信号集中监测系统中电务段服务器子系统的设计研究

胡恩华 朱锁明

卡斯柯信号有限公司 200070 上海

*高级工程师 **工程师

为适应中国铁路的发展要求，满足电务系统对信号设备维护的更高要求，从安全性、完整性、实用性、实时性等角度出发，推动监测系统向综合化、智能化、信息化方向发展，2010年颁布了铁路信号集中监测系统技术标准，对段中心服务器子系统结构和功能都提出了很高的要求:服务器子系统需配置数据库服务器、应用服务器、通信前置机、接口服务器、Web服务器 (预留)、网管服务器、防病毒服务器、时钟服务器、网络通信设备、网络安全设备、维护工作站、监测终端等;电务段中心机房内应综合采用IP地址过滤、防火墙和入侵检测等技术。在此基础上，电务段服务器子系统需负责整个信号集中监测系统的网络安全，为整个系统提供网络安全防护办法，保证各节点子系统安全、稳定地长期运行;需形成标准的车站层与电务段服务器的通信协议，保证车站与服务器间信息传输的可行性、可靠性;需提供与铁路其他各种系统进行接口的办法，收集信息，建设电务段中心信息池，保证系统的信息全面性;需提升系统的整体运行性能，做到既能保证终端调阅的质量，也能保证终端调阅的速度。

为此，对电务段服务器子系统的组成及数据传输关系进行研究，开发出一套适合铁路维护发展需求的系统。本文将结合技术标准要求及实际应用情况，分析电务段服务器子系统的设计需求，并列出详细的系统结构及数据流图。

1 功能需求和定义

电务段服务器子系统在集中监测体系结构中的主要功能是负责收集所辖车站信息，建立中心信息池;响应终端调用，为终端调阅提供数据;负责整体系统的网络安全;为信号维护提供完整的数据信息;为信号事故分析提供详细数据依据。它是铁路信号维护体系的重要组成部分。电务段子系统的设计必须满足以下5点要求:

1．安全性要求。保证信号集中监测系统自身运行安全，也需考虑信号监测系统与其他系统间的安全问题;对于安全设备的部署和使用，提出新的要求。配备防病毒服务器、硬件防火墙、入侵监测、漏洞扫描等系统。

2．完整性要求。电务段服务器子系统必须完整记录车站层上送的所有监测数据，系统的可靠性、稳定性要求高。系统内的通信前置机、应用服务器、数据库服务器均需采用双机热备、双网热备、交叉互备技术，保证系统持久稳定运行，保证数据完整性。

3．实用性要求。具备跨车站间逻辑分析能力，满足预警分析及智能分析的要求，杜绝误报、漏报的情况。系统数据流设计需满足多种需求，业务流的合理分配有助于提升系统功能。

4．实时性要求。提升各种状态响应速度，提升终端调阅速度，缩短分析及处理时间，对于系统性能要求高;各级终端调阅历史数据时，必须默认从电务段中心获取数据;电务段中心数据库服务器的合理设计，对系统实时调阅要求帮助极大。

5．可扩展性要求。为新系统节点的接入预留接口，系统间接口需增加硬件防火墙;确定互联互通协议，为系统间接口提供解决方案。

2 系统结构设计

电务段服务器子系统的构成，在满足技术标准要求的配置前提下，必须合理安排各设备的接入位置及接入方式，以便最大化地发挥各子节点的作用。经仔细研究，系统结构应如图1所示。

系统结构图清晰地展示了它的组成结构，涵盖了技术标准所规定的所有硬件配置、网络配置及双机情况。中心结构设计主要有两大关键点:

图1 电务段中心系统结构图

1．子系统中必须确定通信前置机为系统信息路由的职能系统，负责整个系统的数据交互工作，所有子节点有数据任务时，将信息传输给通信前置机，由通信前置机负责路由信息至对应节点。由此扩展，电务段中心可提供车站间的数据获取的可能性，车站A与车站B可以通过通信前置机进行数据交互。如图2所示。

图2 电务段中心路由方式

2．子系统内网络采用双网交叉连接方式，可将网络热备能力提升2倍，即使联网设备交叉损坏，也不影响系统的正常运行。系统中各主机采用虚拟网卡技术，将双网卡以组的方式连接入网，减少网络连接，且不降低冗余性。服务器双机热备时采用双心跳的方式，保证双机同步工作。如图3所示。

此外，还增加了部分特殊设置，以保障系统性能最大化:首先，明确接口服务器与其他系统连接时，必须增设硬件防火墙设备，保证系统间安全;然后，采用入侵检测系统及漏洞扫描系统同时存在的方式，加强对网络信息流的监控，满足网内系统自身安全。

图3 电务段中心双网、双机热备方式

3 数据结构和信息流分析

在系统结构确定的前提下，结合技术标准对各子节点的功能要求，明确主要设备间的数据流图，详细描述系统主要的数据流向，如图4所示。

图4 电务段中心系统数据流图

图4中数据流解释如下。

1．车站层主动上送的数据，包括:开关量、模拟量、报警、事件、状态信息等;中心层下发的相关命令及车站层响应的命令信息;车站层至中心服务器获取时钟信息。车站层接入中心服务器时，各厂家按照E0型互联互通协议，保证车站信息完整接入。

2．通信前置机将收到的相关信息转发给应用服务器;应用服务器响应通信前置机的命令请求，并转发网管服务器命令信息至通信前置机。

3．应用服务器将实时信息转发给数据库服务器;数据库服务器响应读取历史数据的应用服务器信息。

4．应用服务器将收到的网管信息转发给网管服务器;网管服务器发送网管命令至应用服务器。

5．通信前置机接收接口服务器发过来的命令信息，并转发给对应节点;通信前置机还将对应信息转发给接口服务器。

6．应用服务器将收到的实时信息及响应信息转发给Web服务器;Web服务器将命令信息转发给应用服务器。

7．Web服务器从数据库服务器获取历史信息;Web服务器将相关信息转存入数据库服务器。

8．通信前置机转发实时信息及响应信息至相关终端;终端下发命令至通信前置机。

9．通信前置机转发实时信息及响应信息至局中心层;局中心层下发命令至通信前置机。

4 结束语

实验证明，本文描述的电务段服务器子系统的设计满足铁道部相关技术标准，且是可以实现的。电务段服务器子系统是信号集中监测体系中的核心系统，能保证为电务维护工作事前预防故障及事后分析故障提供完整的数据依据，为电务维护实现状态修打下坚实基础。

［1］ 中华人民共和国铁道部．运基709号文．信号微机监测技术条件［S］ ．北京:中国铁道出版社，2010．