摘 要： 結(jié)合北京地鐵15號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)，通過對單臺或多臺前端處理器（FEP）,、服務(wù)器因故障退出工作后數(shù)據(jù)流向的分析,，闡述了硬件冗余和“1＋N”機制在保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)流動安全和數(shù)據(jù)流動不間斷方面發(fā)揮的重要作用。
關(guān)鍵詞： 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng),；實時數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)流；冗余
地鐵是城市軌道交通的重要命脈,，其穩(wěn)定可靠的運行顯得尤為重要,，地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)是整個地鐵系統(tǒng)可靠安全運行的重要保障，為此,，安全的數(shù)據(jù)流及可靠的冗余機制是衡量綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺的重要指標(biāo),。本文著重對綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流和冗余機制進(jìn)行分析。
1 軌道交通15號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
北京地鐵15號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用KEYVIA ISCS 軟件平臺,，該平臺基于開放標(biāo)準(zhǔn)體系,、分層分布的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、通用商用數(shù)據(jù)庫與專業(yè)實時數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合,，統(tǒng)一的實時網(wǎng)絡(luò)平臺管理并協(xié)調(diào)每一個系統(tǒng)支持和功能模塊的公用數(shù)據(jù)的訪問,。系統(tǒng)軟件平臺由一系列的基于服務(wù)器和基于操作站的軟件模塊組成，它提供一種基于中間件先進(jìn)的客戶/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu),，支持基于WEB瀏覽的系統(tǒng)應(yīng)用外延訪問,。
KEYVIA ISCS 軟件平臺的核心就是基于實時監(jiān)控應(yīng)用的分布式運行環(huán)境，支持分層分布式的應(yīng)用體系結(jié)構(gòu),。整個軟件系統(tǒng)共分為4個技術(shù)層,，分別是：
(1)商用的標(biāo)準(zhǔn)運行環(huán)境，包括計算機操作系統(tǒng),、網(wǎng)絡(luò),、數(shù)據(jù)庫；
(2)實時監(jiān)控軟件平臺,，包括中間件平臺,、分布式實時運行環(huán)境、應(yīng)用支持等,；
(3)應(yīng)用產(chǎn)品群,，包括綜合監(jiān)控、通用監(jiān)控,、供電監(jiān)控,、環(huán)境監(jiān)控、機電設(shè)備監(jiān)控,、PSD,、ACS、CCTV,、PA等監(jiān)控,，同時支持工程測試、培訓(xùn)和仿真產(chǎn)品,；
(4)拓展和深化的應(yīng)用,，主要為經(jīng)濟調(diào)度、規(guī)劃支持、設(shè)備狀態(tài)評估,、模式優(yōu)化,、輔助決策、專業(yè)分析等,。
2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流及冗余機制
在每個車站ISCS系統(tǒng)中建立本車站的本地數(shù)據(jù)庫,，車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過接口層采集數(shù)據(jù)，經(jīng)車站服務(wù)器處理后更新本地數(shù)據(jù)庫,，同時將數(shù)據(jù)通過KEYVIA ISCS總線發(fā)布到中央控制系統(tǒng),，在中央ISCS系統(tǒng)中建立面向全線的中央數(shù)據(jù)庫，將從各個車站獲得的數(shù)據(jù)同步到中央數(shù)據(jù)庫,。
當(dāng)車站ISCS系統(tǒng)僅需本車站的數(shù)據(jù)時,，只需從本地車站數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)。而中央ISCS系統(tǒng)則可以獲得全線數(shù)據(jù),，從而進(jìn)行全線的實時監(jiān)控,，因此大大提高了系統(tǒng)的實時性，同時保證了各個系統(tǒng)的獨立性,，當(dāng)一個系統(tǒng)故障時不會引發(fā)其他系統(tǒng)發(fā)生故障,。
當(dāng)車站ISCS系統(tǒng)需要相鄰車站的數(shù)據(jù)時，存在兩條路徑,。第一路徑是從相鄰車站的車站監(jiān)控系統(tǒng)定制數(shù)據(jù),，獲取相鄰車站數(shù)據(jù)；第二路徑是從中央監(jiān)控系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù),。KEYVIA ISCS可設(shè)置獲取路徑優(yōu)先級,，一個路徑故障后可以從另一個路徑獲取。北京地鐵15號線采用第二路徑優(yōu)先原則進(jìn)行,。
KEYVIA ISCS采用“1＋N”機制將中央ISCS系統(tǒng)的各個主機（包括服務(wù)器和工作站）構(gòu)成一個中央邏輯切換管理區(qū)域,，只要有一個節(jié)點正常，則整個中央ISCS的實時監(jiān)控功能均正常,；因此KEYVIA ISCS系統(tǒng)將不再完全依賴服務(wù)器的運行,，即使兩個服務(wù)器均發(fā)生故障，系統(tǒng)仍然可以保證實時監(jiān)控功能的正確,，大大提高了整個ISCS系統(tǒng)的可靠性[1],。
2.1 采集數(shù)據(jù)流
正常情況下車站前置機(FEP)從各子系統(tǒng)處采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，然后發(fā)送到需要處理該接口的服務(wù)器,，例如中央實時服務(wù)器和車站實時服務(wù)器等,。電力自動化(PSCADA)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可由中心前置機FEP來采集。
為方便描述,，下面以中心接口子系統(tǒng)和備用中心接口子系統(tǒng)為例進(jìn)行說明,。正常情況下,，數(shù)據(jù)流采集如圖1所示。
當(dāng)中心所有的FEP發(fā)生故障時,，備用中心的FEP接管數(shù)據(jù)采集,，系統(tǒng)正常運行，如圖2所示。當(dāng)中心所有的實時服務(wù)器發(fā)生故障時,，備用中心的實時服務(wù)器切換為主服務(wù)器,，系統(tǒng)正常運行，如圖3所示,。
2.2 報警信息流向
正常情況下，主實時服務(wù)器產(chǎn)生報警信息，并將報警通知到所有需要該報警的節(jié)點,，該節(jié)點上的報警顯示交互處理模塊顯示處理報警，并接受報警確認(rèn)[2],。如圖4所示,。
2.3 HMI與服務(wù)器之間數(shù)據(jù)流向
所有的HMI工作站在設(shè)計上都是統(tǒng)一的。每臺HMI工作站可以向一臺或多臺服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)用于顯示,。每臺HMI工作站獲取數(shù)據(jù)的路徑的原則：本地數(shù)據(jù)從本地服務(wù)器獲取,，鄰站數(shù)據(jù)可以從主中心、備中心或鄰站獲取,，選擇路徑的原則按照優(yōu)先級排列[3],。
圖5所示為HMI從中心獲取鄰站數(shù)據(jù)的示意圖。圖6為HMI從鄰站獲取鄰站數(shù)據(jù)的示意圖,。
2.4 控制信息流向
如圖7所示,，當(dāng)中央操作員發(fā)出控制命令時，控制信息流向：
(1)中央操作員從HMI發(fā)送控制命令,；
(2)中央實時數(shù)據(jù)服務(wù)接收到控制命令后進(jìn)行控制條件校核,，校核成功則將命令發(fā)送到數(shù)據(jù)采集服務(wù)；
(3)數(shù)據(jù)采集服務(wù)接收到控制命令后將命令發(fā)送到被控制的子系統(tǒng),。
當(dāng)車站操作員發(fā)出控制命令時,，控制信息流向：
(1)車站操作員從HMI向設(shè)備發(fā)送控制命令；
(2)車站實時數(shù)據(jù)服務(wù)接收到控制命令后進(jìn)行控制條件校核,，校核成功則將命令發(fā)送到數(shù)據(jù)采集服務(wù),；
(3)數(shù)據(jù)采集服務(wù)接收到控制命令后將命令發(fā)送到被控制的子系統(tǒng)。
北京地鐵15號線中,、東段工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)2011年底已順利開通運行,，目前系統(tǒng)運行安全穩(wěn)定。在運行過程中發(fā)現(xiàn),，完善的數(shù)據(jù)流方案及可靠的冗余機制在系統(tǒng)出現(xiàn)各種單點故障,、多點故障時發(fā)揮了重要的作用,，清晰完善的數(shù)據(jù)流方案為運營維護(hù)人員排查問題提供了明確的思路，可靠的系統(tǒng)冗余機制為運營維護(hù)人員檢修設(shè)備提供了有效的手段,，保證了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,，為地鐵運營安全提供了保障。
參考文獻(xiàn)
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[2] 陳瑞陽.工業(yè)自動化技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社,，2011.
[3] 劉曉娟，林海香,，司徒國強.城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,，2011.