地鐵票務機房中央監控平臺構建

韋明松 薛孝飛

摘要：該文構建了一個地鐵票務機房中央監控平臺，首次提出了分布式TCP/IP聯網、集中管控的三層架構監控平臺模式。利用軟件工程思想設計了平臺的邏輯結構模型，并依據該模型實現了平臺的機房環境系統、IT設備監控系統、報警系統、資產管理、排班管理等子系統，提高了地鐵票務機房的高效、安全、科學管理。

關鍵詞：地鐵票務; 機房; 監控; 平臺

中圖分類號：TP302.1;TP311.52? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0249-04

Abstract： A central monitoring platform of the machine room for the metro ticketing is built， which the three-tier architecture of the monitoring platform based on distributed TCP/IP and Centralized management & control firstly is put up. The logical architecture model of the platform is designed based on the software engineering thought. The subsystems of the machine room environment system， IT equipment monitoring system， alarm system， asset management system， scheduling management system and so on have been implemented， which improves the efficient， safety and scientific management for the machine room of the metro ticketing.

Key words： metro ticketing; machine room; monitoring; platform

1 引言

地鐵票務機房是整個軌道交通運營組織管理核心，需要一個安全級別高、管理科學、嚴格維護的環境來保障機房中的設備正常運行。但是，機房中的灰塵、紙屑、溫度過高或過低等因素[1-3]，會影響機房各種設備正常運轉，甚至毀壞設備;電源故障[4]可能導致整個票務系統癱瘓，影響市民出行，給地鐵公司帶來不可估量的經濟損失及社會聲譽受損等嚴重后果。機房中的各種設備多而雜，人工巡查管理工作量大、易忽視細微環境給設備所帶來的嚴重影響[5-8]。因此，構建一個先進、科學的地鐵票務機房中央監控平臺是保護機房設備的重要措施，也是實現地鐵票務機房智能化管理的核心基礎。

結合南寧市當地環境條件以及票務機房的特殊性要求，筆者利用系統工程思維和軟件工程思想設計了一種基于傳感網絡的地鐵票務機房中央監控平臺，能夠實時掌握地鐵票務機房的動態運行環境，做到了7*24的對機房進行實時監控、集中監控。不僅滿足了地鐵票務機房的需求，還提高了地鐵票務機房管理的信息化水平，提升了地鐵票務機房監控的智能化水平。

2 平臺構建原理

2.1 中央監控平臺架構

地鐵票務機房中央監控平臺利用物聯網采集數據、分布式TCP/IP聯網傳輸數據、集中管控監測業務數據的原理構建了設備層-監控層-報警層的三層架構監控模式，總體架構如圖1所示。

設備層是監控對象，是一組物理和邏輯上相對獨立并向中心服務器提供最原始數據的物理設備所組成，每個物理設備上配備傳感器來采集環境信息。這些設備包括數據采集、控制、協議轉換器、傳感器等模塊，它們協同工作并實時采集空調、漏水、溫濕度、紅外、視頻、門禁等機房環境信息經分析和處理后，通過物聯網匯聚到現場監控工作站和中心服務器，同時也會響應用戶發送過來的命令。中心服務器根據接受的監測數據進行智能分析和處理并做出報警決策，同時接受用戶的控制命令并傳送給設備。報警層從中心服務器獲得決策結果后采取語音、短信、微信、屏幕廣播等多種報警方式提醒值班人員。平臺通過中心服務器對機房設備、用戶和數據進行協同統一的監控管理。

2.2 平臺邏輯結構模型

為了滿足地鐵票務機房管理需求，中央監控平臺的邏輯結構模型需要高度將對地鐵票務機房信息需求不同的關聯部門、設備、領導、值班員、提供服務的企業、平臺管理者等集中到統一的一個能夠動態協作的虛擬組織機構中進行全方位的協同工作，各成員之間能夠良性互動交流。這種通過科學的整體協同優化所實現的地鐵票務機房資源分散、管理集中，能夠提高中央監控平臺智能化的整體性協同能力，提升中央監控平臺的監控服務能力，從而節本省力增效、創造地鐵票務機房中央監控平臺智能化價值達到一個新高度。同時，通過集成機房各個設備所對應的信息系統，將分散在不同的獨立設備中的數據所形成的信息孤島問題，通過模型的協同機制使得設備之間的信息互聯程度得到有效解決，為中央監控平臺智能化管理和決策提供必備的數據支撐。

通過需求調查、分析和討論，按照“管理平臺上移、設備服務下延、機房資源整合”的基本原則，支持“電話語音、手機短信、多媒體、大屏顯示、電子郵件”等多方式報警的要求，將整個地鐵票務機房所涉及的所有設備資源、部門、人員、企業、環境等進行整合和集成，形成一個基于物聯網的智能化地鐵票務機房中央監控平臺，并將農村農業信息化的服務對象劃分為：用戶和機房設備，通過平臺提供的功能為用戶和機房設備進行智能化服務，服務對象中的用戶包括系統管理員、值班人員、部門領導、維護人員、提供設備的企業相關人員等，平臺提供的功能主要由硬件系統、統一接入服務平臺、軟件系統等三個部分構成，所提供的功能涵蓋了地鐵票務機房監控各個方面的應用服務，其邏輯結構模型如圖2所示。

2.3 平臺主要功能模塊

中央監控平臺是用戶與設備進行交互的界面，是用戶與設備之間唯一的通道和橋梁。因此，平臺要實現將用戶的功能需求通過網絡傳送到各個設備，然后設備將根據用戶需求做出相應的響應和反饋;同時，設備所采集或收集的信息通過網絡傳送給用戶，供用戶決策。因此，依據平臺的邏輯結構模型，平臺主要功能模塊包括機房環境系統、IT設備監控系統、報警系統、資產管理、排班管理、安防、紅外和燈光控制等子系統。

2.3.1 機房環境系統

該系統通過在機房特定位置安裝溫濕度、漏水、煙感、消防等傳感器來采集機房的溫濕度、積水、灰塵、紙屑、煙霧、火情等環境數據傳送給中央服務器來實現對機房精密空調、非精密空調、漏水、溫濕度、煙感、消防、機柜、電視墻等設備的集中統一監控和管理，并能實現智能化實時語音電話報警、實時事件記錄等功能，圖3是溫濕度監測功能模塊界面。

系統環境的監測和控制功能融合機房的管理規則，結合所發生的突發情況做出智能化的決策提供給值班人員參考。

2.3.2 IT設備監控系統

通過IT設備提供的TCP/IP、SNMP等協議，實現對機房IT設備的CPU、內存、緩存、進程/線程、硬盤以及網絡設備等實時動態監控，并根據返回數據所設定的上下限值來確定是否報警，從而為值班人員決策提供有效的參考。圖4是服務器監控界面。

2.3.3 數據接口

數據接口分為南向接口（模擬量、RS485、RS232、GSM通信和TCP/IP接入）和北向接口，實現設備數據接入以及與其他平臺的數據互聯。模擬量接入兼容模擬量信號輸入和開關量信號輸入，監控包括市電狀況、電流、電壓、溫度、濕度、漏水、煙霧、紅外等環境參量。RS485接入兼容RS485通信接口，支持電量儀及智能空調控制器等職智能設備接入，可對機房空調遠程控制。RS232接入兼容RS232通信接口，支持帶232接口協議輸出的UPS、精密空調等智能設備的監控。GSM通信兼容無線通信GSM模塊，支持短信收發、告警電話撥打以及GPRS無線通信等功能。TCP/IP接入兼容TCP/IP接口協議，通過SNMP等網絡協議與各個設備進行數據通信。北向接口是OPC Server、DDE Server、SNMP Agent、Roking Server等服務端協議以及數據庫接口協議。

2.3.4 報警系統

由告警等級管理、方式、記錄、查詢和準確性等模塊，報警用戶設置如圖5所示。

告警等級模塊依據設備所產生的突發事件類型選擇不同的報警方式，每一種報警事件以不同顏色和聲音進行區分，事件內容包括報警等級、時間、次數、頻率、位置等。

告警將報警設備點、名稱、監測量、等級、日期、時間、報警值、原因等內容以屏幕、聲音、電話語音、手機短信、微信等方式告知值班人員。一旦機房突發報警事件，屏幕報警會在屏幕最上方自動彈出報警畫面及文字提示以告知值班人員;聲音報警是監控主機的多媒體音箱即時播放錄制的報警聲音并啟動外接聲光報警器來告知值班人員;電話語音報警是通過自動撥打多組值班座機或手機來告知值班人員，這種方式可以滿足機房無人值守需求;手機短信報警是通過自動發送報警短信向預設手機告警。EMAIL報警是向用戶設置的信箱地址發送報警郵件。微信報警是系統通過微信端將報警信息推送至管理人員微信上。

告警記錄以報警事件日志的形式自動記錄報警事件并存儲到數據庫。日志詳細記錄了報警信息的處理過程，包括信息確認人、處理方式、短信電話等報警信息的發送過程和結果，明確到每條信息是否成功發送，以備查詢、讀取和打印，日志不可修改。

告警查詢為用戶提供分類統計、瀏覽和打印報警事件詳細記錄，為機房管理的責任細分提供了科學合理的信息。

告警準確性是通過告警匹配、延時、過濾、分時段屏蔽等方式對報警事件的真假進行確認，以保障告警的準確性和有效性，排除誤報和漏報。

2.3.5 安防系統

通過在機房安裝若干個煙霧傳感器或采集消防主機的報警信號來實時監測機房安防狀態，并通過電話、短信、多媒體等多方式報警，如圖6所示。

2.3.6 紅外和燈光控制系統

該子系統配置了數個紅外探測器及配套燈光控制器，可實現遠程控制開燈或關燈，方便值班人員更好的管理機房的照明，如圖7所示。若有人值班，系統自動打開燈光，提供足夠的工作照明;若無人時，則自動關閉燈光。若有非法闖入或入侵，則及時報警并自動打開燈光，為攝像機提供燈光補償，保證攝像機錄取清晰畫面以備查詢。

2.3.7 漏水監測子系統

該子系統是采用先進的線纜和控制器，在每個機房安裝1套ZGKON-LPC定位漏水監測控制器，配套定位漏水繩、引出線、跳接線、終止端等設備，精確定位漏水位置，精確度可達0.1m，實現對機房大面積、長距離的實時漏水監測。一旦監測到漏水，系統將在屏幕上精確顯示漏水位置，提示機房管理人員及時找到和處理水源。

2.3.8 蓄電池監測系統

蓄電池網絡在線監測系統是利用最新的單體蓄電池參數傳感器技術，結合最新的在線蓄電池內阻測量技術和計算機網絡實時通信技術，實時動態在線監測蓄電池的運行狀況、報告落后和失效電池、事件歷史記錄，可通過網絡提供現場運行數據，實現集中監控管理，解決了蓄電池的遠程監控和狀態檢修的問題，使得蓄電池的日常維護工作均在網絡監控終端完成，如圖9所示。

系統主要由蓄電池內阻采集模塊、主機和電池組電流采集模塊三部分構成。其中，蓄電池內阻采集模塊從溫度探頭內外置、高低壓兩個維度區分了四種內阻檢測模塊型號，分別是外置低壓型、外置高壓型、內置低壓型、內置高壓型。

3 結論

（1）首次提出了分布式TCP/IP聯網、集中管控的三層架構監控模式。

（2）利用軟件工程思想設計了平臺的邏輯結構模型，為實現地鐵票務機房中央監控平臺提供一種新的建模方法。

（3）平臺能夠實時監控機房的環境、傳感器、計算機設備、供配電設備、機柜及配件設備、門禁設備、紅外/燈光設備、攝像設備狀態以及數據流量、網絡負荷、協議包等參數，實時為設備故障和環境情況提供分析依據。

（4）與同類系統相比，可靠性高，平均無故障時間大于20萬小時;具有智能診斷、分級報警、數據管控圖形化、可維護性強等特點。

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