那曲物流中心綜合數據傳輸平臺的應用分析

黃慶貴

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，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那曲鎮以南五公里處，由散堆裝區、綜合物流區、生產加工區等區域構成。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 個標準大氣壓。

物流中心以青藏鐵路為依托，聯系拉薩，輻射昌都、阿里、日喀則北部等地區，具備貨物運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送和信息處理等物流基本功能，以及產品加工、綜合服務等物流增值功能，并配備先進的裝卸、運輸、檢驗、計量等技術裝備，實現信息化物流管理，是中國國內一流的綜合物流中心。

2 那曲物流中心數據傳輸業務需求

在物流中心內離散分布著綜合管理中心、站臺貨物倉庫、貨運辦公樓、交易中心、生產加工廠房等建筑物，建筑物間距離較遠。物流中心內需組建物流信息系統、園區視頻監控系統、電力遠動及視頻監控系統、機房綜合監控系統等業務系統。通過對各系統功能、系統維護、青藏線相關既有系統狀況、物流中心氣象特征、物流中心布局等諸多因素進行分析，物流中心數據傳輸具有如下特點：

數據傳輸平臺應能夠承載多種業務數據。那曲物流中心數據業務系統較多，若各系統數據傳輸網絡獨立建設，既不利于信息共享，也不利于建設期成本控制，而且后期運營維護成本也會隨之增加。數據傳輸平臺要滿足所承載業務對數據傳輸安全、可靠性方面的要求。傳輸網絡要具有數據傳輸故障自愈能力，以自身安全穩定的運行來減少整個數據網路的維修量，最大限度地減小因高寒、偏遠等因素造成的維修不便對數據網絡的不利影響。數據傳輸平臺要適應那曲特殊的自然環境要求。那曲地區惡劣的高原環境氣候對信息系統設備選型要求苛刻，必須選擇適應高海拔、高寒、低氣壓環境工作的信息傳輸產品。數據傳輸平臺應是一個開放的數據傳輸平臺。采用標準的數據接口，具備較強的互聯互通能力，以滿足各系統數據節點間數據的準確、完整、可靠傳輸，并能與既有青藏線相關系統互聯。數據傳輸平臺應能實現統一網管。傳輸平臺網管系統要實現對各傳輸節點的配置及各網元運行情況的監控和管理。

3 綜合數據傳輸平臺設置

物流中心數據傳輸以IP 數據業務為主，結合物流中心所在地的自然環境以及今后的維護條件因素，那曲物流中心數據傳輸平臺采用工業以太網環網冗余技術較為適宜。該系統滿足物流中心各業務系統對傳輸系統實時性、可靠性、開放性和可操作性的要求，傳輸容量大，同時可做到數據、語音和視頻“三網合一”。系統統一采用TCP/IP 協議，以避免不同協議間難以通訊的困擾；可以直接和各系統子網互連，提供數據傳輸平臺；選用工業級的以太網設備組網，增強系統對環境的適應性。

3.1 光纖工業以太網簡介

目前通用的以太網標準IEEE802.3 使用了CSMA/CD 傳輸協議。任何需要傳輸數據的節點首先要監聽網絡，網絡空閑時發送數據，發送數據時繼續監聽，檢測到沖突時立即停止發送并發出一個強化沖突的干擾信號，通知所有節點網絡已經發生沖突，此時沖突各方主動退避,隨機等待一段時間后再重新監聽網絡。

交換式以太網是以提高以太網的傳輸速率，盡可能減少總線競爭的思路開發出的新型以太網。所有節點都分別連接到一個交換式集線器的端口上，交換式集線器內置一個復雜的交換陣列，任意兩個端口都可以建立一個傳輸通道，以標稱傳輸速度、傳輸數據。

隨著以太網通信速率的提高、全雙工通信、交換技術的發展，為以太網直接應用于工業現場設備間通信提供了技術可能。所謂工業以太網，一般來講是指技術上與商用以太網（即IEEE802.3 標準）兼容，但在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、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現場的需要。在產品設計時，首先考慮的是高溫、潮濕、震動；其次看是否能方便地安裝在工業現場控制柜內；再次是使用低壓交流或直流電源。EMC的要求隨工業環境對EMI 和ESD 要求的不同而變化。目前工業以太網的應用已取得下述成果：

實時通信技術采用以太網交換技術、全雙工通信、流量控制等技術，以及確定性數據通信調度控制策略、簡化通信棧軟件層次、現場設備層網絡微網段化等針對工業過程控制的通信實時性措施，解決了以太網通信的實時性。可以實現雙冗余環網的組網。

采用網絡分層、控制區域微網段化以及光纖傳輸技術解決以太網的遠距離傳輸問題。

采用控制區域微網段化，各控制區域通過具有網絡隔離和安全過濾的現場控制器與系統主干相連，實現各控制區域與其他區域之間的邏輯上的網絡隔離。

采用分散結構化設計、EMC 設計、冗余、自診斷等可靠性設計技術。

3.2 綜合數據傳輸平臺構成

網絡構成。那曲物流中心綜合數據傳輸平臺采用以太網環網結構，在那曲物流中心通信機械室設核心交換機，在35/10kV 中心變配電所、那曲車站通信機械室、貨運辦公綜合樓、物流中心公安派出所、以及為商品交易中心等生產房屋配套的7座10/0.4kV 變電所內設置千兆以太環網匯聚交換機，組成工業以太網環形網絡。各節點附近的視頻監控、道岔融雪、電力遠動等信息以分支形式通過百兆光接口就近接入匯聚交換機。

物流中心各子系統數據傳輸共享此平臺，通過VLAN 劃分子網，進行安全隔離，在那曲通信機械室通過路由器進行安全域劃分后，與青藏線既有傳輸系統互聯并將有關信息上傳至青藏公司各相關業務系統。

綜合數據傳輸平臺網絡構成如圖1 所示：

承載的主要業務數據流向

視頻監控信息。那曲物流中心視頻監控系統采用全數字網絡視頻技術，在物流中心綜合監控室可實現被監控點的實時監控。

所有視頻信號通過綜合數據傳輸平臺承載和傳送，在那曲車站通信機械室利用百兆光口接入青藏線既有線路視頻監控網絡，可將視頻信號上傳至青藏公司。

電力視頻監控及電力遠動信息。物流中心電力視頻及電力遠動信息需要傳送至格爾木水電段。

電力視頻監控同樣采用全數字網絡視頻技術，在1座35/10kV 中心變配電所及7座10/0.4kV 變電所設視頻前端設備，采用MPEG-4 標準對模擬圖像進行數字化編碼，圖像數據在物流中心園區內由綜合數據傳輸平臺承載，通過本平臺與青藏線既有傳輸系統在那曲車站通信機械室的接口，經青藏線既有傳輸系統E1 通道傳送至格爾木電力調度所。

電力遠動信息由綜合傳輸平臺提供的10/100M 以太網接口傳送至那曲站通信機械室，通過青藏線既有綜合監控系統網絡納入既有電力遠動系統。

機房綜合環境監控信息。那曲物流綜合管理中心通信機械室設置室內溫濕度傳感器、紅外雙鑒傳感器、離子煙霧傳感器、水浸檢測傳感器、明火傳感器等，接入新設綜合監測設備（RTU），通過本傳輸平臺以及既有接入網系統提供的既有2*E1 通道將監控信息上傳至拉薩綜合監測中心。

傳輸平臺網管 。綜合傳輸平臺配置網管服務器。結合工業以太網交換機的特點，網管系統采用電信設備網絡管理軟件的架構，統一完成整個網絡及其設備的屬性配置、監控和維護等高級功能。

4 綜合數據傳輸平臺分析

4.1 數據傳輸帶寬寬，易于擴展

在物流中心建設千兆以太網傳輸平臺，能夠提供大容量數據傳輸通道。系統具有良好擴展性，在環上任意地點都能擴展新節點，以滿足系統將來信息點接入的擴展。

4.2 多業務同一平臺傳輸

綜合數據傳輸平臺采用工業以太網技術構建，承載物流中心視頻監控、環境監控、電力運動、道岔融雪等業務系統的數據傳輸，實現各子系統數據傳輸平臺的整合。

4.3 綜合數據網環形組網，提高安全可靠性，節省工程投資

在物流中心采用工業以太網交換機組建環形網，與星型結構的以太網相比，網絡采用專用生成樹協議形成環形自愈保護功能，網絡自愈倒換時間小于50ms。并且環形結構減少了室外光纜線路工程量，節省了工程投資。同時與傳統利用SDH 傳輸系統在物流中心組網的方式相比較，節約投資更明顯。

4.4 室外設備選型規范、合理，適應那曲低溫、低氣壓等惡劣環境要求

室外設備采用非強制制冷設備，同時符合IP67 防護等級要求，能在－40～70℃溫度條件下工作，以適應那曲低溫、低氣壓等惡劣自然環境的要求。

5 結論

那曲物流中心物流中心于2009年8月開通以來，運行穩定。實踐證明：采用工業以太網技術構建的綜合數據傳輸平臺，滿足那曲物流中心多業務傳輸的需求。

采用工業以太網環網技術組建的數據網絡具有快速的自愈環路保護能力，適應環境能力強，能為鐵路信息系統提供穩定、可靠、高效、大容量的傳輸平臺，在物流中心，鐵路大型貨場、編組站以及各類段所的信息系統建設中可以借鑒采用。