一(yī)、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

兩個環網單獨設置

采用網絡的自愈合技術形成冗餘

邏輯雙網、物(wù)理雙網

兩個網絡上發生(shēng)單節點同時故障不引起網絡癱瘓

2.2、耦合雙環網絡

兩個環網單獨設置，設置環間耦合

在其中(zhōng)兩個站點設置網間連接（其中(zhōng)一(yī)主一(yī)備）

采用網絡的自愈合技術形成冗餘

邏輯雙網、物(wù)理雙網

任意兩個網絡節點同時故障不引起網絡癱瘓

2.3、聚合雙環網絡

采用鏈路聚合技術

一(yī)個車(chē)站設置冗餘的交換機節點

同時具有單環網絡的自愈合技術

邏輯單環、物(wù)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

每台服務器和工(gōng)作站均設置雙網卡，不使用綁定模式

如圖，當服務器A與網絡1連接故障時，需要整網切換

如圖，當服務器A、客戶端B分(fēn)别在不同的網絡上存在單點

故障時，客戶端B将無法訪問到服務器A

該網絡架構和數據流冗餘度太低，不推薦；

2.5、耦合雙環網絡-雙網卡對等綁定

每台服務器和工(gōng)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工(gōng)作站是透明的

如圖，當服務器A、客戶端B分(fēn)别在不同的網絡上存在單點

故障時，客戶端B将通過環間耦合訪問到服務器A

該方案是目前地鐵主流應用方案

存在環間耦合連線數據流可能非常大(dà)的問題

2.6、耦合雙環網絡-雙網卡主備綁定

每台服務器和工(gōng)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工(gōng)作站是透明的

如圖，當服務器A、客戶端B分(fēn)别在不同的網絡上存在單點

故障時，客戶端B将通過環間耦合訪問到服務器A

該方案是耦合雙環網絡下(xià)最優的方案

當主網卡由故障狀态恢複正常時，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

每台服務器和工(gōng)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工(gōng)作站是透明的

如圖，當服務器A、客戶端B分(fēn)别在不同的網絡上存在單點

故障時，客戶端B仍然訪問到服務器A

三、FEP架構方案

3.1、早期地鐵的FEP架構方案：（比較方案）

該方案适應了早期地鐵 ISCS的工(gōng)程實施要求，對子系統接口要求很低，在不更改子系統接口并且不影響運營的基礎上，可以集成各子系統，完成數據采集和協議轉換。

多點故障切換會導緻鏈路丢失

無法進行子系統的遠程編程和遠程維護

該方案在一(yī)定程度上，解決了早期地鐵 FEP方案的部分(fēn)缺點，用戶可以對BAS、PSCADA等子系統進行遠程編程和維護。

沒有從根本上解決 FEP整機切換機制在雙點（及以上）故障時，發生(shēng)鏈路丢失的問題，并且對于ACS、CCTV、PIS等幾個重要的子系統仍然無法實現完全集成。

不能滿足換乘站或者樞紐站接口數量的要求 ，擴展的接口模塊或外(wài)置交換機性能産生(shēng)瓶頸；

3.2、目前地鐵的FEP架構方案：（推薦方案）

多點故障切換時，不會發生(shēng)鏈路丢失

滿足所有子系統遠程編程、維護、設置的需求

滿足換乘站或者樞紐站接口數量的要求 ，三層交換機可以有效實現網絡風暴的隔離(lí)

對于子系統接口要求比較高，要求必要采用獨立的冗餘以太網接口

3.3、ISCS主幹網絡與子系統網絡的隔離(lí)措施說明

約束條件 1：ISCS主幹網絡無法使用3層路由組網，因爲各家交換機廠家使用3層路由協議組網時，單點故障的自愈時間均超過1S；因此，一(yī)般地鐵ISCS的組網均 采用2層組網方案。

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

解決措施：

1、目前，主流方案是通過FEP，将ISCS主幹網與子系統網絡隔離(lí)，主要針對通信專 業的子系統例如：CCTV、PIS、PA、ALM，以及AFC專業。（問題：FEP擴展的小(xiǎo)型交換機一(yī)樣會受到子系統網絡影響；PSCADA、BAS等直接接入ISCS主幹網

交換機，這些系統怎麽辦？）

2、推薦方案：OCC及每個車(chē)站增加一(yī)台24口防火(huǒ)牆，對所有以太網接口的子系統 進行網絡隔離(lí)（依據：專業設備做專業的事情）。

3.4、B/S架構的數據流方案-OCC、車(chē)站

通常，客戶端不會跨集群訪問服務器；

OCC讀取底層設備的數據可以從車(chē)站服務器或者車(chē)站 FEP，但一(yī)般 建議直接從FEP讀取，保證實時性和故障恢複能力。

四、基本架構及特點

4.1、IAP軌道交通ISCS軟件基本架構

人機交互層：

用于處理人機接口，主要由操作 站構成，通過從中(zhōng)心、車(chē)站 服務器獲取數據，在操作站上顯 示人機界面，完成各種監控操作。

數據處理層：

用于實時、曆史數據管理，主要由中(zhōng)心、車(chē)站服務器構成，通過實時數據庫和曆史數據庫提供ISCS的應用功能。

數據接口層：

專門用于數據采集和協議轉換，如MODUBUS/CORBA/SNMP/OPC/IEC/TCP，主要由FEP完成。

4.2、IAP軌道交通ISCS軟件基本特點

IAP軌道交通ISCS軟件除了在平台軟件上具備多層次、分(fēn)布式、統一(yī)命名和存儲以及在專用軟件上具有軌道交通專用需求模塊和基本功能模塊無需重新開(kāi)發等基本特點外(wài)，還具有以下(xià)幾點性能。

1）高可靠性：冗餘配置、節點部署、内核與應用分(fēn)離(lí)

2）可擴展性：功能擴展、節點擴展、接口擴展

3）工(gōng)程通用性：硬件通用性、面向對象化開(kāi)發、模塊化、模闆化

4）高安全性：網絡隔離(lí)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(wǒ)診斷

6）可維護性：容錯處理、維護工(gōng)具和服務、在線與離(lí)線維護

五、軟件簡介

IAP-ISCS 是由我(wǒ)公司基于多年的軌道綜合監控系統經驗，采用IT最新技術，獨立開(kāi)發的下(xià)一(yī)代綜合監控平台。

IAP-ISCS 設計上具有廣泛的可移植性，模塊化程度高，不同場景的适應性強等特征。

IAP-ISCS 套件可運行于 UNIX, Linux 和Windows等主流操作系統.

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

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

5.1、中(zhōng)海創IAP-ISCS-高度組态

IO組态、圖形組态、數據庫組态、權限組态、事件和報警組态

5.2、中(zhōng)海創IAP-ISCS-高效聯動

5.3、中(zhōng)海創IAP-ISCS-高開(kāi)放(fàng)性

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

組态圖形使用IT業最新的HTML5 标準下(xià)的 SVG圖形；

組态圖形支持 JavaScript 擴展；

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

支持《城市軌道交通綜合監控系統工(gōng)程技術規範》。

5.4、中(zhōng)海創IAP-ISCS-高可靠性

可用性： >99,98% : 少于3小(xiǎo)時不可用/年

5.5、中(zhōng)海創IAP-ISCS-高性能

系統容量：單機實時數據庫總容量>=100萬點

實時數據庫每秒寫入速度：單機每秒寫入速度>=50萬記錄/秒

實時數據庫每秒查詢速度：單機每秒查詢速度>=100萬記錄/秒

實時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

曆史數據庫查詢時間：任意10000條記錄查詢時間<=1秒

每個服務器集群支持255個以上客戶端的應用

冗餘實時數據服務器切換時間<1秒

冗餘曆史數據服務器切換時間<1秒

冗餘FEP切換時間<1秒

5.6、中(zhōng)海創IAP-ISCS-服務器熱備冗餘機制

在線完成服務器的熱備冗餘切換；
客戶端通過心跳連接來判斷主服務器是否正常；

當主服務器心跳異常時，客戶端主動切換到熱備服務器上。

5.7、中(zhōng)海創IAP-ISCS-FEP熱備冗餘機制

服務器通過心跳連接來判斷主 FEP是否正常；

當主FEP心跳異常時，服務器主動切換到熱備 FEP上。

六、系統功能

6.1、通用功能

6.1.1、中(zhōng)海創IAP-ISCS-HMI

A、數據采集與處理

數據類型：模拟量，狀态量和控制量

周期性掃描和掃描處理

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(xiǎo)比較 (>,<, =, <>, …)

條件流 (if - else, switch - case)

常量與括号， …

C、報警和事件處理

分(fēn)級：嚴重性級别，報警狀态 (計入日志(zhì)，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: 周期性或基于變化的

數據表達 : 圖 Y=f(t), Y=f(X), 表格和回放(fàng)

曆史數據的歸檔與數據回調

E、監視性控制（Supervisory Control）

離(lí)散輸出、模拟輸出

時間表控制

序列化控制

模式控制

聯動控制

F、MMI

易于使用的組态設計器

矢量工(gōng)業組态

支持擴展

用戶權限管理

G、列表管理

按時間排列 (報警/事件)

自動刷新

用戶在線/離(lí)線定義

H、記錄與回放(fàng)

記錄所有SCADA環境中(zhōng)的活動: 事件、報警、控制, …

數據回放(fàng)：

類錄像放(fàng)映的人機接口

與運行時組态界面一(yī)緻

I、其他功能

計劃任務

FTP 支持（數據導入/導出）

決策支持系統接口

維修管理系統接口

時鍾同步

J、配置器 - 數據點表和圖形配置管理

配置器的主要職責是給SCADA 運行時系統提供必需的配置數據

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)緻性、有效性檢查

自動化的組态生(shēng)成

配置數據以領域相關的結構化模型組織

6.1.2、控制方式

IBP盤控制：由車(chē)站控制室的IBP發出控制指令。

單點控制：屬于遙控功能的一(yī)種，可以使操作員(yuán)在操作員(yuán)工(gōng)作 站上進行單點控制。操作員(yuán)一(yī)個簡單的“點擊”即可對被選擇的 設備進行控制。

限制點設置：屬于遙控功能的一(yī)種，操作員(yuán)通過設定模拟量閥 值啓動或停止設備。

順序控制：屬于遠程組控功能的一(yī)種，用于單個子系統中(zhōng)對啓 動、停止有時間/條件要求的關聯設備群控。

組控：屬于遠程組控功能的一(yī)種，用于單個子系統中(zhōng)對啓動、 停止無條件要求的關聯設備群控。

模式控制：屬于遙控功能的一(yī)種，用于單個子系統關聯設備的 群控

時間表控制：根據用戶配置的時刻表啓動控制指令，包含以上 一(yī)種或幾種控制方式的組合。

聯動控制：由某種或某些條件或事件觸發，涉及多個子系統協 同動作的一(yī)組控制指令。包含以上一(yī)種或幾種控制方式的組合。其他控制方式，包括PID、智能控制等。

6.1.3、權限管理

6.1.4、中(zhōng)央級系統的聯動功能—正常運營

6.1.5、中(zhōng)央級系統的聯動功能—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(diàn)設備，保證系統的安全可靠供電(diàn)，

指揮供電(diàn)設施的檢修調度及事故情況下(xià)的搶修調度工(gōng)作。

6.2.2、BAS

監控全線所有的BAS設備，

實現有效的節能、調度管理，節約投資(zī)。

6.2.3、FAS

監視全線FAS系統設備的運行狀态。

根據FAS上傳的火(huǒ)災報警觸 發火(huǒ)災聯動。

6.2.4、ACS

監控全線ACS系統設備的運行狀态和報警。

6.2.5、PSD

監視全線PSD系統設備的主要運行狀态，

顯示全線PSD系統設備的報警信息。

 

 

6.2.6、PIS

監視有軌電(diàn)車(chē)實時的運營信息，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(pín)設備狀态，實現在正常和重大(dà)事件發生(shēng)時的視頻(pín)聯動功能。

6.2.8、 CLK

提供自動和手動時鍾同步功能。

6.2.9、AFC

監視全線AFC系統設備的運行狀态，

顯示全線AFC系統設備的報警信息和統計全線的客流信息。

6.2.10、PA

監控全線PA系統設備的運行狀态。

七、人機界面示例