那曲物流中心綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)的應(yīng)用分析

黃慶貴

（中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710043）

1 那曲物流中心概述

青藏鐵路那曲物流中心位于西藏自治區(qū)那曲鎮(zhèn)以南五公里處，由散堆裝區(qū)、綜合物流區(qū)、生產(chǎn)加工區(qū)等區(qū)域構(gòu)成。所在地海拔超過4500 米，年極端低溫-41.2℃，年極端高溫23.60℃，年平均氣溫-1.5℃，氣壓為0.5879 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。

物流中心以青藏鐵路為依托，聯(lián)系拉薩，輻射昌都、阿里、日喀則北部等地區(qū)，具備貨物運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裝卸、搬運(yùn)、包裝、流通加工、配送和信息處理等物流基本功能，以及產(chǎn)品加工、綜合服務(wù)等物流增值功能，并配備先進(jìn)的裝卸、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、計(jì)量等技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)信息化物流管理，是中國國內(nèi)一流的綜合物流中心。

2 那曲物流中心數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)需求

在物流中心內(nèi)離散分布著綜合管理中心、站臺(tái)貨物倉庫、貨運(yùn)辦公樓、交易中心、生產(chǎn)加工廠房等建筑物，建筑物間距離較遠(yuǎn)。物流中心內(nèi)需組建物流信息系統(tǒng)、園區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電力遠(yuǎn)動(dòng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)房綜合監(jiān)控系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。通過對(duì)各系統(tǒng)功能、系統(tǒng)維護(hù)、青藏線相關(guān)既有系統(tǒng)狀況、物流中心氣象特征、物流中心布局等諸多因素進(jìn)行分析，物流中心數(shù)據(jù)傳輸具有如下特點(diǎn)：

數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)應(yīng)能夠承載多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。那曲物流中心數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)較多，若各系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立建設(shè)，既不利于信息共享，也不利于建設(shè)期成本控制，而且后期運(yùn)營維護(hù)成本也會(huì)隨之增加。數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)要滿足所承載業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠性方面的要求。傳輸網(wǎng)絡(luò)要具有數(shù)據(jù)傳輸故障自愈能力，以自身安全穩(wěn)定的運(yùn)行來減少整個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)路的維修量，最大限度地減小因高寒、偏遠(yuǎn)等因素造成的維修不便對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不利影響。數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)要適應(yīng)那曲特殊的自然環(huán)境要求。那曲地區(qū)惡劣的高原環(huán)境氣候?qū)π畔⑾到y(tǒng)設(shè)備選型要求苛刻，必須選擇適應(yīng)高海拔、高寒、低氣壓環(huán)境工作的信息傳輸產(chǎn)品。數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)應(yīng)是一個(gè)開放的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，具備較強(qiáng)的互聯(lián)互通能力，以滿足各系統(tǒng)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、完整、可靠傳輸，并能與既有青藏線相關(guān)系統(tǒng)互聯(lián)。數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一網(wǎng)管。傳輸平臺(tái)網(wǎng)管系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對(duì)各傳輸節(jié)點(diǎn)的配置及各網(wǎng)元運(yùn)行情況的監(jiān)控和管理。

3 綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)設(shè)置

物流中心數(shù)據(jù)傳輸以IP 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，結(jié)合物流中心所在地的自然環(huán)境以及今后的維護(hù)條件因素，那曲物流中心數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)采用工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)冗余技術(shù)較為適宜。該系統(tǒng)滿足物流中心各業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、可靠性、開放性和可操作性的要求，傳輸容量大，同時(shí)可做到數(shù)據(jù)、語音和視頻“三網(wǎng)合一”。系統(tǒng)統(tǒng)一采用TCP/IP 協(xié)議，以避免不同協(xié)議間難以通訊的困擾；可以直接和各系統(tǒng)子網(wǎng)互連，提供數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)；選用工業(yè)級(jí)的以太網(wǎng)設(shè)備組網(wǎng)，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。

3.1 光纖工業(yè)以太網(wǎng)簡(jiǎn)介

目前通用的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3 使用了CSMA/CD 傳輸協(xié)議。任何需要傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)首先要監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)繼續(xù)監(jiān)聽，檢測(cè)到?jīng)_突時(shí)立即停止發(fā)送并發(fā)出一個(gè)強(qiáng)化沖突的干擾信號(hào)，通知所有節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)生沖突，此時(shí)沖突各方主動(dòng)退避,隨機(jī)等待一段時(shí)間后再重新監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)。

交換式以太網(wǎng)是以提高以太網(wǎng)的傳輸速率，盡可能減少總線競(jìng)爭(zhēng)的思路開發(fā)出的新型以太網(wǎng)。所有節(jié)點(diǎn)都分別連接到一個(gè)交換式集線器的端口上，交換式集線器內(nèi)置一個(gè)復(fù)雜的交換陣列，任意兩個(gè)端口都可以建立一個(gè)傳輸通道，以標(biāo)稱傳輸速度、傳輸數(shù)據(jù)。

隨著以太網(wǎng)通信速率的提高、全雙工通信、交換技術(shù)的發(fā)展，為以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間通信提供了技術(shù)可能。所謂工業(yè)以太網(wǎng)，一般來講是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3 標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但在材質(zhì)的選用、產(chǎn)品的強(qiáng)度、適用性以及實(shí)時(shí)性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本身安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，首先考慮的是高溫、潮濕、震動(dòng)；其次看是否能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)；再次是使用低壓交流或直流電源。EMC的要求隨工業(yè)環(huán)境對(duì)EMI 和ESD 要求的不同而變化。目前工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用已取得下述成果：

實(shí)時(shí)通信技術(shù)采用以太網(wǎng)交換技術(shù)、全雙工通信、流量控制等技術(shù)，以及確定性數(shù)據(jù)通信調(diào)度控制策略、簡(jiǎn)化通信棧軟件層次、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)微網(wǎng)段化等針對(duì)工業(yè)過程控制的通信實(shí)時(shí)性措施，解決了以太網(wǎng)通信的實(shí)時(shí)性?？梢詫?shí)現(xiàn)雙冗余環(huán)網(wǎng)的組網(wǎng)。

采用網(wǎng)絡(luò)分層、控制區(qū)域微網(wǎng)段化以及光纖傳輸技術(shù)解決以太網(wǎng)的遠(yuǎn)距離傳輸問題。

采用控制區(qū)域微網(wǎng)段化，各控制區(qū)域通過具有網(wǎng)絡(luò)隔離和安全過濾的現(xiàn)場(chǎng)控制器與系統(tǒng)主干相連，實(shí)現(xiàn)各控制區(qū)域與其他區(qū)域之間的邏輯上的網(wǎng)絡(luò)隔離。

采用分散結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)、EMC 設(shè)計(jì)、冗余、自診斷等可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。

3.2 綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)構(gòu)成

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。那曲物流中心綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)采用以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在那曲物流中心通信機(jī)械室設(shè)核心交換機(jī)，在35/10kV 中心變配電所、那曲車站通信機(jī)械室、貨運(yùn)辦公綜合樓、物流中心公安派出所、以及為商品交易中心等生產(chǎn)房屋配套的7座10/0.4kV 變電所內(nèi)設(shè)置千兆以太環(huán)網(wǎng)匯聚交換機(jī)，組成工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。各節(jié)點(diǎn)附近的視頻監(jiān)控、道岔融雪、電力遠(yuǎn)動(dòng)等信息以分支形式通過百兆光接口就近接入?yún)R聚交換機(jī)。

物流中心各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸共享此平臺(tái)，通過VLAN 劃分子網(wǎng)，進(jìn)行安全隔離，在那曲通信機(jī)械室通過路由器進(jìn)行安全域劃分后，與青藏線既有傳輸系統(tǒng)互聯(lián)并將有關(guān)信息上傳至青藏公司各相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成如圖1 所示：

承載的主要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流向

視頻監(jiān)控信息。那曲物流中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)，在物流中心綜合監(jiān)控室可實(shí)現(xiàn)被監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

所有視頻信號(hào)通過綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)承載和傳送，在那曲車站通信機(jī)械室利用百兆光口接入青藏線既有線路視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，可將視頻信號(hào)上傳至青藏公司。

電力視頻監(jiān)控及電力遠(yuǎn)動(dòng)信息。物流中心電力視頻及電力遠(yuǎn)動(dòng)信息需要傳送至格爾木水電段。

電力視頻監(jiān)控同樣采用全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)，在1座35/10kV 中心變配電所及7座10/0.4kV 變電所設(shè)視頻前端設(shè)備，采用MPEG-4 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)模擬圖像進(jìn)行數(shù)字化編碼，圖像數(shù)據(jù)在物流中心園區(qū)內(nèi)由綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)承載，通過本平臺(tái)與青藏線既有傳輸系統(tǒng)在那曲車站通信機(jī)械室的接口，經(jīng)青藏線既有傳輸系統(tǒng)E1 通道傳送至格爾木電力調(diào)度所。

電力遠(yuǎn)動(dòng)信息由綜合傳輸平臺(tái)提供的10/100M 以太網(wǎng)接口傳送至那曲站通信機(jī)械室，通過青藏線既有綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)納入既有電力遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。

機(jī)房綜合環(huán)境監(jiān)控信息。那曲物流綜合管理中心通信機(jī)械室設(shè)置室內(nèi)溫濕度傳感器、紅外雙鑒傳感器、離子煙霧傳感器、水浸檢測(cè)傳感器、明火傳感器等，接入新設(shè)綜合監(jiān)測(cè)設(shè)備（RTU），通過本傳輸平臺(tái)以及既有接入網(wǎng)系統(tǒng)提供的既有2*E1 通道將監(jiān)控信息上傳至拉薩綜合監(jiān)測(cè)中心。

傳輸平臺(tái)網(wǎng)管 。綜合傳輸平臺(tái)配置網(wǎng)管服務(wù)器。結(jié)合工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)，網(wǎng)管系統(tǒng)采用電信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理軟件的架構(gòu)，統(tǒng)一完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備的屬性配置、監(jiān)控和維護(hù)等高級(jí)功能。

4 綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)分析

4.1 數(shù)據(jù)傳輸帶寬寬，易于擴(kuò)展

在物流中心建設(shè)千兆以太網(wǎng)傳輸平臺(tái)，能夠提供大容量數(shù)據(jù)傳輸通道。系統(tǒng)具有良好擴(kuò)展性，在環(huán)上任意地點(diǎn)都能擴(kuò)展新節(jié)點(diǎn)，以滿足系統(tǒng)將來信息點(diǎn)接入的擴(kuò)展。

4.2 多業(yè)務(wù)同一平臺(tái)傳輸

綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建，承載物流中心視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、電力運(yùn)動(dòng)、道岔融雪等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)的整合。

4.3 綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)環(huán)形組網(wǎng)，提高安全可靠性，節(jié)省工程投資

在物流中心采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組建環(huán)形網(wǎng)，與星型結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)相比，網(wǎng)絡(luò)采用專用生成樹協(xié)議形成環(huán)形自愈保護(hù)功能，網(wǎng)絡(luò)自愈倒換時(shí)間小于50ms。并且環(huán)形結(jié)構(gòu)減少了室外光纜線路工程量，節(jié)省了工程投資。同時(shí)與傳統(tǒng)利用SDH 傳輸系統(tǒng)在物流中心組網(wǎng)的方式相比較，節(jié)約投資更明顯。

4.4 室外設(shè)備選型規(guī)范、合理，適應(yīng)那曲低溫、低氣壓等惡劣環(huán)境要求

室外設(shè)備采用非強(qiáng)制制冷設(shè)備，同時(shí)符合IP67 防護(hù)等級(jí)要求，能在－40～70℃溫度條件下工作，以適應(yīng)那曲低溫、低氣壓等惡劣自然環(huán)境的要求。

5 結(jié)論

那曲物流中心物流中心于2009年8月開通以來，運(yùn)行穩(wěn)定。實(shí)踐證明：采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，滿足那曲物流中心多業(yè)務(wù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

采用工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)技術(shù)組建的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有快速的自愈環(huán)路保護(hù)能力，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，能為鐵路信息系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠、高效、大容量的傳輸平臺(tái)，在物流中心，鐵路大型貨場(chǎng)、編組站以及各類段所的信息系統(tǒng)建設(shè)中可以借鑒采用。