地鐵綜合監控系統數據備份需求分析與方案設計

張獻良 沈信飛 張瑞

摘 要：地鐵綜合監控系統可以實現對地鐵機電設備的實時監控以及實現各子系統之間的協調聯動，通過動態的協調控制保障地鐵的運營安全。綜合監控系統正常功能的實現離不開大量的基礎數據的支持，包括日常運營過程產生的歷史數據、各個子系統實時數據信息等，一旦發生信息干擾或者丟失將會影響綜合監控系統的功能實現，對地鐵的日常運營安全造成較為嚴重的威脅。因此，對地鐵綜合監控系統的數據進行備份極為重要，在系統突發故障時可以利用先進的數據備份和恢復技術，及時對系統進行復原，保障地鐵設施設備的正常運行。本文探討了地鐵綜合監控系統數據備份的必要性，對備份需求進行了重點分析，結合現場實踐情況，從備份方案設計、備份時間策略設計方面分別提出了優化措施，以供相關從業人員參考。

關鍵詞：數據備份;方案設計;綜合監控系統

1? 引言

隨著新技術的發展和應用，地鐵綜合監控系統正朝著自動化智能化方向發展，已成為地鐵調度控制的核心系統。地鐵綜合監控系統數據有機電設備信息、線網基礎信息、行業規范標準等基礎數據，也有日常運營時產生的各類動態數據，包括設備狀態數據、故障數據、操作日志、歷史運營數據等。這些數據是綜合監控系統實現正常功能的基礎，為工作人員進行管理和決策提供了最重要的技術支持。由于動態數據具有很強的時效性以保證能實時反映設備的工作狀態，對動態數據的儲存和備份提出了較高的要求。當發生突發故障導致數據丟失時，需要及時啟用備份數據進行更新，以免對地鐵的正常運營造成較大影響。因此，對地鐵綜合監控系統數據備份需求進行分析探討、提出數據備份優化設計方案，對提高地鐵綜合監控系統運行效率、促進地鐵運營管理水平的提升具有重要的現實意義。

2? 地鐵綜合監控系統數據備份的必要性

一般而言，綜合監控系統在數據庫軟硬件建設安裝時，會設計有一定的容錯和自動恢復功能，同時也會采用雙服務器的形式，對服務器主機進行“熱備”，以防止單個服務器故障導致運營風險。但僅依靠上述兩種手段，對于地鐵監控系統數據安全的保護仍遠遠不夠。

一方面，雖然綜合監控系統數據庫的容錯功能可以自動修復部分故障帶來的數據缺失或者錯誤，對于人工操作失誤具有一定的冗余度，但是對于較為嚴重的事件，如文件永久性刪除、突發災害造成硬件的嚴重破壞等，無法進行自動恢復，仍需要對數據進行另外的備份以重新恢復系統;

另一方面，雙服務器主機的運作形式，目的在于維持綜合監控系統數據的儲存和讀取不發生中斷，數據時刻保持“在線”狀態以持續提供服務，而對數據進行備份的過程則是將“在線”數據轉換為“離線”數據進行長期保存，當突發性事件導致系統崩潰時，可以通過備份數據及時進行系統修復，降低數據中斷導致的影響[1]。因此對地鐵綜合監控系統數據進行備份具有充分的必要性。

3? 地鐵綜合監控系統數據備份需求分析

3.1、數據備份與恢復的范圍

數據備份與恢復的范圍應涵蓋綜合監控系統中與各個地鐵運營直接相關的重要節點，包括中央服務器、車站服務器、調度操作系統、歷史數據庫等，通過人工備份或系統自動備份的方式對數據進行儲存和管理。

3.2、數據備份與恢復的方法

數據備份與恢復的方法包括軟件級備份恢復方法和硬件級備份恢復方法[2]。前者是將監控系統數據備份保存在系統外的其他介質上，當系統出現故障時通過備份數據將系統恢復至備份時的狀態;后者則是通過硬件的冗余，利用備用的硬件設備實現系統的不間斷運行;在實際應用中，使用兩者結合的方法，在軟件級備份的基礎上進行硬件的備份，可以大幅提高綜合監控系統的安全性，保障系統的持續運行。

4? 地鐵綜合監控系統數據備份方案設計

4.1、數據備份系統架構設計

數據備份系統中央級構成有備份服務器、備份磁盤陣列、備份磁帶機和備份磁帶庫等，備份系統中各個關鍵要素的架構形式及連接方式如以下所示：

（一）備份服務器，備份服務器通過自身的LAN端口可以接入監控系統骨干網絡中，進而與骨干網絡中的車站服務器、調度操作系統等進行連接，同時，備份服務器還可通過自身的FC端口接入中央級光纖交換機，通過光纖交換機建立的SAN與綜合監控系統的中央歷史服務器、中央實時服務器以及連接中央服務器的磁盤陣列進行相互連接[3];

（二）備份磁盤陣列和備份磁帶機，通過FC端口與中央級光纖交換機連接，可以方便備份服務器進行數據的讀取和存儲;

（三）備份介質的選擇，以備份磁盤陣列作為首要的備份介質，中央磁帶庫則作為次級的備份介質，整體的備份工作可以通過備份軟件進行操作實施。

4.2、備份軟件

備份軟件是進行系統備份和恢復的主要工具，地鐵綜合監控系統數據的備份與恢復對備份軟件有以下要求：

（一）備份軟件應具有較強的適應性和兼容性，由于地鐵綜合監控系統構成較為龐雜，包括了多個子系統類型，這要求備份軟件具有良好的擴展性，可以適應多個應用平臺的使用要求，對不同數據庫具有兼容性;

（二）備份軟件應具備數據庫自動表級備份和表級歸檔功能，以利于對關系型數據表的長期歸檔及保護;

（三）備份軟件應具備快速恢復功能，在發生突發狀況系統故障的情況下，可以利用恢復磁帶快速進行系統的恢復，避免重裝系統、驅動程序等造成較大延誤，同時，還可利用備份磁帶對崩潰的數據庫進行重建;

（四）備份軟件應具備合成備份功能，根據現場運作要求實現對普通全備份和增量備份的合成。

當前較為通用的數據備份與恢復軟件有Net Worker、Net Backup等。

5? 備份的時間策略設計

5.1、服務器與工作站的系統備份

服務器和工作站的系統備份可以通過備份軟件進行，備份的系統數據以備份時的時間為節點，當系統發生故障需要重新恢復時，可以先通過系統光盤重啟系統，再連接中央磁盤陣列或磁帶庫，使系統可以恢復到前一次系統備份的時間節點。

5.2、數據庫的數據及表的備份

對數據庫的數據備份可以使用備份軟件進行實時備份操作，通過調用數據庫中的數據備份接口來完成每個數據及其日志的備份，以便后續數據恢復時可以按時間點完成所有數據的復原。而對于圖像、音頻、表格、視頻等文件的備份，可以按照每天做增量備份、一個月進行一次全部備份的方法進行，備份工作應在非日常運營時間進行，如凌晨3：00～5：00的時段，進行文件數據恢復操作時也是按照前一次備份的時間節點進行復原。

6? 結束語

地鐵綜合監控系統包含了控制中心系統、車站站級系統、網絡管理系統、施工維護管理系統等多個子系統，通過采用分層體系結構設計，使得各子系統模塊間相對獨立同時又相互協調，將各個子系統集合為有機整體，可以同時實現子系統間的數據信息共享和故障分離。在正常運轉過程中，綜合監控系統需要采集和處理大量的子系統設備狀態數據及其他運營狀態信息，這些信息數據是進行科學合理調度的核心，一旦發生錯漏或者遺失將對地鐵的正常運營造成巨大的風險。

因此必須對關鍵的運營數據進行合理備份，降低地鐵運營風險。文章對地鐵綜合監控系統數據備份的必要性進行了分析，對數據備份與恢復的范圍和方法進行了介紹，結合現場運作情況，從數據備份系統架構設計、備份軟件角度提出了地鐵綜合監控系統數據備份方案設計優化措施，以服務器與工作站的系統備份、數據庫的數據及表的備份為例介紹了備份的時間策略設計。

參考文獻：

[1]元進輝，江開雄，王剛.城市軌道交通綜合監控系統云的應用探索[J].城市軌道交通研究，2019，22（11）：139-142.

[2]胡井海.區間綜合監控系統在單線雙方向自動閉塞線路的應用[J].鐵道通信信號，2019，55（10）：34-36.

[3]李強.基于關聯性模型的城市軌道交通綜合監控系統設計[J].自動化與儀器儀表，2019，（09）：63-66.

作者簡介：

張獻良（1991-），男，合肥賽為智能有限公司BAS工程師，本科學歷，助理工程師，研究方向為城市軌道交通。