本實用新型涉及軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)集成領域，具體涉及一種承載城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)的云平臺。

背景技術(shù)：

城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)主要包括信號系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、站臺門系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等。上述各個系統(tǒng)的總目標都是圍繞城市軌道交通運營中車流、人流和維護展開的，但是各個系統(tǒng)獨立設置，系統(tǒng)間協(xié)同動作的速度慢、效率低、人為錯誤幾率高，造成了軌道交通中機電設備系統(tǒng)運營、管理效率低下，資源利用率低，運營維護成本高，具體包括：

1)各系統(tǒng)單獨管理，無法設置統(tǒng)一網(wǎng)管和維護，設備配置、管理復雜。

2)不同系統(tǒng)單獨采購、配置，造成了型號不統(tǒng)一、配件不兼容等諸多問題，為地鐵機電設備系統(tǒng)的運營、維護和管理帶來了諸多不便。

3)計算機類設備硬件配置性能較高，系統(tǒng)運行不能充分利用設備處理能力。

4)同類設備不同系統(tǒng)重復采購、配置，投資浪費。

5)IT類設備采用就地配置、維護方式，故障情況下維護管理人員難以及時反映，系統(tǒng)安全存在一定的隱患。

目前，國內(nèi)/國外軌道交通項目的調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)均采用分系統(tǒng)獨立架構(gòu)的方案構(gòu)建。而在其它領域，整個IT行業(yè)的發(fā)展趨勢是采用云計算替代舊的計算模式，并且已經(jīng)在金融、石化、政務等領域得到了廣泛應用。地鐵業(yè)務的發(fā)展趨勢也必將逐步實現(xiàn)云化。但是，如何實現(xiàn)地鐵業(yè)務部署的云化和挖掘更深層次的服務是地鐵行業(yè)面臨的重要課題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本實用新型的目的是提供一種承載城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)的云平臺,以利于解決城市軌道交通自動化諸多系統(tǒng)相互獨立，浪費地下用房資源、計算資源、電力資源、投資成本高的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是提供一種承載城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)的云平臺，該云平臺連接于城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)之中，所述城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)分為四部分，即線路控制中心、線路車輛段、多個車站和車站現(xiàn)場，所述車站現(xiàn)場為各個自動化系統(tǒng)的底層設備；其中：所述四部分的相關設備通過網(wǎng)絡相互連接形成云平臺，在所述線路控制中心設置有生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，在線路車輛段設置有災備數(shù)據(jù)中心，所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的傳輸設備和災備數(shù)據(jù)中心的傳輸設備以及各車站的傳輸設備之間通過環(huán)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相連，各個環(huán)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)同時連接于線路控制中心和各車站的車輛段，生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的傳輸設備和災備數(shù)據(jù)中心的傳輸設備均作為環(huán)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的中心節(jié)點，以實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)同步和備份；在所述各車站中的車站運維管理中心設置于車站控制室，在車站控制室中設置有相互連接的云桌面終端、顯示器、多電腦切換器并直接連接冗余設置的車站交換機，同時在機房內(nèi)設有備用服務器；所述各個自動化系統(tǒng)的底層設備直接接入冗余設置的車站交換機實現(xiàn)狀態(tài)反饋和聯(lián)動控制。

本實用新型的效果是該云平臺的應用使地下車站長度減少5米，服務器配置數(shù)量減少70％，能耗降低20％和投資減少20％，整個系統(tǒng)達到信息安全等級保護三級標準和安全完整性要求SIL2級別標準。

附圖說明

圖1本實用新型的云計算架構(gòu)總圖；

圖2本實用新型的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖；

圖3本實用新型的數(shù)據(jù)中心架構(gòu)圖；

圖4本實用新型的典型車站架構(gòu)圖。

圖中：

1、控制中心傳輸設備 2、車輛段傳輸設備 3、車站傳輸設備

4、核心交換機 5、管理核心交換機 6、業(yè)務核心交換機

7、防火墻 8、負載均衡設備 9、業(yè)務交換機

10、管理交換機 11、帶外管理交換機 12、服務器

13、光纖交換機 14、磁盤陣列 15、車站交換機

16、云桌面終端 17、顯示器 18、備用服務器

19、多電腦切換器 20、電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關 21、能源管理系統(tǒng)網(wǎng)關

22、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關 23、火災自動報警系統(tǒng)網(wǎng)關

24、視頻監(jiān)視系統(tǒng)終端 25、門禁系統(tǒng)網(wǎng)關

26、辦公自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)點 27、乘客信息系統(tǒng)終端

28、站臺門系統(tǒng)網(wǎng)關 29、廣播系統(tǒng)網(wǎng)關 30、自動售檢票系統(tǒng)網(wǎng)關

具體實施方式

結(jié)合附圖對本實用新型的承載城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)的云平臺的結(jié)構(gòu)加以說明。

本實用新型的用于城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)工程建設的云平臺設計方案，能夠?qū)崿F(xiàn)軌道交通各業(yè)務系統(tǒng)的綜合承載及系統(tǒng)集成，并且保證系統(tǒng)安全和實現(xiàn)有效的系統(tǒng)功能。本方案在城市軌道交通線路運營控制中心設置應用云技術(shù)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一承載城市軌道交通各業(yè)務系統(tǒng)，在線路車輛段設置災備數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)軌道交通各業(yè)務系統(tǒng)的災備，各車站僅設置接入設備用于接入各業(yè)務系統(tǒng)現(xiàn)場級設備，并做相應網(wǎng)絡安全和可靠性配置，車站及中心的人機交互設備均由面向云平臺的云桌面提供，骨干傳輸網(wǎng)采用同時切于控制中心和車輛段傳輸節(jié)點的環(huán)狀網(wǎng)絡。本實用新型以更少的設備用房面積、設備數(shù)量、功耗和成本，且以更高的可靠性、集成化、性能，實現(xiàn)了軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)所需的全部功能，并保障了信息安全和系統(tǒng)安全。本調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)云平臺在深圳市軌道交通10號線中得到運用。

如圖1-4所示，本實用新型的承載城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)的云平臺，該云平臺連接于城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)之中，所述城市軌道交通調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)分為四部分，即線路控制中心、線路車輛段、多個車站和車站現(xiàn)場，所述車站現(xiàn)場為各個自動化系統(tǒng)的底層設備。這四部分的相關設備通過網(wǎng)絡相互連接形成云平臺，城市軌道交通調(diào)度指揮及運營人員可以通過云平臺人機界面進行調(diào)度和運維。

在所述線路控制中心設置有生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，在線路車輛段設置有災備數(shù)據(jù)中心，所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的傳輸設備1和災備數(shù)據(jù)中心的傳輸設備2以及各車站的傳輸設備3之間通過環(huán)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)相連，各個環(huán)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)同時連接于線路控制中心和各車站的車輛段，生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的傳輸設備1和災備數(shù)據(jù)中心的傳輸設備2均作為環(huán)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的中心節(jié)點，以實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心和災備數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)同步和備份；在所述各車站中的車站運維管理中心設置于車站控制室，在車站控制室中設置有相互連接的云桌面終端16、顯示器17、多電腦切換器19并直接連接冗余設置的車站交換機15，通過顯示的云平臺人機界面進行車站管理，同時在機房內(nèi)設有備用服務器18；所述各個自動化系統(tǒng)的底層設備直接接入冗余設置的車站交換機15實現(xiàn)狀態(tài)反饋和聯(lián)動控制，并將操作人機界面顯示在云平臺上。

在所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心、災備數(shù)據(jù)中心的設備機房中均配置冗余的用于連接生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的傳輸設備1和災備數(shù)據(jù)中心的傳輸設備2的核心交換機4，所述核心交換機4中按照管理功能和業(yè)務功能分別設置冗余的管理核心交換機5和冗余的業(yè)務核心交換機6，核心交換機4、管理核心交換機5及業(yè)務核心交換機6之間設置實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全隔離的防火墻7。

所述生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心、災備數(shù)據(jù)中心按照功能劃分為業(yè)務應用區(qū)、管理和服務區(qū)、云安全防護區(qū)、云數(shù)據(jù)庫區(qū)和視頻存儲區(qū)，每個區(qū)分別配置業(yè)務交換機9、管理交換機10、帶外管理交換機11及用于連接本區(qū)域的服務器12，除視頻存儲區(qū)外的所述各區(qū)的服務器12通過光纖交換機13連接磁盤陣列14，以提供足夠的存儲空間。

每個區(qū)的業(yè)務交換機9統(tǒng)一接入生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心、災備數(shù)據(jù)中心的業(yè)務核心交換機6；每個區(qū)的管理交換機10和帶外管理交換機11統(tǒng)一接入管理核心交換機5。

所述多個車站均設置冗余的車站交換機15，并通過防火墻虛擬化功能，實現(xiàn)調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)現(xiàn)場級設備的物理上融合承載，邏輯上安全隔離。所述多個車站的車站控制室設置有三套云桌面終端16，每套能夠支持兩塊顯示器17并顯示云平臺的人機界面；各車站機房內(nèi)設置的備用服務器18由云平臺統(tǒng)一管理，車站控制室的兩塊顯示器17通過多電腦切換器19接入備用服務器18，在網(wǎng)絡故障時滿足車站正常運營管理要求。

所述車站現(xiàn)場為各個自動化系統(tǒng)的底層設備包括有相互連接的電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關20、能源管理系統(tǒng)網(wǎng)關21、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關22、火災自動報警系統(tǒng)網(wǎng)關23、視頻監(jiān)視系統(tǒng)終端24、門禁系統(tǒng)網(wǎng)關25、辦公自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)點26、乘客信息系統(tǒng)終端27、站臺門系統(tǒng)網(wǎng)關28、廣播系統(tǒng)網(wǎng)關29、自動售檢票系統(tǒng)網(wǎng)關30，并均直接接入冗余設置的車站交換機15。

如圖2所示，本實用新型承載的深圳市軌道交通10號線調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)的云平臺總體物理架構(gòu)，主要由設置在線路控制中心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心，設置在線路車輛段的災備數(shù)據(jù)中心，設置在車站現(xiàn)場采集網(wǎng)絡，以及連接以上節(jié)點的通訊網(wǎng)絡構(gòu)成。生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心的傳輸設備1和災備數(shù)據(jù)中心的傳輸設備2以及各車站的傳輸設備3采用環(huán)狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，各個環(huán)網(wǎng)同時切與控制中心和車輛段，以實現(xiàn)主備數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)同步和備份。

基于深圳市軌道交通10號線調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)高可靠性、高可用性要求，數(shù)據(jù)中心部署采用雙數(shù)據(jù)中心雙活容災+車站容災服務器方式，即在線路控制中心設置滿足全線業(yè)務需求的數(shù)據(jù)中心硬件設備，在車輛段設置云管理服務器及保障控制中心癱瘓狀況下運營指揮必要的業(yè)務系統(tǒng)計算存儲資源，車站級設置滿足本站網(wǎng)絡故障時負擔本站降級模式管理的硬件資源，上述計算及存儲資源納入云平臺統(tǒng)一管理。采用該架構(gòu)的云平臺確保車站網(wǎng)絡單點故障和中心突發(fā)性災難發(fā)生時關鍵數(shù)據(jù)不丟失，保持業(yè)務連續(xù)運行。

深圳市軌道交通10號線調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)圍繞著行車的安全性，所以對于系統(tǒng)的可靠性與可用性要求高。其中以信號系統(tǒng)的安全可靠性要求最為嚴格，所以本實用新型按照Sil2級別要求進行條件假設，采用主-備馬爾科夫模型進行建模分析，通過規(guī)范化模型假設、規(guī)范化的硬件宕機時間預測、故障轉(zhuǎn)移狀態(tài)分析，本實用新型的系統(tǒng)可靠性和可用性高于傳統(tǒng)硬件架構(gòu)，滿足《地鐵設計規(guī)范》要求及可達到Sil2認證要求。

如圖3所示，本實用新型在生產(chǎn)/災備數(shù)據(jù)中心配置冗余的核心交換機4用于連接控制中心傳輸設備1、車輛段傳輸設備2，按照管理功能和業(yè)務功能分別設置冗余的管理核心交換機5和冗余的業(yè)務核心交換機6。核心交換機4、管理核心交換機5及業(yè)務核心交換機6之間設置防火墻7，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全隔離。

數(shù)據(jù)中心按照功能劃分為業(yè)務應用區(qū)、管理和服務區(qū)、云安全防護區(qū)、云數(shù)據(jù)庫區(qū)和視頻存儲區(qū)。

配置光纖通道存儲區(qū)域網(wǎng)絡統(tǒng)一為結(jié)構(gòu)化的業(yè)務數(shù)據(jù)提供存儲資源，即除視頻存儲區(qū)外的各業(yè)務區(qū)服務器通過光纖交換機13連接磁盤陣列14以提供足夠的存儲空間；非結(jié)構(gòu)化的視頻業(yè)務存儲單數(shù)設置視頻存儲區(qū)，視頻存儲業(yè)務網(wǎng)直接接入數(shù)據(jù)中心交換機6，由平臺統(tǒng)一管理。采用云計算方案的大規(guī)模集中存儲，利用網(wǎng)絡Raid方式，可以節(jié)約大量的存儲資源。

每個功能區(qū)分別配置業(yè)務交換機9、管理交換機10、帶外管理交換機11用于連接本區(qū)域的服務器12。管理和服務區(qū)部署云管理平臺、網(wǎng)絡管理平臺、虛擬化管理平臺等管理服務器，實現(xiàn)對底層資源的管控；業(yè)務應用區(qū)部署刀片式高性能物理服務器12，采用計算虛擬化技術(shù)，承載各業(yè)務系統(tǒng)的云主機服務器；云數(shù)據(jù)庫區(qū)為各系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫服務；云安全防護區(qū)部署于兩塊區(qū)域：前端區(qū)域部署防火墻7等硬件設備負責南北流量的安全防護，后端區(qū)域部署安全虛擬化服務器12負責東西流量的安全防護。

各功能區(qū)的業(yè)務交換機9統(tǒng)一接入業(yè)務核心交換機；各功能區(qū)的管理交換機10和帶外管理交換機11統(tǒng)一接入管理核心交換機5。

如圖4所示，車站是業(yè)務數(shù)據(jù)的主要來源，因此加強數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)安全設計。設置冗余設置的車站交換機15，并通過車站交換機的防火墻虛擬化功能，實現(xiàn)調(diào)度指揮及運營自動化系統(tǒng)現(xiàn)場級設備的物理上融合承載，邏輯上安全隔離。同時采用安全準入策略，實現(xiàn)終端安全接入。

車站控制室共設置3套云桌面終端16，每套可支持兩塊顯示器17，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)的人機界面；車站設置一臺備用服務器18納入云平臺統(tǒng)一管理，車控室的2塊顯示器17通過多電腦切換器19接入該備用服務器18，在骨干網(wǎng)絡故障時滿足車站正常運營管理要求。

現(xiàn)場級設備包括電力監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關20、能源管理系統(tǒng)網(wǎng)關21、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)關22、火災自動報警系統(tǒng)網(wǎng)關23、視頻監(jiān)視系統(tǒng)終端24、門禁系統(tǒng)網(wǎng)關25、辦公自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)點26、乘客信息系統(tǒng)終端27、站臺門系統(tǒng)網(wǎng)關28、廣播系統(tǒng)網(wǎng)關29、自動售檢票系統(tǒng)網(wǎng)關30，上述系統(tǒng)直接接入多個車站冗余設置的車站交換機15。