CN108063829A - 一种新型线网城市轨道交通综合监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型线网城市轨道交通综合监控系统，其为三级架构，包括依次连接的线网级中心综合监控系统、站段级综合监控系统和包括现场级监控设备的现场级综合监控系统；站段级综合监控系统对本站段现场级综合监控系统，进行信息采集并控制其工作；线网级中心综合监控系统，负责全线网范围内的业务集中处理，接收来自各站段级综合监控系统的信息，并输出指令控制站段级综合监控系统和现场级综合监控系统的工作；线网级中心综合监控系统包括均与站段级综合监控系统连接的主/灾备线网级中心综合监控系统。本发明采用在线网中心集中设置线网级数据库/应用服务器，集中处理多条线路及其管辖车站的数据，提高资源利用率，降低运维成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道交通综合监控系统，特别涉及一种新型线网城市轨道交通综合监控系统。
背景技术
目前，综合监控系统自上世界九十年代后期在城市轨道交通中推广运用以来，其技术发展日渐成熟，如今综合监控系统已成为轨道交通中必不可少的支持性系统之一。
综合监控系统是一个综合的自动化系统，通过与地铁各机电设备系统的集成与互联，采集重要的设备信息、管理信息，采用群组控制、模式控制的方式实现对地铁内重要设备的监控管理，使多系统在统一的信息平台监控下可靠、高效、节能运行，有效地提高了地铁运营管理的自动化水平。综合监控系统集成与互联的子系统包括：电力监控系统(SCADA)、环境与设备监控系统(BAS)、火灾自动报警系统(FAS)、信号系统(ATS)、自动售检票系统(AFC)、乘客信息系统(PIS)、闭路电视监视系统(CCTV)、广播系统(PA)、时钟系统(CLK)、门禁系统(ACS)、站台门系统(PSD)等。
传统的线网城市轨道交通综合监控系统，请参见图1，采用“线路级+站段级+现场级”三层系统架构部署。第一层为线路级综合监控系统，第二层为站段(含车站、车辆段、停车场)级综合监控系统，第三层为现场级设备。该传统架构采用分级、分布式业务处理模式，线路级系统、站段级系统分级部署服务器，分别承担线路级、站段级的业务处理功能。
第一层级：线路级综合监控系统
线路级综合监控系统主要实现本线路监控设备的状态监视与报警，对本线路被控设备的控制操作，实现线路内监控设备的相关联动功能和紧急情况下的设备监控及联动功能。
线路级综合监控系统主要包括线路中心级系统服务器(冗余实时服务器、历史服务器)、调度员工作站、维护工作站、打印机、前端通信处理器、系统网络、网管系统及系统软件。上述设备以网络交换机为核心，通过传输系统提供的通道与本线站段级综合监控系统互联。
第二层级：站段级综合监控系统
站段级综合监控系统主要实现本站监控设备的状态监视与报警，对本站范围监控设备的单遥、模式控制、参数设置等操作，实现本站范围监控设备的相关联动功能。
站段级综合监控系统主要包括站段级系统服务器(冗余实时服务器)、值班员工作站、前端通信处理器、系统网络及系统软件。站段级综合监控系统向上通过传输系统提供的传输通道与本线的线路级综合监控系统互联，向下通过前端通信处理器以串行数据接口、以太网数据接口和硬线数据接口的方式与本车站现场级设备互联。
第三层级：现场级
现场级设备为综合监控就地深度集成的BAS、FAS、SCADA系统，上述三个深度集成子系统的控制层(现场级)作为综合监控系统的现场级设备，纳入综合监控系统进行统一考虑。传统模式综合监控系统的软硬件技术应用已经很成熟，但是还存在一定的问题。传统模式下的线网级综合监控系统采用“线路级+站段级+现场级”三层系统架构的分层、分布式部署方式，线路级系统、站段级系统、现场级系统及设备采用按线建设、运营的管理模式，存在系统架构层级中线路级系统和站段级系统部分应用功能重叠，相同数据在线路级、车站级数据冗余处理，系统层级架构繁复；传统模式下线路在中心级和车站级分别设置实时服务器，通常CPU占用率不到10％，服务器资源利用率低。上述因素都影响着综合监控系统架构选择、组织管理模式的确定，不能符合城市轨道交通运营管理线网化、智能化的总体趋势。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种精简、优化系统层级架构的新型线网城市轨道交通综合监控系统。以利于解决线路级和车站级综合监控系统数据冗余处理，服务器资源利用率低，设备资源重复配置，布置数量多、分布范围广引起的运营和运维不便利等问题。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种新型线网城市轨道交通综合监控系统，该系统为三级架构，包括依次连接的线网级中心综合监控系统、站段级综合监控系统和现场级综合监控系统；
所述现场级综合监控系统，包括现场级监控设备；
所述站段级综合监控系统，接收来自所述现场级综合监控系统的信息，并输出指令控制所述现场级综合监控系统的工作；
所述线网级中心综合监控系统，接收并处理来自各所述站段级综合监控系统的信息，并输出指令控制所述站段级综合监控系统和所述现场级综合监控系统的工作；
所述线网级中心综合监控系统包括主线网级中心综合监控系统和灾备线网级中心综合监控系统，所述站段级综合监控系统分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统连接。
进一步地，所述主线网级中心综合监控系统包括：主中心级以太网交换机和备中心级以太网交换机，以及均与所述主中心级以太网交换机和所述备中心级以太网交换机连接的主应用服务器、备应用服务器、主数据库服务器、备数据库服务器、主线网前端通信处理器、备线网前端通信处理器、调度员工作站、网管服务器和网管工作站。
进一步地，所述灾备线网级中心综合监控系统包括：主灾备中心级以太网交换机和备灾备中心级以太网交换机，以及均与所述主灾备中心级以太网交换机和所述备灾备中心级以太网交换机连接的灾备应用服务器、主灾备数据库服务器、备灾备数据库服务器、主灾备线网前端通信处理器、备灾备线网前端通信处理器、灾备工作站、培训管理服务器、设备管理服务器、培训管理工作站和设备管理工作站。
进一步地，所述站段级综合监控系统包括站段接入以太网交换机，以及均与所述站段接入以太网交换机连接的站段前端通信处理器和车站工作站，所述站段接入以太网交换机分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统连接。
进一步地，所述站段前端通信处理器包括主站段前端通信处理器和备站段前端通信处理器。
进一步地，所述站段级综合监控系统，通过所述主站段前端通信处理器和/或备站段前端通信处理器，以串行数据接口、以太网数据接口和/或硬线数据接口的方式，与本车站范围内需要与所述站段级综合监控系统互联的所述现场级监控设备互联。
进一步地，所述现场级监控设备包括就地集成的环境与设备监控系统、火灾自动报警系统以及电力监控系统；所述现场级监控设备还包括就地互联的信号系统、自动售检票系统、乘客信息系统、闭路电视监视系统、广播系统、时钟系统、门禁系统以及站台门系统。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明采用线网中心级、站段级和现场级三级架构，由线网中心级集中管理，在线网中心集中设置线网级系统服务器，将多条线路及其所管辖车站的数据处理功能全部集中到线网中心。与传统架构相比，取消了传统架构下的车站实时服务器，精简了传统综合监控系统分层、分布式业务处理的模式，避免了车站级和线路级对相同数据进行的重复和冗余处理，优化了数据处理的层级和步骤，减少了大量的车站级报警和日志等信息与线路级系统进行同步的处理步骤，提高了综合监控系统的资源利用率，便于统一管理，降低了运维成本。
本发明在保证系统可靠性的基础上，可以使整个线网城市轨道交通综合监控系统的服务器配置数量减少约40％，能耗降低约50％，建设投资减少约40％，运维成本降低约30％，系统运行效率提高70％。
附图说明
图1为现有技术的综合监控系统架构示意图；
图2为本发明的总体架构示意图；
图3为本发明的线网级中心综合监控系统结构示意图；
图4为本发明的站段级综合监控系统的一种实施例结构示意图；
图5为本发明的数据流向说明图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图2至5，一种新型线网城市轨道交通综合监控系统，该系统为三级架构，包括依次连接的线网级中心综合监控系统、站段级综合监控系统和现场级综合监控系统；
所述现场级综合监控系统，包括现场级监控设备；
所述站段级综合监控系统，接收来自所述现场级综合监控系统的信息，并输出指令控制所述现场级综合监控系统的工作；
所述线网级中心综合监控系统，接收并处理来自各所述站段级综合监控系统的信息，并输出指令控制所述站段级综合监控系统和所述现场级综合监控系统的工作；
所述线网级中心综合监控系统包括主线网级中心综合监控系统和灾备线网级中心综合监控系统，所述站段级综合监控系统分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统连接。所述站段级综合监控系统分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统通过传输网络建立连接，传输数据。
本发明采用线网中心级、站段级和现场级三级架构，线网中心级设置线网级中心综合监控系统；站段级设置站段级综合监控系统；现场级设置现场级综合监控系统；其中线网级中心综合监控系统负责全线网范围内的业务集中处理功能，实现对管辖范围内线路级被监控系统的相关监控和联动控制功能；站段级综合监控系统负责本站段范围内的数据采集，以及对车站级被监控设备的相关监控和联动控制功能。本发明与传统架构相比，取消了传统架构下的车站实时服务器，精简了传统综合监控系统分层、分布式业务处理的模式，避免了车站级和线路级对相同数据进行的重复和冗余处理。
进一步地，所述主线网级中心综合监控系统可包括：主中心级以太网交换机和备中心级以太网交换机，以及均与所述主中心级以太网交换机和所述备中心级以太网交换机连接的主应用服务器、备应用服务器、主数据库服务器、备数据库服务器、主线网前端通信处理器、备线网前端通信处理器、调度员工作站、网管服务器和网管工作站等。即上述的主应用服务器、备应用服务器、主数据库服务器、备数据库服务器、主线网前端通信处理器、备线网前端通信处理器、调度员工作站、网管服务器和网管工作站等设备，既可分别与所述主中心级以太网交换机连接；也可分别与所述备中心级以太网交换机连接。请参见附图2，主线网级中心综合监控系统线框内所示各组成部分，其中图中应用服务器(冗余)表示主应用服务器和备应用服务器；图中数据库服务器(冗余)表示主数据库服务器和备数据库服务器；图中前端通信处理器(冗余)表示主线网前端通信处理器和备线网前端通信处理器。
进一步地，所述灾备线网级中心综合监控系统可包括：主灾备中心级以太网交换机和备灾备中心级以太网交换机，以及均与所述主灾备中心级以太网交换机和所述备灾备中心级以太网交换机连接的灾备应用服务器、主灾备数据库服务器、备灾备数据库服务器、主灾备线网前端通信处理器、备灾备线网前端通信处理器、灾备工作站、培训管理服务器、设备管理服务器、培训管理工作站和设备管理工作站等设备。即上述的灾备应用服务器、主灾备数据库服务器、备灾备数据库服务器、主灾备线网前端通信处理器、备灾备线网前端通信处理器、灾备工作站、培训管理服务器、设备管理服务器、培训管理工作站和设备管理工作站等设备，既可分别所述主灾备中心级以太网交换机连接，也可分别与所述备灾备中心级以太网交换机连接。请参见附图2，灾备线网级中心综合监控系统框内所示各组成部分，其中图中应用服务器(单机)表示灾备应用服务器；图中数据库服务器(冗余)表示主灾备数据库服务器和备灾备数据库服务器；图中前端通信处理器(冗余)表示主灾备线网前端通信处理器和备灾备线网前端通信处理器。
所述站段级综合监控系统可包括：站段接入以太网交换机，以及均与所述站段接入以太网交换机连接的站段前端通信处理器和车站工作站，所述站段接入以太网交换机可分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统连接。
为了提高系统可靠性，所述站段前端通信处理器可以设置冗余，所述站段前端通信处理器可包括主站段前端通信处理器和备站段前端通信处理器。
为了提高系统可靠性，所述站段接入以太网交换机也可以设置冗余，可包括主站段接入以太网交换机和备站段接入以太网交换机；所述主站段接入以太网交换机分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统连接；所述备站段接入以太网交换机分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统连接。
进一步地，所述站段级综合监控系统，可通过所述主站段前端通信处理器和/或备站段前端通信处理器，可以串行数据接口、以太网数据接口和/或硬线数据接口的方式，与本车站范围内需要与所述站段级综合监控系统互联的所述现场级监控设备互联。
进一步地，所述现场级监控设备可包括就地集成的环境与设备监控系统、火灾自动报警系统以及电力监控系统；所述现场级监控设备还可包括就地互联的信号系统、自动售检票系统、乘客信息系统、闭路电视监视系统、广播系统、时钟系统、门禁系统以及站台门系统。
本发明的工作原理：
图2为本发明的总体架构示意图；如图2所示，本发明采用线网中心级、站段级和现场级三级架构。本发明可综合监控n条轨道交通线路，可以适用于任意条线路的城市轨道交通线网规模。其中，所述线网级中心综合监控系统，可分为主线网级中心综合监控系统和灾备线网级中心综合监控系统，站段级为各站段级综合监控系统，现场级为现场级综合监控系统。其中，主线网级中心综合监控系统和灾备线网级中心综合监控系统与各线路的站段级综合监控系统，通过传输系统所提供的通道互连，以保障各网络节点实时地进行数据传递和处理。
图3为本发明的线网级中心综合监控系统结构示意图；如图3所示：在线网主控制中心设置主线网级中心综合监控系统，在线网灾备控制中心设置灾备线网级中心综合监控系统。线网级中心综合监控系统采用中心集中处理的模式，将多条线路、多车站数据处理的全部功能集中到线网级中心综合监控系统层面，由主线网级中心综合监控系统和灾备线网级中心综合监控系统承担全部的数据处理业务，实现线网内多条线路监控设备的相关联动功能和紧急情况下的设备监控及联动功能。
主线网级中心综合监控系统包括：集群化部署的主备冗余的线网中心级的应用服务器(主应用服务器、备应用服务器)，主备冗余的线网中心级的数据库服务器(主数据库服务器、备数据库服务器)，主备冗余的线网中心级的前端通信处理器(主线网前端通信处理器、备线网前端通信处理器)，线网级的调度员工作站，打印机，网管服务器，网管工作站等，主备冗余的中心级以太网交换机及系统软件构成。其中网管服务器和网管工作站属网络管理系统，网络管理系统设置于线网主控制中心。上述设备运行相匹配的系统软件。
前述主线网级中心综合监控系统的设备，分别通过主/备接口与所述主中心级以太网交换机和所述备中心级以太网交换机连接。主线网级中心综合监控系统的主、备中心级以太网交换机通过传输系统所提供的以太网通道，与位于各站段的站段级综合监控系统的站段接入以太网交换机互连，以实现主线网级中心综合监控系统与各线路站段级综合监控系统间可靠的信息通讯和数据交互。
在线网灾备控制中心设置线网级灾备中心综合监控系统。所述灾备线网级中心综合监控系统可包括：主灾备中心级以太网交换机和备灾备中心级以太网交换机，以及均与所述主灾备中心级以太网交换机和所述备灾备中心级以太网交换机连接的灾备应用服务器、主灾备数据库服务器、备灾备数据库服务器、主灾备线网前端通信处理器、备灾备线网前端通信处理器、灾备工作站、培训管理服务器、设备管理服务器、培训管理工作站和设备管理工作站、打印机等装置及设备。上述设备均通过主/备接口与所述主灾备中心级以太网交换机和所述备灾备中心级以太网交换机连接。其中设备管理服务器和设备管理工作站属设备管理系统，培训管理服务器和培训管理工作站属培训管理系统，设备管理系统和培训管理系统设置于线网灾备控制中心。上述设备运行相匹配的系统软件。
灾备线网级中心综合监控系统的主、备灾备中心级以太网交换机通过传输系统所提供的以太网通道，与位于各站段的站段级综合监控系统的站段接入以太网交换机互连，以及与位于线网主控制中心的主、备中心级以太网交换机互联，以实现灾备线网级中心综合监控系统与各线路站段级综合监控系统间可靠的信息通讯和数据交互；以及实现灾备线网级中心综合监控系统与主线网级中心综合监控系统间可靠的信息通讯和数据交互。
图4是本发明的站段级综合监控系统的一种实施例结构示意图；是本发明的站段级综合监控系统的一种典型实施例，可在车站、车辆段以及停车场等处设置所述站段级综合监控系统。站段级综合监控系统由主备冗余的前端通信处理器(主站段前端通信处理器、备站段前端通信处理器)、车站工作站、站段接入以太网交换机等设备构成。站段级综合监控系统直接与线网级中心综合监控系统互联，在站段级综合监控系统不设应用服务器对实时数据冗余处理，仅保留车站工作站实现与线网级中心综合监控系统的数据交互，负责本站段范围内监控设备的相关联动，以及在紧急情况下的设备监控及联动。上述设备运行相匹配的系统软件。
站段级综合监控系统的主备冗余的站段前端通信处理器(主站段前端通信处理器、备站段前端通信处理器)和车站工作站，经站段接入以太网交换机，通过传输系统所提供的通道与主线网级中心综合监控系统和灾备线网级中心综合监控系统的主、备中心级以太网交换机互联，实现车站级和线网中心级数据信息和控制命令的信息交互。精简的站段级综合监控系统避免了车站级和线路级对相同的数据重复的冗余处理，减少了传统综合监控系统大量的车站级报警和日志等信息与线路级进一步同步的处理步骤。
图5为本发明的数据流向说明图。本发明为满足多条线路、多车站数据处理的全部功能，设置扁平化部署的应用服务器集群。根据各集成和互联系统的被监控设备监控点数，按区域划分实时服务器(3～5个车站为宜)，主线网级中心综合监控系统每区域可配置一对实时服务器(主应用服务器、备应用服务器)，采用双机热备的工作模式。灾备线网级中心综合监控系统每区域配置单台实时服务器(灾备应用服务器)，灾备线网级中心综合监控系统的灾备应用服务器和主线网级中心综合监控系统的备应用服务器采用双活模式。
(1)正常模式(数据流如黑色实现箭头所示)
站段级综合监控系统的数据经站段前端通信处理器，同时发送至主应用服务器、备应用服务器、主数据库服务器、备数据库服务器，以及灾备应用服务器、主灾备数据库服务器、备灾备数据库服务器。由主应用服务器承担线网范围内全部实时的数据运算处理，并向线网级中心综合监控系统的调度员工作站、灾备工作站和站段级综合监控系统的各车站工作站发送实时的监控显示数据。
(2)灾备模式(数据流如黑色空心箭头所示)
当主线网级中心综合监控系统发生故障无法正常工作时，由灾备线网级中心综合监控系统承担当主线网级中心综合监控系统的工作。站段级综合监控系统的数据经站段前端通信处理器发送至灾备线网级中心综合监控系统的灾备应用服务器、主灾备数据库服务器和备灾备数据库服务器，由灾备应用服务器承担线网范围内全部实时的数据运算处理，并向灾备工作站和站段级系统的各车站工作站发送实时的监控显示数据，以保障关键数据不丢失，保持业务的连续正常运行。
故障排除后，灾备应用服务器将主灾备数据库服务器和备灾备数据库服务器的数据，发送至主线网级中心综合监控系统的主数据库服务器、备数据库服务器，使数据恢复。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (7)
1.一种新型线网城市轨道交通综合监控系统，其特征在于，该系统为三级架构，包括依次连接的线网级中心综合监控系统、站段级综合监控系统和现场级综合监控系统；
所述现场级综合监控系统，包括现场级监控设备；
所述站段级综合监控系统，接收来自所述现场级综合监控系统的信息，并输出指令控制所述现场级综合监控系统的工作；
所述线网级中心综合监控系统，接收并处理来自各所述站段级综合监控系统的信息，并输出指令控制所述站段级综合监控系统和所述现场级综合监控系统的工作；
所述线网级中心综合监控系统包括主线网级中心综合监控系统和灾备线网级中心综合监控系统，所述站段级综合监控系统分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统连接。
2.根据权利要求1所述的新型线网城市轨道交通综合监控系统，其特征在于，所述主线网级中心综合监控系统包括：主中心级以太网交换机和备中心级以太网交换机，以及均与所述主中心级以太网交换机和所述备中心级以太网交换机连接的主应用服务器、备应用服务器、主数据库服务器、备数据库服务器、主线网前端通信处理器、备线网前端通信处理器、调度员工作站、网管服务器和网管工作站。
3.根据权利要求1所述的新型线网城市轨道交通综合监控系统，其特征在于，所述灾备线网级中心综合监控系统包括：主灾备中心级以太网交换机和备灾备中心级以太网交换机，以及均与所述主灾备中心级以太网交换机和所述备灾备中心级以太网交换机连接的灾备应用服务器、主灾备数据库服务器、备灾备数据库服务器、主灾备线网前端通信处理器、备灾备线网前端通信处理器、灾备工作站、培训管理服务器、设备管理服务器、培训管理工作站和设备管理工作站。
4.根据权利要求1所述的新型线网城市轨道交通综合监控系统，其特征在于，所述站段级综合监控系统包括站段接入以太网交换机，以及均与所述站段接入以太网交换机连接的站段前端通信处理器和车站工作站，所述站段接入以太网交换机分别与所述主线网级中心综合监控系统和所述灾备线网级中心综合监控系统连接。
5.根据权利要求4所述的新型线网城市轨道交通综合监控系统，其特征在于，所述站段前端通信处理器包括主站段前端通信处理器和备站段前端通信处理器。
6.根据权利要求5所述的新型线网城市轨道交通综合监控系统，其特征在于，所述站段级综合监控系统，通过所述主站段前端通信处理器和/或备站段前端通信处理器，以串行数据接口、以太网数据接口和/或硬线数据接口的方式，与本车站范围内需要与所述站段级综合监控系统互联的所述现场级监控设备互联。
7.根据权利要求1所述的新型线网城市轨道交通综合监控系统，其特征在于，所述现场级监控设备包括就地集成的环境与设备监控系统、火灾自动报警系统以及电力监控系统；所述现场级监控设备还包括就地互联的信号系统、自动售检票系统、乘客信息系统、闭路电视监视系统、广播系统、时钟系统、门禁系统以及站台门系统。
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