摘 要： 結合北京地鐵15號線綜合監控系統的架構，通過對單臺或多臺前端處理器（FEP）、服務器因故障退出工作后數據流向的分析，闡述了硬件冗余和“1＋N”機制在保障系統數據流動安全和數據流動不間斷方面發揮的重要作用。
關鍵詞： 地鐵綜合監控系統；實時數據庫；數據流；冗余
地鐵是城市軌道交通的重要命脈，其穩定可靠的運行顯得尤為重要，地鐵綜合監控系統是整個地鐵系統可靠安全運行的重要保障，為此，安全的數據流及可靠的冗余機制是衡量綜合監控系統平臺的重要指標。本文著重對綜合監控系統數據流和冗余機制進行分析。
1 軌道交通15號線綜合監控系統架構
北京地鐵15號線綜合監控系統采用KEYVIA ISCS 軟件平臺，該平臺基于開放標準體系、分層分布的網絡架構、通用商用數據庫與專業實時數據技術相結合，統一的實時網絡平臺管理并協調每一個系統支持和功能模塊的公用數據的訪問。系統軟件平臺由一系列的基于服務器和基于操作站的軟件模塊組成，它提供一種基于中間件先進的客戶/服務器（C/S）結構，支持基于WEB瀏覽的系統應用外延訪問。
KEYVIA ISCS 軟件平臺的核心就是基于實時監控應用的分布式運行環境，支持分層分布式的應用體系結構。整個軟件系統共分為4個技術層，分別是：
(1)商用的標準運行環境，包括計算機操作系統、網絡、數據庫；
(2)實時監控軟件平臺，包括中間件平臺、分布式實時運行環境、應用支持等；
(3)應用產品群，包括綜合監控、通用監控、供電監控、環境監控、機電設備監控、PSD、ACS、CCTV、PA等監控，同時支持工程測試、培訓和仿真產品；
(4)拓展和深化的應用，主要為經濟調度、規劃支持、設備狀態評估、模式優化、輔助決策、專業分析等。
2 綜合監控系統數據流及冗余機制
在每個車站ISCS系統中建立本車站的本地數據庫，車站綜合監控系統通過接口層采集數據，經車站服務器處理后更新本地數據庫，同時將數據通過KEYVIA ISCS總線發布到中央控制系統，在中央ISCS系統中建立面向全線的中央數據庫，將從各個車站獲得的數據同步到中央數據庫。
當車站ISCS系統僅需本車站的數據時，只需從本地車站數據庫提取數據。而中央ISCS系統則可以獲得全線數據，從而進行全線的實時監控，因此大大提高了系統的實時性，同時保證了各個系統的獨立性，當一個系統故障時不會引發其他系統發生故障。
當車站ISCS系統需要相鄰車站的數據時，存在兩條路徑。第一路徑是從相鄰車站的車站監控系統定制數據，獲取相鄰車站數據；第二路徑是從中央監控系統獲取數據。KEYVIA ISCS可設置獲取路徑優先級，一個路徑故障后可以從另一個路徑獲取。北京地鐵15號線采用第二路徑優先原則進行。
KEYVIA ISCS采用“1＋N”機制將中央ISCS系統的各個主機（包括服務器和工作站）構成一個中央邏輯切換管理區域，只要有一個節點正常，則整個中央ISCS的實時監控功能均正常；因此KEYVIA ISCS系統將不再完全依賴服務器的運行，即使兩個服務器均發生故障，系統仍然可以保證實時監控功能的正確，大大提高了整個ISCS系統的可靠性[1]。
2.1 采集數據流
正常情況下車站前置機(FEP)從各子系統處采集數據并進行預處理，然后發送到需要處理該接口的服務器，例如中央實時服務器和車站實時服務器等。電力自動化(PSCADA)子系統的數據可由中心前置機FEP來采集。
為方便描述，下面以中心接口子系統和備用中心接口子系統為例進行說明。正常情況下，數據流采集如圖1所示。
當中心所有的FEP發生故障時，備用中心的FEP接管數據采集，系統正常運行，如圖2所示。當中心所有的實時服務器發生故障時，備用中心的實時服務器切換為主服務器，系統正常運行，如圖3所示。
2.2 報警信息流向
正常情況下，主實時服務器產生報警信息，并將報警通知到所有需要該報警的節點，該節點上的報警顯示交互處理模塊顯示處理報警，并接受報警確認[2]。如圖4所示。
2.3 HMI與服務器之間數據流向
所有的HMI工作站在設計上都是統一的。每臺HMI工作站可以向一臺或多臺服務器獲取數據用于顯示。每臺HMI工作站獲取數據的路徑的原則：本地數據從本地服務器獲取，鄰站數據可以從主中心、備中心或鄰站獲取，選擇路徑的原則按照優先級排列[3]。
圖5所示為HMI從中心獲取鄰站數據的示意圖。圖6為HMI從鄰站獲取鄰站數據的示意圖。
2.4 控制信息流向
如圖7所示，當中央操作員發出控制命令時，控制信息流向：
(1)中央操作員從HMI發送控制命令；
(2)中央實時數據服務接收到控制命令后進行控制條件校核，校核成功則將命令發送到數據采集服務；
(3)數據采集服務接收到控制命令后將命令發送到被控制的子系統。
當車站操作員發出控制命令時，控制信息流向：
(1)車站操作員從HMI向設備發送控制命令；
(2)車站實時數據服務接收到控制命令后進行控制條件校核，校核成功則將命令發送到數據采集服務；
(3)數據采集服務接收到控制命令后將命令發送到被控制的子系統。
北京地鐵15號線中、東段工程綜合監控系統2011年底已順利開通運行，目前系統運行安全穩定。在運行過程中發現，完善的數據流方案及可靠的冗余機制在系統出現各種單點故障、多點故障時發揮了重要的作用，清晰完善的數據流方案為運營維護人員排查問題提供了明確的思路，可靠的系統冗余機制為運營維護人員檢修設備提供了有效的手段，保證了綜合監控系統的穩定運行，為地鐵運營安全提供了保障。
參考文獻
[1] 魏曉棟.城市軌道交通自動化系統與技術[M].北京：電子工業出版社，2011.
[2] 陳瑞陽.工業自動化技術[M].北京：機械工業出版社，2011.
[3] 劉曉娟，林海香，司徒國強.城市軌道交通綜合監控系統[M].成都：西南交通大學出版社，2011.