北京城轨交通信息交换平台的研究

摘要: 针对 目前 北京城市轨道 交通 各个信息系统独立 应用 ,存在大量信息孤岛,信息无法综合利用的现状,提出了北京城轨交通综合信息系统的体系结构,同时基于多层体系结构提出了信息交换的 方法 和手段,并针对现有的和即将开发的信息系统提出了相应的解决方法,给出了三种信息交换方法的具体实现.系统的初步应用表明:本系统先进实用,能够实现北京城市轨道交通信息的立体化、全方位管理,达到挖掘北京城轨交通潜力的目的.

关键词: 轨道交通;数据交换;异构数据;信息系统;交换引擎;综合利用

0 引 言

目前,北京市轨道交通已经建立了以自动售票AFC、列车自动控制系统ATC、电力监控系统SCA-DA、环境监制系统BAS、防火报警系统FAS等以及高速通信网为代表的诸多运营管理、调度管理和安全监控系统[1].但在管理和客户服务等方面,除正在建设中的地铁网站外,基础业务系统如人力资源、财务、物流、办公管理系统,地铁/城轨 网络 、呼叫中心等方面的建设几乎空白.此外,北京的城轨设备来自不同的生产国家,设备制式不同,给日后的城铁线网的扩容及管理带来极大的困难,而且在城轨这个巨大的系统中,必然包容大量的厚重的信息资源,需要强大的物理网络,庞大的各类数据库以及大量的支持各部门业务管理的应用软件.但是,由于系统建设和实施数据管理系统的阶段性、技术性以及其它 经济 和人为因素等因素 影响 ,导致大量数据采用不同存储方式,包括采用的数据管理系统也大不相同,从简单的文件数据库到复杂的网络数据库,它们构成了异构数据源.由于各信息系统相互独立,故这些信息资源普遍是分散的,异构的,是与局部范围信息化应用相适应的.这就是所谓的“信息孤岛”现象.这些分散的不同业务的数据管理系统虽然能够满足业务数据存储和管理要求,但在许多情况下,为做出一个决策,可能需要访问分布在网络不同位置上的多个业务数据管理系统中的数据,这就阻碍了信息系统在城市轨道交通系统中发挥出更大的作用,需要通过信息的立体化的、全方位的管理,进一步发挥轨道交通系统的潜力.

1 系统综述

城轨交通综合信息系统是实现各种功能的应用系统组成的复杂大系统.各应用系统由于功能和处理业务上的差异,分别由不同的部门建设实施和运作管理,这就决定了各应用系统间的相对独立性.而各应用系统只有通过某种方式有效地集成起来,才可能体现体系结构的系统性,这样通过各应用系统的协调运行、互相支撑,北京城轨交通才会发挥出最大的效益,从而提高整个北京市交通系统的运行效率.为此,必须将各部门通过一定的机制和技术手段,有效地协调起来,在合理的范围内实现信息和资源的充分共享,使各部门协调一致,保证城轨交通的顺利实施和正常运行,从而使得北京市城轨现有的交通资源发挥出最大的效益.为达到上述目的,建设北京市城轨交通综合信息系统的交换平台是一个理想的解决方案.

城轨运营的生产组织是一架庞大的联动机,它是由运营、车辆、机电、供电、信号等部门构成的有机体系,各部门为了协调工作,需要通过对信息的立体化的、全方位的管理,进一步发挥轨道交通系统的潜力.因此,城轨交通综合信息系统的体系结构[2]如图1所示,其中心为综合信息交换平台,它是北京城轨中心与各相关部门的信息枢纽,通过它不仅可实现城轨内部各部门间的信息共享和交互,也可以实现与外部相关部门,如交管、公交等部门的信息交换.另外,它又是北京城轨各应用系统信息集成的平台,通过它为各应用系统的集成提供可能.

2 北京城轨交通综合信息交换的方法和手段

北京城轨交通综合信息交换的方法有多种,对于相同结构的数据库,可采用数据库复制来实现城轨交通综合信息的共享利用.但对于不同结构的数据库,即异构数据库间的连接和各数据库系统的数据类型的转换,其主要的转换方法有:

(1)利用中间数据库的转换.

在开发系统时使用“中间数据库”的办法,即在实现两个具体数据库之间的转换时,依据关系定义、字段定义,从源数据库中读出数据通过中间数据库灌入到目的数据库中[3,4].

(2)通过数据库组件的转换.

利用数据库应用程序开发技术,通过源数据库与目的数据库组件来存取数据信息,实现异构数据库之间的直接转换.

(3)设置传送变量的转换.

借助数据库应用程序开发工具与数据库连接的强大功能,通过设置源数据库与目的数据库两个不同的传送变量,同时连接两个数据库,实现异构数据库之间的直接转换.

3 北京城轨交通已有信息系统适用的方式

针对北京城轨已有信息系统的数据库结构,可设计各信息系统适用的方式:

(1)对于数据结构相同的数据库,可采用简单的数据库复制来实现城轨交通综合信息的共享利用,如:SCADA系统、AFC系统、它们均采用Oracle数据库[5,6],可采用简单的数据库复制技术直接进行数据交换.

(2)预设四类数据库交换接口(Oracle、SqlServer、DB

2、Sybase).根据这四种数据库数据类型定义的差别拟订了一种统一的数据交换方式,以便进行异构的数据交换.如:SCADA系统使用的是Oracle数据库,信息化网站使用的是SqlServer数据库.在这两个数据库之间进行数据交换,则需采用预设数据库交换接口,进行数据格式转换方式来进行数据交换.

(3)对于其他类型的数据库,可以XML作为交互的媒介,即将数据库格式均转换为XML格式进行交换,包括各种类型的资料、物品、文章、RD-BMS里的数据、图形等.不论文本的还是二进制的,都能用XML标注.

4 北京城轨交通综合信息交换平台的实现

(1)北京城轨交通综合信息交换平台的基本功能.

北京城轨交通综合信息交换平台是对整个北京城轨交通信息系统共用数据组织结构和传输形式的一种规范化定义,也是一个对共用数据进行组织、存储、查询、通信等管理服务的数据仓库.交通综合信息交换平台可以定位在两个方面:一是北京市城轨各相关部门的信息枢纽,通过它实现部门间的信息共享和交互;二是北京市城轨各应用系统信息集成应用的平台,通过它为各应用系统的集成提供可能.

(2)北京城轨 交通 综合信息交换平台的总体框架.

北京城轨交通综合信息交换平台的总体框架[2]如图2所示.

(3)北京城轨交通综合信息交换平台的具体实现.

目前 ,能够实现信息交换技术的典型方式有三种:数据库复制技术、规范化统一接口技术和利用XML和J2EE技术实现数据交换.其中,数据库复制技术和规范化统一接口技术已经实用,但是利用XML和J2EE技术实现数据交换的方式由于技术成熟度的限制正处于 研究 开发阶段.

·数据库复制技术实现数据交换

基本设计思想是在数据交换平台的服务器上设计一种结构的数据库,将来自城轨交通信息 网络 各信息系统数据库中的车票信息、客流信息、车辆监控信息、行车信息、轨道信号信息、车站监控信息、温度湿度信息、线路监测信息、控制信息等基础数据信息复制到这个数据库中,并且开发城轨信息搜索引擎和智能数据交换引擎,搜索相关数据并送至需要的地方.

·规范化统一接口实现信息系统数据交换

对城轨交通信息网络中各数据源的数据库进行相应接口的开发,使城轨交通信息网络中的各系统可在数据交换平台的底层进行IP安全保密通信,并且开发加解密系统.规范化统一接口要将不同信息系统数据库的数据转换成统一格式的数据,再进行交换,并且可以将交换后的数据转换成相应数据库的数据格式,传回给数据库.

·基于XML和J2EE开发交换引擎实现数据交换

用XML技术和J2EE开发数据框架和交换引擎实现信息系统数据交换,需要根据调研得到的数据类型、层次的相关信息等,构建XML动态数据结构,并开发相应的数据结构管理工具和基于此结构的交换育擎.具体实现 方法 如下:基于J2EE标准构建,采用XML作为数据传输标准,JMS消息传递机制,并通过JCA与各种资源、数据源连接以实现方便灵活的数据转换和资源整合,帮助用户建立统一的数据传输和数据交换规范,实现异构信息的高度共享和综合利用.信息交换平台在城市轨道交通综合信息平台中所处的位置和具体功能如图3所示.

5 城轨交通综合信息交换平台的 应用 前景

北京城轨交通综合信息交换平台物理位置在北京地铁运营公司信息中心,该平台是连接北京城轨各个信息子系统的枢纽,涉及的部门多,子系统间差异大.目前已经接入本平台的信息系统包括:调度信息子系统、AFC信息子系统、办公自动化子系统等,从而实现了一个平台分级别、分权限来提供各个信息系统的综合信息并完成各个信息系统的数据动态实时交换.随着接入子系统的增加,平台将成为北京城市轨道交通信息化的核心,进一步可以为北京2008年奥运会举办过程中的轨道交通以及今后北京市ITS的长远 发展 发挥应有的作用.此外,北京城轨交通信息交换平台的建设,将为国内城市,特别是特大城市的城轨交通综合信息平台的开发,以及为城市交通信息服务系统的建设,提供有价值的、可供借鉴的经验,产生良好的示范效应.

参考 文献 [2] 北京交通大学.北京城轨信息综合信息利用体系结构研究报告[R].2005.

[3] 牛德雄,武友新,江恭和.基于统一信息交换模型的信息交换研究[J]. 计算 机工程与应用,2005,

(2

1):195-197.

[4] 杜军威,隋树林.基于XML的异构数据库模式转换的实现[J].青岛 科技 大学学报,2005,26

(2):158-161.

[5] 陶辅周,等.实用Oracle系统开发和设计详解[M].北京:电子工业出版社,1995.

[6] 袁勤勇,张玉魁.Oracle专家高级编程[M].北京:清华大学出版社,2002.

[7] 飞思研发中心.J2EE技术参考手册[M].北京:电子工业出版社,2004.