基于MICS主控系統的FEP國產化技術改造研究

摘要：為實現主控系統軟件平臺的國產化，打破國外技術壁壘，更好的滿足現代軌道交通信息化管理的切實需求，廣州地鐵以四號線主控系統為基礎，進行主控設備的國產化改造與硬件掛網測試。本文通過對四號線主控系統國產化技術改造項目的探究，展示了FEP技術原理及其相關功能的應用；進一步理清了基于MICS主控系統FEP設備的接入方式。該項目的實施可以有效避免四號線主控設備老化、停產等風險，保障線路的運營安全。

關鍵詞：主控系統；FEP設備；MICS系統

1 引言

地鐵綜合監控系統（簡稱主控系統）是一個大型分布式計算機集成系統，與電力監控系統（PSCADA）、環境與設備監控系統（BAS）、火災自動報警系統（FAS）等多個子系統進行集成或互聯。廣州地鐵從三號線開始設置主控系統，并逐步推廣至四號線、五號線、六號線等多條線路。廣州地鐵四號線主控系統軟件平臺采用法國泰雷茲Thales產品，為國內早期建設的綜合監控系統，已連續運行十多年，系統設備老化、備件停產；同時由于受國外產品技術制約，升級改造難度大、成本高，影響地鐵運營的信息化管理工作。因此，為實現系統軟件平臺國產化，打破進口產品技術壁壘，提高主控系統在運營管理應用中的各項擴展能力，廣州地鐵以四號線主控系統為基礎開展基于MICS系統的國產化技術改造項目。本文將以主控系統FEP設備為切入點，闡述該技改項目的掛網測試，逐步實現替代國外軟件系統產品運行。

2.FEP技術在主控系統中的應用

2.1 FEP技術應用

廣州地鐵采用的前端處理機[1]（front end processor，FEP）是以德國MEN公司基于嵌入式實時操作系統的工業計算機設備。它的功能是完成所有的通信任務，而讓服務器主機來進行專門的數據處理，屬于主控系統核心部分。FEP在系統中是冗余雙套配置[2]，用于管理MCS與各被集成和被互聯系統的接口，具有轉換各種硬件接口、軟件協議的能力，同時還具備數據隔離作用。目前四號線主控FEP設備是在2005年12月投入使用，是德國MEN系列A12a型號。

在主控系統中，FEP對子系統的數據進行處理過程以車站設備監控系統BAS為例，FEP向子專業設備訂閱數據，BAS設備反饋數據到FEP，FEP將收到的數據按約定協議進行解析，再上傳到主控服務器的實時數據庫中，從而傳輸到工作站HMI顯示界面。

2.2MICS主控系統

廣州地鐵四號線主控系統國產化技術改造項目是基于MICS（大型綜合監控系統）系統進行展開的。MICS主控系統是廣州新科佳都科技有限公司自主開發的系統平臺，采用基于高效消息中間件的分層分布式架構技術，利用高效可靠的消息傳遞機制進行平臺無關的數據交流，從而避免由于消息傳送速度慢而導致系統各層之間數據通信的阻塞和不一致情況；對于數據存儲，采用高效的內存數據庫實時數據存儲技術，實現其數據庫狀態最新、數據值的時間一致性和事務的及時處理，從而滿足整個系統平臺的實時性能要求。系統采用三層C/S結構，包括工作站，應用服務器和數據庫。所有的客戶端應用程序作為表示層在工作站上運行。應用服務器會直接通過TCP/IP或通過FEP與各集成和互聯的子系統接口交換數據。

3 基于MICS系統的FEP接入改造

廣州地鐵四號線主控系統利用MICS系統進行國產化改造，分為三個階段，包括國產化設備接入調試階段、雙系統并行作業階段、新系統獨立作業階段。整個技術改造過程以FEP設備為切入點，同時配置相應的工作站和服務器，從而實現數據的分流與并行傳輸。國產化FEP采用臺灣MOXA品牌設備，其接入方式分為直接替換方式、代理接入方式和并行接入方式。經實際系統技術改造和對點調試表明，合理利用三種接入方式可以有效確保系統運行穩定性，滿足地鐵安全運營需求。

3.1 控制中心和車輛段接入方式

圖3 FEP直接替換接入和并行接入

在調度控制中心OCC的中央主控系統中，采用國產化FEP設備并行接入方式。涉及子專業有信號系統SIG、乘客信息顯示系統PIDS、自動售檢票系統AFC等，子系統采用以太網口接入到MICS主控系統的FEP設備[3]后，由MICS服務端將子系統數據轉發給泰雷茲主控系統A12型FEP設備；時鐘系統CLK采用串口線接入MICS FEP后，由MICS FEP將串口數據轉發給A12 FEP；MICS FEP接收到SIG的列車信息后，直接轉發給PIDS子專業進行業務處理。

在車輛段主控系統中，采用FEP設備直接替換方式接入。主控系統涉及電力監控系統PSCADA、火災報警系統FAS等子專業，通過系統調試直接使用國產化FEP設備替換原泰雷茲A12型FEP設備進行接入；同時在主控服務端，采用雙服務器并行運行，MICS FEP把數據分別上送給測試系統MICS和既有泰雷茲系統。

3.2正線車站接入方式

車站級主控系統中共分兩種FEP設備，分別是環控FEP和電力FEP。環控FEP下連機電監控系統BAS、火災報警系統FAS，采用直接替換方式進行設備接入，同時采用雙服務端運行；電力FEP下連電力監控系統PSCADA、屏蔽門PSD、自動廣播PA等，采用并行方式進行設備接入，如圖4所示。

4總結

基于目前廣州地鐵四號線主控系統的應用現狀，為打破廠家技術封鎖帶來的技術壁壘、解決備品備件短缺等問題，四號線主控系統的國產化技術改造為主控系統的推廣應用帶來了契機。通過對于主控系統FEP國產化技術改造的探究，可以保障主控系統在技術改造過程中的穩定性，從而進一步推進城市軌道交通系統綜合監控系統的國產化進程。

參考文獻

[1]楊利強，黃衛，張寧. 前端處理機與服務器融合的綜合監控系統設計[J]. 都市快軌交通，2010，23（06）：94-97.

[2]胡澤盛. 廣州地鐵主控系統接口冗余通信分析[J]. 都市快軌交通，2009，22（06）：86-89.

[3]左永恒.地鐵主控系統與各子系統的接口分析及優化[J].2008，（21）：36-38.

作者簡介：鮑丙東，1989.11，男，安徽六安，研究生學歷，廣州地鐵集團有限公司；研究方向：城市軌道交通自動化。

（作者單位：廣州地鐵集團有限公司）