支崇玨

監(jiān)控系統(tǒng)的容量有十幾倍的劇增，對(duì)于高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端的要求也日益增加。為滿足大容量、高擴(kuò)展的PSCADA系統(tǒng)的建設(shè)，高鐵PSCADA主站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中需要充分利用虛擬化技術(shù)。通過(guò)虛擬化技術(shù)對(duì)服務(wù)器進(jìn)行整合，可以提高服務(wù)器資源的使用率，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性并提供一個(gè)靈活的資源使用平臺(tái)，在高鐵PSCADA主站系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)向虛擬化環(huán)境的轉(zhuǎn)變中起到關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：虛擬化 高速鐵路 供電監(jiān)控 服務(wù)器

中圖分類號(hào)：C913 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（b）-0016-02

高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度端也可稱為高鐵PSCADA主站系統(tǒng)，是高速鐵路供電系統(tǒng)的調(diào)度指揮中樞，系統(tǒng)包括對(duì)鐵路牽引供電和電力供電設(shè)備的信息的采集、處理、數(shù)據(jù)傳輸、顯示和控制等全部功能。

隨著高速鐵路的飛快發(fā)展，高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）將由單一線路的監(jiān)控轉(zhuǎn)向多線路、區(qū)域化的調(diào)度監(jiān)控模式，無(wú)論是區(qū)域調(diào)度所，還是總調(diào)度中心，都將是一個(gè)能承載多條線路監(jiān)控的系統(tǒng)，并且能在單個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)逐步擴(kuò)展，滿足未來(lái)20年高速鐵路發(fā)展的監(jiān)控需求。[6]由于整個(gè)高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控范圍有比較大的增加，在牽引供電監(jiān)控方面比傳統(tǒng)普速鐵路增加了AT所和所有的接觸網(wǎng)隔離開(kāi)關(guān)，而在電力供電監(jiān)控方面將通信設(shè)備電源、信號(hào)箱變、環(huán)網(wǎng)柜和所有的10/0.4 kV低壓變電所都納入監(jiān)控范圍。并且監(jiān)控的線路不再是單一線路的監(jiān)控，而是多條線路共同監(jiān)控。因此其監(jiān)控容量較過(guò)去傳統(tǒng)的普速鐵路監(jiān)控系統(tǒng)的容量增加了十幾倍。同時(shí)考慮高速鐵路的快速發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有可擴(kuò)展性，便于增加新線路的監(jiān)控。為滿足大容量、可擴(kuò)展的PSCADA系統(tǒng)的建設(shè)，充分利用虛擬化技術(shù)在主站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施中是十分有必要的。

1 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)為企業(yè)提供簡(jiǎn)化管理，優(yōu)化資源的解決方案，從而實(shí)現(xiàn)更加靈活有效地利用資源，并且達(dá)到降低成本的目的，這種技術(shù)在最近幾年得到快速發(fā)展。應(yīng)用虛擬化技術(shù)不但可以簡(jiǎn)化軟件的重新配置過(guò)程，而且具備與此同時(shí)擴(kuò)大硬件的容量的優(yōu)勢(shì)。虛擬化解決方案通過(guò)服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和數(shù)據(jù)中心的虛擬化，可以優(yōu)化系統(tǒng)的利用率，實(shí)現(xiàn)資源的集中和共享。

2 虛擬化技術(shù)在高鐵PSCADA主站系統(tǒng)中的應(yīng)用

高鐵供電監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端的核心設(shè)備是服務(wù)器，因此虛擬化技術(shù)在高鐵PSCADA主站系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在服務(wù)器上，包括以下幾個(gè)方面。

2.1 研發(fā)與測(cè)試

虛擬化在研發(fā)與測(cè)試階段可以完成快速的環(huán)境搭建，由于研發(fā)和測(cè)試的過(guò)程中需要?jiǎng)?chuàng)建不同的系統(tǒng)環(huán)境并且要求占用較少的物理資源。同時(shí)虛擬機(jī)可以提供獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，每臺(tái)虛擬機(jī)都是完整而且互相隔離的系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)人員可以根據(jù)自己的需要自主進(jìn)行系統(tǒng)配置，不需要擔(dān)心端口和系統(tǒng)參數(shù)等問(wèn)題。

2.2 服務(wù)器整合

隨著高速鐵路線路不斷增加，完成不同任務(wù)的服務(wù)器越來(lái)越多，這就使得供電監(jiān)控系統(tǒng)中的服務(wù)器數(shù)量增多，不但系統(tǒng)成本高，耗電量大、服務(wù)器利用率不高，浪費(fèi)硬件資源的同時(shí)管理工作也更加復(fù)雜。

高鐵PSCADA主站系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)包括SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)通信設(shè)備管理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、設(shè)備接口管理等不同的業(yè)務(wù)類型，對(duì)應(yīng)這些不同的業(yè)務(wù)處理類型，主站系統(tǒng)設(shè)置了不同的服務(wù)器組。這些服務(wù)器種類繁多再加上為保證系統(tǒng)的安全性和可靠性，PSCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器一般采用雙機(jī)冗余熱備的方式，導(dǎo)致服務(wù)器數(shù)量眾多。

雙機(jī)冗余熱備的方式雖然可以提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，但平時(shí)并沒(méi)有利用到備機(jī)系統(tǒng)的資源，這是系統(tǒng)資源的極大的浪費(fèi)，同時(shí)服務(wù)器的維護(hù)成本和維護(hù)工作量也相應(yīng)的增加。而且在系統(tǒng)硬件發(fā)生故障或者進(jìn)行硬件維護(hù)、升級(jí)或者系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容的時(shí)候需要停機(jī)進(jìn)行操作，造成應(yīng)用系統(tǒng)中斷，影響了正常業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)使用及開(kāi)展。

為了解決服務(wù)器數(shù)量增加帶來(lái)的上述問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有的服務(wù)器進(jìn)行虛擬化整合是解決PSCADA主站系統(tǒng)繼續(xù)擴(kuò)大的需求的有效的解決方案，整合后不但可以提高服務(wù)器的利用率，降低硬件設(shè)備的投資成本，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性，而且提供更加靈活的資源使用平臺(tái)，為遠(yuǎn)期創(chuàng)建新的應(yīng)用系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。

2.3 災(zāi)難恢復(fù)

在災(zāi)難恢復(fù)方面，虛擬化技術(shù)有三項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。（1）在硬件配置方面，由于不再使用固定廠商的產(chǎn)品，在搭建災(zāi)難恢復(fù)站點(diǎn)時(shí)就不需要完全按照同樣的硬件配置來(lái)，這樣在災(zāi)難恢復(fù)時(shí)可以節(jié)約不少的硬件資源。（2）通過(guò)服務(wù)器整合減少了物理服務(wù)器數(shù)量，這樣將大量減少在災(zāi)難恢復(fù)時(shí)的工作量。（3）在發(fā)生災(zāi)難時(shí)，服務(wù)器虛擬化平臺(tái)會(huì)提供幫助自動(dòng)恢復(fù)的軟件，能夠在沒(méi)有存儲(chǔ)局域網(wǎng)的支持的前提下實(shí)現(xiàn)幾乎零宕機(jī)實(shí)時(shí)遷移，從而降低由系統(tǒng)故障等災(zāi)難性事件帶來(lái)的威脅。（4）由于虛擬化服務(wù)器可以在短時(shí)間內(nèi)被激活和重啟并且可以在限定的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)建重要服務(wù)器，所以虛擬化服務(wù)器也能為PSCADA主站系統(tǒng)提供經(jīng)濟(jì)高效且具有更高管理性能的災(zāi)難恢復(fù)解決方案。

3 結(jié)語(yǔ)

虛擬化整合后，可以通過(guò)預(yù)先制定各種操作系統(tǒng)和應(yīng)用模板，快速創(chuàng)建開(kāi)發(fā)測(cè)試環(huán)境，節(jié)約開(kāi)發(fā)測(cè)試的時(shí)間和硬件資源。

通過(guò)服務(wù)器的虛擬化整合，能夠提高單個(gè)物理服務(wù)器的資源利用率，達(dá)到合理控制和減少物理服務(wù)器數(shù)量的目的，降低硬件的使用成本，并可根據(jù)實(shí)際使用情況動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)資源。同時(shí)為了在硬件故障維護(hù)或升級(jí)時(shí)不影響業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展，可以利用虛擬機(jī)的在線遷移功能將虛擬機(jī)遷移至另一臺(tái)物理機(jī)。同時(shí)還可以降低包括機(jī)房機(jī)柜、網(wǎng)線，空調(diào)的耗電量和人力成本等在內(nèi)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。也不必?fù)?dān)心與舊系統(tǒng)的兼容，服務(wù)器的維護(hù)和升級(jí)等問(wèn)題。

虛擬化整合也為未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)提供了可能，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的優(yōu)勢(shì)，集中管理分散的數(shù)據(jù)備份，為服務(wù)器和應(yīng)用的災(zāi)難恢復(fù)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，虛擬化優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的有效結(jié)合，可以使系統(tǒng)的可靠性和靈活性進(jìn)一步提高。

由上述比較可知，通過(guò)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，可以提高服務(wù)器硬件資源的使用率，方便業(yè)務(wù)管理，提高業(yè)務(wù)的連續(xù)性以及搭建更加靈活的資源使用平臺(tái)，為將來(lái)新應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)創(chuàng)造條件。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，提高了高速鐵路供電監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和靈活性，提升了運(yùn)行維護(hù)服務(wù)水平，將在高鐵PSCADA主站系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)向虛擬化環(huán)境的轉(zhuǎn)變中起到關(guān)鍵作用。

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