摘  要： 結合北京地鐵15號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的架構，通過對單臺或多臺前端處理器（FEP）,、服務器因故障退出工作后數據流向的分析,，闡述了硬件冗余和“1＋N”機制在保障系統(tǒng)數據流動安全和數據流動不間斷方面發(fā)揮的重要作用。
關鍵詞： 地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng),；實時數據庫；數據流,；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,，安全的數據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。本文著重對綜合監(jiān)控系統(tǒng)數據流和冗余機制進行分析,。
1 軌道交通15號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)架構
    北京地鐵15號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用KEYVIA ISCS 軟件平臺,，該平臺基于開放標準體系、分層分布的網絡架構,、通用商用數據庫與專業(yè)實時數據技術相結合,，統(tǒng)一的實時網絡平臺管理并協調每一個系統(tǒng)支持和功能模塊的公用數據的訪問。系統(tǒng)軟件平臺由一系列的基于服務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的客戶/服務器（C/S）結構,，支持基于WEB瀏覽的系統(tǒng)應用外延訪問。
    KEYVIA ISCS 軟件平臺的核心就是基于實時監(jiān)控應用的分布式運行環(huán)境,，支持分層分布式的應用體系結構,。整個軟件系統(tǒng)共分為4個技術層，分別是：
    (1)商用的標準運行環(huán)境,，包括計算機操作系統(tǒng),、網絡、數據庫,；
    (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、應用支持等,；
    (3)應用產品群,，包括綜合監(jiān)控、通用監(jiān)控,、供電監(jiān)控,、環(huán)境監(jiān)控、機電設備監(jiān)控,、PSD,、ACS、CCTV,、PA等監(jiān)控,，同時支持工程測試、培訓和仿真產品,；
    (4)拓展和深化的應用,，主要為經濟調度、規(guī)劃支持,、設備狀態(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)數據流及冗余機制
    在每個車站ISCS系統(tǒng)中建立本車站的本地數據庫，車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過接口層采集數據,，經車站服務器處理后更新本地數據庫,，同時將數據通過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據庫,，將從各個車站獲得的數據同步到中央數據庫,。
    當車站ISCS系統(tǒng)僅需本車站的數據時，只需從本地車站數據庫提取數據,。而中央ISCS系統(tǒng)則可以獲得全線數據,，從而進行全線的實時監(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,，當一個系統(tǒng)故障時不會引發(fā)其他系統(tǒng)發(fā)生故障。
    當車站ISCS系統(tǒng)需要相鄰車站的數據時,，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)定制數據，獲取相鄰車站數據；第二路徑是從中央監(jiān)控系統(tǒng)獲取數據,。KEYVIA ISCS可設置獲取路徑優(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（包括服務器和工作站）構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器的運行,，即使兩個服務器均發(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 采集數據流
    正常情況下車站前置機(FEP)從各子系統(tǒng)處采集數據并進行預處理,，然后發(fā)送到需要處理該接口的服務器,，例如中央實時服務器和車站實時服務器等,。電力自動化(PSCADA)子系統(tǒng)的數據可由中心前置機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)為例進行說明,。正常情況下,，數據流采集如圖1所示。

    當中心所有的FEP發(fā)生故障時,，備用中心的FEP接管數據采集,，系統(tǒng)正常運行，如圖2所示,。當中心所有的實時服務器發(fā)生故障時，備用中心的實時服務器切換為主服務器,，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,，主實時服務器產生報警信息,，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[2],。如圖4所示。

2.3 HMI與服務器之間數據流向

     所有的HMI工作站在設計上都是統(tǒng)一的,。每臺HMI工作站可以向一臺或多臺服務器獲取數據用于顯示,。每臺HMI工作站獲取數據的路徑的原則：本地數據從本地服務器獲取，鄰站數據可以從主中心,、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從中心獲取鄰站數據的示意圖,。圖6為HMI從鄰站獲取鄰站數據的示意圖,。
2.4 控制信息流向
    如圖7所示,，當中央操作員發(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)中央實時數據服務接收到控制命令后進行控制條件校核,，校核成功則將命令發(fā)送到數據采集服務；
    (3)數據采集服務接收到控制命令后將命令發(fā)送到被控制的子系統(tǒng),。
    當車站操作員發(fā)出控制命令時,，控制信息流向：
    (1)車站操作員從HMI向設備發(fā)送控制命令；
    (2)車站實時數據服務接收到控制命令后進行控制條件校核,，校核成功則將命令發(fā)送到數據采集服務,；
    (3)數據采集服務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,，完善的數據流方案及可靠的冗余機制在系統(tǒng)出現各種單點故障,、多點故障時發(fā)揮了重要的作用，清晰完善的數據流方案為運營維護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人員檢修設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
[1] 魏曉棟.城市軌道交通自動化系統(tǒng)與技術[M].北京：電子工業(yè)出版社,，2011.
[2] 陳瑞陽.工業(yè)自動化技術[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：西南交通大學出版社，2011.