支崇珏

监控系统的容量有十几倍的剧增，对于高速铁路供电监控系统调度端的要求也日益增加。为满足大容量、高扩展的PSCADA系统的建设，高铁PSCADA主站系统的设计和实施中需要充分利用虚拟化技术。通过虚拟化技术对服务器进行整合，可以提高服务器资源的使用率，提高业务的连续性并提供一个灵活的资源使用平台，在高铁PSCADA主站系统基础架构向虚拟化环境的转变中起到关键作用。

关键词：虚拟化 高速铁路 供电监控 服务器

中图分类号：C913 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（b）-0016-02

高速铁路供电监控系统的调度端也可称为高铁PSCADA主站系统，是高速铁路供电系统的调度指挥中枢，系统包括对铁路牵引供电和电力供电设备的信息的采集、处理、数据传输、显示和控制等全部功能。

随着高速铁路的飞快发展，高速铁路供电监控系统（PSCADA）将由单一线路的监控转向多线路、区域化的调度监控模式，无论是区域调度所，还是总调度中心，都将是一个能承载多条线路监控的系统，并且能在单个独立系统的基础上，通过逐步扩展，满足未来20年高速铁路发展的监控需求。[6]由于整个高速铁路供电监控系统监控范围有比较大的增加，在牵引供电监控方面比传统普速铁路增加了AT所和所有的接触网隔离开关，而在电力供电监控方面将通信设备电源、信号箱变、环网柜和所有的10/0.4 kV低压变电所都纳入监控范围。并且监控的线路不再是单一线路的监控，而是多条线路共同监控。因此其监控容量较过去传统的普速铁路监控系统的容量增加了十几倍。同时考虑高速铁路的快速发展，监控系统应当具有可扩展性，便于增加新线路的监控。为满足大容量、可扩展的PSCADA系统的建设，充分利用虚拟化技术在主站系统的设计和实施中是十分有必要的。

1 虚拟化技术

虚拟化技术为企业提供简化管理，优化资源的解决方案，从而实现更加灵活有效地利用资源，并且达到降低成本的目的，这种技术在最近几年得到快速发展。应用虚拟化技术不但可以简化软件的重新配置过程，而且具备与此同时扩大硬件的容量的优势。虚拟化解决方案通过服务器、存储、网络、应用和数据中心的虚拟化，可以优化系统的利用率，实现资源的集中和共享。

2 虚拟化技术在高铁PSCADA主站系统中的应用

高铁供电监控系统调度端的核心设备是服务器，因此虚拟化技术在高铁PSCADA主站系统中的应用主要体现在服务器上，包括以下几个方面。

2.1 研发与测试

虚拟化在研发与测试阶段可以完成快速的环境搭建，由于研发和测试的过程中需要创建不同的系统环境并且要求占用较少的物理资源。同时虚拟机可以提供独立的运行环境，每台虚拟机都是完整而且互相隔离的系统，开发人员可以根据自己的需要自主进行系统配置，不需要担心端口和系统参数等问题。

2.2 服务器整合

随着高速铁路线路不断增加，完成不同任务的服务器越来越多，这就使得供电监控系统中的服务器数量增多，不但系统成本高，耗电量大、服务器利用率不高，浪费硬件资源的同时管理工作也更加复杂。

高铁PSCADA主站系统的主要业务包括SCADA系统数据处理、系统通信设备管理、历史数据存储、设备接口管理等不同的业务类型，对应这些不同的业务处理类型，主站系统设置了不同的服务器组。这些服务器种类繁多再加上为保证系统的安全性和可靠性，PSCADA系统数据库服务器一般采用双机冗余热备的方式，导致服务器数量众多。

双机冗余热备的方式虽然可以提高系统的安全性和可靠性，但平时并没有利用到备机系统的资源，这是系统资源的极大的浪费，同时服务器的维护成本和维护工作量也相应的增加。而且在系统硬件发生故障或者进行硬件维护、升级或者系统进行扩容的时候需要停机进行操作，造成应用系统中断，影响了正常业务应用系统使用及开展。

为了解决服务器数量增加带来的上述问题，对现有的服务器进行虚拟化整合是解决PSCADA主站系统继续扩大的需求的有效的解决方案，整合后不但可以提高服务器的利用率，降低硬件设备的投资成本，提高业务的连续性，而且提供更加灵活的资源使用平台，为远期创建新的应用系统打下良好的基础。

2.3 灾难恢复

在灾难恢复方面，虚拟化技术有三项优势。（1）在硬件配置方面，由于不再使用固定厂商的产品，在搭建灾难恢复站点时就不需要完全按照同样的硬件配置来，这样在灾难恢复时可以节约不少的硬件资源。（2）通过服务器整合减少了物理服务器数量，这样将大量减少在灾难恢复时的工作量。（3）在发生灾难时，服务器虚拟化平台会提供帮助自动恢复的软件，能够在没有存储局域网的支持的前提下实现几乎零宕机实时迁移，从而降低由系统故障等灾难性事件带来的威胁。（4）由于虚拟化服务器可以在短时间内被激活和重启并且可以在限定的时间内创建重要服务器，所以虚拟化服务器也能为PSCADA主站系统提供经济高效且具有更高管理性能的灾难恢复解决方案。

3 结语

虚拟化整合后，可以通过预先制定各种操作系统和应用模板，快速创建开发测试环境，节约开发测试的时间和硬件资源。

通过服务器的虚拟化整合，能够提高单个物理服务器的资源利用率，达到合理控制和减少物理服务器数量的目的，降低硬件的使用成本，并可根据实际使用情况动态调节资源。同时为了在硬件故障维护或升级时不影响业务的正常开展，可以利用虚拟机的在线迁移功能将虚拟机迁移至另一台物理机。同时还可以降低包括机房机柜、网线，空调的耗电量和人力成本等在内的运营和维护成本。也不必担心与旧系统的兼容，服务器的维护和升级等问题。

虚拟化整合也为未来的网络存储提供了可能，可以充分利用网络存储的优势，集中管理分散的数据备份，为服务器和应用的灾难恢复奠定了基础。同时，虚拟化优势和网络存储的有效结合，可以使系统的可靠性和灵活性进一步提高。

由上述比较可知，通过虚拟化技术的应用，可以提高服务器硬件资源的使用率，方便业务管理，提高业务的连续性以及搭建更加灵活的资源使用平台，为将来新应用系统建设创造条件。虚拟化技术的应用，提高了高速铁路供电监控系统的可靠性和灵活性，提升了运行维护服务水平，将在高铁PSCADA主站系统基础架构向虚拟化环境的转变中起到关键作用。

参考文献

[1] 刘爱军，耿国华.基于x86的虚拟机技术现状、应用及展望[J].计算机技术与发展，2007（11）：250-252.

[2] 中华人民共和国铁道部客运专线总体技术组.铁路客运专线运营调度系统总体技术方案[M].北京：中国铁道工业出版社，2009.

[3] 马钧培，赵雪松，马建军.铁路信息系统整合的技术策略[J].中国铁路，2007（7）：37-40.

[4] 李博，谢长生，赵小刚等.面向虚拟存储服务系统模型的构建[J].计算机科学，2008（9）：31-33.

[5] 张成峰，谢长生，罗益辉等.网络存储的统一与虚拟化[J].计算机科学，2006，33（6）：11-14.

[6] 刘建国，陈刚.高速铁路供电[M].北京：中国铁道出版社，2009.