【安防知識網(wǎng)】隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，高速鐵路將是鐵道電氣化的發(fā)展方向。因此，鐵路供電系統(tǒng)高效、可靠的運行是實現(xiàn)高速鐵路運輸?shù)母颈Ｕ?。高速鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)不僅實現(xiàn)對供電系統(tǒng)中的各種供電設備的運行狀態(tài)監(jiān)視、控制及沿線變電所、分區(qū)亭、開閉所的安全監(jiān)控，迅速分析、查找、切除故障點，實現(xiàn)設備運營狀態(tài)的在線監(jiān)測;同時也要納入行車調(diào)度、計劃調(diào)度、安全監(jiān)控、行車信號等多方面的實時信息;并使各種子系統(tǒng)間的信息進行交互，為提高供電系統(tǒng)調(diào)度管理自動化、智能化水平，確保高速鐵路的安全、可靠、高效運行提供了強大的技術保障。

　　隨著計算機、數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，綜合監(jiān)控系統(tǒng)正在向開放式、分布式、網(wǎng)絡化方向發(fā)展。分布式、網(wǎng)絡化的綜合監(jiān)控系統(tǒng)因其在空間及功能上的分布處理，從而具備良好的擴展性、高度的自律性及廣泛的適應性，已成為高速鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

　　高速鐵路作為一個高速運轉(zhuǎn)的復雜交通系統(tǒng)，其監(jiān)控范圍除了供電系統(tǒng)以外，還涉及運輸組織、機車車輛、通信信號、安全監(jiān)控、維護救援等系統(tǒng)。目前，各監(jiān)控系統(tǒng)相互獨立的模式明顯暴露出信息不能共享、綜合反應能力遲緩、統(tǒng)一協(xié)調(diào)能力欠缺的弊病，將不能適應高速鐵路的運營需求。為了確保高速鐵路各子系統(tǒng)間的高效協(xié)作以及對突發(fā)事件的緊急響應，開發(fā)及運輸管理、列車運行調(diào)度、旅客服務、電力調(diào)度、綜合維護與救援、安全監(jiān)控以及培訓演示等各子系統(tǒng)為一體的高速鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)，已成為高速鐵路監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。構(gòu)建高速鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)必須考慮的因素有：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡體系，信息傳輸機制，標準化，開放性，系統(tǒng)的可靠性、實時性。

　　一、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　在傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要采用“客戶機/服務器”模式?？蛻魴C/服務器系統(tǒng)(Client/Server System)的結(jié)構(gòu)宗旨，是把一個大型的計算機應用系統(tǒng)變?yōu)槎鄠€互為獨立的子系統(tǒng)，而服務器便是整個應用系統(tǒng)資源的存儲與管理中心，多臺客戶機則各自處理相應的功能，并共享實現(xiàn)完整的應用。在Client/Server結(jié)構(gòu)模式中，客戶機直接連接到數(shù)據(jù)庫服務器上，由二者分擔處理業(yè)務，這樣的系統(tǒng)具有以下缺點：(1)客戶機與服務器直接連接，安全性低，非法用戶容易通過客戶端直接闖入中心數(shù)據(jù)庫，造成數(shù)據(jù)丟失;(2)客戶機程序臃腫，并且隨著業(yè)務規(guī)則的變化，需要隨時更新客戶端程序，大大增加了維護量，造成維護工作困難;(3)每個客戶端都要連接到數(shù)據(jù)庫服務器，使得服務器為每個客戶端建立連接而消耗大量本就緊張的服務器資源;(4)大量數(shù)據(jù)直接通過Client/Server模式傳送，在業(yè)務高峰期容易造成網(wǎng)絡流量暴增，導致網(wǎng)絡堵塞。

　　Client/Server模式的這些不足，使其無法滿足高速鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)復雜業(yè)務量的要求。隨著中間件技術的發(fā)展，三層或多層分布式應用體系逐漸成熟，高速鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)宜采用三層分布式應用體系結(jié)構(gòu)，在這種體系結(jié)構(gòu)中，客戶機只存放表示層軟件，應用邏輯包括事務處理、監(jiān)控、信息排隊等采用專門的中間件服務器，后臺是數(shù)據(jù)庫。

　　在多層分布式體系結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)資源被統(tǒng)一管理和使用，用戶可以通過網(wǎng)絡門戶透明的使用整個網(wǎng)絡資源。其優(yōu)點在于：(1)安全性。中間件隔離了客戶直接對數(shù)據(jù)服務器的訪問，保護了數(shù)據(jù)庫的安全;(2)穩(wěn)定性。多層分布式體系結(jié)構(gòu)提供了更可靠的穩(wěn)定性：首先，中間層緩沖Client與數(shù)據(jù)庫的實際連接，是數(shù)據(jù)庫的實際連接數(shù)量遠小于Client應用數(shù)量。而連接數(shù)越少，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就越穩(wěn)定。其次，F(xiàn)ail/Recover機制能夠在一臺服務器死機的情況下，透明的把客戶端工作轉(zhuǎn)移到其它具有相同業(yè)務功能的服務器上;(3)易維護。由于業(yè)務邏輯在中間服務器，當業(yè)務規(guī)則變化后，客戶端程序基本不用改動;(4)快速響應。通過負載平衡以及中間層緩存數(shù)據(jù)能力，可以提高客戶端的響應速度;(5)系統(tǒng)擴展靈活。基于多層分布式體系結(jié)構(gòu)，當業(yè)務量增大時，可以在中間層部署更多的應用服務器，提高對客戶端的響應，且所有變化對客戶端透明。

　　二、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

　　高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)包括調(diào)度端的局域網(wǎng)(LAN)結(jié)構(gòu)、存儲區(qū)域網(wǎng)絡(SAN)構(gòu)建、調(diào)度系統(tǒng)與子站綜合自動化系統(tǒng)間的廣域網(wǎng)(WAN)三部分組成。

　　在局域網(wǎng)構(gòu)架方面，高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)由運輸計劃管理、列車運行調(diào)度、旅客服務、電力調(diào)度、綜合維護與救援、安全監(jiān)控等子系統(tǒng)組成，因此局域網(wǎng)規(guī)模較大。為了減小廣播風暴的危害，必須將各子系統(tǒng)劃分為不同的網(wǎng)段，這樣必然導致不同局域網(wǎng)段間存在大量的互訪。此時，單純使用2層交換機無法實現(xiàn)網(wǎng)間的互訪;而單純使用路由器，則會由于端口數(shù)量有限、路由速度較慢，從而限制網(wǎng)絡的規(guī)模和訪問速度。交換式局域網(wǎng)技術使專用的帶寬為用戶獨享，極大的提高了局域網(wǎng)傳輸?shù)男省Ｔ诟咚勹F路綜合調(diào)度系統(tǒng)的網(wǎng)絡環(huán)境下，采用由2層交換技術和路由技術有機結(jié)合而成的3層交換機最適合該系統(tǒng)網(wǎng)絡流量大、實時響應速度要求高、各子系統(tǒng)間信息交換頻繁的應用要求。高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)局域網(wǎng)構(gòu)架采用千兆以太網(wǎng)作為主干網(wǎng)，各應用服務器通過雙光纖千兆以太網(wǎng)與3層交換機互連，各子系統(tǒng)通過3層交換機與主干網(wǎng)互連。系統(tǒng)按照虛擬局域網(wǎng)設計，各子系統(tǒng)網(wǎng)段獨立，以保證系統(tǒng)的安全可靠性。

　　在存儲系統(tǒng)實現(xiàn)方面，隨著計算機存儲技術的發(fā)展，磁盤陣列技術得到了廣泛的應用。磁盤陣列無論在安全措施、I/O速度、擴展能力及性價比方面均呈現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性。但面臨日益增長的數(shù)據(jù)存儲需求，計算機存儲技術又面臨新的難題，即多主機怎樣共享大容量、高速度的磁盤陣列、磁帶庫等存儲設備，如何動態(tài)配置及擴展存儲空間，如何不占用LAN資源進行大量的數(shù)據(jù)傳輸和備份。為了解決上述問題，誕生了將存儲設備連接在一起的存儲區(qū)域網(wǎng)SAN(Storage Area Network)。SAN以光纖通道技術為基礎，將磁盤陣列等存儲設備進行共享，突破了現(xiàn)有的內(nèi)存距離限制和容量限制，服務器通過存儲網(wǎng)絡與存儲設備交換數(shù)據(jù)，從而釋放了寶貴的LAN資源。高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)存儲區(qū)域網(wǎng)由光纖通道總線主機適配器、光纖通道磁盤陣列或經(jīng)FC-SCSI bridge相連的磁盤陣列、FC-AL集線器或fabric交換機組成。

　　在遠程通信網(wǎng)絡方面，隨著國內(nèi)光纖骨干網(wǎng)絡的建設，鐵路通信系統(tǒng)的骨干通訊網(wǎng)絡已相繼采用SDH、ATM的國內(nèi)光纖傳輸系統(tǒng)，控制中心與子站綜合自動化系統(tǒng)間的遠動通道已不再采用傳統(tǒng)的低速模擬信道方式，而采用與骨干網(wǎng)絡、被控站系統(tǒng)相適應的新的高速數(shù)字通道。

[nextpage]　　三、信息傳輸機制

　　高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)的各子系統(tǒng)間存在大量的信息交互。通過何種方式實現(xiàn)各子系統(tǒng)間高效、安全、快捷的信息傳輸，也是綜合調(diào)度系統(tǒng)必須解決的問題。消息中間件主要功能使在不同的網(wǎng)絡協(xié)議、不同的操作系統(tǒng)和不同的應用程序之間提供可靠的消息傳送。它既提供一個簡單易用、高效可靠的分布式應用開發(fā)和運行平臺，也提供一個分布式應用管理平臺。消息中間件通過事件代理機制，為信息的訂閱和發(fā)布提供一種簡便的開發(fā)模型，適合于高速鐵路綜合調(diào)度眾多子系統(tǒng)件的信息交互。

　　四、標準化及開放性措施

　　高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)無論在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設計、軟件技術采用、數(shù)據(jù)庫接口設計、網(wǎng)絡協(xié)議及規(guī)約配置方面，還是在操作系統(tǒng)及硬件選型方面，均應考慮標準化、開放性的設計原則，以方便系統(tǒng)的容量擴展、系統(tǒng)互連、消息共享等。

　　五、可靠性及容錯措施

　　高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)是高速鐵路高效、安全運轉(zhuǎn)的中樞指揮系統(tǒng)，必須保證其高度的可靠性。高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)的可靠性措施主要包括：關鍵硬件設備的冗余配置、采用RAID備份的磁盤陣列存儲系統(tǒng)、采用光纖通道的存儲系統(tǒng)局域網(wǎng)(SAN)、應用軟件的容錯措施、系統(tǒng)接口的安全措施等。

　　六、電力調(diào)度子系統(tǒng)

　　高速鐵路綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的電力調(diào)度子系統(tǒng)，負責牽引供電系統(tǒng)和設備供電系統(tǒng)的監(jiān)視、控制、監(jiān)測及管理;根據(jù)列車開行計劃為之提供電力;根據(jù)計劃安排供電系統(tǒng)的維修管理;實時監(jiān)視高速鐵路牽引變電所及供電線路的工作狀況，調(diào)整電力系統(tǒng)運行情況，以保證高速列車正常運行所需的穩(wěn)定電力供應;當出現(xiàn)供電設備異常和災害事故時，作出適當?shù)闹甘竞脱杆倩謴凸╇姷陌才?對供電線路、設備、設施的日常檢查進行安排和管理，保證全線供電的安全可靠。

　　電力調(diào)度子系統(tǒng)的監(jiān)控管理與常規(guī)的供電遠動系統(tǒng)的監(jiān)控管理功能基本相同，同時也增加了與綜合監(jiān)控系統(tǒng)中其它子系統(tǒng)之間的信息交互訪問。