在我国城镇化建设的大背景下，轨道交通越来越被视为一座城市的发展命脉，大力发展以地铁为代表的城市轨道交通可以有效解决城市拥堵、减少城市污染、节能环保，提高出行质量。在此共识下，城市轨道交通行业近年来快速发展，截至2016年末，全国30个城市共开通城市轨道交通运营线路长度4152.8千米，同比增长14.78%。 随着计算机和互联网技术的发展，城市轨道交通机电设备和运营系统的智能化、信息化和安全性程度越来越高，其中最为典型的“轨道交通综合监控系统”大大提高了交通的运管水平。而同时，随着建设规模扩大、业务不断增加，系统数据中心的服务器、存储和网络资源数量也随之不断增加，网络规模和终端数量不断扩大，这时就会发现传统的信息基础平台存在资源利用率低、扩展不便等诸多问题亟待解决。 1 云计算技术 对云计算的定义有多种说法，现阶段广为接受的是美国国家标准与技术研究所（NIST）对云计算的定义：云计算是一种可以普适、方便、按需地通过网络访问可配置的计算资源共享池（资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务），这些计算资源可以在很少的管理开销和服务提供商干预下快速提供和释放。 云计算从三个层面以服务的方式提供给使用者：首先是IaaS（基础架构服务），提供的是虚拟化服务器、存储服务器及网络资源、安全防护资源等；其次是PaaS（平台服务），提供的是优化的中间件，包括应用服务器、数据库服务器等；最后是PaaS（软件服务），包括应用、流程和信息服务。 云计算是一种新兴计算模式，以虚拟化技术为基础，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源，将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，以网络为载体，提供上述三个层面的服务形式，使用户能够按需获取计算能力、存储空间和信息服务。云计算具有超大规模、高可靠性、高可扩展性、按需获取以及超廉价性的特点，应用云计算技术可以实现在数秒之内处理完成上千上万甚至上亿的信息，为用户提供强大的网络服务，也为城市轨道交通网络化综合监控和智能化交通带来机遇。 2 私有云 私有云（Private Clouds）是指企业自行建立的具备云功能的数据中心基础架构。该企业拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。私有云可部署在企业数据中心的防火墙内，也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所，私有云的核心属性是专有资源。私有云的好处是保留了云的实际效用的同时，保证了对数据、安全性和服务质量方面更有效的控制。私有云与公有云计算具有许多相同的特征，包括资源池、自助服务、弹性和以标准化方式提供的计量服务，同一公司的多个业务单位或部门可以视同多用户，所以在许多的安全与隔离要求方面，私有云与公有云也是相同的。比较而言，因为企业能完全控制私有云，私有云的适应性比公有云更好，能够更好地与企业业务流程进行整合。 3 轨道交通综合监控系统 轨道交通智能信息化集成系统之最核心部分就是综合监控系统，它是以现代计算机技术、网络技术、自动化技术和信息技术为基础的大型计算机集成系统，是复杂的系统工程，涉及多个子系统及其对应的专业，包括PSCADA电力监控系统、BAS环境与设备监控系统、FAS火灾报警系统、SIG信号系统、ACS门禁系统、CCTV闭路电视监控系统等。综合监控系统将这些分散的自动化专业系统联结为一个有机的整体，达成对轨道线路的实时综合监控管理，监控的对象数量数以万计，处理的参数更是百万计以上，实现了各专业系统之间的信息互通和资源共享，提高了各专业系统的协调配合联动能力，增强应对各种突发事件的应变能力，长期以来有效地提高了轨道交通自动化水平、运营管理能力、服务质量和经济效益。 现有的综合监控系统大都采用轨道交通控制中心（简称“控制中心”）和车站两级部署方式，两级系统服务器按照集群方式运行，控制中心监控对轨道交通全线环境、设备进行集中显示与控制，车站对本站所属设备进行监控。监控系统一般采用IT垂直体系结构，控制中心和各车站系统都有自己的运算和存储，独立运行，存在整体资源利用率不高、扩展不便、管理复杂和成本高企等问题，难以满足构建统一管理平台的发展需求，以及城市轨道交通快速发展的业务需求。 4 基于IaaS的轨道交通综合监控系统 海量信息处理和超大容量数据存储问题等均已经在云计算领域得以快速解决，整个IT行业的发展趋势也是采用云计算替代旧的计算模式，基于云计算的轨道交通综合监控系统已然成为下一步建设目标。 轨道交通综合监控专用性强、安全性高、已有投资巨大，同时存在分期分段建设、分段开通、站线扩容、数据存储需求不断增加等可能性，还有控制中心集中管理、站点区域可独立监控和容灾性能方面考虑。针对这些行业特点，轨道交通综合监控的云计算应用可从基础架构开始逐步实现，考虑首先进行“私有云”建设即轨道交通综合监控自有的IaaS云建设。 4.1 IaaS架构设计 IaaS基础架构服务是云计算的一种类型，提供对所有计算资源的利用（包括处理CPU、内存、存储、网络等），应用用户不管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、存储空间、部署的应用等。这样用户就能根据自己的需求部署操作系统、分配存储空间和安装运行任意软件应用程序。 IaaS要实现多用户访问、弹性、稳定可靠和安全，必须进行资源的池化管理，也就是把资源通过虚拟化技术形成资源池，主要包括计算、存储和网络的池化，然后根据需求弹性分配，同时确保安全和隔离。 4.2 轨道交通综合监控私有云方案 虚拟化是实现云计算的基础。使用虚拟化软件把分散部署在控制中心和线路站点的服务器、存储、主干网、局域网甚至监控终端等综合监控设备进行虚拟化，构成虚拟化资源池（如图1所示）作为逻辑资源供使用者共享使用，而不必再考虑监控设备硬件的属性。由于虚拟资源与硬件资源解耦，虚拟资源可以瞬间转移而使业务不中断，硬件变化时，动态资源调度也可以使虚拟资源适应并优化，使得全线的综合监控设备的隔离性、可扩展性、安全性、可充分利用等效果得以充分实现。 监控硬件设备虚拟化的目的是将所有虚拟化资源整合到一个具备分布式、高可用、动态伸缩和可迁移的平台上，以提高业务连续性和设备利用率。通过IaaS云平台管理软件，把资源池搭建成控制中心生产云、车辆段生产云和各站点生产云，统一合成一个整体的轨道交通综合监控私有云（如图2所示），在其上部署综合监控系统软件实现原有业务功能。因为云平台的自动化管理和存储同步技术，可以实现资源池之间的按需流动，从而进一步提升了综合监控系统的灵活性以及交付效率。 图2 综合监控私有云对所有虚拟化设备进行统一的云管理，整合了多品牌多型号服务器和存储等，建设统一的资源池，实现了异构软硬件兼容，不仅易于维护，而且可以灵活选择成本投入方案，不仅保护了原有的系统投资，也避免了新的冗余支出。 5 结语 基于云计算的轨道交通综合监控系统解决方案可以从单一监控功能向性能可靠、功能强大、高度可扩展的智能化分布式监控平台方向发展，通过弹性计算、资源共享、按需交付等多种云计算技术功能，实现高利用率、高可用性、低成本、低能耗，达成系统资源的灵活调配和业务应用系统的快速实施。更进一步的研究方向是在IasS基础上实现PaaS平台提供优化的中间件服务，进而推出面向轨道交通综合监控领域的SaaS应用服务，云计算对轨道交通行业自动化的促进作用将会越来越明显。 参考文献 [1]中国报告网．2017-2022年中国城市轨道交通行业市场发展现状及十三五竞争策略分析报告[EB/OL]．[2017-11-17]．http://market.chinabaogao.com/jiaotong/0GHXbH017.html． [2]郭乃网，赵磊，方炯．企业私有云计算基础架构研究与设计[J]．网络安全，2014，（10）． [3]苏俊锋，罗茜．基于云计算的智能化轨道交通系统监测与维护研究[J]．铁路技术创新，2016，（4）． [4]桂超．基于IaaS私有云构建高可靠的自动化交付实训环境平台[J]．电脑知识与技术，2016，（33）． 
收稿日期：2017-11-22
作者简介：乔良树（1969-），男，天津人，供职于天津凯发电气股份有限公司，硕士，研究方向：轨道交通信息技术、移动互联网技术。
