沈阳地铁九号线综合监控系统数据流分析

关键词： 信号系统 引言 监控 系统

一、引言

沈阳地铁九号线综合监控系统集成互联很多专业, 包括:电力监控与数据采集系统 (SCADA) 、可编程逻辑控制器系统 (PLCS) 、站台门系统 (PSD) 、火灾自动报警系统 (FAS) 、信号系统 (ATS) 、自动售检票系统 (AFC) 、门禁系统 (ACS) 、乘客信息系统 (PIS) 、闭路电视监视系统 (CCTV) 、时钟系统 (CLK) 、车站实时客流监测系统等。

本文将结合沈阳地铁九号线综合监控系统的实际情况详细分析ISCS数据流原理及冗余系统的数据流。

二、ISCS数据流原理

(一) ISCS数据流总体架构

(二) 实时数据显示的数据流

实时数据显示的实现原理:

(1) 用户打开新画面, 向实时服务器订阅一个值; (2) 实时服务器发送接受订阅的确认; (3) 当数值发生变化时, 操作员得到这个事件, 并显示再画面上, 报警数值也是如此。

(三) 上传实时数据流

上传实时数据流的实现原理: (1) FEP驱动程序获得新的数值变化; (2) 实时服务器进行确认; (3) 实时服务器将数值变化的事件分发给所有已经订阅了这个变量的各个模块。没有订阅这个数值的模块则不派发。

(四) 下发指令数据流

下发指令数据流的实现原理: (1) 操作员下发操作指令 (设备的控制指令) ; (2) 实时服务器进行确认; (3) 写入的数值回传到这个操作员界面; (4) 实时服务器将数值变化分发给所有相关的软件模块。

(五) 历史数据检索的数据流

历史数据检索的数据流实现原理: (1) 操作员发出历史数据查询请求 (趋势和报表等) ; (2) 实时服务器接收历史数据查询请求、确认; (3) 实时服务器将查询请求传递给历史服务器; (4) 历史服务器接收查询请求, 从数据库中获得数据; (5) 历史服务器直接将检索得到的数据发送给操作员界面。

三、冗余系统的数据流分析

(一) 冗余服务器基本架构

沈阳地铁九号线综合监控系统的冗余系统由两个具有相同操作系统的计算机上的两个项目组成。相同的软件模块在这两个系统上运行, 它们都提供了冗余的网络连接。冗余对于操作员来说, 就像一个简单的一个系统。实际上, 通过实时服务器的系统消息对数据流和动态进行检查和控制。在冗余系统中, 可以对单个系统部件进行控制并提供加权, 用于计算错误情况下的错误状态。权重从0-999的数字来衡量, 其中用户可以指定特定的组件。例如软件模块、TCP连接, PLC连接, 硬盘容量、内存等。

图1显示了计算机服务器1和服务器2的详细说明。服务器1处于主控模式 (活动) , 服务器2处于热备份模式 (被动) 。

在操作终端用户界面连接到冗余实时服务器的情况下, 只有主控系统的数据在UI显示。被动系统的实时服务器不发送任何数据给连接的用户界面。

(二) 冗余服务器上传数据流

上传的消息处理过程如下:

两个驱动程序都从设备接收消息 (因为当轮询配置时, 驱动程序在不同的时间接收不同的值。这意味着驱动程序只在一台计算机上接收消息) 。在主控系统上, 值被传递给EV (实时服务器) , 而热备系统则丢弃消息。主控系统上的EV (实时服务器) 将值发送给所有已注册的软件模块。通过冗余网络连接, 该值被发送到热备软件子模块。在热备系统中, 该值传递给在各个子模块上注册的所有程序进行同步处理。该值仅由主控服务器的实时服务器把事件发送到两个操作员界面 (UI) 中。

(三) 冗余服务器下发指令数据流

在命令方向的消息被处理如下:

在操作员界面1 (UI 1) 上更改数值, 更改被发送到主控系统的实时服务器 (EV) 。热备系统的实时服务器不接受来自UI的任何更改。主控系统上的实时服务器将值发送给所有已注册的模块。通过冗余网络连接, 该值被发送到热备实时服务器。在热备系统中, 该值传递给在各个子模块上注册的所有程序进行同步处理。值更改通过主控系统上的驱动程序传递到底层设备。热备系统上的驱动程序丢弃值更改, 不向底层设备传递任何数据。

(四) 车站系统故障时切换到控制中心集中监控的实时数据流

ISCS平台软件在默认的情况下, 采用分布式架构连接车站与调控中心ISCS系统, 调控中心不采集车站FEP的实时数据。车站将历史数据并行归档到本地的ISCS软件内置HDB历史数据库和中央的Oracle历史数据库。当车站的ISCS平台软件发生故障的情况下, 调控中心OCC的ISCS系统将无法获得该站的心跳信号, 识别到该车站ISCS的分布式节点连接异常, 此时, OCC的ISCS系统将自动启动内置已经设置好的针对该车站的所有数据点通道, 并立即对该车站进行监控和数据采集归档。当重新诊断车站ISCS系统正常后, OCC将停止自己的数据采集监控, 将采集数据的任务交给车站的ISCS, 并用分布式系统方式从车站获取数值。

(五) 数据库与本地并行归档数据流

沈阳地铁九号线综合监控系统采用Oracle的RAC技术 (Real Application Cluster) 来实现Oracle的集群。所有的服务器使用和管理同一个数据库, 目的是为了分散每一台服务器的工作量, 硬件上采用两台服务器, 一个共享存储设备。软件上采用两类软件, 一个是集群软件, 一个是Oracle数据库中的RAC组件。两台服务器上的OS是同一类OS, 根据负载均衡的配置策略, 当一个客户端发送请求到某一台服务的listener后, 这台服务器根据我们的负载均衡策略, 会把请求发送给本机的RAC组件处理也可能会发送给另外一台服务器的RAC组件处理, 处理完请求后, RAC会通过集群软件来访问我们的共享存储设备。逻辑结构上, 每一个参加集群的节点有一个独立的instance, 这些instance访问同一个数据库。节点之间通过集群软件的通讯层 (communication layer) 来进行通讯。

每一个节点的instance都有自己的SGA

每一个节点的instance都有自己的background process

每一个节点的instance都有自己的redo logs

每一个节点的instance都有自己的undo表空间

所有节点都共享一份datafiles和controlfiles。

(六) 冗余网络通讯系统的数据流

SIASUN ISCS是一种热备冗余系统, 当热备服务器切换的时候, 支持远程操作员站、工程师站自动切换, 支持热备服务器之间的双网卡热备冗余连接, 支持冗余服务器与所有其他软件模块的双网络冗余, 如操作员、FEP驱动程序, 历史归档等。SIASUN ISCS系统的热备冗余, 是运行在两台服务器完全相同的完整的项目, 其中一台为主机, 一台为热备机。双机均具有与驱动程序激活的连接, 当双机均检测到数值发生变化, 并且热备机服务器也认为该数值变化可信的情况下, 热备机从主机来获取该数值, 并替代自己获得的数值, 这种机制保证, 热备双机系统具有完全一致的精确到ms的时间戳的数据。操作员显示界面的 (客户端) 始终会连接到两个热备冗余服务器, 但只读写主机的数据, 热备机将在后台与主机进行数据同步。当故障发生时, 切换会在瞬间自动完成。热备冗余系统的数据点组态、画面、报警等都会自动进行同步, 对于工程开发者来说, 面对的冗余系统组态, 与单机系统组态没有任何区别。SIASUN ISCS系统在双网卡网络冗余的情况下, 冗余的切换过程是无扰动的切换。两个网络均处于实时热备激活的状态, 两个服务器同时通过两个网络接收处理数据。当其中一个网络传输发生故障, 网络将标记故障, 并不会对另一条传输路径产生干扰和中断。

四、结束语

由于集成互联专业较多、数据量较大, 数据流向、同步的科学性和合理性对整个综合监控系统来说至关重要, 因此, 为了提升整个综合监控系统的性能, 在选用ISCS软件时应比较深入了解ISCS软件数据流向机制。

摘要：本文结合沈阳地铁九号线综合监控系统项目的实际情况和SIASUN ISCS软件平台的特点, 深入分析了综合监控系统数据流向, 主要包括:ISCS数据流总体架构, 实时数据显示的数据流, 上传实时数据流, 下发指令数据流, 历史数据检索的数据流, 冗余服务器基本架构, 冗余服务器下发指令数据流, 车站系统故障时切换到控制中心集中监控的实时数据流, 数据库与本地并行归档数据流, 冗余网络通讯系统的数据流。

关键词：地铁综合监控,数据流,ISCS