軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試流程及測(cè)試方案設(shè)計(jì)

李瀟瀟

（國(guó)電南瑞科技股份有限公司 軌 道交通技術(shù)分公司， 南京 2 10061）

軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)軌道交通自動(dòng)化管理的重要工具，具有互聯(lián)子系統(tǒng)多，監(jiān)控對(duì)象多，數(shù)據(jù)處理量大，通信復(fù)雜等特點(diǎn)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)不但要與各互聯(lián)子系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試，還要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集成測(cè)試，工作量大且繁雜。因此，制定好完整的測(cè)試流程及測(cè)試方案很有必要。本文以蘇州軌道交通1號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試為例，進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)。

1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）采用2級(jí)管理（中央級(jí)和車站級(jí)）、3級(jí)控制（中央級(jí)、車站級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)）的分層分布式結(jié)構(gòu)。中央級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)位于控制中心（OCC），由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信前置器（FEP）、打印機(jī)、綜合顯示屏（OPS）等組成。車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)位于各車站、車輛段及停車場(chǎng)，由服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信前置器（FEP）、打印機(jī)、綜合后備盤（IBP）等組成?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)包括各集成系統(tǒng)的控制層設(shè)備。

ISCS網(wǎng)絡(luò)由主干層、局域?qū)雍同F(xiàn)場(chǎng)層3層網(wǎng)絡(luò)組成。主干層用于控制中心與各車站、車輛段局域網(wǎng)的連接，主干網(wǎng)絡(luò)傳輸通道一般由通信傳輸網(wǎng)絡(luò)提供，采用千兆以太網(wǎng)；局域?qū)蛹纯刂浦行摹⒏鬈囌?、車輛段、培訓(xùn)中心的局域網(wǎng)一般采用100/1000 Mbps以太網(wǎng)。現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)指各子系統(tǒng)控制層網(wǎng)絡(luò)，一般采用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場(chǎng)總線。

2 測(cè)試總體流程設(shè)計(jì)

ISCS的測(cè)試分為內(nèi)部測(cè)試、工廠測(cè)試以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試3個(gè)階段，所有測(cè)試均在試運(yùn)行前完成。整個(gè)測(cè)試流程遵從了自上而下的“V”型軟件生命周期的管理原則。

2.1 內(nèi)部測(cè)試階段

為開發(fā)階段的軟硬件內(nèi)部測(cè)試，目的是保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。硬件內(nèi)部測(cè)試包括EMC測(cè)試、各種形式試驗(yàn)等，軟件內(nèi)部測(cè)試包括各個(gè)模塊測(cè)試及模塊集成后的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試。

2.2 工廠測(cè)試階段

包含接口協(xié)議測(cè)試、各個(gè)系統(tǒng)的廠內(nèi)測(cè)試（簡(jiǎn)稱FAT）、整個(gè)系統(tǒng)的廠內(nèi)集成測(cè)試（簡(jiǎn)稱IFAT）。

以蘇州軌道交通1號(hào)線為例，綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程包括ISCS主體系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）和廣播系統(tǒng)（PA）。與ISCS主體系統(tǒng)集成互聯(lián)的子系統(tǒng)有：環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、閉路電視系統(tǒng)（CCTV）、廣播系統(tǒng)（PA）、電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、屏蔽門系統(tǒng)（PSD）、防淹門系統(tǒng)（FG）、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、信號(hào)系統(tǒng)（ATS）、門禁系統(tǒng)（ACS）等；與BAS子系統(tǒng)通信的子系統(tǒng)有：低壓配電、冷水機(jī)組、EPS、變頻器、FAS子系統(tǒng)等。

工廠測(cè)試階段首先要進(jìn)行的是接口協(xié)議測(cè)試，蘇州軌道交通1號(hào)線綜合監(jiān)控接口協(xié)議測(cè)試包括ISCS主體系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的接口協(xié)議測(cè)試及BAS子系統(tǒng)與相關(guān)子系統(tǒng)的接口協(xié)議測(cè)試。

廠內(nèi)測(cè)試FAT的對(duì)象為所有擬發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，這些測(cè)試重點(diǎn)是對(duì)硬件以及基礎(chǔ)性軟件的測(cè)試，蘇州軌道交通1號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程進(jìn)行FAT的系統(tǒng)包括ISCS主體系統(tǒng)、BAS子系統(tǒng)、PA子系統(tǒng)和CCTV子系統(tǒng)。FAT測(cè)試將在各系統(tǒng)設(shè)備的生產(chǎn)廠家所在地單獨(dú)對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

廠內(nèi)集成測(cè)試IFAT是以ISCS主體系統(tǒng)為核心，將各個(gè)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行集成以后的集成測(cè)試。在廠內(nèi)集成測(cè)試期間，從ISCS人機(jī)界面(HMI)到接口子系統(tǒng)的接口設(shè)備（服務(wù)器/控制器）進(jìn)行對(duì)點(diǎn)及功能測(cè)試。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試階段

包括由ISCS 服務(wù)器到終端設(shè)備的端對(duì)端測(cè)試、功能測(cè)試和性能等測(cè)試。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，現(xiàn)場(chǎng)端對(duì)端測(cè)試分2步進(jìn)行：

（1）在主干網(wǎng)開通前，各子系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行對(duì)點(diǎn)功能測(cè)試和性能等測(cè)試，然后以車站為單元進(jìn)行從ISCS主體系統(tǒng)人機(jī)界面到末端設(shè)備的端對(duì)端測(cè)試，對(duì)于第3方接口系統(tǒng)需要該系統(tǒng)按進(jìn)度配合ISCS進(jìn)行測(cè)試，如FAS、PSD和AFC等。

（2）當(dāng)主干網(wǎng)開通后，從OCC進(jìn)行端對(duì)端和功能測(cè)試，性能測(cè)試可在現(xiàn)場(chǎng)端對(duì)端和功能測(cè)試基本完成后進(jìn)行，如果某些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不具備條件將跳過(guò)，等條件具備再補(bǔ)測(cè)。

綜上所述，蘇州軌道交通1號(hào)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程測(cè)試總體流程如圖1。

3 工廠測(cè)試階段測(cè)試方案

3.1 接口協(xié)議測(cè)試方案設(shè)計(jì)

包括接口的協(xié)議測(cè)試及接口的冗余切換等，目的在于驗(yàn)證報(bào)文的正確性以及冗余切換機(jī)制的正確性。協(xié)議的測(cè)試應(yīng)通過(guò)實(shí)際設(shè)備進(jìn)行，一般不建議采用模擬器進(jìn)行協(xié)議測(cè)試，如圖2。

圖1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程測(cè)試總體流程圖

圖2 接口協(xié)議測(cè)試環(huán)境示意圖

3.2 ISCS主體系統(tǒng)FAT測(cè)試方案設(shè)計(jì)

ISCS主體系統(tǒng)的FAT主要測(cè)試主體系統(tǒng)的服務(wù)器、交換機(jī)、FEP和工作站等硬件設(shè)備以及核心軟件的通用功能，如遙控、數(shù)據(jù)處理、標(biāo)簽、趨勢(shì)、報(bào)警、事件、打印、權(quán)限和對(duì)時(shí)等。

蘇州軌道交通1號(hào)線ISCS主體系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境包括OCC和一個(gè)車站，各硬件設(shè)備將按照最終的集成方式和配置進(jìn)行搭建和測(cè)試。其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3。

ISCS主體系統(tǒng)FAT主要測(cè)試內(nèi)容包括硬件測(cè)試及軟件通用功能測(cè)試。

硬件測(cè)試的范圍包括服務(wù)器、交換機(jī)、FEP、工作站、IBP盤、OPS、工作臺(tái)和機(jī)柜。其中，服務(wù)器、交換機(jī)、FEP和機(jī)柜一起進(jìn)行硬件測(cè)試，測(cè)試的內(nèi)容包括設(shè)備外觀檢測(cè)、運(yùn)行狀況檢測(cè)、系統(tǒng)配置檢測(cè)。IBP盤、OPS和工作臺(tái)將另行在生產(chǎn)廠家進(jìn)行工廠測(cè)試（FAT）。

軟件通用功能測(cè)試的內(nèi)容如下：

功能測(cè)試：通過(guò)對(duì)系統(tǒng)配置和軟件功能的檢驗(yàn)，驗(yàn)證各子系統(tǒng)的各項(xiàng)功能是否滿足設(shè)計(jì)要求。

HMI測(cè)試：檢查畫面的布局、圖元的形狀、顏色等是否符合設(shè)計(jì)要求；檢查點(diǎn)表內(nèi)的所有設(shè)備是否均已在畫面顯示。

冗余測(cè)試：主要驗(yàn)證在某個(gè)服務(wù)器、FEP或交換機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行不受影響，各項(xiàng)功能是否滿足設(shè)計(jì)要求。

性能測(cè)試：通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足響應(yīng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、設(shè)備狀態(tài)更新時(shí)間、設(shè)備負(fù)載等技術(shù)指標(biāo)要求。

容量測(cè)試：檢測(cè)服務(wù)器的內(nèi)存、磁盤存儲(chǔ)、擴(kuò)展槽；交換機(jī)端口等容量是否滿足設(shè)計(jì)要求。

可靠性測(cè)試：檢測(cè)所有應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件在連續(xù)運(yùn)行的情況下所有功能是否正常。

圖3 ISCS主體系統(tǒng)FAT測(cè)試環(huán)境示意圖

3.3 IFAT測(cè)試方案設(shè)計(jì)

IFAT的主要任務(wù)是在主體系統(tǒng)軟件平臺(tái)上將各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集成功能的測(cè)試。蘇州1號(hào)線ISCS的IFAT測(cè)試環(huán)境包括OCC、車輛段、3個(gè)典型車站。

在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測(cè)試時(shí)，將簡(jiǎn)化配置，只搭建與測(cè)試相關(guān)的硬件設(shè)備（控制中心和車站的服務(wù)器），通過(guò)替換數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面配置進(jìn)行全線各站的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測(cè)試，如圖4。

IFAT主要包括下列內(nèi)容：

硬件檢查：由于各主要硬件已在FAT進(jìn)行了測(cè)試，IFAT只是對(duì)用于測(cè)試的硬件設(shè)備的配置及其連接進(jìn)行檢查。

功能測(cè)試：根據(jù)ISCS最終的功能設(shè)計(jì)文件，測(cè)試檢驗(yàn)系統(tǒng)是否滿足設(shè)計(jì)功能和運(yùn)營(yíng)操作的要求。系統(tǒng)功能測(cè)試需覆蓋各系統(tǒng)的所有接口數(shù)據(jù)點(diǎn)，進(jìn)行100%數(shù)據(jù)點(diǎn)的功能測(cè)試。

圖4 ISCS點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測(cè)試環(huán)境示意圖

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測(cè)試：在廠內(nèi)集成測(cè)試期間，從ISCS人機(jī)界面（HMI）到接口子系統(tǒng)的接口設(shè)備（服務(wù)器/控制器）進(jìn)行對(duì)點(diǎn)測(cè)試，目的是驗(yàn)證從ISCS到接口方接口設(shè)備（服務(wù)器/控制器）數(shù)據(jù)的正確性。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測(cè)試將按雙方簽訂的數(shù)據(jù)點(diǎn)表100%進(jìn)行，測(cè)試完成后，點(diǎn)表的修改須根據(jù)變更流程進(jìn)行控制。應(yīng)做到控制中心/每個(gè)車站在出廠之前完成該站的100%點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測(cè)試。

性能測(cè)試：以單體的FAT性能測(cè)試結(jié)果為基礎(chǔ)，IFAT性能測(cè)試的內(nèi)容除了包括常規(guī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)/操作響應(yīng)時(shí)間外還包括冗余設(shè)備的切換時(shí)間、服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載測(cè)試等。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文根據(jù)蘇州軌道交通1號(hào)線自身的特點(diǎn)制定了詳細(xì)的測(cè)試方案，綜合監(jiān)控系統(tǒng)嚴(yán)格按照此測(cè)試方案展開測(cè)試工作。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)部分系統(tǒng)存在寄存器地址設(shè)定錯(cuò)誤、無(wú)法實(shí)現(xiàn)冗余切換等問(wèn)題，已得到及時(shí)的解決并形成了測(cè)試大綱及記錄文件。本方案對(duì)軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)試工作具有一定的現(xiàn)實(shí)意義及參考價(jià)值。

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