基于系统互操作性的城市轨道交通综合监控系统测试方法与评估体系

张劭阳 吴 倩 刘浩然 张在龙

（北京市地铁运营有限公司地铁运营技术研发中心，北京 102208）

引言

随着信息系统应用的不断深入，越来越多的部门不再满足于本部门的信息共享和业务协同，开始提出跨部门、跨域的信息共享和业务协同管控。但由于组织管理与业务分工的关系，形成了大量的“信息孤岛”和“业务孤岛”，信息系统的效能未得到充分发挥。系统实现一体化最本质的要求是：各系统之间必须是互联的、信息必须是互通共享的、应用上必须是互操作的。它使得系统成为一个整体，各分系统间相互提供一致的服务支持，并有效的协同工作。因此，本文针对城市轨道交通综合监控系统实际业务需求出发，从而构建基于系统互操作性的综合监控系统检测及评估方法。

1 系统互操作性概念及城市轨道交通综合监控系统应用基础

“互操作（Interoperability）”的概念最早诞生于军事情报领域，随着技术和应用的不断发展，逐步成为各领域系统设计与评估的指导理念。通过互操作可以实现信息系统之间业务协同、信息共享和信息交换，是解决分布式、异构环境下系统整合问题的有效方法。

1.1 系统互操作性概念

当今世界各国都非常重视系统的互联、互通和互操作问题。互联的目的是为了解决不同系统异构性问题，互通要解决端系统之间的通信及协作问题，互操作则使整个系统成为一个整体，各分系统间相互提供一致的服务支持，并有效的协同工作。显然，互联是互通的基础，互联与互通又是互操作的前提，而互操作则是最终目标。互操作与互联互通关系如图1所示。

本文在基于最新版的计算机通信词典中互操作定义，结合系统间互联互通的概念，认为系统互操作是指在两个或多个系统间，基于系统安全条件下，各系统保持自治性的同时，开放彼此间相关协议、接口，以满足用户对资源和服务的需求，并且支持系统间动态性需求的能力。

图1 互操作与互联互通关系

1.2 互操作城市轨道交通综合监控系统应用基础

城市轨道交通综合监控系统是将彼此孤立的各类设备控制系统通过网络和集成软件有机的连接在一起，建成一个共享信息平台。该系统集成或互联各相关子系统，协调和监控这些子系统的功能，提高各系统的运行效率，降低城市轨道交通运营成本，提高综合决策水平。目前地铁的综合监控大多是以一个以电力监控系统、环境设备监控系统为基础的，同时与其他独立的系统如信号系统、自动售检票系统、广播系统、视频监视系统等相互联系，实现一定的信息互动与资源共享。利用其统一的信息平台对各专业予系统进行全面的监控，实现各系统之间信息的无障碍交互和各子系统之间有效联动，从而保证地铁安全高效的运行，为城市轨道交通现代化管理提供信息化基础。

系统的互操作作为实现信息系统之间业务协同、信息共享和交换的核心，是解决分布式、异构环境下系统整合的有效方法。将互操作技术引入到城市轨道交通日常运营，要在充分理解互操作技术的基础上，将互操作体系相关内容与地铁运营目前的技术、流程、管理等衔接，制定相关标准规范，通过系统集成、自动控制等技术手段实现地铁运营的综合、有序、科学管理，形成基于系统互操作性的城市轨道交通综合监控系统测试与评估方法。

城市轨道交通综合监控系统的互操作从微观层面考虑，主要是各专业子系统内部信息之间需要进行数据共享交换和业务协同；无论是横向业务协同，还是纵向业务协同，都应是双向的，需要进行业务协同的双方都有提出请求和接受服务的要求。宏观层面主要以提高运营的生产效率、服务能力和安全水平为目的，需要实现系统间的信息协同交互业务，使轨道交通系统各个方面的信息资源得到更有效的利用。综合监控系统架构如图2所示。

2 系统互操作性测试方法

图2 综合监控系统架构图

由于系统的互操作性测试评估是反映系统间实现的互操作水平，因此，互操作是由参与的各系统共同决定。理论上讲，具有相同互操作能力的系统是可以实现相同等级的互操作。但由于实现技术的差异，系统之间有时也难以真正实现互操作，因此，为准确评估系统的互操作性，最好使用测试评估方法。

测试评估法主要是对待评估的系统进行相关的性能测试，根据测试结果评估系统的互操作性。地铁综合监控系统互操作性评估方法总体可以分为静态互操作性评估及动态互操作性评估。

2.1 静态互操作测试

静态互操作性测试是指系统不进行实际互联测试，而是根据设备提供的文档进行分析，评估系统互操作性问题。是以提出接口、接口内容确认、接口测试，以及这个过程中的审核、存档为思路展开的。针对接口设计、联动设计、接口测试等环节的实施提供指导依据，也为过程检测提供依据。系统连接性检查过程重点分析系统物理和逻辑接口映射，完成静态互操作性评估。如：系统连接性和接口的数据内容是否正确；逻辑接口是否正确连接；系统是否正确连接；适当的标准是否已经采纳。

2.2 动态互操作测试

动态互操作性测试则是将被测系统直接同其他系统相连，进行实际测试。结合城市轨道交通日常运营不同状态下的工作需求，主要对综合监控系统的硬件、软件部分进行测试与评估。包含系统软硬件的性能、联动功能、接口互操作测试等内容。

3 综合监控系统互操作性测试评估体系

城市轨道交通综合监控系统互操作性评估体系的建立要结合实际业务需求，根据生产需要。基于综合监控系统的复杂性，大多主要业务都涉及多专业联动、协同调控，即某项业务涉及多个子系统。因此，根据系统互操作性测试方法，通过对系统的软硬件性能要求、接口技术要求以及多专业联动测试等内容进行评估体系设计。

3.1 系统硬件测试评估

硬件测试评估主要包括前置机、服务器、工作站等硬件设备自身的兼容性和针对硬件产品中不同组件的互换性检测，要求硬件测试评估宜搭建大于1个完整的车站和调度中心环境下进行测试，硬件监测应在监测环境搭建完毕后启动。硬件测试评估内容见表1。

3.2 系统软件测试评估

软件评估主要包括软件产品平台是否能满足和适应在不同时期和不同专业的需求变化下可自如应对不同版本下的升级能力。软件平台测试评估宜搭建大于1个完成车站和调度中心环境进行测试；软件平台测试应在监测环境搭建完毕后启动。软件平台测试内容见表2。

表2 软件平台测试内容

表3 系统接口评估测试内容

3.3 系统接口测试评估

系统接口测试评估主要是从不同角度进行的多种测试评估（表3），包括协议测试评估、目视测试评估、通讯测试评估、点对点测试评估、端对端测试评估、功能测试评估、性能测试评估。系统接口测试应基于原综合监控系统需求规格书进行。

3.4 系统联动测试评估

综合监控互操作性测试评估除去功能测试外，应对联动功能进行独立测试评估，联动测试应基于用户需求和被测系统不同特点建立独立的测试规格书，并进行检测。联动测试可进行以下测试：联动框架的检测评估；联动入口条件检测评估；联动动作执行检测评估；联动内容的检测评估。

4 结语

目前城市轨道交通中综合监控系统均含有联动控制系统，用于多专业间的互操作。随着越来越多的使用联动系统和对联动系统的认可，开始将各种专业都集成或互联入综合监控系统中，对降低城市轨道交通各专业之间的互操作难度、增强系统的安全性、提高操作水平起到了积极的作用。而互操作作为实现信息系统之间业务协同、信息共享和信息交换的核心，是解决分布式、异构环境下系统整合的有效方法。因此，通过引入系统互操作性测试与评估，有助于对城市轨道交通综合监控系统的发展及产品升级，起到辅助参考的作用。