基于MICS主控系統(tǒng)的FEP國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造研究

摘要：為實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)軟件平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)化，打破國(guó)外技術(shù)壁壘，更好的滿(mǎn)足現(xiàn)代軌道交通信息化管理的切實(shí)需求，廣州地鐵以四號(hào)線主控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，進(jìn)行主控設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化改造與硬件掛網(wǎng)測(cè)試。本文通過(guò)對(duì)四號(hào)線主控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造項(xiàng)目的探究，展示了FEP技術(shù)原理及其相關(guān)功能的應(yīng)用；進(jìn)一步理清了基于MICS主控系統(tǒng)FEP設(shè)備的接入方式。該項(xiàng)目的實(shí)施可以有效避免四號(hào)線主控設(shè)備老化、停產(chǎn)等風(fēng)險(xiǎn)，保障線路的運(yùn)營(yíng)安全。

關(guān)鍵詞：主控系統(tǒng)；FEP設(shè)備；MICS系統(tǒng)

1 引言

地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)主控系統(tǒng)）是一個(gè)大型分布式計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)，與電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）等多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行集成或互聯(lián)。廣州地鐵從三號(hào)線開(kāi)始設(shè)置主控系統(tǒng)，并逐步推廣至四號(hào)線、五號(hào)線、六號(hào)線等多條線路。廣州地鐵四號(hào)線主控系統(tǒng)軟件平臺(tái)采用法國(guó)泰雷茲Thales產(chǎn)品，為國(guó)內(nèi)早期建設(shè)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，已連續(xù)運(yùn)行十多年，系統(tǒng)設(shè)備老化、備件停產(chǎn)；同時(shí)由于受?chē)?guó)外產(chǎn)品技術(shù)制約，升級(jí)改造難度大、成本高，影響地鐵運(yùn)營(yíng)的信息化管理工作。因此，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件平臺(tái)國(guó)產(chǎn)化，打破進(jìn)口產(chǎn)品技術(shù)壁壘，提高主控系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)管理應(yīng)用中的各項(xiàng)擴(kuò)展能力，廣州地鐵以四號(hào)線主控系統(tǒng)為基礎(chǔ)開(kāi)展基于MICS系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造項(xiàng)目。本文將以主控系統(tǒng)FEP設(shè)備為切入點(diǎn)，闡述該技改項(xiàng)目的掛網(wǎng)測(cè)試，逐步實(shí)現(xiàn)替代國(guó)外軟件系統(tǒng)產(chǎn)品運(yùn)行。

2.FEP技術(shù)在主控系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 FEP技術(shù)應(yīng)用

廣州地鐵采用的前端處理機(jī)[1]（front end processor，F(xiàn)EP）是以德國(guó)MEN公司基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的工業(yè)計(jì)算機(jī)設(shè)備。它的功能是完成所有的通信任務(wù)，而讓服務(wù)器主機(jī)來(lái)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)處理，屬于主控系統(tǒng)核心部分。FEP在系統(tǒng)中是冗余雙套配置[2]，用于管理MCS與各被集成和被互聯(lián)系統(tǒng)的接口，具有轉(zhuǎn)換各種硬件接口、軟件協(xié)議的能力，同時(shí)還具備數(shù)據(jù)隔離作用。目前四號(hào)線主控FEP設(shè)備是在2005年12月投入使用，是德國(guó)MEN系列A12a型號(hào)。

在主控系統(tǒng)中，F(xiàn)EP對(duì)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理過(guò)程以車(chē)站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)BAS為例，F(xiàn)EP向子專(zhuān)業(yè)設(shè)備訂閱數(shù)據(jù)，BAS設(shè)備反饋數(shù)據(jù)到FEP，F(xiàn)EP將收到的數(shù)據(jù)按約定協(xié)議進(jìn)行解析，再上傳到主控服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而傳輸?shù)焦ぷ髡綡MI顯示界面。

2.2MICS主控系統(tǒng)

廣州地鐵四號(hào)線主控系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造項(xiàng)目是基于MICS（大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)進(jìn)行展開(kāi)的。MICS主控系統(tǒng)是廣州新科佳都科技有限公司自主開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)平臺(tái)，采用基于高效消息中間件的分層分布式架構(gòu)技術(shù)，利用高效可靠的消息傳遞機(jī)制進(jìn)行平臺(tái)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)交流，從而避免由于消息傳送速度慢而導(dǎo)致系統(tǒng)各層之間數(shù)據(jù)通信的阻塞和不一致情況；對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，采用高效的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)最新、數(shù)據(jù)值的時(shí)間一致性和事務(wù)的及時(shí)處理，從而滿(mǎn)足整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的實(shí)時(shí)性能要求。系統(tǒng)采用三層C/S結(jié)構(gòu)，包括工作站，應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)。所有的客戶(hù)端應(yīng)用程序作為表示層在工作站上運(yùn)行。應(yīng)用服務(wù)器會(huì)直接通過(guò)TCP/IP或通過(guò)FEP與各集成和互聯(lián)的子系統(tǒng)接口交換數(shù)據(jù)。

3 基于MICS系統(tǒng)的FEP接入改造

廣州地鐵四號(hào)線主控系統(tǒng)利用MICS系統(tǒng)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，分為三個(gè)階段，包括國(guó)產(chǎn)化設(shè)備接入調(diào)試階段、雙系統(tǒng)并行作業(yè)階段、新系統(tǒng)獨(dú)立作業(yè)階段。整個(gè)技術(shù)改造過(guò)程以FEP設(shè)備為切入點(diǎn)，同時(shí)配置相應(yīng)的工作站和服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分流與并行傳輸。國(guó)產(chǎn)化FEP采用臺(tái)灣MOXA品牌設(shè)備，其接入方式分為直接替換方式、代理接入方式和并行接入方式。經(jīng)實(shí)際系統(tǒng)技術(shù)改造和對(duì)點(diǎn)調(diào)試表明，合理利用三種接入方式可以有效確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，滿(mǎn)足地鐵安全運(yùn)營(yíng)需求。

3.1 控制中心和車(chē)輛段接入方式

圖3 FEP直接替換接入和并行接入

在調(diào)度控制中心OCC的中央主控系統(tǒng)中，采用國(guó)產(chǎn)化FEP設(shè)備并行接入方式。涉及子專(zhuān)業(yè)有信號(hào)系統(tǒng)SIG、乘客信息顯示系統(tǒng)PIDS、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)AFC等，子系統(tǒng)采用以太網(wǎng)口接入到MICS主控系統(tǒng)的FEP設(shè)備[3]后，由MICS服務(wù)端將子系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給泰雷茲主控系統(tǒng)A12型FEP設(shè)備；時(shí)鐘系統(tǒng)CLK采用串口線接入MICS FEP后，由MICS FEP將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給A12 FEP；MICS FEP接收到SIG的列車(chē)信息后，直接轉(zhuǎn)發(fā)給PIDS子專(zhuān)業(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。

在車(chē)輛段主控系統(tǒng)中，采用FEP設(shè)備直接替換方式接入。主控系統(tǒng)涉及電力監(jiān)控系統(tǒng)PSCADA、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)FAS等子專(zhuān)業(yè)，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)試直接使用國(guó)產(chǎn)化FEP設(shè)備替換原泰雷茲A12型FEP設(shè)備進(jìn)行接入；同時(shí)在主控服務(wù)端，采用雙服務(wù)器并行運(yùn)行，MICS FEP把數(shù)據(jù)分別上送給測(cè)試系統(tǒng)MICS和既有泰雷茲系統(tǒng)。

3.2正線車(chē)站接入方式

車(chē)站級(jí)主控系統(tǒng)中共分兩種FEP設(shè)備，分別是環(huán)控FEP和電力FEP。環(huán)控FEP下連機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)BAS、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)FAS，采用直接替換方式進(jìn)行設(shè)備接入，同時(shí)采用雙服務(wù)端運(yùn)行；電力FEP下連電力監(jiān)控系統(tǒng)PSCADA、屏蔽門(mén)PSD、自動(dòng)廣播PA等，采用并行方式進(jìn)行設(shè)備接入，如圖4所示。

4總結(jié)

基于目前廣州地鐵四號(hào)線主控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，為打破廠家技術(shù)封鎖帶來(lái)的技術(shù)壁壘、解決備品備件短缺等問(wèn)題，四號(hào)線主控系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造為主控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用帶來(lái)了契機(jī)。通過(guò)對(duì)于主控系統(tǒng)FEP國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造的探究，可以保障主控系統(tǒng)在技術(shù)改造過(guò)程中的穩(wěn)定性，從而進(jìn)一步推進(jìn)城市軌道交通系統(tǒng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

[1]楊利強(qiáng)，黃衛(wèi)，張寧. 前端處理機(jī)與服務(wù)器融合的綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 都市快軌交通，2010，23（06）：94-97.

[2]胡澤盛. 廣州地鐵主控系統(tǒng)接口冗余通信分析[J]. 都市快軌交通，2009，22（06）：86-89.

[3]左永恒.地鐵主控系統(tǒng)與各子系統(tǒng)的接口分析及優(yōu)化[J].2008，（21）：36-38.

作者簡(jiǎn)介：鮑丙東，1989.11，男，安徽六安，研究生學(xué)歷，廣州地鐵集團(tuán)有限公司；研究方向：城市軌道交通自動(dòng)化。

（作者單位：廣州地鐵集團(tuán)有限公司）