? ? ?摘要:研究目的:結(jié)合地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成技術(shù)的特點和地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運營管理要求，驗證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，比較目前國內(nèi)地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的幾種實施方案,針對實 施綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成過程中出現(xiàn)的尚待解決的相關(guān)問題，討論了利用KVM技術(shù)的相關(guān)解決辦法。

研究結(jié)果:利用KVM技術(shù),解決了在綜合監(jiān)控系統(tǒng)實施過程中對相關(guān)機電系統(tǒng)集成的難題，在不影響系

統(tǒng)安全的情況下實現(xiàn)了機電設(shè)備的一體化管理，達(dá)到了系統(tǒng)集成的效果，并滿足了機電設(shè)備運營管理的需求。

? ? ? 隨著國內(nèi)城市軌道交通的迅速發(fā)展，各種自動化技術(shù)也在地鐵機電設(shè)備管理上得到了廣泛應(yīng)用。早期地鐵各機電系統(tǒng)一般是分立設(shè)置，獨立管理。存在著 系統(tǒng)間軟硬件平臺參差不齊，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。

? ? ?隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，越來越多的地鐵線路開始考慮和實施綜合監(jiān)控系統(tǒng)，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一的軟硬件平臺，實現(xiàn)資源共享，互聯(lián)互通，有利于緊急情況下的事件處理,提高地鐵整體運營調(diào)度管理水平。

? ? 雖然城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實施方案在國內(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)不同程度地實施了綜合監(jiān)控系統(tǒng)，這也代表了地鐵自動化技術(shù)發(fā)展的趨勢。

地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成方式概述

? ? ?從目前國內(nèi)軌道交通集成系統(tǒng)發(fā)展的技術(shù)水平和實施經(jīng)驗來看，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：

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)集成為一個系統(tǒng)，是一種理想的集成方式，但涉及面太廣，工程實施難度大。特別是實施對包括信號ATS在內(nèi)的集成，由于信號系統(tǒng)是涉及行車安全的設(shè)備，對集 成商的要求非常高。完全集成目前國內(nèi)尚無實施經(jīng)驗。

部分集成（淺集成）方案

? ? 即只對軌道交通部分軟硬件平臺接近的系統(tǒng)進(jìn)行集成，優(yōu)點是技術(shù)成熟、容易實施,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，對提高地鐵系統(tǒng)整體運營效果不大。

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。?

準(zhǔn)集成方案

? ? ?準(zhǔn)集成是將除通信、信號和自動售檢票系統(tǒng)外的大多數(shù)支撐系統(tǒng)集成為一個系統(tǒng)。這些設(shè)備系統(tǒng)的軟硬件平臺接近，容易實施，同時又能夠改善目前各系統(tǒng)分散零亂的局面。

? ? ?廣州市軌道交通三、四號線大學(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，隨著計算機技術(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。

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， 對各個子系統(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)場級功能，使相關(guān)子系統(tǒng)真正融入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，簡化了各子系統(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)化和保證實時性。

正在實施中的廣州地鐵五號線、深圳地鐵3號線、 成都地鐵1號線均推薦釆用這種集成模式。

信息集成（網(wǎng)絡(luò)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)提供的開放式數(shù)據(jù)接口（ 0PC，ODBC, JDBC 等），增加相應(yīng)的數(shù)據(jù)收集、存儲、分發(fā)和處理系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享和系統(tǒng)間的快速聯(lián)動。

? ? 信息集成的最大優(yōu)點是保持原成熟的技術(shù)和系統(tǒng)不變。缺點是增加了信息的傳輸和處理環(huán)節(jié)，實時性較差。

正在實施中的南京地鐵2號線釆用信息集成方案，暫考慮只監(jiān)視不控制。

?KVM技術(shù)簡介

? ? ? ?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：通過適當(dāng)?shù)逆I盤、鼠標(biāo)、顯示器的配置，實現(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主機切換系統(tǒng)，即用一套或數(shù)套KVM 在多個不同操作系統(tǒng)的多臺主機之間切換，就可以實現(xiàn)使用一套外設(shè)去訪問和操作一臺以上主機的功能。

? ? ? KVM主機切換系統(tǒng)不依賴于一臺計算機的硬件、 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 KVM切換器上的按鈕操作，或從鍵盤上的熱鍵或屏幕菜單來進(jìn)行多臺主機的切換操作。通過登錄KVM主 機，遠(yuǎn)程工作站（或集中工作站）可以對任何一臺主機進(jìn)行仿真操作，包括重啟動。

常見的KVM系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示；

圖1 KVM系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

? ? ? ? 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)管理者對于遠(yuǎn)程訪問的需求。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，然后將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字封包，并經(jīng)過加密與壓縮,使其能夠安全地透過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。在數(shù)字式KVM的產(chǎn)品中，主控臺（console）已由一個remote PC取代，使用者僅需透過數(shù)字式KVM所提供之remote client操控軟件來接受及傳送遠(yuǎn)程服務(wù)器之所有訊息。 對基于IP的數(shù)字式KVM系統(tǒng)突破傳統(tǒng)的地域限制， 同時監(jiān)控終端的數(shù)量也可根據(jù)需要進(jìn)行選擇?；?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。

?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簡單的KVM切換器實現(xiàn)的，在此不詳細(xì)描述。

結(jié)合地鐵機電設(shè)備運營管理的實際需要，尚可以考慮KVM的另外2種應(yīng)用方案：

系統(tǒng)集成及遠(yuǎn)程維護(hù)

? ? ?從綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成的目的來看，主要是要實現(xiàn)信息收集和整合，實現(xiàn)信息資源共享。以至于不惜成本搭建系統(tǒng)平臺，配置數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行較大規(guī)模的二次軟件開發(fā)。系統(tǒng)集成符合自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，勿庸置疑。但就目前的運營管理模式來看，并沒有帶來預(yù)想的管理效果。數(shù)據(jù)收集起來后，如果不能進(jìn)行更深層次的數(shù)據(jù)挖掘，信息價值將得不到體現(xiàn)。因此，對于是否花較大的成本來實施綜合監(jiān)控系統(tǒng)，在業(yè)界仍然存在爭議。

? ? ? 針對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。從這個角度來說,KVM能以較小的成本實現(xiàn)相同的功能， 不同之處僅僅在于信息分布于各機電設(shè)備服務(wù)器中， 而不是存儲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。通過KVM網(wǎng)絡(luò)，即可仿真各系統(tǒng)的客戶端工作站功能，實現(xiàn)對各系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視和控制的功能。

如圖2所示；

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? ? ? 不同的是,KVM不需要增加數(shù)據(jù)處理服務(wù)器和額 外軟件等成本。從運營管理的角度來看，既滿足了應(yīng) 用要求，又節(jié)省了成本。基于IP的KVM系統(tǒng)可以提 供多個遠(yuǎn)程終端同時訪問，也可以設(shè)置訪問安全權(quán)限。 另外，可以通過對KVM的二次開發(fā)，實現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)訪問嵌入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可以很容易地通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)工作站實現(xiàn)對信號ATS等系統(tǒng)管理的功能。

? ? ?另一方面，對綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成范圍較大,集成程度較深的系統(tǒng)中，由于軟件平臺的特殊性，一般無法做到單系統(tǒng)所有的功能（例如單體設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)），或者說實現(xiàn)相同的功能需要較高的成本（無法利用成熟 的軟件，需要在新平臺上進(jìn)行開發(fā)），因此一般地鐵機電設(shè)備的維護(hù)只能考慮就地編程或設(shè)置方式。通過 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（Serial over IP,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現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的維護(hù)。例如FAS主機或者BAS PLC 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)工具要實現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)就變得比較困難，因此通過串口管理設(shè)備使得遠(yuǎn)程維護(hù)變得十分容易。

人機界面整合

? ? ?從國內(nèi)地鐵車站控制室的機電系統(tǒng)管理工作站來看，一般包括:綜合監(jiān)控系統(tǒng)工作站兩套（雙屏）,信號系統(tǒng)工作站1套（部分廠家采用兩屏或多屏），自動售檢票系統(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，使得工作強度增大。

? ? ? 工作站及LCD過多，不僅不利于整個車站控制室的工藝布置，而且使得運營值班人員對機電設(shè)備的管理難度增大。雖然可以通過系統(tǒng)集成來減少工作站和LCD數(shù)量，但同時也增加了成本。

? ? ? 通過KVM系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效地改善車站控制室面臨的這些問題。根據(jù)操作人員數(shù)量，保留相應(yīng)的LCD和鍵盤、鼠標(biāo)，通過軟件切換完成不同系統(tǒng)間的訪問。由于邏輯上與各系統(tǒng)沒有任何聯(lián)系，不會對各系統(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（通過KVM的接口進(jìn)行二次開發(fā)）中，從而在綜合監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面中嵌入相關(guān)接入系統(tǒng)的功能，便于運營管理。從目前的調(diào)研來看，香港地鐵的某條地鐵線路在車站管理辦公自動化系統(tǒng)工作站和另外一個系統(tǒng)工作站時就釆用了KVM方式。

選擇KVM系統(tǒng)的注意事項

? ? ?KVM在地鐵中的具體應(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，以滿足運營管理的實際需要為目的。主要應(yīng)考慮以下幾個方面：

?需求的帶寬

? ? ?由于'KVM access over IP”是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信號， 因此肯定會占用網(wǎng)絡(luò)帶寬的。當(dāng)'KVM access over IP”需求的帶寬愈小，就愈不會影響整體網(wǎng)絡(luò)的運作， 而使用者操作也會愈順暢。

是否提供足夠的安全性

? ? ?安全性是任何通過網(wǎng)絡(luò)控管服務(wù)器的最大挑戰(zhàn)， 某些'KVM access over IP”只能提供 40 - bit 或是 56 - bit加密，但是好的“ KVM access over IP”可以提供128 -bit加密技術(shù),提供足夠的安全性。

?是否能提供良好的鼠標(biāo)同步（Mouse Synchronization） 操作

? ? ?由于各種客觀環(huán)境的限制，“ KVM access over IP” 并不能提供實時（real time）的操作環(huán)境，只能盡量“跟 上'（catch up）遠(yuǎn)程PC的鼠標(biāo)動作。跟上鼠標(biāo)動作的能力，或是與鼠標(biāo)同步的能力，并不是所有的'KVM access over IP”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，也會損及信息管理人員生產(chǎn)力。

? ? ?可同時操作的終端數(shù)量根據(jù)具體的運營需要確定可同時操控的終端工作站數(shù)量，應(yīng)根據(jù)各專業(yè)的具體特點選擇可以提供彈性方式組合多使用者及多點訪問的KVM切換器解決方案。?

? ? ? 是否支持串口設(shè)備訪問，機房設(shè)備除了服務(wù)器之外，還有許多串口設(shè)備。 支持串口設(shè)備訪問，除了可以管理串口設(shè)備以外，如同前述，適當(dāng)連結(jié)串口設(shè)備，如串口式控管電源插座，還可以協(xié)助IT管理人員做遠(yuǎn)程電源管理。

是否支持跨平臺服務(wù)器，并具有良好的擴展和適應(yīng)能力

? ? ? 如當(dāng)需要增加、減少或重新安排服務(wù)器或工作站時，KVM切換器不會要關(guān)閉電源，可以直接連接新服務(wù)器或工作站并開啟電源,而不會影響其它已在KVM 切換器中操作的服務(wù)器或工作站。具有“ keep-alive ' 仿真的KVM切換器在發(fā)生預(yù)期外的問題時，即使切換器失電，接入的服務(wù)器和工作站仍能繼續(xù)運行。

? ? ? KVM的引入，雖然在資源共享和信息互通上達(dá)不到系統(tǒng)集成的要求，但是在一定程度上滿足了運營管理的需求，有利于機電系統(tǒng)設(shè)備管理，并大大降低了投資。