基于城市轨道交通综合监控系统的Web方案设计

濮卫兴 车兆建 李全飞

（国电南瑞科技股份有限公司，210061，南京∥第一作者，高级工程师）

城市轨道交通综合监控系统（ISCS）通过统一的数据库平台，集成和互连了牵引变电所自动化系统（PSCADA）、环境与设备控制系统（BAS）、屏蔽门系统（PSD）、防淹门（FG）、门禁系统（ACS）、火灾报警系统（FAS）、广播系统（PA）、闭路电视系统（CCTV）、乘客信息系统（PIS）、自动售检票系统（AFC）、信号系统（SIG）、时钟系统（CLK）等多个子系统，约有几十万点的数据容量。但对于企业管理者来说，他们仅需要关注一些重要的数据而不是全部的设备状态信息，同时他们对数据查看的需求具有特殊性和随时性的特点，而不是局限在某个工作站上。在苏州市轨道交通1号线ISCS的设计和实施过程中，针对用户的这种需求，以现有综合监控系统方案为基础，在满足日常运营和应急指挥需求的前提下，提出了 Web系统的设计理念。采用 Web系统，能使企业管理者摆脱空间及操作员工作站数量的限制，能够远程查看重要的轨道交通运营实时信息，通过内部网络调看全线所有摄像机的实时图像，复示ISCS的重要信息。本文以苏州轨道交通1号线工程为例，分析Web系统的设计方案。

1 系统设计

基于ISCS的Web系统主要由实时数据获取模块、事件数据获取模块、数据发布模块、用户管理及权限控制模块等组成。

1.1 硬件构成

Web服务器是 Web系统的核心设备，是 Web浏览器客户端与ISCS、CCTV系统数据交互的桥梁。在系统设计上，将Web服务器作为综合监控的客户端，使用＃1、＃2网口分别连接ISCS网络，双网互为冗余，避免因单点故障而导致数据的不一致。Web服务器＃3网口用于获取CCTV网络中的视频组播数据。Web服务器＃4网口用于对外提供Web服务。该端口连接至轨道交通信息网络上，通过轨道交通的信息网络来实现外部的数据访问。图1是Web系统的网络结构示意图。

在Web服务器与轨道交通信息网络之间设置防火墙，将运营层网络与企业管理层的网络相隔离，当Web系统在接受外界数据访问的时候，可以减少对现有ISCS的影响，以保证现有ISCS的可靠性。

1.2 信息发布

图1 Web系统的网络结构示意图

Web服务器通过ISCS中央级服务器获取所需要的实时数据并存储于Web服务器的实时数据库中，当Web客户端发出数据请求时发送相关数据到客户端显示。Web服务器发布的实时信息主要包括ISCS工作状态信息、PSCADA重要刀闸状态信息及接触网带电信息、BAS主要风机运行状态（相应的站厅、站台温度）信息及电／扶梯状态信息、FAS相关模式信息、AFC客流分布信息等。

1.3 Web视频发布

基于综合监控的Web系统可以通过Web客户端实现CCTV的视频发布。CCTV视频发布主要根据以下原则进行设计：对CCTV系统的影响最小；保证视频安全，不被非法查看；用户操作方便、易用、视频流畅。Web服务系统提供与ISCS中集成CCTV相似的功能，可以在浏览器中查看全线各站的实时视频。授权用户通过摄像机平面布点图选取相应站点位置的摄像机，在浏览器中查看该摄像机的实时视频图像。

2 软件功能设计

2.1 Web系统基础平台

Web系统的基础平台采用Solaris＋Apache＋Postgres的方案。该方案具有性能高、安全性高、脚本执行效率高等诸多优势。对于提供Web服务的系统来说，系统的安全性是非常重要的。本方案选用了具有广泛应用、安全性高的Solaris作为 Web系统的操作系统。在服务器软件上则选用了目前使用量较高的Apache。该软件具备速度快、性能稳定等特点。Web系统的数据库主要用于存储系统配置参数、用户信息数据以及必要的数据交互。本方案选用了Postgres数据库系统。该数据库应用广泛，完全能够胜任大型企业、商业站点的应用。

2.2 Web软件架构

Web系统软件架构由数据池管理模块、ISCS数据更新管理模块及相关的Web服务模块组成（见图2）。将Web服务器作为ISCS的一台普通工作站，通过ISCS软件提供的接口，实现从ISCS获取相关实时数据。Web服务模块还集中实现了系统的配置管理、用户权限管理及优先服务管理等功能。

图2 Web系统软件架构示意图

另外，Web服务器还提供CCTV视频转发服务。Web客户端发出视频请求，通过虚拟的视频转发队列获取对应摄像机的组播视频流并将其转换为单播视频流发送到客户端浏览器，客户端通过内嵌在浏览器中的视频插件即可播放实时画面。

2.2.1 实时数据获取

在Web服务器中维护一个内存实时数据库，用于ISCS数据和Web数据的交互。ISCS数据更新管理进程负责维护该内存数据库中的数据更新，Web服务软件通过调用内存实时数据库提供的函数获取实时数据。在数据点比较少的情况下（＜1000点），采用整体数据更新方案。目前厂内测试的结果为每1000点数据的更新时间≤1s。

ISCS数据更新管理进程仅需要将Web服务器作为ISCS客户端（安装ISCS软件并简单配置），不需要对ISCS主体系统进行改动，所有功能通过ISCS软件提供的功能来完成，对ISCS系统的影响较小。

在收到Web客户端请求内容后，Web服务调用获取数据的函数，将内存实时数据库中的最新数据返回给客户端显示。在时间响应上，从客户端发出画面请求和数据请求指令后，Web服务器调用内存数据库的数据反馈至客户端显示，更新时间≤1 s。在正常情况下，厂内测试的数据显示，客户端数据的更新时间可以在2s以内实现。

2.2.2 CCTV视频发布

Web视频发布的核心是CCTV视频流的接收转换。CCTV系统编码器发出的组播视频流由于其网络的特殊性，无法直接在客户端上播放，需要通过Web服务器进行转发。当Web服务器接收到客户端视频请求时，将调用视频转换队列中的空闲线程为该客户端提供转发服务。视频转换队列应用根据从查询到的摄像机编码器信息获取指定摄像机的组播数据流，以单播的形式发送到指定客户端。每个客户端支持一路视频数据的查看。Web服务器能够提供的可被同时查看的视频源的数量，要根据网络带宽及选取的视频格式来确定。

考虑到苏州轨道交通1号线CCTV传输通道的带宽，Web服务器能够提供查看的视频源数量为N＋1，（N≤44，N为某一时刻中心大厅可同时被调用的图像数量）。Web服务器将获得的控制中心调度台上所有监视器以及控制中心大屏当前已经调用的摄像机编号在摄像机布点图上予以标注（如图3所示，摄像机旁有五角星标志），引导Web用户优先查看该视频源。

Web服务器在提供视频转发服务的同时，会实时监视当前查看的视频流数量，当达到预设数量后，将暂停新的图像查看指令，并给出相应提示。

图3 CCTV视频发布界面示意图

2.2.3 用户权限管理

Web系统具有完善的用户管理功能，提供了可自定义的浏览权限选择及权限级别定义。注册用户可以由系统管理员从后台管理界面输入相关人员信息，也可由需要访问系统的用户自己注册并填写详细信息后由系统管理员在后台确认。

用户登录并通过身份验证后，服务器端获取该用户身份信息并根据当前系统的在线人数及该用户的权限级别来决定是否继续提供服务。如果当前人数未达到所设定的限值，则直接为该用户提供相关数据服务；如果当前人数达到所设定的限值且该用户权限级别较低，则直接将其转向暂时无法提供服务的页面后停止服务并给出等待提示；如果当前人数达到所设定的限值且该用户权限级别较当前已经在线的某些用户权限级别高，则取消权限最低且最先登入系统的用户的服务，接受权限更高的用户进入系统，并提供服务。

3 结语

城市轨道交通ISCS的Web方案，在国内的地铁建设中还处于尝试阶段。本文所讨论的方案基于原ISCS的硬件基础，实现了综合监控重要数据信息的复示及重要CCTV视频图像的发布功能。ISCS中的Web系统与办公信息网络的融合，为企业的运营管理提供了更全面、便捷的信息来源，将成为今后城市轨道交通ISCS的发展方向之一。

［1］南京南瑞集团公司.苏州市轨道交通1号线综合监控系统Web系统设计方案［R］.南京：南京南瑞集团公司，2009.

［2］濮卫兴，车兆建.综合监控系统中闭路电视监控系统的集成与实现［J］.城市轨道交通研究，2011（11）：100.

［3］赵驰.基于Web技术应用的轨道交通综合监控系统方案探讨［J］.中国建设信息，2010（15）：49.

［4］刘佳宝，梁奕，陈天浩.RT21－ISCS综合监控系统中实时历史数据库的设计与实现［J］.城市轨道交通研究，2012（1）：59.