和利時——基于線網級“融合云平臺”的城市軌道交通
綜合監控系統解決方案
企業:北京和利時系統工程有限公司 日期:2020-09-12
領域:人機界面 點擊數:240

2018年10月,和利時公司為呼和浩特市城市軌道交通工程(1、2號線)綜合監控系統集成采購項目提供了國內首個基于線網級“融合云平臺”的城市軌道交通綜合監控系統。

呼和浩特地鐵1、2號線不僅是呼和浩特有史以來投資額最大、建設周期最長的基礎設施工程之一,也是內蒙古自治區內首個軌道交通建設項目。和利時將融合物聯網、云計算、大數據、數據挖掘、“互聯網+”等新一代信息技術,實現對電力監控系統(PSCADA)、環境與設備監控系統(BAS)、自動售檢票系統(AFC)、乘客信息系統(PIS)、門禁系統(ACS)、公務電話系統(OTS)、通信集中告警系統(CCAS)等多個專業子系統的智能化集成監控、大數據分析、系統間快速聯動和應急處置。

項目特點如下:

(1)采用線網級云平臺和站級云節點相結合的方式。正常模式下,中心和車站的監控功能全部通過線網級云平臺實現;降級模式下,車站的監控功能通過站級云節點實現,確保實現綜合監控的完整功能。

(2)在線網級云平臺上取消傳統的車站級實時服務器和中心級實時服務器,僅按照區域部署實時服務器實現對各車站設備的監控。通過這種扁平化部署方式,進一步降低綜合監控的資源需求;同時精簡數據處理流程,提高數據響應速度和處理效率,方便系統擴容。

(3)中心調度員工作站和車站操作員工作站均采用桌面云平臺,方便系統的部署與維護,進一步提高操作站的便捷性和安全性。

(4)線網級綜合監控系統的任意一臺工作站均能監控1、2號線路的設備狀態,方便用戶實現多種運營維護模式。

和利時始終聚焦軌道交通技術的創新與進步,大力推進無人駕駛、云計算、大數據等先進技術在行業中的應用。2017年國內首條全自動運行線路——北京地鐵燕房線成功開通運營,和利時為其提供了國內首個深度集成列車自動監控ATS的行車綜合自動化系統(TIAS),為新技術應用積累了寶貴的實踐經驗。本次呼和浩特地鐵1、2號線項目和利時推出基于線網級融合云平臺”的綜合監控系統解決方案,代表了業內技術發展的新高度和新方向。

1 方案背景

當前軌道交通建設加快,要求業務系統快速上線,縮短開通運營時間;運營效率的提升,要求各業務系統之間的信息交互更加頻繁,實時性更高;運維管理的簡化,要求所有業務系統的信息和數據實現集中管理;打破傳統的信息化孤島,構建以云計算為核心的軌道交通信息平臺,是軌道交通可持續化發展的關鍵。傳統的軌道交通綜合監控系統采用分層、分布式架構,一條地鐵線路包括車站級綜合監控系統(每個車站都部署)和一個中心級綜合監控系統,其中,每個車站級綜合監控系統包括兩臺冗余的車站級實時服務器和兩臺操作員工作站,中心級綜合監控系統包括兩臺冗余的中心級實時服務器、兩臺冗余的歷史服務器及幾臺調度員工作站。傳統架構下,車站與中心的實時服務器CPU和內存的配置很高,但是實際利用率僅不到10%,其他資源處于空閑狀態,造成服務器資源的浪費,工程建設成本較高,而且服務器放置位置分散,不利于升級維護。

采用云計算構建的軌道交通信息平臺,可以實現綜合監控系統、信號系統、乘客信息系統、安防系統等多專業系統云化部署,實現軌道交通融合云平臺。

2 方案介紹

呼和浩特市城市軌道交通1號線一期工程西起西二環路站,東至壩堰村站。正線全長21.719km,其中地下線18.530km,過渡段(U型槽及地面線)0.337km,高架線2.852km。一期工程共設車站19座(地下站16座,高架站3座),其中換乘站4座。呼和浩特市城市軌道交通2號線一期工程南起阿爾山路站,北至塔利東路站,正線全長27.308km,全部為地下站。一期工程共設車站24座,其中換乘站6座。1、2號線共設控制中心1處,災備中心1處(災備中心設置于1號線車輛段內)。

基于融合云平臺的軌道交通綜合監控系統通過線網云平臺實現正常工況的綜合監控功能。當線網云平臺不可用后,可通過備用中心云平臺實現正常的監控功能;當線網云平臺、備用中心及骨干網都故障后,可通過車站云節點實現車站降級功能,從而保證系統的可靠性。在服務器部署方面:打破傳統分層分級部署車站和中心實時服務器的方式,在線網云平臺上按照扁平化方式部署一級多套冗余的區域實時服務器,每套區域實時服務器監控3個左右車站的設備,亦可按照專業部署實時服務器;備用中心云平臺上部署多套非冗余的區域實時服務器,監控范圍與線網云平臺中的部署相同;車站云節點中部署一臺車站實時服務器,監控范圍僅為本車站范圍的設備,實現車站降級功能。在FEP部署方面:車站FEP采用物理機方式,中心的FEP部署到線網云平臺和備用中心云平臺中。歷史服務器采用物理機部署,以裸金屬服務器的方式納入線網云平臺管理。車站的操作員工作站和中心的調度員工作站均采用云桌面的方式。

呼市地鐵云平臺保證呼和浩特市軌道交通1、2號線工程的正常運營、運維的功能需求,包括生產中心云平臺、災備中心云平臺、站段云平臺。

呼市地鐵在建設之初就將生產中心定位為線網級的云平臺,即實現兩級管理(線網、車站),三級控制(線網、車站、現地)。要實現線網級監控功能,則要求任一臺中心調度員工作站能監控1、2號線所有設備,即調度員工作站須同時從16套冗余的實時服務器獲取數據,實現監控功能。

按照綜合監控系統要求,在生產中心云平臺中為1號線項目按照扁平化部署了7套冗余的區域實時服務器,基本3個車站一套冗余的實時服務器,另為中心接入的設備單獨配置了一套冗余的實時服務器,云平臺中配置了一套冗余的FEP用于接入虛擬到云平臺的其他子系統,因為歷史庫采用Oracle數據庫,所以,歷史服務器采用物理服務器,通過裸金屬服務器的方式納入云平臺管理。在桌面云中為1號線中心配置了6臺調度員工作站,為每個車站配置了1臺操作員工作站,全線共19臺操作員工作站,其中,中心調度員工作站因為要實現全線設備的監控功能,因此需要從多對區域實時服務器中獲取數據和下發命令。

2號線因為車站比1號線多,共部署了9套冗余的區域實時服務器,其他FEP、歷史服務器等部署與1號線相同。桌面云中,為2號線中心配置了6臺調度員工作站,為每個車站配置了1臺操作員工作站,全線共配置了24臺操作員工作站。

在車站云節點中,配置了一臺實時服務器,用于監控本車站范圍的設備。車站FEP采用物理機方式部署,另為了確保車站降級后能有工作站進行正常的監控操作,每個車站都部署了一臺臺式機,正常模式下,與桌面云終端一樣,該臺式機從生產中心云平臺上的區域實時服務器獲取數據,進行監控,當車站降級后,桌面云終端失去監控功能,車站臺式機自動從車站云節點中獲取數據,實現正常的本車站范圍的綜合監控功能。系統結構圖如圖1所示。

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圖1 系統結構圖

3 方案先進性

基于融合云平臺的軌道交通綜合監控系統具有如下先進性:

(1)通過扁平化部署實時服務器的方式,能進一步降低綜合監控的資源需求,同時精簡數據處理流程,提高數據響應性,方便系統擴容;

(2)按專業部署實時服務器,各專業的升級維護互不影響,極大地提高維護效率,降低維護影響范圍;

(3)采用桌面云方式,方便系統的部署與維護,進一步提高操作站的安全性。

摘自《自動化博覽》2020年9月刊

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