CN210093258U - 一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置,包括:单向隔离网闸、数据发送主机、数据接收主机、低速异构发送模块、低速异构接收模块;所述的数据发送主机与单向隔离网闸通讯连接,用于单向发送海量实时数据,且与低速异构接收模块通讯连接,用于单向接收反馈消息;所述的数据接收主机与单向隔离网闸通讯连接,用于单向接收海量实时数据,且与低速异构发送模块通讯连接,用于单向发送反馈消息;所述的低速异构发送模块与低速异构接收模块通讯连接,用于消息反馈;低速异构发送模块,用于将接收到的反馈消息转发到低速异构接收模块;低速异构接收模块,用于接收低速异构发送模块转发的反馈消息,并将此消息输送至反馈控制模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置及方法,尤其涉及一种地铁综合监控系统海量数据实时传输的跨网摆渡装置及方法。
背景技术
地铁运营管理业务包括生产类业务和管理类业务,相应的信息网络也按照业务类型划分为生产网域、管理网域和互联网域,其中生产网域与管理网域之间设置单向隔离网闸,严禁管理网域内的系统对生产网域内系统的非法访问,确保生产网域内系统的安全、可靠、无扰地运行。
随着地铁线路的不断增加,线路之间的管理协调任务日趋繁重,构建线网调度指挥系统COCC成为地铁运营管理的必然选择。地铁综合监控系统ISCS属于生产系统,部署在生产网域; COCC属于管理系统,部署在管理网域。为满足COCC对全网各线路全局监视和管理协调的职能,各线路ISCS的设备运行数据需要实时转发给COCC。
ISCS设备运行数据数量庞大,按照每条线路ISCS实时数据30万点计算,具有20条线路的COCC需要摆渡的数据将高达600万点。传统的跨网数据摆渡方式常采用单向数据传送方式,即ISCS无条件发送数据,COCC无条件接收数据,二者之间无任何通信控制机制。在传统方式下,ISCS无法确认COCC是否收到摆渡的数据,也无法测算全部ISCS数据的传送时间,更无法按照COCC的数据应用要求调整数据传送方式。传统传送方式适用于数据量小、对数据质量要求不高的应用场合;对于数据质量要求严苛的海量ISCS实时数据传送,传统方式存在数据质量无法保证、传输时间无法测定、COCC侧需求无法响应等致命缺点。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本实用新型所要解决的技术问题是提供一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置及方法,它通过低速异构反馈通道,实现按需传送海量实时数据的目的。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置,包括:单向隔离网闸、数据发送主机、数据接收主机、低速异构发送模块、低速异构接收模块;
所述的数据发送主机与单向隔离网闸通讯连接,用于单向发送海量实时数据,且与低速异构接收模块通讯连接,用于单向接收反馈消息;
所述的数据接收主机与单向隔离网闸通讯连接,用于单向接收海量实时数据,且与低速异构发送模块通讯连接,用于单向发送反馈消息;所述的低速异构发送模块与低速异构接收模块通讯连接,用于消息反馈;
低速异构发送模块,用于将接收到的反馈消息转发到低速异构接收模块;
低速异构接收模块,用于接收低速异构发送模块转发的反馈消息,并将此消息输送至反馈控制模块。
优选地,所述的数据发送主机与单向隔离网闸采用高速网络接口通讯连接;所述的数据发送主机与低速异构接收模块采用高速总线接口通讯连接;
所述的数据接收主机与单向隔离网闸采用高速网络接口通讯连接;所述的数据接收主机与低速异构发送模块采用高速总线接口通讯连接;
所述的低速异构发送模块与低速异构接收模块采用低速串行接口通讯连接。
优选地,所述的数据发送主机,包括分别与数据发送主机本体通讯连接的数据采集模块、数据处理模块、数据发送模块、反馈控制模块;
所述的数据采集模块,采集线路综合监控系统的实时数据;
所述的数据处理模块,实现实时数据缓存,并根据反馈消息准备发送数据;
所述的数据发送模块与单向隔离网闸通讯连接,单向发送数据报文;
所述的反馈控制模块与低速异构接收模块通讯连接,接收并解析低速异构接收模块获取的反馈消息。
优选地,所述的数据接收主机,包括分别与数据接收主机本体通讯连接的数据接收模块、数据解析模块、数据转发模块、反馈信息模块;
所述的数据接收模块与单向隔离网闸通讯连接,单向接收数据报文;
所述的数据解析模块,用于实时数据解析,并根据数据报文的接收情况准备反馈消息;
所述的数据转发模块,转发线路综合监控系统的实时数据;
所述的反馈信息模块与低速异构发送模块通讯连接,并定时向低速异构发送模块发送反馈消息。
优选地,数据发送主机部署在生产网,数据接收主机部署在管理网,单向隔离网闸跨网部署,其生产网侧的高速网络接口与数据发送主机相连,其管理网侧的高速网络接口与数据接收主机相连。
本实用新型还公开了一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡方法,其包括如下步骤:
S1、数据发送方法,用于按照要求将数据组装成数据帧报文并单向推送至单向隔离网闸;
S2、数据接收方法,通过单向隔离网闸单向接收数据帧报文,然后解析,并向低速异构接收模块发送反馈消息;
S3、反馈控制方法,进行反馈消息采集、传输模式控制、错帧重传控制。
优选地,所述的数据发送方法,包括以下步骤:
S11、初始设置步骤,数据发送的传输控制模式设置为默认的“全数据传输”模式;
S12、数据采集步骤,按照通用接口协议采集线路综合监控系统实时数据;
S13、数据缓存步骤,通过数据处理模块顺序缓存综合监控系统实时数据,形成实时数据库;通过异或操作,为变位遥信数据设置变位标志;
S14、数据准备步骤,根据传输控制模式从实时数据库读取遥信数据、遥测数据和顺序事件记录;预装数据帧,并分配数据帧标识号;
S15、数据发送步骤,通过数据发送模块组装数据帧报文并单向推送;同步记录数据帧标识号和对应的发送时间T1;
S16、发送模式切换步骤:在完成全部遥信数据推送后,传输控制模式可根据反馈消息报文的要求切换为“变位数据传输”模式;
S17、转至步骤S12,循环执行S12-S17。
优选地,所述的数据接收方法,包括以下步骤:
S21、模式设定步骤:设置接收数据的传输控制模式为“全数据传输”模式;预先设置数据传输规则为 “全数据传输”或“变位数据传输”;
S22、数据接收步骤:单向接收S15发送的数据帧报文;
S23、数据解析步骤:解析数据帧报文,记录数据帧标识号,缓存综合监控系统实时数据,形成实时数据库;
S24、接收模式切换步骤:在完成全部遥信数据解析后,传输控制模式根据预先设定的数据传输规则切换为“变位数据传输”模式或维持“全数据传输”模式;
S25、反馈消息准备步骤:每隔固定周期,将本周期内记录的全部数据帧标识号,连同传输控制模式一起打包成反馈消息报文,并通过低速异构发送模块发送该反馈消息报文;
S26、数据转发步骤:按需读取实时数据库中的实时数据,并按照通用接口协议转发线路综合监控系统的实时数据;
S27、转步骤S22,循环执行S22-S27。
优选地,所述的反馈控制方法,包括以下步骤:
S31、反馈消息采集步骤:通过低速异构接收模块定期接收低速异构发送模块反馈的消息报文,获取传输控制模式和数据帧标识号;记录反馈消息报文接收时间T2;
S32、传输模式控制步骤:若接收到的传输控制模式为“变位数据传输”模式,则S14准备的遥信数据仅为有变位标志的遥信数据;
若接收到的传输控制模式为“全数据传输”模式,则S14准备的遥信数据为全部的遥信数据;
S33、错帧重传控制步骤:将接收到的数据帧标识号与已发送数据帧标识号进行比较,若出现漏缺的数据帧标识号且该数据帧标识号后续的若干个数据帧标识号已经收到,则S14准备数据时,直接复制漏缺数据帧标识号对应的数据帧,且为其分配原数据帧标识号。
优选地,还包括S4、全数据传输时间计算方法,包括以下步骤:
S41、反馈消息报文传输时间计算步骤:反馈消息报文传输时间∆等于反馈消息报文长度(字节数)乘以单字节传输时间;单字节传输时间等于起始位、数据位、校验位、停止位之和除以传输波特率;
S42、单帧数据报文传输时间计算步骤:以反馈消息报文中最后一个数据帧标识号为计算基准,已知该数据帧报文发送时间T1,反馈消息报文接收时间T2,反馈消息报文传输时间∆,则单帧数据报文传输时间δ等于T2减去T1再减去∆;
S43、全数据传输时间计算步骤:全数据传输时间等于单帧数据报文传输时间δ乘以全部数据帧报文数;全部数据帧报文数在S14中统计。
本实用新型的有益效果是:本实用新型提供了综合监控系统实时数据可靠的跨网传输方法及装置,可确保COCC实时数据的真实性、有效性和实时性,为整个城市地铁网络调度指挥决策提供数据依据和保障。
附图说明
图1是地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置的结构示意图。
图2是数据发送主机的结构示意图。
图3是数据接收主机的结构示意图。
图4是地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡方法的流程图。
图5是实施例二中数据接收方法的流程图。
图6是实施例二中全数据传输时间计算方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
实施例一
参见图1,本实施例的地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置,包括:单向隔离网闸1、数据发送主机2、数据接收主机3、低速异构发送模块4、低速异构接收模块5;
所述的数据发送主机2与单向隔离网闸1采用高速网络接口通讯连接,用于单向发送海量实时数据;且与低速异构接收模块5采用PCIe总线接口通讯连接,用于单向接收反馈消息;
所述的数据接收主机3与单向隔离网闸1采用高速网络接口通讯连接,用于单向接收海量实时数据;且与低速异构发送模块4采用PCIe总线接口通讯连接,用于单向发送反馈消息; 所述的低速异构发送模块4与低速异构接收模块5采用低速串行接口通讯连接,用于消息反馈。
参见图2,所述的数据发送主机2,包括分别与数据发送主机本体21通讯连接的数据采集模块22、数据处理模块23、数据发送模块24、反馈控制模块25;
所述的数据采集模块22,采集线路综合监控系统的实时数据;本实施例中,数据采集模块22由CPU和千兆网卡构成,CPU用于采集运算,千兆网卡用于数据接口通信;
所述的数据处理模块23,实现实时数据缓存,并根据反馈控制模块25的反馈消息准备发送数据;数据处理模块23由CPU和内存卡构成,CPU用于处理数据、准备发送数据,内存卡用于缓存数据;
所述的数据发送模块24与单向隔离网闸1通讯连接,单向发送数据报文;数据发送模块24可以是千兆网卡;
所述的反馈控制模块25与低速异构接收模块5通讯连接,接收并解析低速异构接收模块5获取的反馈消息;反馈控制模块25可以由PCIe接口和CPU构成,PCIe接口接收反馈消息,CPU解析反馈消息。
数据发送主机2可以是计算机或PC服务器,而数据发送主机本体21就是计算机或PC服务器的硬件装置。
参见图3,所述的数据接收主机3,包括分别与数据接收主机本体31通讯连接的数据接收模块32、数据解析模块33、数据转发模块34、反馈信息模块35;
所述的数据接收模块32与单向隔离网闸1通讯连接,单向接收数据报文;数据接收模块32可以是千兆网卡;
所述的数据解析模块33,用于实时数据解析,并根据数据报文的接收情况准备反馈信息;数据解析模块33可以是安装在数据接收主机本体31内的CPU和内存卡;CPU用于解析数据、更新实时数据库,内存卡用于缓存实时数据
所述的数据转发模块34,转发线路综合监控系统的实时数据;数据转发模块34由CPU和千兆网卡构成,CPU用于转发运算,千兆网卡用于数据接口通信;
所述的反馈信息模块35与低速异构发送模块4通讯连接,从而向低速异构发送模块4发送反馈消息。反馈信息模块35可以由CPU和PCIe接口构成,CPU按照固定周期准备反馈消息,并通过PCIe接口传输反馈消息。
数据接收主机3可以是计算机或PC服务器,而数据接收主机本体31就是计算机或PC服务器的硬件装置。
低速异构发送模块4,用于将接收到的反馈消息转发到低速异构接收模块5;本实施例中,低速异构发送模块4采用MOXA双端口串行通信卡;
低速异构接收模块5,用于接收低速异构发送模块4转发的反馈消息,并将此消息输送至反馈控制模块25,本实施例中,低速异构接收模块5采用MOXA双端口串行通信卡。
数据发送主机2部署在生产网(ISCS),数据接收主机3部署在管理网(COCC),单向隔离网闸1跨网部署,其生产网侧的高速网络接口与数据发送主机2相连,其管理网侧的高速网络接口与数据接收主机3相连。
低速异构接收模块5与数据发送主机2通讯连接,低速异构发送模块4与数据接收主机3通讯连接;低速异构发送模块4和低速异构接收模块5采用低速串行通信接口(本实施例推荐采用RS-232接口)连接。
数据发送主机2按照通用接口协议采集综合监控系统实时数据,缓存后以UDP方式向单向隔离网闸1推送数据,并记录每帧推送报文的发送时间及数据帧标识号;
数据接收主机3以UDP方式实时接收单向隔离网闸1的推送数据,进行报文解析,记录接收报文的数据帧标识号,解析后的综合监控系统实时数据缓存入库,并按照通用接口协议向COCC转发综合监控系统实时数据;
同时,数据接收主机3还按照固定周期(本实施例建议为100ms)通过低速异构发送模块4向低速异构接收模块5发送反馈消息报文,反馈消息的内容包括本周期内接收到的数据帧标识号以及数据接收主机3请求的传输控制模式。
数据发送主机2通过低速异构接收模块5接收反馈消息报文,通过对比数据帧标识号确认已被对方正确接收的实时数据和需要重传的实时数据,通过读取对方的数据传输模式请求更新当前的传输控制模式,通过计算实时数据报文与反馈消息报文之间的时间差推算全数据传输时间。
实施例二
参见图4,本实施例的地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡方法,包括数据发送方法、数据接收方法、反馈控制方法和全数据传输时间计算方法,其中:
所述的数据发送方法,其通过数据发送主机实现,包括以下步骤:
S11、初始设置步骤,数据发送的传输控制模式设置为默认的“全数据传输”模式,“全数据传输”为顺序将海量数据全部进行传输的模式;
S12、数据采集步骤,按照通用接口协议通过数据采集模块22采集线路综合监控系统实时数据;通用接口协议包括Modbus协议、IEC60870协议等,通常根据线路综合监控系统的接口协议设定;
S13、数据缓存步骤,通过数据处理模块顺序缓存综合监控系统实时数据,形成实时数据库;当实时数据库中的遥信数据完整后,后续遥信数据缓存时,可通过异或操作,判断遥信状态是否发生变化;对于状态发生变化的遥信数据,设置遥信变位标志;
S14、数据准备步骤,数据发送主机2根据传输控制模式从实时数据库读取遥信数据、遥测数据和顺序事件记录;预装数据帧,并分配数据帧标识号;当传输控制模式为“全数据传输”时,数据发送主机2从实时数据库读取的遥信数据为全部的遥信数据;当传输控制模式为“变位数据传输”时,数据发送主机2从实时数据库读取的遥信数据仅为有变位标志的遥信数据;
S15、数据发送步骤,通过数据发送模块组装数据帧报文并单向推送;同步记录数据帧标识号和对应的发送时间T1;
S16、发送模式切换步骤:在完成全部遥信数据推送后,传输控制模式可根据反馈控制模块收到的反馈消息报文要求,切换当前传输控制模式为“变位数据传输”模式;在“变位数据传输”模式下,只有状态发生变化的遥信数据才需要传输,其它没有变化的遥信数据则不再传输,因此“变位数据传输”模式可以有效降低海量数据实时传输对传输通道带宽的压力;
S17、转至步骤S12,循环执行S12-S17。
参见图5,所述的数据接收方法,其基于数据接收主机3实现,包括以下步骤:
S21、模式设定步骤:设置接收数据的传输控制模式为“全数据传输”模式;预先设置数据传输规则为 “全数据传输”或“变位数据传输”;
S22、数据接收步骤:数据接收模块32单向接收S15发送的数据帧报文;
S23、数据解析步骤:数据解析模块33解析数据帧报文,记录数据帧标识号,缓存综合监控系统实时数据,形成实时数据库;
S24、接收模式切换步骤:在完成全部遥信数据解析后,传输控制模式可根据预先设定的数据传输规则切换为“变位数据传输”模式或维持“全数据传输”模式;
S25、反馈消息准备步骤:反馈信息模块35每隔固定周期,将本周期内记录的全部数据帧标识号,连同传输控制模式一起打包成反馈消息报文,并通过低速异构发送模块发送该反馈消息报文;
S26、数据转发步骤:数据转发模块34按需读取实时数据库中的实时数据,并按照通用接口协议转发线路综合监控系统的实时数据;通用接口协议包括WebService、Kalfka等,通常根据COCC的接口要求设定;
S27、转步骤S22,循环执行S22-S27。
所述的反馈控制方法,包括以下步骤:
S31、反馈消息采集步骤:通过低速异构接收模块5定期接收低速异构发送模块4反馈的消息报文,获取传输控制模式和数据帧标识号;记录反馈消息报文接收时间T2;
S32、传输模式控制步骤:若接收到的传输控制模式为“变位数据传输”模式,则更新当前传输控制模式为“变位数据传输”模式;
若接收到的传输控制模式为“全数据传输”模式,则维持当前传输控制模式为“全数据传输”模式;
S33、错帧重传控制步骤:将接收到的数据帧标识号与已发送数据帧标识号进行比较,若出现漏缺的数据帧标识号且该数据帧标识号后续的若干个数据帧标识号已经收到,则S14准备数据时,直接复制漏缺数据帧标识号对应的数据帧,且为其分配原数据帧标识号。
参见图6,所述的全数据传输时间计算方法,包括以下步骤:
S41、反馈消息报文传输时间计算步骤:反馈消息报文传输时间∆等于反馈消息报文长度(字节数)乘以单字节传输时间;单字节传输时间等于起始位、数据位、校验位、停止位之和除以传输波特率;
S42、单帧数据报文传输时间计算步骤:以反馈消息报文中最后一个数据帧标识号为计算基准,已知该数据帧报文发送时间T1,反馈消息报文接收时间T2,反馈消息报文传输时间∆,则单帧数据报文传输时间δ等于T2减去T1再减去∆;
S43、全数据传输时间计算步骤:全数据传输时间等于单帧数据报文传输时间δ乘以全部数据帧报文数;全部数据帧报文数在S14中统计。
本实用新型未详述之处,均为本领域技术人员的公知技术。在本实施例中,并不具体限定各个部件的型号,因为其均可根据实际情况来进行选择。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置,其特征在于,包括:单向隔离网闸、数据发送主机、数据接收主机、低速异构发送模块、低速异构接收模块;
所述的数据发送主机与单向隔离网闸通讯连接,用于单向发送海量实时数据,且与低速异构接收模块通讯连接,用于单向接收反馈消息;
所述的数据接收主机与单向隔离网闸通讯连接,用于单向接收海量实时数据,且与低速异构发送模块通讯连接,用于单向发送反馈消息;所述的低速异构发送模块与低速异构接收模块通讯连接,用于消息反馈;
低速异构发送模块,用于将接收到的反馈消息转发到低速异构接收模块;
低速异构接收模块,用于接收低速异构发送模块转发的反馈消息,并将此消息输送至反馈控制模块。
2.如权利要求1所述的地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置,其特征在于,所述的数据发送主机与单向隔离网闸采用高速网络接口通讯连接;所述的数据发送主机与低速异构接收模块采用高速总线接口通讯连接;
所述的数据接收主机与单向隔离网闸采用高速网络接口通讯连接;所述的数据接收主机与低速异构发送模块采用高速总线接口通讯连接;
所述的低速异构发送模块与低速异构接收模块采用低速串行接口通讯连接。
3.如权利要求1所述的地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置,其特征在于,所述的数据发送主机,包括分别与数据发送主机本体通讯连接的数据采集模块、数据处理模块、数据发送模块、反馈控制模块;
所述的数据采集模块,采集线路综合监控系统的实时数据;
所述的数据处理模块,实现实时数据缓存,并根据反馈消息准备发送数据;
所述的数据发送模块与单向隔离网闸通讯连接,单向发送数据报文;
所述的反馈控制模块与低速异构接收模块通讯连接,接收并解析低速异构接收模块获取的反馈消息。
4.如权利要求1所述的地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置,其特征在于,所述的数据接收主机,包括分别与数据接收主机本体通讯连接的数据接收模块、数据解析模块、数据转发模块、反馈信息模块;
所述的数据接收模块与单向隔离网闸通讯连接,单向接收数据报文;
所述的数据解析模块,用于实时数据解析,并根据数据报文的接收情况准备反馈消息;
所述的数据转发模块,转发线路综合监控系统的实时数据;
所述的反馈信息模块与低速异构发送模块通讯连接,并定时向低速异构发送模块发送反馈消息。
5.如权利要求1所述的地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置,其特征在于,数据发送主机部署在生产网,数据接收主机部署在管理网,单向隔离网闸跨网部署,其生产网侧的高速网络接口与数据发送主机相连,其管理网侧的高速网络接口与数据接收主机相连。
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CN201920194232.3U CN210093258U (zh) | 2019-02-13 | 2019-02-13 | 一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置 |
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CN109714438A (zh) * | 2019-02-13 | 2019-05-03 | 上海期安智能科技有限公司 | 一种地铁综合监控系统实时数据跨网摆渡装置及方法 |
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