CN103442055A - 基于b/s架构的列车实时监控系统 - Google Patents
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本发明公开了一种基于B/S架构的列车实时监控系统，包括基于B/S架构的三层模式架构，分别为最上层的人机交互层、中间层的数据处理层和最下层的数据接口层，具有B/S架构的适应性和可扩展性、维护方便、总体拥有成本低的优点，又具有C/S架构下应用系统的实时通信能力，运行于互联网之上，使得克服了空间和地域的限制，在任何地方都通过浏览器访问系统，实现随时随地的列车实时监控，通信方法简单，节约网络资源，布网方便，便于使用，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及列车监控技术领域，具体涉及一种基于B/S架构的列车实时监控系统。
背景技术
目前，实时监控系统的主要特点为数据传输的实时性高、数据的事件驱动、数据源主动推送等。现有的列车实时监控系统是采用 C/S 架构，以满足上述应用要求。
但是 C/S 架构的列车实时监控系统设计与开发受硬件架构和操作系统影响较大，需要针对每一种硬件架构和操作系统设计开发专门的应用程序；并且每台客户端设备都需要安装相应的应用程序，难以实现快速部署，可扩展性低，维护升级成本高，系统升级工作越来越繁重；另一方面，由于C/S架构基于局域网技术，因此它只能运行在一个很狭小的局域网范围内。还有，现有的列车监控系统都是基于C/S架构的，每一条线有自己相互独自的控制中心和ATS Web服务器，每条线与其它线路之间不能相互通信，也不能相互监视，这就给整个城市的轨道交通整体运营带来了不能从整体上监视和调度所有的线路和列车的极大缺陷，不方便应急处理。
发明内容
本发明的目的克服现有技术中的不足，提供的一种基于B/S架构的列车实时监控系统，即具有B/S架构的适应性和可扩展性、维护方便、总体拥有成本低的优点，又具有C/S架构下应用系统的实时通信能力，运行于互联网之上，使得克服了空间和地域的限制，在任何地方都通过浏览器访问系统，实现随时随地的列车实时监控，通信方法简单，节约网络资源，布网方便，便于使用，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：包括基于B/S架构的三层模式架构，分别为最上层的人机交互层、中间层的数据处理层和最下层的数据接口层，所述人机交互层用于用户与列车实时监控系统之间的人机交互，包括Web浏览器、Web客户端通信模块；数据处理层，用于负责数据的处理与数据存储，包括Web服务器、车站Web服务器和信号专用FEP服务器；数据接口层，包括FEP服务器、与FEP服务器连接的各子系统的接口；所述人机交互层通过Web客户端通信模块与数据处理层内的各服务器的服务器消息总线实现全双工数据交互；所述数据处理层通过信号专用FEP服务器与数据接口层内的FEP服务器进行数据交互，所述FEP服务器与连接的各子系统的接口通过接口协议进行数据传输。
前述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述Web浏览器，用于向用户展示需要监视的信息和下发用户操作指令的人机交互，人机交互界面为浏览器画面显示，浏览器画面显示以Ajax实现动态效果，包括列车运行显示及查询、站场信号设备的监视及控制、时刻表查看和修改、列车的运行调整、运营记录与统计报表、故障报警显示、日志和告警查看、培训和模拟显示、运行图时刻表的离线编辑和人工进路及自动进路管理，用户在不同的浏览器画面显示内执行不同的操作，下发控制命令，通过Web客户端通信模块发送给数据处理层；不同的浏览器画面显示通过Web客户端通信模块显示数据处理层上传的数据。
前述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述Web客户端通信模块采用异步通信的方式与数据处理层内的各服务器进行数据交互。
前述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述Web服务器包括
Web公共服务模块，Web公共服务模块内设有Web服务器消息处理单元，用于接收来自Web浏览器的实时请求，包括控制命令下发、设备状态查询、调阅历史记录和向Web浏览器主动推送变化数据；实时数据服务单元，用于实时数据的运算分析和处理，以及实时数据的管理和访问；历史数据服务单元，用于实时数据和历史数据的非易失性存储与访问；系统管理单元，负责系统不同的权限管理；图形单元，负责Web浏览器的图形界面的维护与数据的维护和更新；
中心Web服务模块，中心Web服务模块内设有进路控制命令单元，用于列车自动进路、人工进路办理，ATS中央/车站进路命令的下发和控制；时刻表和运行图管理单元，用于时刻表/运行图生成、修改、查询和下发；列车运行调整单元，用于列车按照计划时刻表运行和调整，包括自动调整和人工调整；日志和报警单元，用于自诊断和设备运行状态监视及故障报警；统计和报表单元，用于负责日常运行的数据统计和报表查询；信息采集单元，用于负责数据接口层内的各个子专业的数据采集和设备控制命令的下发；
Web应用服务处理模块，用于车站ATS、CBI、VOBC、PSCADA、BAS、FAS和其他子专业的数据处理；
前述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述车站ATS为培训和模拟应用，在离线状态下用于培训列车自动监控系统的列车调度员和维护人员；在线状态下用于各子系统接口的功能验证及试验调试。
前述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述车站WEB服务器，负责该车站的数据采集与进入该车站的列车实时监控。
前述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述与FEP服务器连接的各子系统的接口包括ISCS接口、车辆段联锁接口、CBI接口、ATP / ATO系统接口、PIS系统接口、无线通信系统接口、时钟系统接口和大屏幕接口。
前述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述信号专用FEP服务器，用于负责列车自动监控系统与ATP / ATO系统接口之间专门的数据传输。
前述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：Web服务器、车站Web服务器、信号专用FEP服务器和FEP服务器都采用双机热备。
本发明的有益效果是：本发明的基于B/S架构的列车实时监控系统，即具有B/S架构的适应性和可扩展性、维护方便、总体拥有成本低的优点，又具有C/S架构下应用系统的实时通信能力，运行于互联网之上，使得克服了空间和地域的限制，在任何地方都通过浏览器访问系统，实现随时随地的列车实时监控，通信方法简单，节约网络资源，布网方便，便于使用，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于B/S架构的列车实时监控系统的系统框图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种基于B/S架构的列车实时监控系统，包括基于B/S架构的三层模式架构，分别为最上层的人机交互层、中间层的数据处理层和最下层的数据接口层，人机交互层用于用户与列车实时监控系统之间的人机交互，包括Web浏览器、Web客户端通信模块；数据处理层，用于负责数据的处理与数据存储，包括Web服务器、车站Web服务器和信号专用FEP服务器；数据接口层，包括FEP服务器、与FEP服务器连接的各子系统的接口；所述人机交互层通过Web客户端通信模块与数据处理层内的各服务器的服务器消息总线实现全双工数据交互；所述数据处理层通过信号专用FEP服务器与数据接口层内的FEP服务器进行数据交互，所述FEP服务器与连接的各子系统的接口通过接口协议进行数据传输。
所述Web浏览器，用于向用户展示需要监视的信息和下发用户操作指令的人机交互，Web浏览器采用为支持HTML5的Websocket和Canvas元素以及Javascript脚本的浏览器，人机交互界面为Web浏览器画面显示，以网页形式呈现，浏览器画面显示以Ajax实现动态效果，包括列车运行显示及查询、站场信号设备的监视及控制、时刻表查看和修改、列车的运行调整、运营记录与统计报表、故障报警显示、日志和告警查看、培训和模拟显示、运行图时刻表的离线编辑和人工进路及自动进路管理，用户在不同的浏览器画面显示内执行不同的操作，下发控制命令，通过Web客户端通信模块发送给数据处理层；不同的浏览器画面显示通过Web客户端通信模块显示数据处理层上传的数据。
本发明的人机交互层完全采用C++和QT界面库进行开发，能够在各种主流的UNIX、Linux以及Windows操作系统上运行，能够在各种异构或混合平台上部署，兼顾系统的易用性、安全性和经济性，比如服务器端可以采用UNIX操作系统的硬件平台，客户端采用PC平台，这样既可以保证服务器的安全稳定高效，又能保证客户机易用和经济性，彻底消除系统扩容、硬件升级的后顾之忧。
本发明的人机交互层满足高实时性要求，在人机界面上，需要实时显示列车运行信息、列车状态信息，如果有报警，还要实时地显示报警信息，以便调度员及时做出反应，进行人工干预。同时，调用员在人机界面上做出的控制操作也必须能够快速及时地传递给现场设备，执行相应动作，执行结束后，还需要及时向调度员反馈执行结果。
本发明的人机交互层具备良好的可视化效果，以便于向调度人员提供更加直观、形象、生动的监控界面。由于列车位置图、列车运行图等都是动态的图形，所以人机界面还应该具有良好的动态图像展示、三维立体技术等功能，以满足动态数据展示效果。
所述Web客户端通信模块采用异步通信的方式与数据处理层内的各服务器进行数据交互。
所述Web服务器负责管辖整条线路上全部连锁区的列车实时监控与系统数据采集，包括
Web公共服务模块，Web公共服务模块内设有Web服务器消息处理单元，用于接收来自Web浏览器的实时请求，包括控制命令下发、设备状态查询、调阅历史记录和向Web浏览器主动推送变化数据；实时数据服务单元，用于实时数据的运算分析和处理，以及实时数据的管理和访问；历史数据服务单元，用于实时数据和历史数据的非易失性存储与访问；系统管理单元，负责系统不同的权限管理；图形单元，负责Web浏览器的图形界面的维护与数据的维护和更新；
其中，实时数据服务单元是针对轨道交通领域自主开发的专用内存数据库，管理在线运行的数据；历史数据服务单元主要用于存储系统模型、采样数据、告警等需要长期保存，但读写频率比较低的数据，当对数据库中的数据执行修改操作时（通常为插入操作、删除操作或更新操作），应用程序向商用数据库模型服务进程发送更新数据库的请求，该请求主要包括商用库需要修改的信息，首先，这些信息必须通过商用数据库和系统定义的完整性和一致性的校验，待校验成功后，发出实时数据库更新指令（该指令对于不同的应用都是一致的），然后，实时数据库更新进程接收指令并根据不同的应用（专业）来更新实时数据库数据。
中心Web服务模块，中心Web服务模块内设有进路控制命令单元，用于列车自动进路、人工进路办理，ATS中央/车站进路命令的下发和控制；时刻表和运行图管理单元，用于时刻表/运行图生成、修改、查询和下发；列车运行调整单元，用于列车按照计划时刻表运行和调整，包括自动调整和人工调整；日志和报警单元，用于自诊断和设备运行状态监视及故障报警；统计和报表单元，用于负责日常运行的数据统计和报表查询；信息采集单元，用于负责数据接口层内的各个子专业的数据采集和设备控制命令的下发；
Web应用服务处理模块，用于车站ATS、CBI、VOBC、PSCADA、BAS、FAS和其他子专业的数据处理；
所述车站ATS为培训和模拟应用，在离线状态下用于培训列车自动监控系统的列车调度员和维护人员；在线状态下用于各子系统接口的功能验证及试验调试，在模拟系统中模拟正式系统中的所有操作功能及模拟列车线路运行，在离线状态下采用和调度工作站相同的硬件设备，保证了操作员在逼真的常规运行环境下得到培训。
所述车站WEB服务器，拥有与Web服务器相同的功能，只不过所负责的管辖的区域不同，仅负责该站的数据采集与进入该站的列车实时监控。
所述与FEP服务器连接的各子系统的接口包括ISCS接口、车辆段联锁接口、CBI接口、ATP / ATO系统接口、PIS系统接口、无线通信系统接口、时钟系统接口和大屏幕接口，各子系统的接口遵循IEEE1474.1的推荐标准以及国内CBTC实际工程项目应用需求实现与车载控制器（VOBC）、区域控制（ZC）、计算机联锁（CBI）和数据存储单元（DSU）的接口，其中FEP服务器用于通过不同的接口接收来自各个各子系统的状态采集消息，向各子系统的受监控设备发送控制消息或请求数据查询、及实现受控设备端和监控系统端的通信协议转换、及将测量数据转换为易于处理的数据形式。
所述信号专用FEP服务器，用于负责列车自动监控系统与ATP / ATO系统接口之间专门的数据传输。
上述的Web服务器、车站Web服务器、信号专用FEP服务器和FEP服务器都采用双机热备，以便在一台设备发生故障的情况下，备机能够立即的投入运行，保证数据和监控系统的安全性。
上述的列车实时监控系统的Web网络互连采用冗余的千兆光纤网，足够的带宽保证了数据传输的通畅无阻，双网的架构方式保证了在一条网络出现问题的情况下另一条网络仍然能保证信号系统数据的正常传输。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
Claims (9)
1.基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：包括基于B/S架构的三层模式架构，分别为最上层的人机交互层、中间层的数据处理层和最下层的数据接口层，所述人机交互层用于用户与列车实时监控系统之间的人机交互，包括Web浏览器、Web客户端通信模块；数据处理层，用于负责数据的处理与数据存储，包括Web服务器、车站Web服务器和信号专用FEP服务器；数据接口层，包括FEP服务器、与FEP服务器连接的各子系统的接口；所述人机交互层通过Web客户端通信模块与数据处理层内的各服务器的服务器消息总线实现全双工数据交互；所述数据处理层通过信号专用FEP服务器与数据接口层内的FEP服务器进行数据交互，所述FEP服务器与连接的各子系统的接口通过接口协议进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述Web浏览器，用于向用户展示需要监视的信息和下发用户操作指令的人机交互，人机交互界面为浏览器画面显示，浏览器画面显示以Ajax实现动态效果，包括列车运行显示及查询、站场信号设备的监视及控制、时刻表查看和修改、列车的运行调整、运营记录与统计报表、故障报警显示、日志和告警查看、培训和模拟显示、运行图时刻表的离线编辑和人工进路及自动进路管理，用户在不同的浏览器画面显示内执行不同的操作，下发控制命令，通过Web客户端通信模块发送给数据处理层；不同的浏览器画面显示通过Web客户端通信模块显示数据处理层上传的数据。
3.根据权利要求1所述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述Web客户端通信模块采用异步通信的方式与数据处理层内的各服务器进行数据交互。
4.根据权利要求1所述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述Web服务器负责管辖整条线路上全部连锁区的列车实时监控与系统数据采集，包括
Web公共服务模块，Web公共服务模块内设有Web服务器消息处理单元，用于接收来自Web浏览器的实时请求，包括控制命令下发、设备状态查询、调阅历史记录和向Web浏览器主动推送变化数据；实时数据服务单元，用于实时数据的运算分析和处理，以及实时数据的管理和访问；历史数据服务单元，用于实时数据和历史数据的非易失性存储与访问；系统管理单元，负责系统不同的权限管理；图形单元，负责Web浏览器的图形界面的维护与数据的维护和更新；
中心Web服务模块，中心Web服务模块内设有进路控制命令单元，用于列车自动进路、人工进路办理，ATS中央/车站进路命令的下发和控制；时刻表和运行图管理单元，用于时刻表/运行图生成、修改、查询和下发；列车运行调整单元，用于列车按照计划时刻表运行和调整，包括自动调整和人工调整；日志和报警单元，用于自诊断和设备运行状态监视及故障报警；统计和报表单元，用于负责日常运行的数据统计和报表查询；信息采集单元，用于负责数据接口层内的各个子专业的数据采集和设备控制命令的下发；
Web应用服务处理模块，用于车站ATS、CBI、VOBC、PSCADA、BAS、FAS和其他子专业的数据处理。
5.根据权利要求4所述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述车站ATS为培训和模拟应用，在离线状态下用于培训列车自动监控系统的列车调度员和维护人员；在线状态下用于各子系统接口的功能验证及试验调试。
6.根据权利要求1所述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述车站WEB服务器，负责该车站的数据采集与进入该车站的列车实时监控。
7.根据权利要求1所述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述与FEP服务器连接的各子系统的接口包括ISCS接口、车辆段联锁接口、CBI接口、ATP / ATO系统接口、PIS系统接口、无线通信系统接口、时钟系统接口和大屏幕接口。
8.根据权利要求1所述的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：所述信号专用FEP服务器，用于负责列车自动监控系统与ATP / ATO系统接口之间专门的数据传输。
9.根据权利要求1的基于B/S架构的列车实时监控系统，其特征在于：Web服务器、车站Web服务器、信号专用FEP服务器和FEP服务器都采用双机热备。
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