修改。

平臺測試用例配置過程，如圖3所示。

圖3 平臺測試用例配置過程

2.1 系統配置方式

平臺在進行測試用例配置過程中會通知測試人員選擇測試用例的配置方式，測試用例的配置方式分為自動設定和手動設定2種方式。

2.2 系統信息采集方式

平臺的信息采集模塊對被測系統的設備信息進行采集后傳輸給測試用例配置模塊，測試用例配置模塊在收到信息采集模塊的信息后會讓測試人員選擇采用全自動化測試方式、半自動化測試方式、手動測試方式3種模式的某一種開展測試。

（1）全自動化的測試方式根據系統數據庫與被測系統版本以及硬件設備自動完成測試用例的配置，經過測試人員的確定，智能化測試系統自動完成所有測試步驟。（2）半自動化測試方式，需要在系統根據采集的信息完成測試用例配置后，根據測試人員的指令逐步開展測試。（3）手動測試方式需要在測試用例完成設定后，由測試人員對每個測試步驟確認后，逐步開展。

2.3 系統測試方式

測試人員在完成測試方式的選擇之后，系統會提示測試人員進行測試用例設定方式的選擇。若選擇自動設定，平臺會根據采集到的被測終端相關信息，自動加載相關測試用例信息。若選擇人工設定測試用例，則平臺會由測試人員手動配置測試用例，測試用例配置完成后系統自動進行測試用例的保存。

完成測試用例的設定后，平臺測試用例執行模塊根據測試用例設定模塊的相關內容執行測試用例。

3 平臺測試流程

平臺主要對系統的前端采集設備和后臺監測終端進行測試。測試工作主要由平臺的控制模塊和測試模塊共同來完成，控制模塊負責測試相關模型信息的建立，測試模塊負責模型測試過程的開展，平臺具體的測試流程，如圖4所示。

圖4 平臺測試流程

3.1 模型建立

在模型建立階段，由平臺的設備控制模塊自動識別災害監測系統的軟件和硬件信息。在完成系統終端設備硬件和軟件的信息采集完成后，在平臺終端彈出測試基本信息選擇框，由測試人員選擇并填充相關信息。高速鐵路災害監測系統的基本信息包括系統類型、系統版本、終端類型、終端型號、廠家名稱等。測試的相關基本信息包括測試方式、測試用例設定方式、測試日期、測試姓名、測試地點。根據鐵路局確定的限速規則，在測試過程中設定風、雨、雪、異物侵限報警的限速區段，以及不同報警級別對應的限速值。在設計文件中根據設計的實際情況，選擇測試的具體內容，并設定判別標準。

3.2 模型測試

在模型測試階段，平臺測試模塊在信息系統終端和測試相關信息采集完成后，根據相關技術標準的要求、系統的軟硬件信息、測試人員選擇的測試方式進行測試用例的配置。測試用例的設定方式分為自動化設定和手動設定，自動化設定方式為平臺默認選擇系統數據庫中已有的標準測試用例，人工設定測試用例為在系統數據庫原有測試用例的基礎之上，增加或者減少部分測試項以及自定義相關測試內容以達到系統的測試要求。結合模型建立過程中的具體內容，分為靜態測試分析和動態測試分析，靜態測試分析主要對系統配置、硬件環境進行分析檢查確定是否具備測試環境，動態測試分析主要通過在前端設備輸入測試數據，檢查輸出結果是否與鐵路局的限速一致，并且系統的整個流程技術指標是否滿足設計文件的技術要求。

3.3 測試開展

平臺設備測試模塊根據已經選擇好的測試方式逐步開展測試過程，在設備測試模塊開展測試任務的同時，設備控制模塊實時采集被測前端采集設備、后臺監控終端、系統網絡以及系統運行情況的信息，并將這些信息傳送給設備測試模塊。平臺設備測試模塊在完成每項測試任務后，根據設備控制模塊傳輸過來的相關信息，進行綜合技術分析，得出測試結果。設備測試模塊在對每項測試內容的數據進行分析之后，將各項測試結果進行匯總，最后得到系統的整體測試報告，完成整個測試過程。

4 平臺特點

利用高速鐵路災害監測系統智能化聯調聯試平臺對高速鐵路災害監測系統進行智能化測試，可以實現對高速鐵路災害監測系統的前端采集設備和后臺監測設備進行全方位測試，其特點如下：

（1）高速鐵路災害監測系統智能化聯調聯試平臺智能化程度高，能夠有效地減少現場測試人員的數量，提高測試效率。同時通過系統有效的算法實現對系統整體性能的綜合性評價，減少人為因素對評價準確性的干擾。

（2）隨著高速鐵路路網規模的不斷擴大，高速鐵路災害監測系統的互聯互通情況越來越復雜，不同鐵路局對系統的要求存在差異，測試人員面臨的挑戰越來越大。平臺能夠根據鐵路局要求和系統的實際情況進行測試用例的定制，能夠幫助測試人員在復雜環境下最快地完成測試任務。

（3）使用平臺能夠有效地規范測試流程，使得測試人員能夠按照統一規范的步驟和內容完成測試任務，減少人為因素對測試的干擾。

5 結束語

平臺的研究為高速鐵路災害監測系統的大規模建設、驗收和監控提供了良好的基礎。在今后的高速鐵路災害監測系統智能化聯調聯試的研究過程中，將加強對平臺與既有災害監測系統軟件接口的研究。使得該平臺可以運用于系統的整個生命周期，不僅可以在線路開通運行前對系統的整體安裝調試情況進行測試，而且可以在開通運行后實現對系統的全過程監控。