基于云计算的轨道交通IT架构及应用

来源:用户上传      作者:吴妮娅

　　摘   要：随着国民经济的持续发展，我国城市轨道交通跨入蓬勃发展的黄金机遇期。城市轨道交通高速化、密集化、多样化、网络化和智能化的特征日益显现。同时，我国强力推进“互联网+城市轨道交通”战略，信息化建设也已进入到大规模开发和应用阶段。在新技术广泛应用和以互联网为基础的背景下，云计算、大数据等信息技术在轨道交通行业逐渐得到应用，自动化、信息化和智能化已成为城市轨道交通发展的必然趋势。文章对基于云计算的轨道交通IT架构及应用进行了阐述。
　　关键词：云计算;轨道交通;智能化
　　近年来，随着IT技术的发展，云计算、大数据、物联网、人工智能等技术越来越成熟，在各行业有着越来越多的实践和应用。技术手段的进步，推动了经营模式的进步，城市轨道交通管理者积极探索、应用新的科学技术手段。
　　在国家政策的支持下，各地城轨交通建设规模持续扩大，运营模式的网络化运营、全自动运行、智慧城轨的趋势更加明显，城市轨道交通行业面临着巨大的机遇和挑战[1]。传统“烟囱式”的系统架构造成信息孤岛，资源分散且浪费，分散也意味着管理维护成本居高不下，安全隐患严重，不能达到等保三级的要求，竖井效应明显，还存在重复投资等问题。而云计算、大数据为代表的新技术手段，刚好能够解决这些问题。统一的云计算平台能够将轨交系统统一、集中部署、集中監管、集中运维、集中备份、集中容灾，解决轨交系统分散建设衍生出的各项问题，大数据技术[2]结合数据共享交换系统的应用，可以将轨交系统中的各类数据深度挖掘分析，使得原本孤立的、看似意义不大的数据变得更有价值，并能更好地服务群众、服务社会。
　　1    轨道交通中云计算的应用
　　针对传统轨交行业IT系统的一些问题，基于云计算的IT架构可以很好地解决如上问题。城市轨道交通云平台依托云计算技术，进行生产中心、灾备中心、车站、停车场、车辆段的计算、存储、网络等信息基础设施的建设。依托安全生产网、内部管理网、外部服务网构建运营生产中心、企业信息管理中心、乘客对外服务中心，各网络按分类、分级的基本原则部署应用系统。依托大数据技术，打造一个门户，即智慧轨道交通的门户网站，实现资源、数据、应用、安全服务的统一管理。
　　城市轨道交通云平台总体架构具体要求如下。
　　（1）解决未来快速增长的发展需求，数据中心需要具备高质量、高安全、可靠灵活、开放等特性，更好地发挥云计算大数据的优势。轨交云数据中心可采用热通道封闭的微模块解决方案，其主要特点如下：制冷采用经验证的冷冻水行间空调方式，可以结合项目地点、气候特征，最大程度利用自然冷源。模块化互联网数据中心（Internet Data Center， IDC）将IT机柜、空调系统、散热系统、配电系统、监控系统、消防系统、安防系统、照明等封闭在一个模块化箱体内;通过冷、热通道隔离，形成有效气流组织，满足IT设备运行要求。模块内的机柜、空调、配电、气灭、报警、安防、配线等均为一体化设计，采用全封闭结构。
　　（2）基于云计算统一管理的理念，城轨信息化各应用系统采用按线网中心—车站级架构。管理信息系统采用中心集中处理结构。
　　在主数据中心部署统一的云平台。根据各业务系统融合承载、独立运维的原则，在主数据中心划分运营生产系统、企业管理信息系统、乘客对外服务系统分区，实现精心化安全管控与敏捷化运维管理。分别为运营生产系统、企业管理信息系统、乘客对外服务系统建设“3朵云”，云平台按各系统所在的网络划分进行相应部署。
　　云平台实现计算、存储资源虚拟化，实现资源编排，通过云平台实现虚拟资源和物理资源的统一管理。
　　云平台实现网络虚拟化功能，提供网络资源自动化编排功能，提供物理和虚拟网络的拓扑展现，提供物理机和虚拟机的流量镜像和流量分析功能。
　　云管平台实现对各类IT资源的自动配置、动态分配、系统监控、能效管理、安全管理、运维管理等。构建一体化和自动化运维体系。在基础设施层面和运行管理领域，构建运维和开发的大闭环，提供敏捷开发测试能力，开发、测试和生产部署一体化能力，实现完全的服务化和完全的自动化统一运维管理机制。在资源层面，做到资源、设备统一管理，快速运维、快速排障，全面提升运维效率。提供应用自动化编排和部署功能，提供版本管理、版本发布功能。满足应用快速部署快速上线的要求。提供应用监管管理功能，基于应用性能管理（Application Performance Management，APM）实现资源弹性供给。
　　（3）城轨信息化系统宜在同城异地设置双活数据中心[3]、业务双活部署，并行地为业务访问提供服务，实现对资源的充分利用，避免传统的灾备中心处于闲置状态，造成资源与投资浪费。同时，当一个数据中心发生故障或灾难的情况下，另一个数据中心可以正常运行并对关键业务实现接管，达到互为备份的效果，实现用户的“故障无感知”。
　　双活数据中心建设参照主中心，通过分层分域设计，实现各业务系统融合承载、独立运维。
　　（4）为了增加轨交云的容灾能力，还可以增加异地灾备。异地灾备数据中心异步复制数据，用于数据的备份，保障容灾性能。当两双活数据中心同时发生灾难时，灾备数据中心可以提供完整的数据级灾备支持。
　　为了保障双活数据中心各层次统一管理和资源联动，管理平台提供双活应用的配置编排，提供双活应用的自动化部署、监控和演练，并针对双活应用网络进行拓扑管理和应用监控，实时掌握双活应用的健康状态，提供一键完成双活应用的演练和切换。
　　（5）根据信息系统安全等级保护标准[4]，建设轨道云安全体系，提供基础设施、网络及边界、系统、数据、应用、终端、运行管理等的安全防护。制定相关技术标准和管理机制，满足安全等保障三级的要求，保障轨道云的安全、稳定运行。
　　（6）车站、车辆段、停车场的部分应用系统的功能可以上移至主数据中心云平台，车站办公的应用系统可采用瘦终端及云桌面。重要应用系统可在车站级部署一定的硬件资源，作为车站降级处理使用。 　　2    轨道交通应用云计算的优势
　　将云计算应用到轨道交通中去，是实现轨道交通智能化的重要手段，也是保障轨道交通速度与安全的重要信息技术支持。云计算应用在轨交行业可以实现“开源、节流”。“开源”也就是指将计算机硬件资源进行整合，实现资源的弹性伸缩和按需分配，提升资源利用率;而“节流”则体现在用户体验方面，在使用计算机技术时，不需要再将高昂的数据中心建设作为成本，极大程度地控制了成本投入，节省了不必要的开支。因此，云计算的应用对轨道交通的信息化建设具有重要的现实意义。
　　2.1  资源管理集约化
　　建设软硬件资源集中管理平台，实现跨地区、跨部门的资源灵活调度，实现系统资源的峰谷错时配备，有效提高系统资源利用率。
　　2.2  运维管理集中化
　　统一的建设模式实现高质量的集中运维管理，消除因维护管理水平不一造成的风险。
　　2.3  运营成本节约化
　　通过设备的集中采购、管理及动态分配，提高系统资源的利用率，降低设备冗余造成的资源浪费，节约轨道在基础IT设施方向的投入成本。
　　2.4  系統建设规范化
　　依托软硬件资源的统一管理，加强对各类业务系统建设的科学规划，从源头实现轨道信息化建设的整体战略规划，提高多业务的协同水平。
　　3    结语
　　将云计算应用到轨道交通中去，实现全新的轨道交通管理解决方案，是实现轨道交通智能化的重要手段，将虚拟化技术作为基础应用系统的全新构建方法，继而使交通信息资源可以获得全面的共享和整合。大数据技术根据数据情况构建不同的模型库，对数据进行深度分析和挖掘，进行多维分析、关联分析、自然语言处理分析等，将数据深层次的意义展现出来，将看似毫无关联的数据关系分析梳理出来，用数据帮助城市轨道交通管理者作出更精准的决策和发布政策。目前，我国正在加快制定城轨云技术标准，越来越多的城市选择用计算规划轨道交通信息化建设，云计算厂家和轨道交通的业务厂家紧密地进行业务验证，未来将有更多的应用案例，相信轨道交通会有一个新的飞跃。
　　[参考文献]
　　[1]曾虹云.云计算为轨道交通插上隐形的翅膀[J].中国安防，2013（9）：46-48.
　　[2]陈坚.大数据架构师指南[M].北京：清华大学出版社，2016.
　　[3]朱金惟.探索数据中心灾备体系设计[J].信息与电脑（理论版），2016（3）：26-27.
　　[4]哈兰.铁路云计算应用及信息安全性问题研究[J].信息系统工程，2013（6）：86-88.
　　Applications of cloud computing-based rail transit IT architecture
　　Wu Niya
　　（ZTE Corporation， Nanjing 210012， China）
　　Abstract：With the continuous development of national economy， China’s urban rail transit has entered a golden opportunity period of vigorous development. The characteristics of high-speed， dense， diversified， networked and intelligent urban rail transit are becoming more and more obvious. China has vigorously promoted the strategy of “Internet + urban rail transit”， and the information construction has entered the stage of large-scale development and application. Under the background of wide application of new technologies and Internet as the foundation， cloud computing， big data and other information technologies are gradually applied in the rail transit industry. Automation， informatization and intelligence have become the inevitable trend of urban rail transit development.This paper describes the IT architecture and application of rail transit based on cloud computing.
　　Key words：cloud computing; rail transit; intelligent
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