【安防知識網(wǎng)】隨著我國經(jīng)濟(jì)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(shè)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(shè)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(jìn)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(shù)保障。

　　隨著計算機、數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)化方向發(fā)展。分布式、網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(fù)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(hù)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(yīng)能力遲緩、統(tǒng)一協(xié)調(diào)能力欠缺的弊病，將不能適應(yīng)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(yīng)，開發(fā)及運輸管理、列車運行調(diào)度、旅客服務(wù)、電力調(diào)度、綜合維護(hù)與救援、安全監(jiān)控以及培訓(xùn)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(luò)體系，信息傳輸機制，標(biāo)準(zhǔn)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(wù)器”模式?？蛻魴C/服務(wù)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(yīng)用系統(tǒng)變?yōu)槎鄠€互為獨立的子系統(tǒng)，而服務(wù)器便是整個應(yīng)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(yīng)的功能，并共享實現(xiàn)完整的應(yīng)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(wù)器上，由二者分擔(dān)處理業(yè)務(wù)，這樣的系統(tǒng)具有以下缺點：(1)客戶機與服務(wù)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(wù)規(guī)則的變化，需要隨時更新客戶端程序，大大增加了維護(hù)量，造成維護(hù)工作困難;(3)每個客戶端都要連接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，使得服務(wù)器為每個客戶端建立連接而消耗大量本就緊張的服務(wù)器資源;(4)大量數(shù)據(jù)直接通過Client/Server模式傳送，在業(yè)務(wù)高峰期容易造成網(wǎng)絡(luò)流量暴增，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜業(yè)務(wù)量的要求。隨著中間件技術(shù)的發(fā)展，三層或多層分布式應(yīng)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(yīng)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(yīng)用邏輯包括事務(wù)處理、監(jiān)控、信息排隊等采用專門的中間件服務(wù)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(luò)門戶透明的使用整個網(wǎng)絡(luò)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(wù)器的訪問，保護(hù)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(yuǎn)小于Client應(yīng)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(wù)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(wù)功能的服務(wù)器上;(3)易維護(hù)。由于業(yè)務(wù)邏輯在中間服務(wù)器，當(dāng)業(yè)務(wù)規(guī)則變化后，客戶端程序基本不用改動;(4)快速響應(yīng)。通過負(fù)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(yīng)速度;(5)系統(tǒng)擴展靈活?；诙鄬臃植际襟w系結(jié)構(gòu)，當(dāng)業(yè)務(wù)量增大時，可以在中間層部署更多的應(yīng)用服務(wù)器，提高對客戶端的響應(yīng)，且所有變化對客戶端透明。

　　二、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

　　高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)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(luò)(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(wù)、電力調(diào)度、綜合維護(hù)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(fēng)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(dǎo)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(luò)的規(guī)模和訪問速度。交換式局域網(wǎng)技術(shù)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?。在高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，采用由2層交換技術(shù)和路由技術(shù)有機結(jié)合而成的3層交換機最適合該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量大、實時響應(yīng)速度要求高、各子系統(tǒng)間信息交換頻繁的應(yīng)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(yīng)用服務(wù)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(shè)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(shù)的發(fā)展，磁盤陣列技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)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(shù)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(shè)備，如何動態(tài)配置及擴展存儲空間，如何不占用LAN資源進(jìn)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(shè)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(shù)為基礎(chǔ)，將磁盤陣列等存儲設(shè)備進(jìn)行共享，突破了現(xiàn)有的內(nèi)存距離限制和容量限制，服務(wù)器通過存儲網(wǎng)絡(luò)與存儲設(shè)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(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)方面，隨著國內(nèi)光纖骨干網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，鐵路通信系統(tǒng)的骨干通訊網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)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(luò)、被控站系統(tǒng)相適應(yīng)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(luò)協(xié)議、不同的操作系統(tǒng)和不同的應(yīng)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(yīng)用開發(fā)和運行平臺，也提供一個分布式應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計、軟件技術(shù)采用、數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)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(yīng)考慮標(biāo)準(zhǔn)化、開放性的設(shè)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(guān)鍵硬件設(shè)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(yīng)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(fù)責(zé)牽引供電系統(tǒng)和設(shè)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(yīng);當(dāng)出現(xiàn)供電設(shè)備異常和災(zāi)害事故時，作出適當(dāng)?shù)闹甘竞脱杆倩謴?fù)供電的安排;對供電線路、設(shè)備、設(shè)施的日常檢查進(jìn)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(yuǎn)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。