綜合監(jiān)控系統(tǒng)接入控制中心的方案研究
——以南寧地鐵2號線東延線為例

尉懷亮

（中鐵十一局集團電務(wù)工程有限公司，湖北 武漢 430074）

1 概 述

南寧市軌道交通2號線一期工程線路全長21 km，包含18座車站、1座車輛段、兩座主變電站。2號線東延工程有5座車站與停車場。根據(jù)線路的需求，2號線一期工程已正式開通，2號線東延線將在后續(xù)開通，屆時將進行2號線一期工程（后面簡稱“一期工程”）與2號線東延工程（后面簡稱“延長線”）的綜合監(jiān)控系統(tǒng)貫通。

為保證一期工程車站的正常運營，延長線接入調(diào)試時不得對一期工程既有系統(tǒng)造成不利影響和干擾，特制定此方案指導延長線與一期工程的網(wǎng)絡(luò)貫通工作，保證延長線各車站ISCS接入控制中心ISCS時應(yīng)盡可能少的影響控制中心既有系統(tǒng)的運行，同時實現(xiàn)全線ISCS系統(tǒng)功能平穩(wěn)過渡上線。

2 系統(tǒng)接入總體部署

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的貫通接入主要包括一期工程和延長線網(wǎng)絡(luò)的貫通、軟件數(shù)據(jù)接口的集成及硬件設(shè)備的整合3個部分。可以按以下4步來逐步完成貫通的工作。

（1）貫通準備：包括2號線一期工程軟件工程的打包備份與鎖定；交換機等設(shè)備的配置文件進行備份；貫通前的網(wǎng)絡(luò)測試等工作內(nèi)容。

（2）網(wǎng)絡(luò)貫通：包括物理鏈路的貫通；信息流的通道打通；貫通后的網(wǎng)絡(luò)與軟件測試等內(nèi)容。

（3）軟硬件整合：包括利用控制中心網(wǎng)管室培訓測試平臺搭建中央級測試環(huán)境，進行中央級數(shù)據(jù)與接口的集成與測試。

（4）軟件上線：包括臨時中央軟件工程打包備份；軟件的性能與功能測試；相關(guān)接口調(diào)試等內(nèi)容。

以上每一步都環(huán)環(huán)相扣，只有在完成上一項工作才能開展下一步工作，保證系統(tǒng)接入貫通的順利進行。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)情況介紹

3.1 一期工程網(wǎng)絡(luò)情況

每個環(huán)網(wǎng)上有一個交換機用于進行環(huán)網(wǎng)的冗余管理，該交換機的兩個連接環(huán)網(wǎng)的端口中有一個端口是不傳輸用戶數(shù)據(jù)的，只是用于避免網(wǎng)絡(luò)風暴和檢測環(huán)網(wǎng)閉環(huán)狀態(tài)，因此該節(jié)點可視為邏輯上的斷點。一旦有物理斷點出現(xiàn)，則該邏輯斷點自動閉合。邏輯斷點可設(shè)置在任意一臺環(huán)網(wǎng)交換機上。

一期工程將玉洞至西津的18個車站，控制中心和車輛段組成一個千兆冗余雙環(huán)網(wǎng)，其中江南客運站交換機配置為環(huán)網(wǎng)的管理節(jié)點。一期工程環(huán)網(wǎng)拓撲如圖1所示。

圖1 一期工程主干網(wǎng)絡(luò)拓撲

3.2 東延工程網(wǎng)絡(luò)情況

東延工程是將東風路至壇興路共5個車站和1個停車場組成一個千兆冗余雙環(huán)網(wǎng)，其中停車場交換機配置為環(huán)網(wǎng)的管理節(jié)點。東延工程環(huán)網(wǎng)拓撲如圖2所示。

圖2 東延工程主干網(wǎng)絡(luò)拓撲

3.3 接入貫通后的網(wǎng)絡(luò)情況

（1）根據(jù)一期工程網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和光纖的鋪設(shè)方式，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)交換機的冗余連接技術(shù)，將東延工程的5座車站、1座停車場組成獨立的雙環(huán)以太網(wǎng)，在玉嶺路交換機A和東風路交換機B分別接入一期工程冗余雙環(huán)網(wǎng)的中央交換設(shè)備，形成環(huán)與環(huán)之間的信息互通，這樣可在不涉及原環(huán)、不影響原網(wǎng)絡(luò)正常工作的情況下，實現(xiàn)后續(xù)線路的安全接入，完成系統(tǒng)的擴展。延長線接入一期工程冗余雙環(huán)網(wǎng)的中央交換設(shè)備通道示意如圖3所示。

圖3 延長線接入一期工程網(wǎng)絡(luò)的通道示意

（2）延長線和一期工程網(wǎng)絡(luò)均使用動態(tài)路由協(xié)議三層互聯(lián)，從根本上隔絕二層網(wǎng)絡(luò)風暴。當延長線的網(wǎng)絡(luò)接入一期骨干環(huán)網(wǎng)后，將由控制中心的網(wǎng)管工作站進行統(tǒng)一管理。由于骨干環(huán)網(wǎng)為千兆網(wǎng)絡(luò)，足夠承擔新增加的車站對于網(wǎng)絡(luò)的負荷。延長線接入一期后形成的主干網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖4所示。

圖4 貫通后主干網(wǎng)絡(luò)拓撲

4 網(wǎng)絡(luò)貫通接入方案

4.1 貫通前置條件

（1）延長線及臨時中央部分：接入之前延長線已形成獨立的千兆雙環(huán)網(wǎng)，且環(huán)網(wǎng)無鏈路中斷；接入之前分別完成東風路、玉嶺路綜合監(jiān)控機房至通信機房的鏈路通道測試，主要包括光纖的通斷、光功率等參數(shù)；接入之前已經(jīng)完成東風路—控制中心、玉嶺路—控制中心的鏈路通道測試，主要包括光纖的通斷、光功率等參數(shù)；接入之前確保傳輸設(shè)備上的各個光接口的實際接收光功率正常；接入之前必須確保延長線5個車站、1個停車場的交換機配置正確以及工作正常；延長線5個車站、1個停車場的加電調(diào)測完成。

（2）一期工程及控制中心部分：所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無斷纖或異常事件，控制中心交換機工作正常，控制中心綜合監(jiān)控機房至通信機房鏈路通道正常，一期工程各業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常工作。

4.2 貫通操作步驟

（1）控制中心、東風路和玉嶺路交換機的配置文件備份；

（2）控制中心、東風路和玉嶺路交換機的環(huán)網(wǎng)光口配置；

（3）控制中心，東風路和玉嶺路的光纖分別進行連接；

（4）網(wǎng)絡(luò)測試以及軟件功能測試。

4.3 貫通后測試

網(wǎng)絡(luò)貫通后測試主要包括網(wǎng)絡(luò)測試與軟件測試部分，測試項包含以下內(nèi)容：在接入完成后做好網(wǎng)絡(luò)測試工作，包括測試網(wǎng)絡(luò)連通性和冗余性驗證；使用ping、tracert、netstat等命令測試，測試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的telnet、vrrp、route等服務(wù)，并做好記錄；查看交換機中各端口的廣播報文數(shù)量，防止廣播風暴發(fā)生；在中央通過網(wǎng)管工作站的NMS畫面查看各站交換機狀態(tài)，檢查各個子系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的通訊狀態(tài)；軟硬件性能測試，包含數(shù)據(jù)反應(yīng)時間、硬件相關(guān)內(nèi)存占用率；軟件功能測試，包括BAS全線隧道通風功能等；DATA及SOE等功能測試。

5 軟件整合方案

延長線與一期工程的軟件整合方案主要為測試貫通后控制中心延長線綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能。

延長線調(diào)試階段，車站級ISCS的調(diào)試范圍限定在延長線站點范圍內(nèi)，不會對一期既有線路產(chǎn)生影響。同時將停車場實時服務(wù)器作為延長線臨時中央服務(wù)器，停車場內(nèi)的兩臺工作站設(shè)置為延長線臨時中央級ISCS工作站，進行延長線車站級ISCS接入控制中心的預(yù)調(diào)試，確保延長線ISCS中央級功能的完整性、穩(wěn)定性與可靠性，并將調(diào)試的影響范圍限制在延長線站點范圍內(nèi)。

臨時中央級ISCS預(yù)調(diào)試完成后，將2號線延長線ISCS配置與2號線一期既有線路ISCS配置合并，形成具備2號線一、二期工程完整配置的中央級ISCS，并在2號線一期軟件測試平臺進行模擬功能測試。同時需要在網(wǎng)絡(luò)、軟件及硬件等方面做好準備，準備好相關(guān)的應(yīng)急處理預(yù)案，以便在上線時出現(xiàn)異常情況下采取相關(guān)措施保證一期既有線路的正常運營。

5.1 前置條件

5.1.1 車站級部分

（1）完成延長線各站ISCS子系統(tǒng)設(shè)備單體調(diào)試，且各站主干環(huán)網(wǎng)打通。

（2）完成延長線各站子系統(tǒng)及接口設(shè)備的單體調(diào)試及ISCS與所有的接口調(diào)試。

5.1.2 中央級部分

2014年，天津水務(wù)將全面貫徹黨的十八屆三中全會、全國水利廳局長會和市委十屆四次全會精神，圍繞水資源、水環(huán)境、水安全“三位一體”和統(tǒng)籌城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展的思路，突出深化改革，全面正確履行好水務(wù)管理職能，管好水資源，改善水環(huán)境，保障水安全，為全市經(jīng)濟社會發(fā)展作出新貢獻。

（1）完成延長線臨時中央的搭建，完成各站子系統(tǒng)HMI集成及功能的實現(xiàn)。

（2）臨時中央上各子系統(tǒng)集成及功能測試正常。

（3）延長線臨時中央調(diào)試期間各系統(tǒng)最新的點類表、驅(qū)動配置、畫面、屬性框。

（4）延長線IP規(guī)劃表。

（5）一期既有線路備份的相關(guān)軟件配置。

5.2 整合內(nèi)容

5.2.1 車站級接口

ISCS 與 BAS、PSCADA、FAS、ACS、PSD、AF、站級PA、站級PIS及站級AFC系統(tǒng)與控制中心ISCS不存在中央級的接口，所以在延長線貫通時不需進行接口的集成，只需要進行數(shù)據(jù)的內(nèi)容集成即可。

5.2.2 中央級接口

中央級接口位置分為兩類：ISCS中央FEP和ISCS中央交換機。其中接入FEP的系統(tǒng)包括SIG、PIS、AFC、TEL/ALARM，直接接入ISCS中央交換機的系統(tǒng)包括PA。由于各系統(tǒng)在一期工程和延長線采用統(tǒng)一的設(shè)備通信協(xié)議，F(xiàn)EP和ISCS實時服務(wù)器的接口軟件均無需修改。

（1）信號系統(tǒng)（SIG）：在延長線開始列車運行時，SIG應(yīng)將延長線的數(shù)據(jù)與一期工程的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳到ISCS，由ISCS進行過濾。控制中心ISCS不處理延長線SIG數(shù)據(jù)，臨時中央同時處理一期工程和延長線SIG數(shù)據(jù)。臨時中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過濾限制，完成一期工程全線SIG數(shù)據(jù)的整合處理。

（2）閉路電視系統(tǒng)（CCTV）：CCTV集成商應(yīng)提供統(tǒng)一的SDK接口，供控制中心ISCS獲取全線（一期工程、延長線）任意一個車站的攝像頭列表，進行視頻獲取及操作。延長線ISCS接入控制中心ISCS時，由CCTV集成商配合ISCS集成商完成對應(yīng)的配置和調(diào)試工作。

（3）廣播系統(tǒng)（PA）：PA集成商在一期工程ISCS接入控制中心ISCS時，已要求同時為延長線ISCS預(yù)留點地址。控制中心ISCS通過過濾不處理延長線PA數(shù)據(jù)，通過臨時中央對中央級進行與PA接口的調(diào)試。待臨時中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過濾限制，完成一期工程全線PA數(shù)據(jù)的整合處理。

（4）乘客信息系統(tǒng)（PIS）：PIS集成商在一期工程ISCS接入控制中心ISCS時，已要求為延長線ISCS預(yù)留點地址。控制中心ISCS通過過濾不處理延長線PIS數(shù)據(jù)，通過臨時中央對中央級進行與PIS接口的調(diào)試。待臨時中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過濾限制，完成一期工程全線PIS數(shù)據(jù)的整合處理。

（5）自動售檢票系統(tǒng)（AFC）：AFC集成商在一期工程ISCS接入控制中心ISCS時，已要求為延長線ISCS預(yù)留點地址。控制中心ISCS通過過濾不處理延長線AFC數(shù)據(jù)，通過臨時中央對中央級進行與AFC接口的調(diào)試。待臨時中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過濾限制，完成一期工程全線AFC數(shù)據(jù)的整合處理。AFC系統(tǒng)提供的全線客流量數(shù)據(jù)，應(yīng)由AFC系統(tǒng)確保其準確性。

（6）通信集中告警系統(tǒng)（TEL/ALARM）：在延長線ISCS接入控制中心ISCS前，TEL/ALARM集成商應(yīng)提供延長線通信系統(tǒng)的相關(guān)資料，配合ISCS集成商完成對應(yīng)的配置和調(diào)試工作。在延長線通信系統(tǒng)開始運行時，TEL/ALARM應(yīng)將延長線的數(shù)據(jù)與一期工程的數(shù)據(jù)統(tǒng)一上傳到ISCS，ISCS進行過濾，控制中心ISCS不處理延長線TEL/ALARM數(shù)據(jù)，臨時中央同時處理一期工程和延長線TEL/ALARM數(shù)據(jù)。臨時中央完成調(diào)試后，去除控制中心ISCS的過濾限制，完成一期工程全線TEL/ALARM數(shù)據(jù)的整合處理。

5.2.3 中央級數(shù)據(jù)

中央數(shù)據(jù)集成包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合、歷史數(shù)據(jù)存儲、報表數(shù)據(jù)整合等。

延長線ISCS接入控制中心ISCS時，中央數(shù)據(jù)集成首先通過臨時中央的歷史數(shù)據(jù)庫進行預(yù)調(diào)試，調(diào)試通過后，將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合到歷史服務(wù)器的歷史數(shù)據(jù)庫中，歷史數(shù)據(jù)與報表數(shù)據(jù)為2號線延長線調(diào)試期間產(chǎn)生的調(diào)試數(shù)據(jù)，因此不對歷史數(shù)據(jù)與報表數(shù)據(jù)進行整合。

6 軟件上線方案

待完成網(wǎng)絡(luò)貫通、軟件與硬件整合后，需要將軟件測試平臺整合并驗證通過的軟件配置部署到控制中心，同時相關(guān)的HMI畫面同步遷移到調(diào)度工作站上，實現(xiàn)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的全部貫通，具體包括以下部分內(nèi)容。

（1）將控制中心、延長線臨時中央以及軟件測試平臺的軟件配置進行整體打包備份。其中控制中心、延長線臨時中央軟件配置備份僅作為還原數(shù)據(jù)備份使用，軟件測試平臺備份作為軟件上線配置使用。

（2）清空延長線臨時中央（停車場）的軟件配置。

（3）將軟件測試平臺的軟件配置備份，更新至一期控制中心設(shè)備，并對延長線站點設(shè)備進行配置部署。

（4）進行軟硬件性能與功能的測試。（5）進行48 h軟件監(jiān)測。

7 結(jié) 論

一期綜合監(jiān)控系統(tǒng)需要開放數(shù)據(jù)接口，東延線需要與一期工程保持數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，并保持人機界面的一致性。東延線綜合監(jiān)控系統(tǒng)與一期工程控制中心的貫通接入不應(yīng)影響一期既有車站和控制中心運營，應(yīng)利用夜間非運營時間接入，承包應(yīng)采用成熟可靠地技術(shù)方案實現(xiàn)平滑無縫接人，并確保在接入東延線后全線綜合監(jiān)控系統(tǒng)整體性能不低于一期原有運營能力。