基于系統互操作性的城市軌道交通綜合監控系統測試方法與評估體系

張劭陽 吳 倩 劉浩然 張在龍

（北京市地鐵運營有限公司地鐵運營技術研發中心，北京 102208）

引言

隨著信息系統應用的不斷深入，越來越多的部門不再滿足于本部門的信息共享和業務協同，開始提出跨部門、跨域的信息共享和業務協同管控。但由于組織管理與業務分工的關系，形成了大量的“信息孤島”和“業務孤島”，信息系統的效能未得到充分發揮。系統實現一體化最本質的要求是：各系統之間必須是互聯的、信息必須是互通共享的、應用上必須是互操作的。它使得系統成為一個整體，各分系統間相互提供一致的服務支持，并有效的協同工作。因此，本文針對城市軌道交通綜合監控系統實際業務需求出發，從而構建基于系統互操作性的綜合監控系統檢測及評估方法。

1 系統互操作性概念及城市軌道交通綜合監控系統應用基礎

“互操作（Interoperability）”的概念最早誕生于軍事情報領域，隨著技術和應用的不斷發展，逐步成為各領域系統設計與評估的指導理念。通過互操作可以實現信息系統之間業務協同、信息共享和信息交換，是解決分布式、異構環境下系統整合問題的有效方法。

1.1 系統互操作性概念

當今世界各國都非常重視系統的互聯、互通和互操作問題。互聯的目的是為了解決不同系統異構性問題，互通要解決端系統之間的通信及協作問題，互操作則使整個系統成為一個整體，各分系統間相互提供一致的服務支持，并有效的協同工作。顯然，互聯是互通的基礎，互聯與互通又是互操作的前提，而互操作則是最終目標。互操作與互聯互通關系如圖1所示。

本文在基于最新版的計算機通信詞典中互操作定義，結合系統間互聯互通的概念，認為系統互操作是指在兩個或多個系統間，基于系統安全條件下，各系統保持自治性的同時，開放彼此間相關協議、接口，以滿足用戶對資源和服務的需求，并且支持系統間動態性需求的能力。

圖1 互操作與互聯互通關系

1.2 互操作城市軌道交通綜合監控系統應用基礎

城市軌道交通綜合監控系統是將彼此孤立的各類設備控制系統通過網絡和集成軟件有機的連接在一起，建成一個共享信息平臺。該系統集成或互聯各相關子系統，協調和監控這些子系統的功能，提高各系統的運行效率，降低城市軌道交通運營成本，提高綜合決策水平。目前地鐵的綜合監控大多是以一個以電力監控系統、環境設備監控系統為基礎的，同時與其他獨立的系統如信號系統、自動售檢票系統、廣播系統、視頻監視系統等相互聯系，實現一定的信息互動與資源共享。利用其統一的信息平臺對各專業予系統進行全面的監控，實現各系統之間信息的無障礙交互和各子系統之間有效聯動，從而保證地鐵安全高效的運行，為城市軌道交通現代化管理提供信息化基礎。

系統的互操作作為實現信息系統之間業務協同、信息共享和交換的核心，是解決分布式、異構環境下系統整合的有效方法。將互操作技術引入到城市軌道交通日常運營，要在充分理解互操作技術的基礎上，將互操作體系相關內容與地鐵運營目前的技術、流程、管理等銜接，制定相關標準規范，通過系統集成、自動控制等技術手段實現地鐵運營的綜合、有序、科學管理，形成基于系統互操作性的城市軌道交通綜合監控系統測試與評估方法。

城市軌道交通綜合監控系統的互操作從微觀層面考慮，主要是各專業子系統內部信息之間需要進行數據共享交換和業務協同；無論是橫向業務協同，還是縱向業務協同，都應是雙向的，需要進行業務協同的雙方都有提出請求和接受服務的要求。宏觀層面主要以提高運營的生產效率、服務能力和安全水平為目的，需要實現系統間的信息協同交互業務，使軌道交通系統各個方面的信息資源得到更有效的利用。綜合監控系統架構如圖2所示。

2 系統互操作性測試方法

圖2 綜合監控系統架構圖

由于系統的互操作性測試評估是反映系統間實現的互操作水平，因此，互操作是由參與的各系統共同決定。理論上講，具有相同互操作能力的系統是可以實現相同等級的互操作。但由于實現技術的差異，系統之間有時也難以真正實現互操作，因此，為準確評估系統的互操作性，最好使用測試評估方法。

測試評估法主要是對待評估的系統進行相關的性能測試，根據測試結果評估系統的互操作性。地鐵綜合監控系統互操作性評估方法總體可以分為靜態互操作性評估及動態互操作性評估。

2.1 靜態互操作測試

靜態互操作性測試是指系統不進行實際互聯測試，而是根據設備提供的文檔進行分析，評估系統互操作性問題。是以提出接口、接口內容確認、接口測試，以及這個過程中的審核、存檔為思路展開的。針對接口設計、聯動設計、接口測試等環節的實施提供指導依據，也為過程檢測提供依據。系統連接性檢查過程重點分析系統物理和邏輯接口映射，完成靜態互操作性評估。如：系統連接性和接口的數據內容是否正確；邏輯接口是否正確連接；系統是否正確連接；適當的標準是否已經采納。

2.2 動態互操作測試

動態互操作性測試則是將被測系統直接同其他系統相連，進行實際測試。結合城市軌道交通日常運營不同狀態下的工作需求，主要對綜合監控系統的硬件、軟件部分進行測試與評估。包含系統軟硬件的性能、聯動功能、接口互操作測試等內容。

3 綜合監控系統互操作性測試評估體系

城市軌道交通綜合監控系統互操作性評估體系的建立要結合實際業務需求，根據生產需要。基于綜合監控系統的復雜性，大多主要業務都涉及多專業聯動、協同調控，即某項業務涉及多個子系統。因此，根據系統互操作性測試方法，通過對系統的軟硬件性能要求、接口技術要求以及多專業聯動測試等內容進行評估體系設計。

3.1 系統硬件測試評估

硬件測試評估主要包括前置機、服務器、工作站等硬件設備自身的兼容性和針對硬件產品中不同組件的互換性檢測，要求硬件測試評估宜搭建大于1個完整的車站和調度中心環境下進行測試，硬件監測應在監測環境搭建完畢后啟動。硬件測試評估內容見表1。

3.2 系統軟件測試評估

軟件評估主要包括軟件產品平臺是否能滿足和適應在不同時期和不同專業的需求變化下可自如應對不同版本下的升級能力。軟件平臺測試評估宜搭建大于1個完成車站和調度中心環境進行測試；軟件平臺測試應在監測環境搭建完畢后啟動。軟件平臺測試內容見表2。

表2 軟件平臺測試內容

表3 系統接口評估測試內容

3.3 系統接口測試評估

系統接口測試評估主要是從不同角度進行的多種測試評估（表3），包括協議測試評估、目視測試評估、通訊測試評估、點對點測試評估、端對端測試評估、功能測試評估、性能測試評估。系統接口測試應基于原綜合監控系統需求規格書進行。

3.4 系統聯動測試評估

綜合監控互操作性測試評估除去功能測試外，應對聯動功能進行獨立測試評估，聯動測試應基于用戶需求和被測系統不同特點建立獨立的測試規格書，并進行檢測。聯動測試可進行以下測試：聯動框架的檢測評估；聯動入口條件檢測評估；聯動動作執行檢測評估；聯動內容的檢測評估。

4 結語

目前城市軌道交通中綜合監控系統均含有聯動控制系統，用于多專業間的互操作。隨著越來越多的使用聯動系統和對聯動系統的認可，開始將各種專業都集成或互聯入綜合監控系統中，對降低城市軌道交通各專業之間的互操作難度、增強系統的安全性、提高操作水平起到了積極的作用。而互操作作為實現信息系統之間業務協同、信息共享和信息交換的核心，是解決分布式、異構環境下系統整合的有效方法。因此，通過引入系統互操作性測試與評估，有助于對城市軌道交通綜合監控系統的發展及產品升級，起到輔助參考的作用。