KVM遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、KVM遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用        摘要:研究目的:結(jié)合地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成技術(shù)的特點(diǎn)和地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)管理要求,驗(yàn)證KVM遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的可能。       研究方法:詳細(xì)分析基于IP的KVM技術(shù)原理,比較目前國(guó)內(nèi)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的幾種實(shí)施方案,針對(duì)實(shí)施綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成過(guò)程中出現(xiàn)的尚待解決的相關(guān)問(wèn)題,討論了利用KVM技術(shù)的相關(guān)解決辦法。      研究結(jié)果:

2、利用KVM技術(shù),解決了在綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中對(duì)相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)集成的難題,在不影響系統(tǒng)安全的情況下實(shí)現(xiàn)了機(jī)電設(shè)備的一體化管理,達(dá)到了系統(tǒng)集成的效果,并滿足了機(jī)電設(shè)備運(yùn)營(yíng)管理的需求。      研究結(jié)論:結(jié)合目前國(guó)內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)際水平,針對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)集成困難的實(shí)際情況,KVM技術(shù)可更地實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的集成管理。關(guān)鍵詞:地鐵;綜合監(jiān)控系統(tǒng);KVM;遠(yuǎn)程監(jiān)控       隨著國(guó)內(nèi)城市軌道的迅速,各種自動(dòng)化技術(shù)也在地鐵機(jī)電設(shè)備管理上得到了廣泛應(yīng)用。早期地鐵各機(jī)電系統(tǒng)一般是分立設(shè)置

3、,獨(dú)立管理。存在著系統(tǒng)間軟硬件平臺(tái)參差不齊,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及通信協(xié)議種類繁雜,系統(tǒng)資源共享困難以及各系統(tǒng)硬件設(shè)備配置重復(fù),不利于維護(hù)管理等缺點(diǎn)。      隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的地鐵線路開(kāi)始考慮和實(shí)施綜合監(jiān)控系統(tǒng),通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一的軟硬件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)資源共享,互聯(lián)互通,有利于緊急情況下的事件處理,提高地鐵整體運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理水平。      雖然城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施方案在國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)內(nèi)尚存在各種不同的看法,但目前絕大多數(shù)興建的城市地鐵已經(jīng)不同程度地實(shí)施了綜合監(jiān)控系統(tǒng),這也代表了地

4、鐵自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。1 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成方式概述      從目前國(guó)內(nèi)軌道交通集成系統(tǒng)發(fā)展的技術(shù)水平和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,根據(jù)集成系統(tǒng)的范圍和集成深度的不同,基本可分為5種方案:1.1 完全集成方案      完全集成就是將地鐵的全部配套系統(tǒng)和支撐系統(tǒng)集成為一個(gè)系統(tǒng),是一種理想的集成方式,但涉及面太廣,工程實(shí)施難度大。特別是實(shí)施對(duì)包括信號(hào)ATS在內(nèi)的集成,由于信號(hào)系統(tǒng)是涉及行車安全的設(shè)備,對(duì)集成商的要求非常高。完全集成目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。1.2 部分集成(淺集成)方案  

5、    即只對(duì)軌道交通部分軟硬件平臺(tái)接近的系統(tǒng)進(jìn)行集成,優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、容易實(shí)施,工程投資增加不大。該方案以滿足各集成系統(tǒng)的正常功能為主,但是由于集成的范圍有限,對(duì)提高地鐵系統(tǒng)整體運(yùn)營(yíng)效果不大。      重慶輕軌的FAS/BAS系統(tǒng),深圳地鐵一期工程的FAS+EMCS+SCADA都可以看做這種集成方式。1.3 準(zhǔn)集成方案      準(zhǔn)集成是將除通信、信號(hào)和自動(dòng)售檢票系統(tǒng)外的大多數(shù)支撐系統(tǒng)集成為一個(gè)系統(tǒng)。這些設(shè)備系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái)接近,容易實(shí)施,同時(shí)又能夠改善目前各系

6、統(tǒng)分散零亂的局面。      廣州市軌道交通三、四號(hào)線大學(xué)城專線已經(jīng)為這種集成方式積累了一定的工程經(jīng)驗(yàn),隨著機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,也為這種集成方式提供了有力支持。1.4 深度集成方案      深度集成方案在準(zhǔn)集成方案的集成范圍基礎(chǔ)上,對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的集成深度進(jìn)行拓展。由綜合監(jiān)控系統(tǒng)完成各子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)功能,使相關(guān)子系統(tǒng)真正融入綜合監(jiān)控系統(tǒng),簡(jiǎn)化了各子系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸環(huán)節(jié)和系統(tǒng)間的接口,有利于系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)化和保證實(shí)時(shí)性。      正在

7、實(shí)施中的廣州地鐵五號(hào)線、深圳地鐵3號(hào)線、成都地鐵1號(hào)線均推薦采用這種集成模式。1.5 信息集成(集成)方案      信息集成就是保留目前各系統(tǒng)的分立局面,利用各系統(tǒng)提供的開(kāi)放式數(shù)據(jù)接口(OPC,ODBC,JDBC等),增加相應(yīng)的數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、分發(fā)和處理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)間的快速聯(lián)動(dòng)。      信息集成的最大優(yōu)點(diǎn)是保持原成熟的技術(shù)和系統(tǒng)不變。缺點(diǎn)是增加了信息的傳輸和處理環(huán)節(jié),實(shí)時(shí)性較差。      正在實(shí)施中的南京地鐵2號(hào)線采用信息集成

8、方案,暫考慮只監(jiān)視不控制。2 KVM技術(shù)簡(jiǎn)介      所謂KVM就是鍵盤(Keyboard)、顯示器(Video)、鼠標(biāo)(Mouse)的縮寫。KVM技術(shù)的核心思想是:通過(guò)適當(dāng)?shù)逆I盤、鼠標(biāo)、顯示器的配置,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的集中管理和控制,提高系統(tǒng)管理員的工作效率,節(jié)約機(jī)房的面積,降低網(wǎng)絡(luò)工程和服務(wù)器系統(tǒng)的總體擁有成本。利用KVM主機(jī)切換系統(tǒng),即用一套或數(shù)套KVM在多個(gè)不同操作系統(tǒng)的多臺(tái)主機(jī)之間切換,就可以實(shí)現(xiàn)使用一套外設(shè)去訪問(wèn)和操作一臺(tái)以上主機(jī)的功能。      KVM主機(jī)切換系統(tǒng)不依賴于一臺(tái)計(jì)算

9、機(jī)的硬件、操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件。遠(yuǎn)程工作站或外設(shè)可以通過(guò)KVM切換器上的按鈕操作,或從鍵盤上的熱鍵或屏幕菜單來(lái)進(jìn)行多臺(tái)主機(jī)的切換操作。通過(guò)登錄KVM主機(jī),遠(yuǎn)程工作站(或集中工作站)可以對(duì)任何一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行仿真操作,包括重啟動(dòng)。      常見(jiàn)的KVM系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。      整合了IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(IP-based)的數(shù)字式KVM可滿足系統(tǒng)管理者對(duì)于遠(yuǎn)程訪問(wèn)的需求。數(shù)字式KVM從被控之服務(wù)器的鍵盤、顯示器和鼠標(biāo)中擷取模擬信號(hào),然后將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字封包,并經(jīng)過(guò)加密與壓縮,使其能夠安全地透過(guò)TCP/IP

10、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。在數(shù)字式KVM的產(chǎn)品中,主控臺(tái)(console)已由一個(gè)remotePC取代,使用者僅需透過(guò)數(shù)字式KVM所提供之remoteclient操控軟件來(lái)接受及傳送遠(yuǎn)程服務(wù)器之所有訊息。對(duì)基于IP的數(shù)字式KVM系統(tǒng)突破傳統(tǒng)的地域限制,同時(shí)監(jiān)控終端的數(shù)量也可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。基于IP的數(shù)字KVM系統(tǒng)方案,監(jiān)控終端可以是具有數(shù)據(jù)處理能力的監(jiān)控工作站。3 KVM在地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用探討KVM系統(tǒng)在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中嚴(yán)格說(shuō)已有部分應(yīng)用。例如,綜合監(jiān)控系統(tǒng)主備冗余的服務(wù)器一般要求管理的時(shí)候采用同一套顯示器等設(shè)備。主備服務(wù)器之間的切換就是通過(guò)簡(jiǎn)單的KVM切換器實(shí)現(xiàn)的,在此不詳細(xì)描述。 &

11、#160;    結(jié)合地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)際需要,尚可以考慮KVM的另外2種應(yīng)用方案:3.1 系統(tǒng)集成及遠(yuǎn)程維護(hù)      從綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成的目的來(lái)看,主要是要實(shí)現(xiàn)信息收集和整合,實(shí)現(xiàn)信息資源共享。以至于不惜成本搭建系統(tǒng)平臺(tái),配置數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行較大規(guī)模的二次軟件開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)集成符合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì),勿庸置疑。但就目前的運(yùn)營(yíng)管理模式來(lái)看,并沒(méi)有帶來(lái)預(yù)想的管理效果。數(shù)據(jù)收集起來(lái)后,如果不能進(jìn)行更深層次的數(shù)據(jù)挖掘,信息價(jià)值將得不到體現(xiàn)。因此,對(duì)于是否花較大的成本來(lái)實(shí)施綜合監(jiān)控系統(tǒng),在業(yè)界仍然存在爭(zhēng)議。1  

12、;             針對(duì)信息集成方式的綜合監(jiān)控系統(tǒng),一般是考慮能集中看到或者獲取到各系統(tǒng)的相關(guān)信息資源。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),KVM能以較小的成本實(shí)現(xiàn)相同的功能,不同之處僅僅在于信息分布于各機(jī)電設(shè)備服務(wù)器中,而不是存儲(chǔ)在集成后的集中服務(wù)器。方案做法是:利用各接入系統(tǒng)提供的客戶端工作站,接入基于IP的KVM主機(jī)。通過(guò)KVM,即可仿真各系統(tǒng)的客戶端工作站功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)各系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視和控制的功能。如圖2所示。      不同的是,

13、KVM不需要增加數(shù)據(jù)處理服務(wù)器和額外軟件等成本。從運(yùn)營(yíng)管理的角度來(lái)看,既滿足了應(yīng)用要求,又節(jié)省了成本?；贗P的KVM系統(tǒng)可以提供多個(gè)遠(yuǎn)程終端同時(shí)訪問(wèn),也可以設(shè)置訪問(wèn)安全權(quán)限。另外,可以通過(guò)對(duì)KVM的二次開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)訪問(wèn)嵌入綜合監(jiān)控系統(tǒng),可以很容易地通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)工作站實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)ATS等系統(tǒng)管理的功能。      另一方面,對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成范圍較大,集成程度較深的系統(tǒng)中,由于軟件平臺(tái)的特殊性,一般無(wú)法做到單系統(tǒng)所有的功能(例如單體設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)),或者說(shuō)實(shí)現(xiàn)相同的功能需要較高的成本(無(wú)法利用成熟的軟件,需要在新平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)),因此一

14、般地鐵機(jī)電設(shè)備的維護(hù)只能考慮就地編程或設(shè)置方式。通過(guò)KVM中的串口(或USB)管理設(shè)備,可以建立綜合監(jiān)控系統(tǒng)綜合設(shè)備與遠(yuǎn)程維護(hù)終端的虛擬連接通道(SerialoverIP,類似于網(wǎng)關(guān)),從而在遠(yuǎn)程工作站利用串口工具能很容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的維護(hù)。例如FAS主機(jī)或者BASPLC一般由供貨商提供有專門的維護(hù)工具,但集成入綜合監(jiān)控系統(tǒng)后,維護(hù)工具要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)就變得比較困難,因此通過(guò)串口管理設(shè)備使得遠(yuǎn)程維護(hù)變得十分容易。 3.2 人機(jī)界面整合      從國(guó)內(nèi)地鐵車站控制室的機(jī)電系統(tǒng)管理工作站來(lái)看,一般包括:綜合監(jiān)控系統(tǒng)工作站兩套(雙屏),信號(hào)系統(tǒng)工作站

15、1套(部分廠家采用兩屏或多屏),自動(dòng)售檢票系統(tǒng)工作站1套,門禁系統(tǒng)工作站1套,旅客信息系統(tǒng)工作站1套,辦公自動(dòng)化系統(tǒng)工作站1套。而一般的地鐵車站通常只設(shè)置2名車站值班人員,要負(fù)責(zé)監(jiān)管如此多的機(jī)電設(shè)備,需要不斷在各系統(tǒng)工作站LCD間切換,使得工作強(qiáng)度增大。      工作站及LCD過(guò)多,不僅不利于整個(gè)車站控制室的工藝布置,而且使得運(yùn)營(yíng)值班人員對(duì)機(jī)電設(shè)備的管理難度增大。雖然可以通過(guò)系統(tǒng)集成來(lái)減少工作站和LCD數(shù)量,但同時(shí)也增加了成本。      通過(guò)KVM系統(tǒng)的應(yīng)用,可以有效地改善車站控制室面臨的這

16、些問(wèn)題。根據(jù)操作人員數(shù)量,保留相應(yīng)的LCD和鍵盤、鼠標(biāo),通過(guò)軟件切換完成不同系統(tǒng)間的訪問(wèn)。由于邏輯上與各系統(tǒng)沒(méi)有任何聯(lián)系,不會(huì)對(duì)各系統(tǒng)的安全造成任何影響。      如果條件許可,可以將KVM的切換和相關(guān)功能嵌入綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)(通過(guò)KVM的接口進(jìn)行二次開(kāi)發(fā))中,從而在綜合監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面中嵌入相關(guān)接入系統(tǒng)的功能,便于運(yùn)營(yíng)管理。從目前的調(diào)研來(lái)看,香港地鐵的某條地鐵線路在車站管理辦公自動(dòng)化系統(tǒng)工作站和另外一個(gè)系統(tǒng)工作站時(shí)就采用了KVM方式。4 選擇KVM系統(tǒng)的注意事項(xiàng)      KVM在地鐵

17、中的具體應(yīng)用還應(yīng)結(jié)合KVM設(shè)備及監(jiān)控系統(tǒng)的MTBF性能要求等綜合考慮,以滿足運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)際需要為目的。主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:4.1 需求的帶寬      由于“KVMaccessoverIP”是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào),因此肯定會(huì)占用網(wǎng)絡(luò)帶寬的。當(dāng)“KVMaccessoverIP”需求的帶寬愈小,就愈不會(huì)影響整體網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作,而使用者操作也會(huì)愈順暢。4.2 是否提供足夠的安全性      安全性是任何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控管服務(wù)器的最大挑戰(zhàn),某些“KVMaccessoverIP”只能提供40-bit或是56-bit

18、加密,但是好的“KVMaccessoverIP”可以提供128-bit加密技術(shù),提供足夠的安全性。4.3 是否能提供良好的鼠標(biāo)同步(MouseSynchronization)操作      由于各種客觀環(huán)境的限制,“KVMaccessoverIP”并不能提供實(shí)時(shí)(realtime)的操作環(huán)境,只能盡量“跟上”(catchup)遠(yuǎn)程PC的鼠標(biāo)動(dòng)作。跟上鼠標(biāo)動(dòng)作的能力,或是與鼠標(biāo)同步的能力,并不是所有的“KVMaccessoverIP”設(shè)備都相同。與鼠標(biāo)同步能力不佳的設(shè)備不僅影響使用者經(jīng)驗(yàn),也會(huì)損及信息管理人員生產(chǎn)力。4.4 可同時(shí)操作的終端數(shù)量      根據(jù)具體的運(yùn)營(yíng)需要確定可同時(shí)操控的終端工作站數(shù)量,應(yīng)根據(jù)各專業(yè)的具體特點(diǎn)選擇可以提供彈性方式組合多使用者及多點(diǎn)訪問(wèn)的KVM切換器解決方案。4.5 是否支持