轨道交通综合监控系统测试流程及测试方案设计

2011-05-08李潇潇

铁路计算机应用 2011年4期

李潇潇

（国电南瑞科技股份有限公司轨道交通技术分公司，南京 2 10061）

轨道交通综合监控系统是实现轨道交通自动化管理的重要工具，具有互联子系统多，监控对象多，数据处理量大，通信复杂等特点。综合监控系统不但要与各互联子系统进行单独测试，还要对整个系统进行集成测试，工作量大且繁杂。因此，制定好完整的测试流程及测试方案很有必要。本文以苏州轨道交通1号线综合监控系统测试为例，进行了总体设计。

1 综合监控系统总体结构

综合监控系统（ISCS）采用2级管理（中央级和车站级）、3级控制（中央级、车站级和现场级）的分层分布式结构。中央级综合监控系统位于控制中心（OCC），由服务器、工作站、网络设备、通信前置器（FEP）、打印机、综合显示屏（OPS）等组成。车站级综合监控系统位于各车站、车辆段及停车场，由服务器、工作站、网络设备、通信前置器（FEP）、打印机、综合后备盘（IBP）等组成。现场级包括各集成系统的控制层设备。

ISCS网络由主干层、局域层和现场层3层网络组成。主干层用于控制中心与各车站、车辆段局域网的连接，主干网络传输通道一般由通信传输网络提供，采用千兆以太网；局域层即控制中心、各车站、车辆段、培训中心的局域网一般采用100/1000 Mbps以太网。现场层网络指各子系统控制层网络，一般采用工业控制网络或现场总线。

2 测试总体流程设计

ISCS的测试分为内部测试、工厂测试以及现场测试3个阶段，所有测试均在试运行前完成。整个测试流程遵从了自上而下的“V”型软件生命周期的管理原则。

2.1 内部测试阶段

为开发阶段的软硬件内部测试，目的是保证设备运行的可靠性和稳定性。硬件内部测试包括EMC测试、各种形式试验等，软件内部测试包括各个模块测试及模块集成后的系统级测试。

2.2 工厂测试阶段

包含接口协议测试、各个系统的厂内测试（简称FAT）、整个系统的厂内集成测试（简称IFAT）。

以苏州轨道交通1号线为例，综合监控系统工程包括ISCS主体系统、环境与设备监控系统（BAS）、闭路电视监视系统（CCTV）和广播系统（PA）。与ISCS主体系统集成互联的子系统有：环境与设备监控系统（BAS）、闭路电视系统（CCTV）、广播系统（PA）、电力监控系统（SCADA）、火灾自动报警系统（FAS）、屏蔽门系统（PSD）、防淹门系统（FG）、乘客信息系统（PIS）、自动售检票系统（AFC）、信号系统（ATS）、门禁系统（ACS）等；与BAS子系统通信的子系统有：低压配电、冷水机组、EPS、变频器、FAS子系统等。

工厂测试阶段首先要进行的是接口协议测试，苏州轨道交通1号线综合监控接口协议测试包括ISCS主体系统与各子系统的接口协议测试及BAS子系统与相关子系统的接口协议测试。

厂内测试FAT的对象为所有拟发往现场的设备，这些测试重点是对硬件以及基础性软件的测试，苏州轨道交通1号线综合监控系统工程进行FAT的系统包括ISCS主体系统、BAS子系统、PA子系统和CCTV子系统。FAT测试将在各系统设备的生产厂家所在地单独对各系统进行测试。

厂内集成测试IFAT是以ISCS主体系统为核心，将各个相关系统进行集成以后的集成测试。在厂内集成测试期间，从ISCS人机界面(HMI)到接口子系统的接口设备（服务器/控制器）进行对点及功能测试。

2.3 现场测试阶段

包括由ISCS 服务器到终端设备的端对端测试、功能测试和性能等测试。根据现场条件，现场端对端测试分2步进行：

（1）在主干网开通前，各子系统与现场设备进行对点功能测试和性能等测试，然后以车站为单元进行从ISCS主体系统人机界面到末端设备的端对端测试，对于第3方接口系统需要该系统按进度配合ISCS进行测试，如FAS、PSD和AFC等。

（2）当主干网开通后，从OCC进行端对端和功能测试，性能测试可在现场端对端和功能测试基本完成后进行，如果某些现场设备不具备条件将跳过，等条件具备再补测。

综上所述，苏州轨道交通1号线综合监控系统工程测试总体流程如图1。

3 工厂测试阶段测试方案

3.1 接口协议测试方案设计

包括接口的协议测试及接口的冗余切换等，目的在于验证报文的正确性以及冗余切换机制的正确性。协议的测试应通过实际设备进行，一般不建议采用模拟器进行协议测试，如图2。

图1 综合监控系统工程测试总体流程图

图2 接口协议测试环境示意图

3.2 ISCS主体系统FAT测试方案设计

ISCS主体系统的FAT主要测试主体系统的服务器、交换机、FEP和工作站等硬件设备以及核心软件的通用功能，如遥控、数据处理、标签、趋势、报警、事件、打印、权限和对时等。

苏州轨道交通1号线ISCS主体系统的测试环境包括OCC和一个车站，各硬件设备将按照最终的集成方式和配置进行搭建和测试。其硬件系统结构如图3。

ISCS主体系统FAT主要测试内容包括硬件测试及软件通用功能测试。

硬件测试的范围包括服务器、交换机、FEP、工作站、IBP盘、OPS、工作台和机柜。其中，服务器、交换机、FEP和机柜一起进行硬件测试，测试的内容包括设备外观检测、运行状况检测、系统配置检测。IBP盘、OPS和工作台将另行在生产厂家进行工厂测试（FAT）。

软件通用功能测试的内容如下：

功能测试：通过对系统配置和软件功能的检验，验证各子系统的各项功能是否满足设计要求。

HMI测试：检查画面的布局、图元的形状、颜色等是否符合设计要求；检查点表内的所有设备是否均已在画面显示。

冗余测试：主要验证在某个服务器、FEP或交换机出现故障时，系统运行不受影响，各项功能是否满足设计要求。

性能测试：通过测试验证系统是否满足响应时间、网络负荷、设备状态更新时间、设备负载等技术指标要求。

容量测试：检测服务器的内存、磁盘存储、扩展槽；交换机端口等容量是否满足设计要求。

可靠性测试：检测所有应用软件、系统软件在连续运行的情况下所有功能是否正常。

图3 ISCS主体系统FAT测试环境示意图

3.3 IFAT测试方案设计

IFAT的主要任务是在主体系统软件平台上将各个系统进行集成功能的测试。苏州1号线ISCS的IFAT测试环境包括OCC、车辆段、3个典型车站。

在对数据库和画面进行点对点测试时，将简化配置，只搭建与测试相关的硬件设备（控制中心和车站的服务器），通过替换数据库和画面配置进行全线各站的点对点测试，如图4。

IFAT主要包括下列内容：

硬件检查：由于各主要硬件已在FAT进行了测试，IFAT只是对用于测试的硬件设备的配置及其连接进行检查。

功能测试：根据ISCS最终的功能设计文件，测试检验系统是否满足设计功能和运营操作的要求。系统功能测试需覆盖各系统的所有接口数据点，进行100%数据点的功能测试。

图4 ISCS点对点测试环境示意图

点对点测试：在厂内集成测试期间，从ISCS人机界面（HMI）到接口子系统的接口设备（服务器/控制器）进行对点测试，目的是验证从ISCS到接口方接口设备（服务器/控制器）数据的正确性。点对点测试将按双方签订的数据点表100%进行，测试完成后，点表的修改须根据变更流程进行控制。应做到控制中心/每个车站在出厂之前完成该站的100%点对点测试。

性能测试：以单体的FAT性能测试结果为基础，IFAT性能测试的内容除了包括常规的实时数据/操作响应时间外还包括冗余设备的切换时间、服务器和网络的负载测试等。