一(yī / yì ／yí)、綜合監控系統架構

二、主幹網絡架構方案

2.1、獨立雙環網絡

兩個(gè)環網單獨設置

采用網絡的(de)自愈合技術形成冗餘

邏輯雙網、物理雙網

兩個(gè)網絡上(shàng)發生單節點同時(shí)故障不(bù)引起網絡癱瘓

2.2、耦合雙環網絡

兩個(gè)環網單獨設置，設置環間耦合

在(zài)其中兩個(gè)站點設置網間連接（其中一(yī / yì ／yí)主一(yī / yì ／yí)備）

采用網絡的(de)自愈合技術形成冗餘

邏輯雙網、物理雙網

任意兩個(gè)網絡節點同時(shí)故障不(bù)引起網絡癱瘓

2.3、聚合雙環網絡

采用鏈路聚合技術

一(yī / yì ／yí)個(gè)車站設置冗餘的(de)交換機節點

同時(shí)具有單環網絡的(de)自愈合技術

邏輯單環、物理雙網

交換機允許單點故障，通訊傳輸環節包容多點故障；

2.4、獨立雙環網絡

每台服務器和(hé / huò)工作站均設置雙網卡，不(bù)使用綁定模式

如圖，當服務器A與網絡1連接故障時(shí)，需要(yào / yāo)整網切換

如圖，當服務器A、客戶端B分别在(zài)不(bù)同的(de)網絡上(shàng)存在(zài)單點

故障時(shí)，客戶端B将無法訪問到(dào)服務器A

該網絡架構和(hé / huò)數據流冗餘度太低，不(bù)推薦；

2.5、耦合雙環網絡-雙網卡對等綁定

每台服務器和(hé / huò)工作站均設置雙網卡，使用對等綁定模式

網絡切換對服務器和(hé / huò)工作站是(shì)透明的(de)

如圖，當服務器A、客戶端B分别在(zài)不(bù)同的(de)網絡上(shàng)存在(zài)單點

故障時(shí)，客戶端B将通過環間耦合訪問到(dào)服務器A

該方案是(shì)目前地(dì / de)鐵主流應用方案

存在(zài)環間耦合連線數據流可能非常大(dà)的(de)問題

2.6、耦合雙環網絡-雙網卡主備綁定

每台服務器和(hé / huò)工作站均設置雙網卡，使用主備綁定模式

網絡切換對服務器和(hé / huò)工作站是(shì)透明的(de)

如圖，當服務器A、客戶端B分别在(zài)不(bù)同的(de)網絡上(shàng)存在(zài)單點

故障時(shí)，客戶端B将通過環間耦合訪問到(dào)服務器A

該方案是(shì)耦合雙環網絡下最優的(de)方案

當主網卡由故障狀态恢複正常時(shí)，終端會自動切換至主網卡進行數據通訊

2.7、聚合雙環網絡-雙網卡綁定

每台服務器和(hé / huò)工作站均設置雙網卡，使用主備或對等綁定模式

網絡切換對服務器和(hé / huò)工作站是(shì)透明的(de)

如圖，當服務器A、客戶端B分别在(zài)不(bù)同的(de)網絡上(shàng)存在(zài)單點

故障時(shí)，客戶端B仍然訪問到(dào)服務器A

三、FEP架構方案

3.1、早期地(dì / de)鐵的(de)FEP架構方案：（比較方案）

該方案适應了(le／liǎo)早期地(dì / de)鐵 ISCS的(de)工程實施要(yào / yāo)求，對子(zǐ)系統接口要(yào / yāo)求很低，在(zài)不(bù)更改子(zǐ)系統接口并且不(bù)影響運營的(de)基礎上(shàng)，可以(yǐ)集成各子(zǐ)系統，完成數據采集和(hé / huò)協議轉換。

多點故障切換會導緻鏈路丢失

無法進行子(zǐ)系統的(de)遠程編程和(hé / huò)遠程維護

該方案在(zài)一(yī / yì ／yí)定程度上(shàng)，解決了(le／liǎo)早期地(dì / de)鐵 FEP方案的(de)部分缺點，用戶可以(yǐ)對BAS、PSCADA等子(zǐ)系統進行遠程編程和(hé / huò)維護。

沒有從根本上(shàng)解決 FEP整機切換機制在(zài)雙點（及以(yǐ)上(shàng)）故障時(shí)，發生鏈路丢失的(de)問題，并且對于(yú)ACS、CCTV、PIS等幾個(gè)重要(yào / yāo)的(de)子(zǐ)系統仍然無法實現完全集成。

不(bù)能滿足換乘站或者樞紐站接口數量的(de)要(yào / yāo)求 ，擴展的(de)接口模塊或外置交換機性能産生瓶頸；

3.2、目前地(dì / de)鐵的(de)FEP架構方案：（推薦方案）

多點故障切換時(shí)，不(bù)會發生鏈路丢失

滿足所有子(zǐ)系統遠程編程、維護、設置的(de)需求

滿足換乘站或者樞紐站接口數量的(de)要(yào / yāo)求 ，三層交換機可以(yǐ)有效實現網絡風暴的(de)隔離

對于(yú)子(zǐ)系統接口要(yào / yāo)求比較高，要(yào / yāo)求必要(yào / yāo)采用獨立的(de)冗餘以(yǐ)太網接口

3.3、ISCS主幹網絡與子(zǐ)系統網絡的(de)隔離措施說(shuō)明

約束條件 1：ISCS主幹網絡無法使用3層路由組網，因爲(wéi / wèi)各家交換機廠家使用3層路由協議組網時(shí)，單點故障的(de)自愈時(shí)間均超過1S；因此，一(yī / yì ／yí)般地(dì / de)鐵ISCS的(de)組網均 采用2層組網方案。

約束條件2：當ISCS主幹環網與子(zǐ)系統環網直接通過交換機設備鏈接時(shí)，需要(yào / yāo)對網絡 進行隔離，屏蔽網絡風暴。

解決措施：

1、目前，主流方案是(shì)通過FEP，将ISCS主幹網與子(zǐ)系統網絡隔離，主要(yào / yāo)針對通信專 業的(de)子(zǐ)系統例如：CCTV、PIS、PA、ALM，以(yǐ)及AFC專業。（問題：FEP擴展的(de)小型交換機一(yī / yì ／yí)樣會受到(dào)子(zǐ)系統網絡影響；PSCADA、BAS等直接接入ISCS主幹網

交換機，這(zhè)些系統怎麽辦？）

2、推薦方案：OCC及每個(gè)車站增加一(yī / yì ／yí)台24口防火牆，對所有以(yǐ)太網接口的(de)子(zǐ)系統 進行網絡隔離（依據：專業設備做專業的(de)事情）。

3.4、B/S架構的(de)數據流方案-OCC、車站

通常，客戶端不(bù)會跨集群訪問服務器；

OCC讀取底層設備的(de)數據可以(yǐ)從車站服務器或者車站 FEP，但一(yī / yì ／yí)般 建議直接從FEP讀取，保證實時(shí)性和(hé / huò)故障恢複能力。

四、基本架構及特點

4.1、IAP軌道(dào)交通ISCS軟件基本架構

人(rén)機交互層：

用于(yú)處理人(rén)機接口，主要(yào / yāo)由操作 站構成，通過從中心、車站 服務器獲取數據，在(zài)操作站上(shàng)顯 示人(rén)機界面，完成各種監控操作。

數據處理層：

用于(yú)實時(shí)、曆史數據管理，主要(yào / yāo)由中心、車站服務器構成，通過實時(shí)數據庫和(hé / huò)曆史數據庫提供ISCS的(de)應用功能。

數據接口層：

專門用于(yú)數據采集和(hé / huò)協議轉換，如MODUBUS/CORBA/SNMP/OPC/IEC/TCP，主要(yào / yāo)由FEP完成。

4.2、IAP軌道(dào)交通ISCS軟件基本特點

IAP軌道(dào)交通ISCS軟件除了(le／liǎo)在(zài)平台軟件上(shàng)具備多層次、分布式、統一(yī / yì ／yí)命名和(hé / huò)存儲以(yǐ)及在(zài)專用軟件上(shàng)具有軌道(dào)交通專用需求模塊和(hé / huò)基本功能模塊無需重新開發等基本特點外，還具有以(yǐ)下幾點性能。

1）高可靠性：冗餘配置、節點部署、内核與應用分離

2）可擴展性：功能擴展、節點擴展、接口擴展

3）工程通用性：硬件通用性、面向對象化開發、模塊化、模闆化

4）高安全性：網絡隔離與防病毒、數據備份與恢複、權限管理

5）可診斷性：節點狀态監控、自我診斷

6）可維護性：容錯處理、維護工具和(hé / huò)服務、在(zài)線與離線維護

五、軟件簡介

IAP-ISCS 是(shì)由我公司基于(yú)多年的(de)軌道(dào)綜合監控系統經驗，采用IT最新技術，獨立開發的(de)下一(yī / yì ／yí)代綜合監控平台。

IAP-ISCS 設計上(shàng)具有廣泛的(de)可移植性，模塊化程度高，不(bù)同場景的(de)适應性強等特征。

IAP-ISCS 套件可運行于(yú) UNIX, Linux 和(hé / huò)Windows等主流操作系統.

高度配置化，具體項目的(de)特性開發簡單快速。容量方面支持超過50萬的(de)監控數據點（輸入+輸出(chū))、接受超過 1 萬/秒的(de)狀态改變、支持至少3年的(de)曆史數據存貯與在(zài)線訪問。

性能方面：廣泛使用工業級通信協議，如CORBA，Modbus，IEC，SNMP，OPC等。

5.1、铁工基IAP-ISCS-高度組态

IO組态、圖形組态、數據庫組态、權限組态、事件和(hé / huò)報警組态

5.2、铁工基IAP-ISCS-高效聯動

5.3、铁工基IAP-ISCS-高開放性

系統廣泛使用工業級通信協議，如CORBA，Modbus，IEC，SNMP，OPC等；

組态圖形使用IT業最新的(de)HTML5 标準下的(de) SVG圖形；

組态圖形支持 JavaScript 擴展；

IAP RTDB ,IAP TSDB 産品具有标準化的(de)API，支持二次開發；

支持《城市軌道(dào)交通綜合監控系統工程技術規範》。

5.4、铁工基IAP-ISCS-高可靠性

可用性： >99,98% : 少于(yú)3小時(shí)不(bù)可用/年

5.5、铁工基IAP-ISCS-高性能

系統容量：單機實時(shí)數據庫總容量>=100萬點

實時(shí)數據庫每秒寫入速度：單機每秒寫入速度>=50萬記錄/秒

實時(shí)數據庫每秒查詢速度：單機每秒查詢速度>=100萬記錄/秒

實時(shí)數據庫每秒處理速度：單機每秒處理速度>=20萬記錄/秒

曆史數據庫每秒寫入速度：單機每秒寫入速度>=20萬記錄/秒

曆史數據庫查詢時(shí)間：任意10000條記錄查詢時(shí)間<=1秒

每個(gè)服務器集群支持255個(gè)以(yǐ)上(shàng)客戶端的(de)應用

冗餘實時(shí)數據服務器切換時(shí)間<1秒

冗餘曆史數據服務器切換時(shí)間<1秒

冗餘FEP切換時(shí)間<1秒

5.6、铁工基IAP-ISCS-服務器熱備冗餘機制

在(zài)線完成服務器的(de)熱備冗餘切換；
客戶端通過心跳連接來(lái)判斷主服務器是(shì)否正常；

當主服務器心跳異常時(shí)，客戶端主動切換到(dào)熱備服務器上(shàng)。

5.7、铁工基IAP-ISCS-FEP熱備冗餘機制

服務器通過心跳連接來(lái)判斷主 FEP是(shì)否正常；

當主FEP心跳異常時(shí)，服務器主動切換到(dào)熱備 FEP上(shàng)。

六、系統功能

6.1、通用功能

6.1.1、铁工基IAP-ISCS-HMI

A、數據采集與處理

數據類型：模拟量，狀态量和(hé / huò)控制量

周期性掃描和(hé / huò)掃描處理

數據轉換 - 線性，非線性

有效性檢查，越限檢查，死區檢查

B、自動運算

數學操作符(+, -, /, *, SQRT, …)

邏輯操作符 (AND, OR, XOR, NOT)

大(dà)小比較 (>,<, =, <>, …)

條件流 (if - else, switch - case)

常量與括号， …

C、報警和(hé / huò)事件處理

分級：嚴重性級别，報警狀态 (計入日志，聲光報警，...)

狀态改變至事件 (轉換表)

展示 (事件/報警列表）

報警應答、禁止與删除

D、數據趨勢圖，持久化與備份

數據采樣: 周期性或基于(yú)變化的(de)

數據表達 : 圖 Y=f(t), Y=f(X), 表格和(hé / huò)回放

曆史數據的(de)歸檔與數據回調

E、監視性控制（Supervisory Control）

離散輸出(chū)、模拟輸出(chū)

時(shí)間表控制

序列化控制

模式控制

聯動控制

F、MMI

易于(yú)使用的(de)組态設計器

矢量工業組态

支持擴展

用戶權限管理

G、列表管理

按時(shí)間排列 (報警/事件)

自動刷新

用戶在(zài)線/離線定義

H、記錄與回放

記錄所有SCADA環境中的(de)活動: 事件、報警、控制, …

數據回放：

類錄像放映的(de)人(rén)機接口

與運行時(shí)組态界面一(yī / yì ／yí)緻

I、其他(tā)功能

計劃任務

FTP 支持（數據導入/導出(chū)）

決策支持系統接口

維修管理系統接口

時(shí)鍾同步

J、配置器 - 數據點表和(hé / huò)圖形配置管理

配置器的(de)主要(yào / yāo)職責是(shì)給SCADA 運行時(shí)系統提供必需的(de)配置數據

内部職責有：

數據點創建、修改、删除管理 及其屬性配置

組态圖形對象數據點配置

數據一(yī / yì ／yí)緻性、有效性檢查

自動化的(de)組态生成

配置數據以(yǐ)領域相關的(de)結構化模型組織

6.1.2、控制方式

IBP盤控制：由車站控制室的(de)IBP發出(chū)控制指令。

單點控制：屬于(yú)遙控功能的(de)一(yī / yì ／yí)種，可以(yǐ)使操作員在(zài)操作員工作 站上(shàng)進行單點控制。操作員一(yī / yì ／yí)個(gè)簡單的(de)“點擊”即可對被選擇的(de) 設備進行控制。

限制點設置：屬于(yú)遙控功能的(de)一(yī / yì ／yí)種，操作員通過設定模拟量閥 值啓動或停止設備。

順序控制：屬于(yú)遠程組控功能的(de)一(yī / yì ／yí)種，用于(yú)單個(gè)子(zǐ)系統中對啓 動、停止有時(shí)間/條件要(yào / yāo)求的(de)關聯設備群控。

組控：屬于(yú)遠程組控功能的(de)一(yī / yì ／yí)種，用于(yú)單個(gè)子(zǐ)系統中對啓動、 停止無條件要(yào / yāo)求的(de)關聯設備群控。

模式控制：屬于(yú)遙控功能的(de)一(yī / yì ／yí)種，用于(yú)單個(gè)子(zǐ)系統關聯設備的(de) 群控

時(shí)間表控制：根據用戶配置的(de)時(shí)刻表啓動控制指令，包含以(yǐ)上(shàng) 一(yī / yì ／yí)種或幾種控制方式的(de)組合。

聯動控制：由某種或某些條件或事件觸發，涉及多個(gè)子(zǐ)系統協 同動作的(de)一(yī / yì ／yí)組控制指令。包含以(yǐ)上(shàng)一(yī / yì ／yí)種或幾種控制方式的(de)組合。其他(tā)控制方式，包括PID、智能控制等。

6.1.3、權限管理

6.1.4、中央級系統的(de)聯動功能—正常運營

6.1.5、中央級系統的(de)聯動功能—非正常運營

6.2、集成系統功能

6.2.1、PSCADA

監控全線所有供電設備，保證系統的(de)安全可靠供電，

指揮供電設施的(de)檢修調度及事故情況下的(de)搶修調度工作。

6.2.2、BAS

監控全線所有的(de)BAS設備，

實現有效的(de)節能、調度管理，節約投資。

6.2.3、FAS

監視全線FAS系統設備的(de)運行狀态。

根據FAS上(shàng)傳的(de)火災報警觸 發火災聯動。

6.2.4、ACS

監控全線ACS系統設備的(de)運行狀态和(hé / huò)報警。

6.2.5、PSD

監視全線PSD系統設備的(de)主要(yào / yāo)運行狀态，

顯示全線PSD系統設備的(de)報警信息。

 

 

6.2.6、PIS

監視有軌電車實時(shí)的(de)運營信息，信号系統設備狀态信息

故障告警信息，實現事故聯動功能

6.2.7、CCTV

監控視頻設備狀态，實現在(zài)正常和(hé / huò)重大(dà)事件發生時(shí)的(de)視頻聯動功能。

6.2.8、 CLK

提供自動和(hé / huò)手動時(shí)鍾同步功能。

6.2.9、AFC

監視全線AFC系統設備的(de)運行狀态，

顯示全線AFC系統設備的(de)報警信息和(hé / huò)統計全線的(de)客流信息。

6.2.10、PA

監控全線PA系統設備的(de)運行狀态。

七、人(rén)機界面示例