[发明专利]综合监控前置通信控制器双机冗余按口切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市轨道交通综合监控系统的接口技术领域，更具体地讲，涉及到前置通信控制器双机热备冗余的按口切换技术。

背景技术

随着国内城市轨道交通的迅速发展,各种自动化技术在地铁机电设备管理上得到了广泛应用，比如环境监控系统、火灾监控系统、供电系统、视频监控系统、广播控制系统、售检票系统、安全门系统、门禁系统等等。在早期，这些系统一般是分立设置,独立管理，各系统有自己的人机界面系统。这样的设置存在着系统间软硬件平台参差不齐,系统结构及通信协议种类繁杂,系统资源共享困难以及各系统硬件设备配置重复,不利于维护管理等缺点。随着自动化技术的发展,越来越多的地铁线路开始考虑和实施综合监控系统,通过综合监控系统统一的软硬件平台, 统一的人机交互界面，实现资源共享,互联互通,有利于紧急情况下的事件处理,提高地铁整体运营调度管理水平。

要将上述各个机电系统整合到统一的综合监控系统，首先要解决的是通信接口技术问题。前置通信控制器正是综合监控系统与各机电系统之间实现接口转换的关键设备。前置通信控制器的主要功能是：通过自身配备的串行口、以太网以及现场总线等通信介质，按照指定的通信协议接收各机电系统所采集的实时数据进行集中收集，然后转换成统一的数据格式后转发给车站或控制中心的综合监控实时服务器；同时前置通信控制器接收车站或控制中心实时服务器发出的各种形式的控制命令并转发给相应的机电系统。

由上文功能描述可以看出，前置通信控制器是综合监控系统与各机电系统之间的数据及控制命令枢纽，它的可靠性和稳定性直接决定了综合监控系统的可靠性和稳定性。因此在大多数的城市轨道交通综合监控系统应用中，前置通信控制器均要求双机热备，在故障情况下实现自动主备切换。

在以往的综合监控系统中，前置通信控制器采用的是整机冗余切换技术。互为冗余的两台前置通信控制器在任何时刻一台处于值班状态，另一台处于备用状态；所有的接口协议转换任务均在值班的前置通信控制器上运行。而备用状态的前置通信控制器不做任何协议转换，仅仅负责监视值班的前置通信控制器。值班/备用切换的判断依据主要有两种，一种是一般情况下不切换，只有在值班机故障情况下（如死机）才进行切换；另一种是对各个接口协议转换任务的重要程度及健康状况进行加权计算，然后双机之间比较权重，最终决定需不需要进行值班/备用切换。

整机冗余切换技术主要的缺点是：

1)无法进行局部切换。若某个接口协议转换任务在值班机出现运行故障，但若是整机不满足切换条件，则只能任其保持故障状态。

2)双机负荷不均等。值班机运行所有接口协议转换任务，CPU负荷较高，而备用机CPU几乎空闲，造成性能上的浪费。

3)切换时系统扰动较大、切换周期长。发生整机切换时所有的接口协议转换任务都要从原先的值班机切到原先的备用机，所有的接口通信要关闭再打开，所有的数据需要同步，不仅造成很大的系统扰动，切换周期也很长。并且切换过程中所有的实时数据停止刷新。

4)切换可能带来新的故障。在原先的值班机正常运行的接口协议转换任务被切换到原先的备用机后可能无法继续正常运行。

所谓的“按口切换”是形象的称谓，因为早期的接口通信主要以串口为主，每个接口协议转换任务一般对应到一个具体的物理通信端口。随着网络通信技术的成熟，轨道交通中越来越多的机电系统采用了以太网接口技术。由于一个以太网物理端口具有可同时承载多个通信业务的特点，因此在实际工程应用中综合监控前置通信控制器的一个以太网物理端口往往同时与若干个机电系统接口，也就是说在网络接口技术中往往是多个接口协议转换任务对应到一个物理通信端口。所以，对于本发明，所谓的“按口切换”更准确的称谓应该是“按接口协议转换任务切换”。

互为冗余的2台前置通信控制器无论是硬件配置或是软件配置完全相同（除了个别参数有差别，如IP地址等）。他们之间有专用的冗余交互通道用于冗余切换等相关信息的交互。

发明内容

  本发明针对轨道交通综合监控前置通信控制器双机冗余系统提供了一套“按口切换”的解决方案。其目的是：在互为冗余的通信控制器双机之间实现面向接口协议转换任务的值班/备用切换。

为解决上述技术问题，本发明提供一种综合监控前置通信控制器双机冗余按口切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）采用面向对象的实时数据库，即将各个接口对象抽象成“节点”用于按接口对象保存实时数据，只有特定的接口协议转换任务在本机值班状态时才可向该节点写数据；