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ADS技术在地铁综合监控系统中的应用研究

作者:杨晶2009.06.02阅读 41437

引言

随着社会经济的发展,市场对地铁综合监控系统的要求越来越高,具体表现为传输的信息量越来越大,要求数据处理的速度越来越快,实时性越来越强。地铁监控系统是主控系统与地铁系统的各个子系统互连[1]:集成变电所自动化系统(PSCADA)、火灾报警系统(FAS)、机电设备监控系统(EMCS)、屏蔽门系统(PSD)、防淹门系统(FG),并且与广播系统(PA)、闭路电视系统(CCTV)、车载信息系统(TIS)、车站信息系统(SIS)、自动控制系统(ACS)、自动售检票系统(AFC)、信号系统(SIG)和时钟系统(CLK)等互连,以实现资源信息共享,设备集中管理和维护以及对子系统故障的监测。但是目前通信用主/从(master/slave)结构,主控机任务繁重,不能满足系统动态变化和扩展的要求,而且各厂家开发C/S之间应用层协议不尽相同,软件和硬件难以实现集成。此外C/S结构存在系统负荷集中于服务器的问题www.cechina.cn,随着系统规模的扩大,信息量增多控制工程网版权所有,必然会使得服务器访问激增控制工程网版权所有,增加服务器负担,影响监控进程。

1 ADS介绍

1.1 概念

自律分散系统[2](AutonomousDecentralizedSystem,简称ADS),是近年来才逐渐发展起来的一个新的系统概念。它突破了原来传统集中式分布式的C/S模型,建立了全新的系统模型。自律分散系统假设系统中的故障是正常现象,并且系统是由子系统组成。在这一系统中所有的单元(子系统)都是独立平等的,它们之间不存在任何隶属关系。各个单元都能独立完成各自的任务而不受其他单元的干预。同时各个单元之间也能协调工作来实现整个系统的运行。基于ADS的网络监控示意图1如下:

基于ADS的网络系统结构

图1基于ADS的网络系统结构

除总线型网络外还可以用环形网代替。

自律分散系统的具有两大特性:

(1)自律可控性。即系统中有任何子系统出现故障,正在维修或刚刚加入,这都不能影响其他子系统的自我管理及功能的运行。

(2)自律可协调性。即系统中有任何子系统出现故障,正在维修或刚刚加入,其他子系统之间能够协调各自的任务并以协作方式运行以实现各自功能。

这两个特性保证了系统的在线扩展、在线维护和容错。因此要求每一个子系统都能有“智能”管理自己而又不干涉其他子系统的事务并且也不受其他子系统干涉,但它还能和其他子系统进行协调工作。

实现这一系统模型的关键概念是数据域和广播的通讯方式。系统中的每个单元都主动地向数据域广播其内部处理信息同时根据各自的需求从数据域中接收信息。各个子系统都只同数据域打交道,它们相互之间没有直接的耦合关系。这就较好地保证了在线扩展、在线维护及容错。

1.2 特性

自律可控性和自律可协调性的实现要求每个子系统必须满足:

(1)平等性。每个子系统都能管理自己并不能被其他系统管理。子系统之间没有主从关系。这符合地铁综合监控子系统特性,地铁各个子系统之间是相对独立的,如广播系统,闭路电视系统、车载信息系统等。

(2)局所性。每个子系统在只依靠本地信息的情况下就可以管理自己并与其他子系统进行协调。地铁综合监控系统本身并不干预各子系统内部事务,各子系统独立完成自己的信息传递和处理功能(如自动化系统、火灾报警系统、机电设备监控系统等等),然后将监测信息传送给中央服务器。

(3)自足性。每个子系统管理自己和协调他人的功能是自足的。即各个系统之间既能独立处理自己的事务又能与其它子系统相互协调,实现资源共享,信息整合。

以上三个特点表明了即使其他子系统都出现故障或者终止了与某子系统的通讯,该子系统仍能进行工作。地铁综合监控系统具备ADS的平等性、局所性、自足性特点,从而使得ADS对地铁综合监控系统具有适应性。

1.3 自律分散系统的模型

最基本的ADS系统是由原子节点(Atom)和数据域(DataField)组成。原子节点可对应的物理实体为计算机、智能设备或其他硬件。数据域是ADS中信息传播的空间。从物理概念上讲,它相当于网络或存储器。

各个原子发出的信息在数据域中循环同时各个原子又从数据域中提取信息。原子之间没有直接连接关系www.cechina.cn,它们只对数据域中的信息内容感兴趣而不必知道此信息来自何处。因此,在数据域中流动的信息都包含一个内容码(ContentCode)来标志其属性,各个原子也正是通过识别内容码来决定自己是否需要此信息的。

ADS框架构成

图2ADS框架构成

1.3.1 数据域

在自律分散系统中所有的原子节点都是一个自律单元控制工程网版权所有,它们之间的联系仅仅是通过数据域来实现的。所有的数据都以广播方式发送到数据域中并在其中循环。数据域就相当于通信网络或存储器,节点主动的向数据域发送信息,同时又根据自己所需从数据域中取走信息以完成内部模块的功能。

数据域延伸至原子内部的一部分称之为原子数据域(AtomDat

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