一、ISCS系统简介

随着科学技术的进步和计算机集成技术的发展，通过统一平台将多个地铁机电系统进行集成的设想成为了可能。通过该系统提供的统一软硬件平台，将调度人员和车站值班人员所关心的监控信息汇集在一起，在功能强大的集成软件开发平台的支持下，用户可通过图形化人机界面，方便有效地监控管理整条线路相关机电系统的运作情况。该系统实现了各底层系统之间信息共享和协调互动，从而推动地铁自动化整体水平迈上了一个新的台阶。

地铁的基本运营状态包括正常运营状态、夜间停止运营状态和紧急运营状态。地铁运营服务就是在这三种状态下，保证人员和设备的安全，提供人性化服务，从而提高地铁运营管理效率。

综合监控系统的主要功能包括对机电设备的实时集中监控功能和各系统之间协调联动功能两大部分。一方面，通过综合监控系统，可实现对电力设备、火灾报警信息及其设备、车站环控设备、区间环控设备、环境参数、屏蔽门设备、防淹门设备、电扶梯设备、照明设备、门禁设备、自动售检票设备、广播和闭路电视设备、乘客信息显示系统的播出信息和时钟信息等进行实时集中监视和控制的基本功能；另一方面,通过综合监控系统,还可实现晚间非运营情况下、日间正常运营情况下、紧急突发情况下和重要设备故障情况下各相关系统设备之间协调互动等高级功能。

简单来说，综合监控系统（ISCS）就是用系统化方法将各分散的自动化系统（包括PSCADA、FAS、BAS、CCTV、PIS、PA、AFC等）联结为一个有机的整体，实现轨道交通各系统之间的信息互通、资源共享，提高各系统的协调配合能力，实现系统间的联动，提高轨道交通全线的整体自动化水平。

二、网络架构

由于ISCS系统对与地铁运营非常重要，因此需确保车站控制室SC与线路控制室LCC之间的通讯。目前，采用千兆双环网工业以太网通讯已成为轨道交通建设主流模式之一，为大数据量的可靠传输提供保障。

ISCS网络由三层组成，即主干层、局域层和工业控制层。主干层用于控制中心局域网与各车站、车辆段局域网的联络；局域层即控制中心、各车站、车辆段的局域网，控制中心为冗余的交换式100/1000Mbps以太网，车站、车辆段为冗余交换式10/100Mbps以太网；工业控制层即各子系统执行层面上的网络，包括PSCADA、BAS、PSD、ACS等子系统，一般采用工业控制网络或现场总线，分散控制结构。

以下介绍控制中心局域网。控制中心局域网采用双冗余的100/1000Mbps交换式以太网，TCP/IP协议。千兆以太网交换机分别配置千兆以太网接口模块和百兆以太网接口模块。千兆口分别连接控制中心实施服务器、历史服务器、主干网络，百兆以太网口连接其他控制中心设备及系统。控制中心集成和互联系统通过100/1000Mbps以太网口接入交换机，通过串口接入ISCS系统的FEP。

CISCS系统结构

典型站ISCS系统结构

综合监控与子系统互联有两种方式：交换机直连和C306L转接。

交换机直连方式

C306L转接方式

三、网络需求分析

1、因ISCS承载网络规模庞大，组网方案应该采用清晰的多层结构，从根本的网络结构设计上简化网络的维护及管理，实现故障点的快速分离（Isolate）及明确（Pinpoint）。网络设备均支持标准的SNMP网络管理协议，可以有预见性的发现网络系统存在的问题，从而有效降低网络故障所带来的损失。

2、组网方案自身需具备一 定的故障排除及快速自愈功能，能够针对设备故障、链路故障进行自我诊断及快速排除，并实时报警。

3、对网络进行人工维护、扩容、或故障修复时应该尽量减小其影响范围，做到维护及扩容对系统运行无影响。故障修复只对相关网络设备的连接终端有一 定的影响；新增节点时，只需要在本地更换或增加接口模块即可，无须对网络设备和结构做较大改动，对其它原有用户不产生影响。

4、网络设备选择采用具备高实时性和稳定性的工业级设备，并且尽量保持产品规格及型号的单一，以及设置的单一，以便备件的管理及快速更换。所有备件进行预设置，做到备件即插即用，无需任何现场设置。

5、组网方案需能够具备配合ISCS中各个子系统进行快速故障分析及排除的功能。ISCS网络监测软件能够快速确定是否因本身原因造成系统运行不正常，快速确定故障点。

6、组网方案需具备兼容性，能够无缝连接不同厂商的网络设备，具备高性价比。

网络冗余方式

四、ISTRON解决方案

ISTRON为ICSC系统提供了可靠的高速荣誉网络，主要包括：采用独有的StronRing快速自愈技术，提供20ms快速自愈，很大限度地减少网络故障导致的宕机时间；StronNet全功能网络管理软件，包含了网络生命周期的调试、维护、诊断过程等；三层交换机的安全功能，确保了网络的信息安全。

1、专有技术StronRing协议

环网的好处在于提供了单点故障保护功能，其中的1个环在发生单点故障的情况下，网络传输通道在50ms内进行切换，使系统的运行不受故障的影响。冗余切换机制采用专有技术StronRing协议，切换原理如下：

StronRing冗余环网基于iStron公司专利技术，具体工作原理如下：

StronRing冗余环网协议

在如上图所示的一个环形结构中，设定Switch A作为这个环的冗余管理器（Redundancy Manager），则Switch A设定连接环的两个端口的其中一个将作为逻辑断点，即图中端口1为逻辑断点，则线路1对于数据传输来说是断开的，通常情况下不能够用于传输数据，所有用户数据的传输都在其他线路上进行。

作为冗余管理器的Switch A每20ms从连接环的两个端口发送控制检测帧（Watch Dog），用来检测整个环形线路的通断情况，线路1能够进行控制检测帧的传递。作为冗余管理器的Switch A通过发送和接收控制检测帧（Watch Dog）来判断传输线路的传输是否正常。

当环中某一处线路发生中断时，作为冗余管理器的Switch A将收不到控制检测帧，这时，Switch A将接通原来作为逻辑断点的端口，通讯恢复正常，恢复时间在全千兆传输速率、整个环上有100台交换机的情况下不超过20ms（网络自愈恢复包括链路恢复及地址表更新）。

总体来说，环网自愈恢复功能提供了一种网络单点故障情况下数据传输的保护功能，能够在环网出现单点故障（链路故障、网络设备故障）的情况下，在极短的时间内恢复数据传输的能力。

2、网络VLAN划分

综合监控1~100，每个车站拥有独立的VLAN，VLAN_ID等同车站号。需保证每个车站每个直连的子系统有一个不冲突的网关。为保证不冲突，可以使用IP第二段和第三段进行区分。建议给综合监控一个A类网址。

VLAN架构

3、网络安全策略

综合监控和子系统互联策略：每一个子系统都是一个独立的广播域且是一个独立的冲突域，综合监控及子系统的网关配置在综合监控的交换机上。综合监控通过VLAN隔离保证：

（1）所有网络配置满足综合监控规定的才能实现和综合监控的互联；

（2）所有子系统的数据只能和综合监控连接交换机上的节点通信，原则上综合监控不支持子系统利用综合监控网络组网；

（3）综合监控保证所有的子系统之间不存在广播或者组播影响。

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