CN113342688A - 一种cbtc集成测试部署方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种CBTC集成测试部署方法，该方法包括：搭建包括控制节点和多个计算节点的私有云平台；对每一类底层软件的设备，用虚拟机工具软件制作系统镜像；将CBTC集成测试环境部署于计算节点中的云主机内；存储CBTC集成测试环境，包括存储所述云主机，连同所述云主机内所有软件、数据和配置。本发明减少了CBTC集成测试中部署的工作量，提高了工作效率、降低了错误率、节约了硬件资源，节省了成本，系统回归测试或问题再现时更加方便快捷。

Description

一种CBTC集成测试部署方法

技术领域

本发明涉及轨道交通，尤其涉及一种CBTC(Communication Based Train Control基于通信的列车控制)系统集成测试的部署方法。

背景技术

CBTC系统用通信网络来实现列车和地面设备的双向通信，用实时汇报的列车位置和计算移动授权的移动闭塞代替固定的轨道区段闭塞来实现列车运行控制，可减少区间敷设电缆，大幅度提高了列车区间通过能力，容易适应各种车型、不同车速、不同运量、不同牵引方式的列车，兼容性强，可减少一次性投资及减少日常维护工作。目前CBTC系统在城市轨道交通领域得到了广泛的应用

然而，CBTC系统包括列车自动防护ATP、列车自动运行ATO、列车自动监控ATS、列车自动控制ATC、联锁CI、数据通信系统DCS等诸多子系统，架构十分复杂，而且，每条轨道交通线路往往包括十数个甚至数十个站点。在实验室环境对CBTC系统进行集成测试的过程中，由于部署目标是要尽量和工程现场的配置保持一致，在实验室尽量配置和现场一样的软件、网络和硬件环境，使用相同的测试软件，以使得集成测试的结果更趋近于现场的实际效果，因此集成测试工作量巨大。

具体而言，目前在实验室集成测试过程中，通常先在PC机或者服务器上安装操作系统(Windows7,Windows10,Windows Server2016等)，然后在操作系统上再安装CBTC系统的各个子系统，接着还需要安装和配置测试相关的辅助软件，例如子系统的仿真软件、测试的工具或者测试的软件等。

这种部署方式存在的问题是：

·每次安装部署CBTC集成测试系统需要重装PC机或服务器的操作系统和大量底层软件库，有很多重复和复杂的工作。

·集成测试系统需要的PC机或者服务器数量巨大，当同时存在多条线路需要集成测试的时候，需要的设备数量翻倍。

·集成测试完后，随着后续线路集成测试环境的部署，会覆盖前一条线路的集成测试部署环境，前一个测试环境无法保存，更难以恢复，需要恢复时要重新部署一遍，不利于系统的回归测试和已有测试问题的复现。

CN110780885A涉及CBTC中ATS和CI软件数据自动部署和环境启动方法，在需要部署CBTC系统软件的设备上先安装好操作系统和底层软件库，然后在每个设备上放置不同的启动脚本、远程工具、待运行软件和系统数据，通过运行环境启动脚本来实现CBTC中ATS和CI子系统软件数据的自动部署和环境启动。

该部署方式虽然可以在一定程度上缩短操作时间，但由于其只涉及到CBTC集成测试过程中CBTC系统中的ATS和CI子系统的软件数据自动部署，不涉及到其它子系统、网络、测试相关的仿真软件、测试的工具或者软件，该部署方式涉及的系统范围比较窄，且仍需大量的底层工作，例如安装操作系统和底层软件库，为每个设备编写启动脚本，因此，节约的工作量从整体看很有限。而且该部署方式在其集成测试过程中仍需要大量PC机或者服务器，也并不能节约成本。进一步地，在集成测试完成后，系统的测试环境和测试数据无法长期保存，难以再现。

亟须一种高效的CBTC系统集成测试的部署方法，其无需重复为每个设备安装操作系统和底层软件库、可减少需要的硬件设备的数量、测试环境和数据可以长期保存和恢复。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征；也不旨在用于确定或限制所要求保护的主题的范围。

本发明公开了一种CBTC系统集成测试的部署方法，包括：搭建包括控制节点和多个计算节点的私有云平台，在每个计算节点上运行云主机；根据底层软件环境将设备分类；对每一类底层软件的设备，用虚拟机工具软件制作系统镜像；将CBTC集成测试环境部署于云主机内；存储所述CBTC集成测试环境，包括存储云主机，连同述云主机内所有软件、数据和配置。该方法还包括启动所述云主机内所有软件，使得所述云主机内数据和配置生效，恢复CBTC集成测试环境。

本发明公开了一种根据上述方法部署的CBTC集成测试系统，CBTC系统以及用于CBTC集成测试的多个车载仿真设备、多个轨旁仿真设备、自动化测试系统、以及测试管理系统。

根据本发明的CBTC系统集成测试的部署方法，当系统中多个设备需要相同的操作系统、相同的软件支持库或软件中间件的时候，只需要将这些应用软件和数据以外的底层软件安装一次，然后制作成云平台的操作系统镜像，系统镜像既可以被多个设备使用。

本发明的CBTC系统集成测试的部署方法通过云平台的虚拟化技术可以实现每个终端的硬件资源按需分配，增加系统的资源利用率，即可减少CBTC集成测试系统对硬件的数量需求。例如，将一个高性能的PC机或者服务器纳入到云平台系统统一管理，设备的计算、网络和存储资源，可以按需分配到2至3个设备使用。

本发明的CBTC系统集成测试的部署方法通过云平台可以实现将云主机像文件一样保存下来，云主机不开机就不使用云平台的计算和网络资源。CBTC集成测试环境中的各个设备的软件、配置数据、记录和结果部署在云主机上，可以随云主机通过文件存储下来，只占用云平台的存储资源即可达到长久存储的目的。在需要系统回归测试环境或者问题再现的时候，在云平台中启动云主机，恢复集成测试时的环境即可，不用重新再安装集成测试软件环境。

通过阅读下面的详细描述并参考相关联的附图，这些及其他特点和优点将变得显而易见。应该理解，前面的概括说明和下面的详细描述只是说明性的，不会对所要求保护的各方面形成限制。

附图说明

以下将通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。

图1是根据本发明的CBTC集成测试系统构成示意框图；

图2是根据本发明的云平台组件架构图；

图3是根据本发明的CBTC集成测试的部署方法的流程图。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的实施例的系统、方法可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。

具体实施方式

以下将通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。通过阅读下文具体实施方式的详细描述，本发明的各种优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的各实施方式所限制。提供以下实施方式是为了能够更透彻地理解本发明。除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

CBTC集成测试系统要验证各子系统之间，以及CBTC系统(主要包括列车自动监控子系统ATS，列车自动防护子系统ATP和联锁CI子系统)和外部的系统之间的接口，功能达到预期目标，所以需要搭建一套与工程现场尽可能相同系统配置的软硬件环境。

如图1中CBTC集成测试系统构成示意框图所示，CBTC集成测试系统主要由CBTC系统100(包括ATS子系统110，ATP子系统120，CI子系统130)以及用于CBTC集成测试的多个车载仿真设备、多个轨旁仿真设备、自动化测试系统、测试管理系统构成。其中：

列车自动监控子系统ATS子系统110包括ATS中心设备和ATS车站服务器。其中，ATS中心设备主要包括ATS中心服务器CATS、ATS中心备用服务器、ATS车站备用服务器、调度工作站、ATS监视工作站、调度主任工作站、在线运行图工作站、离线运行图工作站、派班工作站、数据库服务器、网关等设备。ATS车站设备主要包括ATS车站服务器、现地工作站、ATS监视工作站等设备。

列车自动防护子系统ATP子系统120包括ATP地面设备和ATP车载设备。其中，ATP地面设备主要包括区域控制器ZC、临时限速服务器DMS等设备，而ATP车载设备主要包括列车自动运行ATO设备和全自动运行FAO设备。

联锁CI子系统130由若干联锁CI车站设备构成，主要包括联锁CI上位机、联锁CI下位机和联锁CI维护机等设备。

车载仿真设备主要包括车载仿真驾驶设备和车载仿真动力学设备。

轨旁仿真设备主要包括用于模拟轨道电路、信号灯、道岔、防淹门、站台等主要轨旁信号设备的设备。

自动化测试系统主要包括自动化测试管理软件和接口协议转换软件等。

测试管理系统主要包括用于测试过程管理的软件(例如TestLink软件)和用于缺陷跟踪的软件(例如JIRA软件)。

基于上述讨论，对于每条线路，根据设备的底层软件环境的不同，可以将各设备分为以下几类：

·车站服务器类：所有ATS的车站服务器(LATS)；

·中心服务器类：所有ATS的中心服务器(CATS)、ATS的中心备用服务器、数据库服务器；

·应用终端类：所有ATS的现地工作站、调度主任工作站、调度工作站、ATS监视工作站、网关、在线运行图工作站、离线运行图工作站、派班工作站等；

·联锁应用类：CI上位机、CI维护机；

·测试支撑类：车载仿真设备、轨旁仿真设备、自动化测试系统、测试管理系统等。

下面，结合图2和图3，讨论本发明的CBTC集成测试的部署方法，其包括如下步骤：

首先，在步骤S310，搭建如图2所示的私有云平台。

在选自CentOS、Ubuntu、Windows之一的底层操作系统上，采用私有云技术(例如，Openstack的Liberty版本，Novell Cloud Manager，LabManager with Self-ServicePortal，CloudStack，OpenNebula、或Enterprise Edition等)搭建由一个控制节点210和多个计算节点220-1、220-2……220-N(N为正整数)组成的云平台。

以下以底层操作系统为CentOS，采用Openstack的Liberty版本的一个实施例的云平台组件架构为例来进行说明。

如图2所示，控制节点210中包括网络连接模块211，每个计算节点220中包括与网络连接模块211通信连接的网络连接模块221。网络连接模块例如可以是Neutron，它是Openstack的虚拟网络服务，实现了虚拟机的网络资源管理，给计算节点提供网络连接服务；网络连接模块也可提供API让用户自己定义网络并使用；

控制节点210中还包括WEB的服务接口模块214，例如可以是Horizon，用于与Openstack服务交互，生成实例、分配IP地址和配置接入控制等；

控制节点210中还包括认证授权模块215，例如可以是Keystone，用于给系统中其它服务提供认证和授权服务；

控制节点210中还包括注册存储模块213，例如可以是Glance，用于提供虚拟镜像的注册服务和存储管理；

控制节点210中还包括资源池模块212，每个计算节点220中也包括资源池模块222。资源池模块例如可以是Nova，用于通过虚拟化技术提供计算资源池，管理计算实例的生命周期。功能主要是按需生成、调度、停止虚拟机；

每个计算节点220中还包括Openstack管理的虚拟机VM，虚拟机的数量可以是多个，图2中以虚线示出。虚拟机VM亦称云主机，用来运行CBTC集成测试业务。

本领域技术人员可以理解，也可采用虚拟机代替上述云平台，通过虚拟机的虚拟化技术，可以实现一个物理机上运行多个虚拟机，即可以实现PC机或服务器给CBTC中多个设备使用。

计算节点的数量可以随着系统的部署过程弹性增加。图2中以省略号示出。

其次，在步骤S320，制作镜像：

对区分出针对不同类底层软件的各类设备，用虚拟机工具软件做如下操作：

·安装操作系统，例如windows 10；

·安装软件运行支持库，例如.net运行环境库等软件；

·安装软件中间件，例如mysql数据库等软件；

·安装工具软件等底层支持软件，例如nodpad++文本编辑工具等软件。

·制作成Openstack支持的操作系统镜像。

然后，在步骤S330，将CBTC集成测试环境部署于云主机内。例如，用Openstack做如下操作：

·将各种系统镜像导入到Openstack中；

·生成CBTC集成测试环境的虚拟网络，配置CBTC集成测试系统网络；

·按系统需求生成每一个云主机，连接在CBTC集成测试环境网络上；

·将各个软件和数据拷贝到云主机中，配置软件参数；

·运行软件将CBTC集成测试环境运行起来。

接着，在S340，存储CBTC集成测试环境。

关机云主机，用Openstack可以像存储文件一样存储云主机，包括云主机内所有软件、数据和配置。

最后，在S350，恢复CBTC集成测试环境。

用Openstack可以开机启动云主机，同时可以启动云主机内所有软件，生效云主机内数据和配置。当启动线路所有云主机时，恢复CBTC集成测试环境。

综上，本发明采用云平台实现CBTC系统集成测试环境的部署过程管理，解决了部署的过程复杂，工作量太大，速度太慢的问题。减少了CBTC系统集成测试中部署的工作量，提高了工作效率、降低了部署过程中的错误率。

通过将CBTC集成测试系统部署和运行于云平台之上，实现了集成测试系统(含CBTC系统的ATS、ATP、CI子系统各个设备、以及测试仿真软件、测试驱动软件、测试管理软件等)的计算、存储、网络需求按需分配。节约了系统集成测试的硬件资源，节省了成本。

此外，本发明采用云平台的持久化存储技术存储CBTC集成测试环境，可以保存和快速恢复线路的CBTC集成测试环境。系统回归测试或者问题再现时更加方便快捷。

以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于通信的列车控制CBTC系统集成测试的部署方法，包括以下步骤：

搭建私有云平台，所述私有云平台包括控制节点和多个计算节点，其中：

所述控制节点包括：WEB的服务接口模块、认证授权模块、注册存储模块、资源池模块，以及网络连接模块；

每个计算节点包括资源池模块，以及网络连接模块，在每个计算节点上运行云主机；

对每一类底层软件的设备，用虚拟机工具软件制作系统镜像；

将CBTC集成测试环境部署于所述云主机内；以及

存储所述CBTC集成测试环境，包括存储所述云主机，连同所述云主机内所有软件、数据和配置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括根据底层软件环境将设备分为以下几类的步骤：

车站服务器类，包括所有列车自动监控系统ATS的车站服务器；

中心服务器类，包括所有ATS的中心服务器、ATS的中心备用服务器、数据库服务器；

应用终端类，包括所有ATS的现地工作站、调度主任工作站、调度工作站、ATS监视工作站、网关、在线运行图工作站、离线运行图工作站、派班工作站；

联锁应用类，包括CI上位机、CI维护机；以及

测试制成类，包括车载仿真设备、轨旁仿真设备、自动化测试系统、和测试管理系统。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用虚拟机工具软件制作系统镜像包括：

安装操作系统；

安装软件运行支持库；

安装软件中间件；

安装底层支持软件；以及

制作所述私有云平台支持的操作系统镜像。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将CBTC集成测试环境部署于所述云主机内包括以下操作：

将各种系统镜像导入到所述云主机中；

生成CBTC集成测试环境的虚拟网络，并配置CBTC集成测试系统网络；

按系统需求生成每一个云主机，连接在CBTC集成测试环境网络上；

将软件和数据拷贝到所述云主机中，并配置软件参数；以及

运行软件启动CBTC集成测试环境。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括恢复CBTC集成测试环境的步骤：启动所述云主机，启动所述云主机内所有软件，使得所述云主机内数据和配置生效，恢复CBTC集成测试环境。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述WEB的服务接口模块与云平台服务交互，生成实例、分配IP地址和配置接入控制；

所述认证授权模块给CBTC系统中其它服务提供认证和授权；以及

所述注册存储模块提供虚拟镜像的注册服务和存储管理。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述资源池模块管理所述实例的生命周期，以及按需生成、调度、停止所述计算节点中的所述虚拟机；

所述网络连接模块实现所述虚拟机的网络资源管理，提供网络连接服务，并提供API让用户自己定义网络并使用。

8.一种使用权利要求1所述方法部署的CBTC集成测试系统，包括：

CBTC系统；

多个车载仿真设备；

多个轨旁仿真设备；

自动化测试系统；以及

测试管理系统。

9.如权利要求8所述的CBTC集成测试系统，其特征在于，

所述多个车载仿真设备的每一个包括车载仿真驾驶设备和车载仿真动力学设备；

所述多个轨旁仿真设备的每一个包括用于模拟轨旁信号设备的设备；

所述自动化测试系统包括自动化测试管理软件和接口协议转换软件；以及

所述测试管理系统包括用于测试过程管理的软件和用于缺陷跟踪的软件。

10.如权利要求8所述的CBTC集成测试系统，其特征在于，计算节点的数量随着系统的部署过程弹性增加。

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