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轨道交通综合监控系统

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更新日期: 2013-07-25

MOXA工业通讯产品为轨道交通综合监控系统提供最佳化的通讯平台

综合监控系统介绍

城市轨道交通作为大运量、高密度的快速交通方式,对城市交通的重要作用日益显现。在城市轨道交通运营中,为了保证旅客安全、列车有效运营、设备正常工作,必须对系统各个环节进行监控管理。
最初,国内轨道交通监控大多处于由多个计算机网络系统辅助监控的状态,各分立系统按照自身的技术特点,不同程度地应用了计算机技术和网络技术。然而,它们的硬件平台与软件平台是分立的,联络困难且成本高,有些系统间甚至难于沟通,无法适应轨道全自动无人驾驶的发展需要。近年来,随着科学技术的进步和计算机集成技术的发展,通过统一平台将多个地铁机电系统进行集成的设想成为了可能。它是通过建立单一的软硬件平台,将城市轨道交通的上述分立系统的管理和监控功能集中起来,形成统一的运行平台和综合监控体制,实现各种基础数据的统一管理,以及相关系统之间的数据共享。进而增强系统内部及系统之间的业务关联与联动处理的效率,提高城市轨道交通监控系统的自动化程度以及对突发事件的反应能力和处理速度。该系统在国际上,例如香港、新加坡、欧美都已有多个成功运营案例。近年来,国内也已经在上海、广州、北京等多条轨道交通线路上设置了综合监控系统,并取得了丰富的建设和运营经验。

城市轨道交通的综合监控系统包括电力监控与数据采集(PSCADA)、环境监控(BAS,机电设备监控EMCS)、火灾自动报警(FAS)、广播(PA)、闭路电视(CCTV)、无线通信(RADIO)、门禁(ACS)、自动售检票(AFC)、乘客信息(PIS)、时钟(CLK)、屏蔽门(PSD)等系统。根据各子系统的分布和功能,城市轨道交通综合监控系统的功能可分为控制中心级、车站监控级和车站现场级监控系统,它们与调度指挥、信号、车辆信息等系统均有接口:
(1) 控制中心级监控系统
位于控制中心,主要完成线路运营、控制列车的安全运行,确保乘客的安全,保证与乘客的通话、车站信息牌和乘客监控。当系统处于正常工作模式时,中央级具有最高控制级别。
(2) 车站级监控系统
位于各车站、车辆段及变电所,主要服务对象是车站值班员。当系统处于正常工作模式时,车站级只起监视作用。当控制中心下放控制权和紧急事件发生时,车站级可以对管辖范围内的环境、设备和乘客进行监控。
(3) 现场级监控系统
由各种智能监控对象和通过通信控制模块监控的非智能监控对象组成,位于各监控对象附近,具备接口转换、信息采集、传送、汇聚、命令接受、执行和反馈等功能。现场级控制主要用于系统/设备试验、维修调试和紧急情况。

综合监控系统网络需求

为了保证综合监控系统各级监控系统内部及子系统之间的数据的交换,需要为综合监控系统建立一套可靠的网络平台。综合监控通讯网络平台需要具有以下的特点:

冗余及容错性:
综合监控系统内部子系统众多,数据交换方式复杂,难免会出现不可预测的问题。为了保证综合监控系统数据正常传输,要求综合监控网络具有一定的冗余能力,并且在局部出现故障时仍然能够正常的工作。

  • 确定性

确定性包括两个层次,第一是数据传输的确定性,也就是数据包能够在确定的时间内到达,满足控制系统对数据实时性的要求;第二是故障恢复的确定性,在系统出现故障时,能够在确定的时间内恢复正常,保障系统数据的完整性。

  • 安全性

网络应可以实现分布式的安全布署,能够进行访问控制,MAC地址绑定和过滤,系统隔离等。
可扩展性:
对于网络的扩展,应该灵活、方便,并且不能影响其他系统的正常工作,系统扩展时,其他网络设备无需更改设置,网络路由依然是明确的。系统升级时,和原有设备应该是兼容的,不至于浪费原有的投资。

  • 可管理性

网络管理对于系统的运营至关重要,对于本系统,采用图形化的网管,能够管理到所有的网络设备的每一个端口,包括整个端口的配置,告警,流量监控、分析,以便网络管理员能快速、准确地检查整体网络的运行情况,有效找到网络热点,快速诊断并在故障蔓延以前加以排除。该网管还要有通用软件接口,便于集中监控系统对通信网络设备的监控。

  • 系统统一性

系统应采取一体化的网络通信方案,整体设计;避免由于系统不同层次之间的技术分离,带来网络资源充分利用和管理等的不便

MOXA针对综合监控系统提出自己的最佳化方案,整套网络细分为骨干传输网,负责控制中心和各车站之间的站间通讯;车站局域网,负责车站内不同子系统间的通讯;车站现场网络,负责车站子系统内通讯。根据综合监控网络的不同部分的特点,MOXA选择了最适合的拓扑和产品来组建。

骨干传输网采用双网架构,产品选用MOXA高端模块化三层交换机EDS-828系列。每个节点(控制中心、车站、停车场等)部署两台MOXA的EDS-828千兆骨干交换机,不同节点之间采用千兆光纤连接,构成双环网。环网上运行 MOXA专利冗余环网协议- Turbo Ring协议,为综合监控骨干传输网提供冗余机制。在满负荷运行的情况下,任意节点出现故障或者节点间任意一条链路出现故障时,环网都能够在20ms以内完成通讯链路的切换,保证环网通讯的连续性。此外,骨干传输网采用双网热备份机制,两个千兆环网同时工作,从主备切换时可以立即使用,无需启动时间。

EDS-828系列交换机采用模块化设计方式,可以根据车站和控制中心的具体需求来选择配制不同模块,即满足了现有系统设备接入的要求,又能够在系统扩容时提供足够的端口。EDS-828交换机支持丰富的路由协议,可以将车站局域网和骨干传输网隔离,避免单一车站故障时影响到骨干传输网。

在车站网络中,为了避免不同子系统互相产生影响,并不适合直接将不同子系统接入到车站局域网。MOXA的DA-682系列嵌入式计算机,采用模组化设计,可以根据需要选择网口串口组合。DA-682用于连接车站子系统,在子系统之间实现隔离,并且对数据进行前置处理减轻车站服务器的负载。为了实现更高的冗余度,DA-682通常采用冗余配置。

车站现场网路采用导轨式安装的EDS系列交换机,通过光纤组成冗余环网。环网上运行MOXA Turbo Ring协议,具有线路冗余的特点,在线路发生故障时,能够在20ms内切换到备份路径,保证数据传输的不间断。

MOXA综合监控网络方案采用在地铁系统有着成熟应用的工业级以太网设备EDS-828系列交换机组建骨干传输网,建立站间通讯平台。采用DA-682系列嵌入式计算机实现车站子系统的接入,通过EDS系列交换机组建现场环网连接现场设备,通过MOXA智能化的MXview网络管理软件实现对综合监控网络的全局监控。MOXA方案实现了地铁综合监控系统对冗余性、可靠性、安全性、可扩展性和系统一致性的要求,为地铁综合监控系统提供最佳化的通讯平台。

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