【安防知識(shí)網(wǎng)】隨著我國(guó)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(yùn)行是實(shí)現(xiàn)高速鐵路運(yùn)輸?shù)母颈Ｕ稀８咚勹F路綜合監(jiān)控系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)中的各種供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、控制及沿線變電所、分區(qū)亭、開(kāi)閉所的安全監(jiān)控，迅速分析、查找、切除故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè);同時(shí)也要納入行車(chē)調(diào)度、計(jì)劃調(diào)度、安全監(jiān)控、行車(chē)信號(hào)等多方面的實(shí)時(shí)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(dòng)化、智能化水平，確保高速鐵路的安全、可靠、高效運(yùn)行提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障。

　　隨著計(jì)算機(jī)、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(kāi)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(kuò)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(shì)。

　　高速鐵路作為一個(gè)高速運(yùn)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(yùn)輸組織、機(jī)車(chē)車(chē)輛、通信信號(hào)、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(dú)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(yùn)營(yíng)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(duì)突發(fā)事件的緊急響應(yīng)，開(kāi)發(fā)及運(yùn)輸管理、列車(chē)運(yùn)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(shì)。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(jī)制，標(biāo)準(zhǔn)化，開(kāi)放性，系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)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(hù)機(jī)/服務(wù)器”模式。客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)(Client/Server System)的結(jié)構(gòu)宗旨，是把一個(gè)大型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)變?yōu)槎鄠€(gè)互為獨(dú)立的子系統(tǒng)，而服務(wù)器便是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)資源的存儲(chǔ)與管理中心，多臺(tái)客戶(hù)機(jī)則各自處理相應(yīng)的功能，并共享實(shí)現(xiàn)完整的應(yīng)用。在Client/Server結(jié)構(gòu)模式中，客戶(hù)機(jī)直接連接到數(shù)據(jù)庫(kù)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(diǎn)：(1)客戶(hù)機(jī)與服務(wù)器直接連接，安全性低，非法用戶(hù)容易通過(guò)客戶(hù)端直接闖入中心數(shù)據(jù)庫(kù)，造成數(shù)據(jù)丟失;(2)客戶(hù)機(jī)程序臃腫，并且隨著業(yè)務(wù)規(guī)則的變化，需要隨時(shí)更新客戶(hù)端程序，大大增加了維護(hù)量，造成維護(hù)工作困難;(3)每個(gè)客戶(hù)端都要連接到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，使得服務(wù)器為每個(gè)客戶(hù)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(guò)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(wú)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(hù)機(jī)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(duì)等采用專(zhuān)門(mén)的中間件服務(wù)器，后臺(tái)是數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　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(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)門(mén)戶(hù)透明的使用整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源。其優(yōu)點(diǎn)在于：(1)安全性。中間件隔離了客戶(hù)直接對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器的訪問(wèn)，保護(hù)了數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)的實(shí)際連接，是數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)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(kù)系統(tǒng)就越穩(wěn)定。其次，F(xiàn)ail/Recover機(jī)制能夠在一臺(tái)服務(wù)器死機(jī)的情況下，透明的把客戶(hù)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(hù)端程序基本不用改動(dòng);(4)快速響應(yīng)。通過(guò)負(fù)載平衡以及中間層緩存數(shù)據(jù)能力，可以提高客戶(hù)端的響應(yīng)速度;(5)系統(tǒng)擴(kuò)展靈活。基于多層分布式體系結(jié)構(gòu)，當(dāng)業(yè)務(wù)量增大時(shí)，可以在中間層部署更多的應(yīng)用服務(wù)器，提高對(duì)客戶(hù)端的響應(yīng)，且所有變化對(duì)客戶(hù)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(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)構(gòu)建、調(diào)度系統(tǒng)與子站綜合自動(dòng)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(yùn)輸計(jì)劃管理、列車(chē)運(yùn)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(shí)，單純使用2層交換機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)間的互訪;而單純使用路由器，則會(huì)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(wèn)速度。交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專(zhuān)用的帶寬為用戶(hù)獨(dú)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(jī)結(jié)合而成的3層交換機(jī)最適合該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)流量大、實(shí)時(shí)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(guò)雙光纖千兆以太網(wǎng)與3層交換機(jī)互連，各子系統(tǒng)通過(guò)3層交換機(jī)與主干網(wǎng)互連。系統(tǒng)按照虛擬局域網(wǎng)設(shè)計(jì)，各子系統(tǒng)網(wǎng)段獨(dú)立，以保證系統(tǒng)的安全可靠性。

　　在存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方面，隨著計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，磁盤(pán)陣列技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。磁盤(pán)陣列無(wú)論在安全措施、I/O速度、擴(kuò)展能力及性?xún)r(jià)比方面均呈現(xiàn)出巨大的優(yōu)越性。但面臨日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)又面臨新的難題，即多主機(jī)怎樣共享大容量、高速度的磁盤(pán)陣列、磁帶庫(kù)等存儲(chǔ)設(shè)備，如何動(dòng)態(tài)配置及擴(kuò)展存儲(chǔ)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(wèn)題，誕生了將存儲(chǔ)設(shè)備連接在一起的存儲(chǔ)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(pán)陣列等存儲(chǔ)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(guò)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)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(chǔ)區(qū)域網(wǎng)由光纖通道總線主機(jī)適配器、光纖通道磁盤(pán)陣列或經(jīng)FC-SCSI bridge相連的磁盤(pán)陣列、FC-AL集線器或fabric交換機(jī)組成。

　　在遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)方面，隨著國(guó)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(guó)內(nèi)光纖傳輸系統(tǒng)，控制中心與子站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)間的遠(yuǎn)動(dòng)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(jī)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(guò)何種方式實(shí)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(wèn)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(gè)簡(jiǎn)單易用、高效可靠的分布式應(yīng)用開(kāi)發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)，也提供一個(gè)分布式應(yīng)用管理平臺(tái)。消息中間件通過(guò)事件代理機(jī)制，為信息的訂閱和發(fā)布提供一種簡(jiǎn)便的開(kāi)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(kāi)放性措施

　　高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)無(wú)論在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件技術(shù)采用、數(shù)據(jù)庫(kù)接口設(shè)計(jì)、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(kāi)放性的設(shè)計(jì)原則，以方便系統(tǒng)的容量擴(kuò)展、系統(tǒng)互連、消息共享等。

　　五、可靠性及容錯(cuò)措施

　　高速鐵路綜合調(diào)度系統(tǒng)是高速鐵路高效、安全運(yùn)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(pán)陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)、采用光纖通道的存儲(chǔ)系統(tǒng)局域網(wǎng)(SAN)、應(yīng)用軟件的容錯(cuò)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(cè)及管理;根據(jù)列車(chē)開(kāi)行計(jì)劃為之提供電力;根據(jù)計(jì)劃安排供電系統(tǒng)的維修管理;實(shí)時(shí)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(yùn)行情況，以保證高速列車(chē)正常運(yùn)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(shí)，作出適當(dāng)?shù)闹甘竞脱杆倩謴?fù)供電的安排;對(duì)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(dòng)系統(tǒng)的監(jiān)控管理功能基本相同，同時(shí)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(wèn)。