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1、城市轨道交通综合监控自动化系统平台设计技术摘 要 基于轨道交通各类自动化与信息化系统拓广性、集成性及开放性需求,提出了一种基于分组、分层、分块的平台体系及构件化结构的,用于轨道交通综合监控自动化等系统设计的平台建设技术,详细阐述了三个软件子平台的结构及功能,指出在构造轨道交通各应用系统及其互连集成中,此平台技术体现更大的开放度及持续可扩性。关键词 综合监控自动化系统,开放平台,软件子平台,开放度,可扩性 随着轨道交通自动化系统,如电力、环境、保安、辅助设施、列车监督等的应用范围不断拓广,自动化系
2、统本身与应用多样化的适配性、系统向更大集成度发展所需的一体化互连性,以及互操作的低效与高成本等的不足体现得日趋明显。从自动化系统的开放系统环境(OSE)考虑,上述不足可定位于OSE的各项子集:应用的互操作性/互连性,应用的可移植性/可伸缩,以及应用的集成性/拓广性中。因此,必须将一个轨道交通综合监控自动化的全方位开放系统定位于建设目标,以更大开放度地支持系统的支撑与应用,以及轨道交通企业网的横向与纵向建设。此举将是今后轨道交通及其他自动化应用系统的根本途径所在,也是当今国内外同类轨道交通综合监控自
3、动化系统所应完备的定位目标。1 平台建设内涵传统基于功能应用设计的轨道交通自动化系统的有限的开放度,约束了系统的持续拓展。问题的本质是这类系统无体现开放性的平台建设,系统总体结构不清晰,导致了系统的不可扩性。这里需要澄清的一个概念是,一个轨道交通综合监控自动化系统并不是基于了哪类世界级的计算机系统、网络设备、控制及执行设备就具备开放性。系统底层的开放性仅是其中一部分,更应注重中层及上层的开放性,特别强调以中层开放驱动上层应用级与用户级开放,从而以更大开放的综合自由度满足轨道交通综合监控自动化不断拓
4、广的应用需求及企业网的建设。对于轨道交通综合监控自动化系统,真正的开放性体现在该系统的最上层,即应用层。通过应用层的可视化交互界面(GUI)定义自己的各类应用,包括轨道交通综合监控自动化各系统的互连通信则是最为理想的。然而,应用层开放并不是空中楼阁,它必须要有位于其下的建设支撑。之所以称为建设支撑,是要体现建筑结构的层次化概念。这就是本文的平台建设内涵。2 平台建设框架平台总体设计为分层支撑模式。为使平台持续可扩,以及具有清晰的可用性及可复用性,可将其分为三个包容关系:组层-子平台(Subplat
5、form)、子层(Layer)以及块层-组件/构件(ponent)。每层相对独立,无严格的依附关系,且均为积木模块化的组件/构件单元构成。上层任一单元均体现与相对下层1∶n的支撑关系。系统平台必须从过去的单一系统或单一网络的概念,提升到跨越网络透明访问异构设备的网络分布计算的高度,且此应作为轨道交通综合监控自动化系统平台建设的重点[1,2]。基于一个轨道交通综合监控自动化系统的分层定义,系统主要描述在现场操作层、设备/控制层及信息系统层中。现场操作层由各类位于现场的智能化仪表、传感器、执行机构及交
6、互装置构成;在设备/控制层中,主要包括运程终端设备(RTU)系统、电气控制系统、环境/保安/辅助设施分散控制系统、可编程逻辑控制(PLC)总线/网络分布系统等;信息系统层主要含有控制中心等监控与信息管理系统。整个系统按控制要求配置冗余交换以太网、冗余总线、环形网等网络结构。基于轨道交通自动化系统的应用与网络分划,建立一个统一的硬件及软件平台体系,以支持上述多类不同应用系统的技术支持。系统平台层次结构见图1。图1 轨道交通综合监控自动化系统平台层次结构 图1中最上层为面向轨道交通各类应用而生成的应
7、用系统。中间为三个子平台层,以及支持子平台建设的构件层。构件层亦可称为中间件层,它又由N×N阶矩阵形式的各构件组成。构件层与子平台层之间可形成具有特定意义的构件库(图中未标出)。图中央处的双箭头即代表构件对子平台层的支持关系,又代表构件和子平台层对硬件平台的支持与映射关系。图右方处的双箭头即代表硬件平台、构件及子平台层对各应用系统的支持关系,又代表应用层对硬件平台的支持与映射关系。平台在不同层次上体现网络、图形、GUI、DBMS、OS、应用系统构架技术等,与当今世界最新工业及国际标准相适应,并考虑
8、扩充,从而为底层多平台及跨平台(如一个网段上不同操作系统、不同GUI、异构数据库的各节点间)的平滑应用奠定基础。构件化是广义的概念,它包括原始设备制造商(OEM)的核心应用构件及开发工具构件。基于这些符合国际及工业标准的开放核心构件来实施自己的平台构件/构件组件建设,是保证平台开放性、可持续拓展的关键。3 软件子平台的建设通过对图1系统平台结构的共性分析,可以归纳出3个软件子平台:数据管理子平台,可视化交互子平台和网络通信子平台,以下详细阐述3个子平台的建设。需要说明的是,对于轨道
