綜合監(jiān)控系統(tǒng)接入控制中心的方案研究
——以南寧地鐵2號(hào)線東延線為例

尉懷亮

（中鐵十一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，湖北 武漢 430074）

1 概 述

南寧市軌道交通2號(hào)線一期工程線路全長(zhǎng)21 km，包含18座車站、1座車輛段、兩座主變電站。2號(hào)線東延工程有5座車站與停車場(chǎng)。根據(jù)線路的需求，2號(hào)線一期工程已正式開(kāi)通，2號(hào)線東延線將在后續(xù)開(kāi)通，屆時(shí)將進(jìn)行2號(hào)線一期工程（后面簡(jiǎn)稱“一期工程”）與2號(hào)線東延工程（后面簡(jiǎn)稱“延長(zhǎng)線”）的綜合監(jiān)控系統(tǒng)貫通。

為保證一期工程車站的正常運(yùn)營(yíng)，延長(zhǎng)線接入調(diào)試時(shí)不得對(duì)一期工程既有系統(tǒng)造成不利影響和干擾，特制定此方案指導(dǎo)延長(zhǎng)線與一期工程的網(wǎng)絡(luò)貫通工作，保證延長(zhǎng)線各車站ISCS接入控制中心ISCS時(shí)應(yīng)盡可能少的影響控制中心既有系統(tǒng)的運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)全線ISCS系統(tǒng)功能平穩(wěn)過(guò)渡上線。

2 系統(tǒng)接入總體部署

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的貫通接入主要包括一期工程和延長(zhǎng)線網(wǎng)絡(luò)的貫通、軟件數(shù)據(jù)接口的集成及硬件設(shè)備的整合3個(gè)部分。可以按以下4步來(lái)逐步完成貫通的工作。

（1）貫通準(zhǔn)備：包括2號(hào)線一期工程軟件工程的打包備份與鎖定；交換機(jī)等設(shè)備的配置文件進(jìn)行備份；貫通前的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試等工作內(nèi)容。

（2）網(wǎng)絡(luò)貫通：包括物理鏈路的貫通；信息流的通道打通；貫通后的網(wǎng)絡(luò)與軟件測(cè)試等內(nèi)容。

（3）軟硬件整合：包括利用控制中心網(wǎng)管室培訓(xùn)測(cè)試平臺(tái)搭建中央級(jí)測(cè)試環(huán)境，進(jìn)行中央級(jí)數(shù)據(jù)與接口的集成與測(cè)試。

（4）軟件上線：包括臨時(shí)中央軟件工程打包備份；軟件的性能與功能測(cè)試；相關(guān)接口調(diào)試等內(nèi)容。

以上每一步都環(huán)環(huán)相扣，只有在完成上一項(xiàng)工作才能開(kāi)展下一步工作，保證系統(tǒng)接入貫通的順利進(jìn)行。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)情況介紹

3.1 一期工程網(wǎng)絡(luò)情況

每個(gè)環(huán)網(wǎng)上有一個(gè)交換機(jī)用于進(jìn)行環(huán)網(wǎng)的冗余管理，該交換機(jī)的兩個(gè)連接環(huán)網(wǎng)的端口中有一個(gè)端口是不傳輸用戶數(shù)據(jù)的，只是用于避免網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴和檢測(cè)環(huán)網(wǎng)閉環(huán)狀態(tài)，因此該節(jié)點(diǎn)可視為邏輯上的斷點(diǎn)。一旦有物理斷點(diǎn)出現(xiàn)，則該邏輯斷點(diǎn)自動(dòng)閉合。邏輯斷點(diǎn)可設(shè)置在任意一臺(tái)環(huán)網(wǎng)交換機(jī)上。

一期工程將玉洞至西津的18個(gè)車站，控制中心和車輛段組成一個(gè)千兆冗余雙環(huán)網(wǎng)，其中江南客運(yùn)站交換機(jī)配置為環(huán)網(wǎng)的管理節(jié)點(diǎn)。一期工程環(huán)網(wǎng)拓?fù)淙鐖D1所示。

圖1 一期工程主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

3.2 東延工程網(wǎng)絡(luò)情況

東延工程是將東風(fēng)路至壇興路共5個(gè)車站和1個(gè)停車場(chǎng)組成一個(gè)千兆冗余雙環(huán)網(wǎng)，其中停車場(chǎng)交換機(jī)配置為環(huán)網(wǎng)的管理節(jié)點(diǎn)。東延工程環(huán)網(wǎng)拓?fù)淙鐖D2所示。

圖2 東延工程主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

3.3 接入貫通后的網(wǎng)絡(luò)情況

（1）根據(jù)一期工程網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和光纖的鋪設(shè)方式，通過(guò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的冗余連接技術(shù)，將東延工程的5座車站、1座停車場(chǎng)組成獨(dú)立的雙環(huán)以太網(wǎng)，在玉嶺路交換機(jī)A和東風(fēng)路交換機(jī)B分別接入一期工程冗余雙環(huán)網(wǎng)的中央交換設(shè)備，形成環(huán)與環(huán)之間的信息互通，這樣可在不涉及原環(huán)、不影響原網(wǎng)絡(luò)正常工作的情況下，實(shí)現(xiàn)后續(xù)線路的安全接入，完成系統(tǒng)的擴(kuò)展。延長(zhǎng)線接入一期工程冗余雙環(huán)網(wǎng)的中央交換設(shè)備通道示意如圖3所示。

圖3 延長(zhǎng)線接入一期工程網(wǎng)絡(luò)的通道示意

（2）延長(zhǎng)線和一期工程網(wǎng)絡(luò)均使用動(dòng)態(tài)路由協(xié)議三層互聯(lián)，從根本上隔絕二層網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴。當(dāng)延長(zhǎng)線的網(wǎng)絡(luò)接入一期骨干環(huán)網(wǎng)后，將由控制中心的網(wǎng)管工作站進(jìn)行統(tǒng)一管理。由于骨干環(huán)網(wǎng)為千兆網(wǎng)絡(luò)，足夠承擔(dān)新增加的車站對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。延長(zhǎng)線接入一期后形成的主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。

圖4 貫通后主干網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

4 網(wǎng)絡(luò)貫通接入方案

4.1 貫通前置條件

（1）延長(zhǎng)線及臨時(shí)中央部分：接入之前延長(zhǎng)線已形成獨(dú)立的千兆雙環(huán)網(wǎng)，且環(huán)網(wǎng)無(wú)鏈路中斷；接入之前分別完成東風(fēng)路、玉嶺路綜合監(jiān)控機(jī)房至通信機(jī)房的鏈路通道測(cè)試，主要包括光纖的通斷、光功率等參數(shù)；接入之前已經(jīng)完成東風(fēng)路—控制中心、玉嶺路—控制中心的鏈路通道測(cè)試，主要包括光纖的通斷、光功率等參數(shù)；接入之前確保傳輸設(shè)備上的各個(gè)光接口的實(shí)際接收光功率正常；接入之前必須確保延長(zhǎng)線5個(gè)車站、1個(gè)停車場(chǎng)的交換機(jī)配置正確以及工作正常；延長(zhǎng)線5個(gè)車站、1個(gè)停車場(chǎng)的加電調(diào)測(cè)完成。

（2）一期工程及控制中心部分：所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無(wú)斷纖或異常事件，控制中心交換機(jī)工作正常，控制中心綜合監(jiān)控機(jī)房至通信機(jī)房鏈路通道正常，一期工程各業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常工作。

4.2 貫通操作步驟

（1）控制中心、東風(fēng)路和玉嶺路交換機(jī)的配置文件備份；

（2）控制中心、東風(fēng)路和玉嶺路交換機(jī)的環(huán)網(wǎng)光口配置；

（3）控制中心，東風(fēng)路和玉嶺路的光纖分別進(jìn)行連接；

（4）網(wǎng)絡(luò)測(cè)試以及軟件功能測(cè)試。

4.3 貫通后測(cè)試

網(wǎng)絡(luò)貫通后測(cè)試主要包括網(wǎng)絡(luò)測(cè)試與軟件測(cè)試部分，測(cè)試項(xiàng)包含以下內(nèi)容：在接入完成后做好網(wǎng)絡(luò)測(cè)試工作，包括測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連通性和冗余性驗(yàn)證；使用ping、tracert、netstat等命令測(cè)試，測(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的telnet、vrrp、route等服務(wù)，并做好記錄；查看交換機(jī)中各端口的廣播報(bào)文數(shù)量，防止廣播風(fēng)暴發(fā)生；在中央通過(guò)網(wǎng)管工作站的NMS畫面查看各站交換機(jī)狀態(tài)，檢查各個(gè)子系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的通訊狀態(tài)；軟硬件性能測(cè)試，包含數(shù)據(jù)反應(yīng)時(shí)間、硬件相關(guān)內(nèi)存占用率；軟件功能測(cè)試，包括BAS全線隧道通風(fēng)功能等；DATA及SOE等功能測(cè)試。

5 軟件整合方案

延長(zhǎng)線與一期工程的軟件整合方案主要為測(cè)試貫通后控制中心延長(zhǎng)線綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能。

延長(zhǎng)線調(diào)試階段，車站級(jí)ISCS的調(diào)試范圍限定在延長(zhǎng)線站點(diǎn)范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)一期既有線路產(chǎn)生影響。同時(shí)將停車場(chǎng)實(shí)時(shí)服務(wù)器作為延長(zhǎng)線臨時(shí)中央服務(wù)器，停車場(chǎng)內(nèi)的兩臺(tái)工作站設(shè)置為延長(zhǎng)線臨時(shí)中央級(jí)ISCS工作站，進(jìn)行延長(zhǎng)線車站級(jí)ISCS接入控制中心的預(yù)調(diào)試，確保延長(zhǎng)線ISCS中央級(jí)功能的完整性、穩(wěn)定性與可靠性，并將調(diào)試的影響范圍限制在延長(zhǎng)線站點(diǎn)范圍內(nèi)。

臨時(shí)中央級(jí)ISCS預(yù)調(diào)試完成后，將2號(hào)線延長(zhǎng)線ISCS配置與2號(hào)線一期既有線路ISCS配置合并，形成具備2號(hào)線一、二期工程完整配置的中央級(jí)ISCS，并在2號(hào)線一期軟件測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行模擬功能測(cè)試。同時(shí)需要在網(wǎng)絡(luò)、軟件及硬件等方面做好準(zhǔn)備，準(zhǔn)備好相關(guān)的應(yīng)急處理預(yù)案，以便在上線時(shí)出現(xiàn)異常情況下采取相關(guān)措施保證一期既有線路的正常運(yùn)營(yíng)。

5.1 前置條件

5.1.1 車站級(jí)部分

（1）完成延長(zhǎng)線各站ISCS子系統(tǒng)設(shè)備單體調(diào)試，且各站主干環(huán)網(wǎng)打通。

（2）完成延長(zhǎng)線各站子系統(tǒng)及接口設(shè)備的單體調(diào)試及ISCS與所有的接口調(diào)試。

5.1.2 中央級(jí)部分

2014年，天津水務(wù)將全面貫徹黨的十八屆三中全會(huì)、全國(guó)水利廳局長(zhǎng)會(huì)和市委十屆四次全會(huì)精神，圍繞水資源、水環(huán)境、水安全“三位一體”和統(tǒng)籌城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展的思路，突出深化改革，全面正確履行好水務(wù)管理職能，管好水資源，改善水環(huán)境，保障水安全，為全市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出新貢獻(xiàn)。

（1）完成延長(zhǎng)線臨時(shí)中央的搭建，完成各站子系統(tǒng)HMI集成及功能的實(shí)現(xiàn)。

（2）臨時(shí)中央上各子系統(tǒng)集成及功能測(cè)試正常。

（3）延長(zhǎng)線臨時(shí)中央調(diào)試期間各系統(tǒng)最新的點(diǎn)類表、驅(qū)動(dòng)配置、畫面、屬性框。

（4）延長(zhǎng)線IP規(guī)劃表。

（5）一期既有線路備份的相關(guān)軟件配置。

5.2 整合內(nèi)容

5.2.1 車站級(jí)接口

ISCS 與 BAS、PSCADA、FAS、ACS、PSD、AF、站級(jí)PA、站級(jí)PIS及站級(jí)AFC系統(tǒng)與控制中心ISCS不存在中央級(jí)的接口，所以在延長(zhǎng)線貫通時(shí)不需進(jìn)行接口的集成，只需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的內(nèi)容集成即可。

5.2.2 中央級(jí)接口

中央級(jí)接口位置分為兩類：ISCS中央FEP和ISCS中央交換機(jī)。其中接入FEP的系統(tǒng)包括SIG、PIS、AFC、TEL/ALARM，直接接入ISCS中央交換機(jī)的系統(tǒng)包括PA。由于各系統(tǒng)在一期工程和延長(zhǎng)線采用統(tǒng)一的設(shè)備通信協(xié)議，F(xiàn)EP和ISCS實(shí)時(shí)服務(wù)器的接口軟件均無(wú)需修改。

（1）信號(hào)系統(tǒng)（SIG）：在延長(zhǎng)線開(kāi)始列車運(yùn)行時(shí)，SIG應(yīng)將延長(zhǎng)線的數(shù)據(jù)與一期工程的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳到ISCS，由ISCS進(jìn)行過(guò)濾?？刂浦行腎SCS不處理延長(zhǎng)線SIG數(shù)據(jù)，臨時(shí)中央同時(shí)處理一期工程和延長(zhǎng)線SIG數(shù)據(jù)。臨時(shí)中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過(guò)濾限制，完成一期工程全線SIG數(shù)據(jù)的整合處理。

（2）閉路電視系統(tǒng)（CCTV）：CCTV集成商應(yīng)提供統(tǒng)一的SDK接口，供控制中心ISCS獲取全線（一期工程、延長(zhǎng)線）任意一個(gè)車站的攝像頭列表，進(jìn)行視頻獲取及操作。延長(zhǎng)線ISCS接入控制中心ISCS時(shí)，由CCTV集成商配合ISCS集成商完成對(duì)應(yīng)的配置和調(diào)試工作。

（3）廣播系統(tǒng)（PA）：PA集成商在一期工程ISCS接入控制中心ISCS時(shí)，已要求同時(shí)為延長(zhǎng)線ISCS預(yù)留點(diǎn)地址?？刂浦行腎SCS通過(guò)過(guò)濾不處理延長(zhǎng)線PA數(shù)據(jù)，通過(guò)臨時(shí)中央對(duì)中央級(jí)進(jìn)行與PA接口的調(diào)試。待臨時(shí)中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過(guò)濾限制，完成一期工程全線PA數(shù)據(jù)的整合處理。

（4）乘客信息系統(tǒng)（PIS）：PIS集成商在一期工程ISCS接入控制中心ISCS時(shí)，已要求為延長(zhǎng)線ISCS預(yù)留點(diǎn)地址?？刂浦行腎SCS通過(guò)過(guò)濾不處理延長(zhǎng)線PIS數(shù)據(jù)，通過(guò)臨時(shí)中央對(duì)中央級(jí)進(jìn)行與PIS接口的調(diào)試。待臨時(shí)中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過(guò)濾限制，完成一期工程全線PIS數(shù)據(jù)的整合處理。

（5）自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）：AFC集成商在一期工程ISCS接入控制中心ISCS時(shí)，已要求為延長(zhǎng)線ISCS預(yù)留點(diǎn)地址?？刂浦行腎SCS通過(guò)過(guò)濾不處理延長(zhǎng)線AFC數(shù)據(jù)，通過(guò)臨時(shí)中央對(duì)中央級(jí)進(jìn)行與AFC接口的調(diào)試。待臨時(shí)中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過(guò)濾限制，完成一期工程全線AFC數(shù)據(jù)的整合處理。AFC系統(tǒng)提供的全線客流量數(shù)據(jù)，應(yīng)由AFC系統(tǒng)確保其準(zhǔn)確性。

（6）通信集中告警系統(tǒng)（TEL/ALARM）：在延長(zhǎng)線ISCS接入控制中心ISCS前，TEL/ALARM集成商應(yīng)提供延長(zhǎng)線通信系統(tǒng)的相關(guān)資料，配合ISCS集成商完成對(duì)應(yīng)的配置和調(diào)試工作。在延長(zhǎng)線通信系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，TEL/ALARM應(yīng)將延長(zhǎng)線的數(shù)據(jù)與一期工程的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳到ISCS，ISCS進(jìn)行過(guò)濾，控制中心ISCS不處理延長(zhǎng)線TEL/ALARM數(shù)據(jù)，臨時(shí)中央同時(shí)處理一期工程和延長(zhǎng)線TEL/ALARM數(shù)據(jù)。臨時(shí)中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過(guò)濾限制，完成一期工程全線TEL/ALARM數(shù)據(jù)的整合處理。

5.2.3 中央級(jí)數(shù)據(jù)

中央數(shù)據(jù)集成包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表數(shù)據(jù)整合等。

延長(zhǎng)線ISCS接入控制中心ISCS時(shí)，中央數(shù)據(jù)集成首先通過(guò)臨時(shí)中央的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行預(yù)調(diào)試，調(diào)試通過(guò)后，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合到歷史服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中，歷史數(shù)據(jù)與報(bào)表數(shù)據(jù)為2號(hào)線延長(zhǎng)線調(diào)試期間產(chǎn)生的調(diào)試數(shù)據(jù)，因此不對(duì)歷史數(shù)據(jù)與報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。

6 軟件上線方案

待完成網(wǎng)絡(luò)貫通、軟件與硬件整合后，需要將軟件測(cè)試平臺(tái)整合并驗(yàn)證通過(guò)的軟件配置部署到控制中心，同時(shí)相關(guān)的HMI畫面同步遷移到調(diào)度工作站上，實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的全部貫通，具體包括以下部分內(nèi)容。

（1）將控制中心、延長(zhǎng)線臨時(shí)中央以及軟件測(cè)試平臺(tái)的軟件配置進(jìn)行整體打包備份。其中控制中心、延長(zhǎng)線臨時(shí)中央軟件配置備份僅作為還原數(shù)據(jù)備份使用，軟件測(cè)試平臺(tái)備份作為軟件上線配置使用。

（2）清空延長(zhǎng)線臨時(shí)中央（停車場(chǎng)）的軟件配置。

（3）將軟件測(cè)試平臺(tái)的軟件配置備份，更新至一期控制中心設(shè)備，并對(duì)延長(zhǎng)線站點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行配置部署。

（4）進(jìn)行軟硬件性能與功能的測(cè)試。（5）進(jìn)行48 h軟件監(jiān)測(cè)。

7 結(jié) 論

一期綜合監(jiān)控系統(tǒng)需要開(kāi)放數(shù)據(jù)接口，東延線需要與一期工程保持?jǐn)?shù)據(jù)互聯(lián)互通，并保持人機(jī)界面的一致性。東延線綜合監(jiān)控系統(tǒng)與一期工程控制中心的貫通接入不應(yīng)影響一期既有車站和控制中心運(yùn)營(yíng)，應(yīng)利用夜間非運(yùn)營(yíng)時(shí)間接入，承包應(yīng)采用成熟可靠地技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)縫接人，并確保在接入東延線后全線綜合監(jiān)控系統(tǒng)整體性能不低于一期原有運(yùn)營(yíng)能力。