通信災(zāi)害監(jiān)控單元PCC主備冗余機(jī)制及切換策略研究

徐騄

摘 要：災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)是高鐵行車安全的重要保障。伴隨著高鐵的快速發(fā)展，也給災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作提出了更高的要求。開(kāi)展災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)PCC主備冗余機(jī)制及切換策略的研究和優(yōu)化，能減少災(zāi)害監(jiān)控站點(diǎn)脫離監(jiān)控概率，從而有效提高災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)；PCC；冗余

中圖分類號(hào)：TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）02-0081-02

Research on Redundancy Mechanism and Handoff Strategy of Communication Disaster Monitoring unit PCC

XU Lu

（China Railway Guangzhou Bureau Group Co.，Ltd.，Guangzhou Communications，Guangzhou 510080，China）

Abstract：Disaster monitoring system is an important guarantee for high-speed railway safety. With the rapid development of high-speed rail，the field maintenance of disaster monitoring system is put forward higher request. The research and optimization of PCC main standby redundancy mechanism and handover strategy is carried out to reduce the probability of disaster monitoring sites from monitoring and improve the quality of disaster monitoring system effectively.

Keywords：disaster monitoring system；PCC；redundancy

1 災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱防災(zāi)系統(tǒng)）是高鐵行車安全的重要保障系統(tǒng)，為高鐵運(yùn)營(yíng)提供了可靠的災(zāi)害預(yù)警及報(bào)警信息。通信專業(yè)負(fù)責(zé)防災(zāi)系統(tǒng)監(jiān)控單元和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的維護(hù)管理，需要監(jiān)測(cè)、檢測(cè)防災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備工作狀態(tài)，并實(shí)時(shí)發(fā)出預(yù)警和報(bào)警信息，成為防災(zāi)系統(tǒng)的“神經(jīng)樞紐”。災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用鐵路局中心系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備兩級(jí)架構(gòu)，包括鐵路局中心系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)等。

2 PCC主備冗余機(jī)制及切換策略

2.1 PCC IP地址主備冗余機(jī)制

本文對(duì)SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)不做累絮，僅討論P(yáng)CC網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測(cè)和主備冗余切換功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

以京廣高速線WG2512基站為例，該站點(diǎn)有三個(gè)連續(xù)IP地址，一個(gè)虛擬IP地址和兩個(gè)真實(shí)IP地址，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

虛擬IP地址 192.168.16.118

PCC1 IP地址 192.168.16.119

PCC2 IP地址 192.168.16.120

防災(zāi)中心OPC服務(wù)器IP地址 192.168.16.x

防災(zāi)IP網(wǎng)絡(luò)中必須存活著192.168.16.1這個(gè)主機(jī)，其中PCC1和PCC2的IP地址固化在兩臺(tái)X20 CP3484 CPU程序中，虛擬IP地址寫在防災(zāi)中心服務(wù)器的PVI OPC服務(wù)軟件配置文件中，該IP地址是建立OPC通信時(shí)的遠(yuǎn)程目標(biāo)主機(jī)地址。

OPC服務(wù)器不用PCC1和PCC2分配的IP地址作為遠(yuǎn)程目標(biāo)主機(jī)地址來(lái)建立OPC通信連接，而是僅與使用虛擬IP地址的PCC建立OPC通信連接并進(jìn)行變量同步，也就是兩臺(tái)PCC主備冗余工作時(shí)，其中一臺(tái)PCC通過(guò)切換自身IP地址到虛擬IP地址，然后被防災(zāi)中心服務(wù)器連接建立OPC通信，另一臺(tái)PCC繼續(xù)使用分配的IP地址，兩者互為主備。

兩臺(tái)PCC通過(guò)相互發(fā)送各自網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變量來(lái)決策主備PCC，根據(jù)主用PCC和防災(zāi)中心服務(wù)器通信的原則，通過(guò)RS485總線發(fā)送命令查詢下掛設(shè)備狀態(tài)，并讀取DI執(zhí)行DO操作。備用PCC僅接收下掛設(shè)備發(fā)回的數(shù)據(jù)，讀取DI，不執(zhí)行DO。主備PCC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)心跳線和串口心跳線進(jìn)行變量同步，兩者變量表一致。

2.2 PCC IP地址主備切換策略

主備用PCC的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是由PCC自身周期性檢測(cè)災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中192.168.16.1（廣東段）這個(gè)主機(jī)的存活情況來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即主用PCC發(fā)現(xiàn)和192.168.16.1連接不通時(shí)就在自身網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變量中標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)不通，并發(fā)送指令至備用PCC，主用PCC釋放虛擬IP地址切換回自身分配的IP地址，這時(shí)候防災(zāi)中心OPC服務(wù)器中斷和主用PCC通信聯(lián)系，備用PCC釋放自身分配的IP地址，切換到虛擬IP地址，只要OPC服務(wù)器與使用虛擬IP地址的PCC通信中斷后，OPC服務(wù)器會(huì)主動(dòng)周期性嘗試連接使用虛擬IP地址的PCC，OPC服務(wù)器與切換IP地址到虛擬IP的備用PCC建立OPC通信后，備用PCC升級(jí)為主用，完成主備用切換。

2.3 災(zāi)害監(jiān)控站點(diǎn)脫離監(jiān)控原因及解決辦法

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是主備發(fā)生切換的依據(jù)，而主備PCC通過(guò)與同一目標(biāo)主機(jī)地址通信來(lái)確認(rèn)各自的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，這就有可能導(dǎo)致誤判，從而造成閃告或者脫管。

排除傳輸SDH網(wǎng)絡(luò)原因外，站點(diǎn)脫管的根本原因就是OPC服務(wù)器無(wú)法連接到虛擬IP地址建立通信，即兩臺(tái)PCC都未能成功切換自身IP地址到虛擬IP地址，或者由于某種原因?qū)е聝膳_(tái)PCC相互搶占虛擬IP使用權(quán)而造成的網(wǎng)絡(luò)地址沖突，一般這種原因?qū)е碌恼军c(diǎn)脫管通過(guò)重啟PCC程序，恢復(fù)切換機(jī)制，某個(gè)PCC成功切換IP地址到虛擬IP地址，然后被OPC服務(wù)器主動(dòng)識(shí)別，即可恢復(fù)。

當(dāng)站點(diǎn)脫管時(shí)，雖然OPC服務(wù)器連接不到該站點(diǎn)虛擬IP來(lái)建立OPC通信，但是并不代表兩臺(tái)PCC網(wǎng)絡(luò)是不通暢的，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的好壞僅僅代表PCC和192.168.16.1這個(gè)IP地址的主機(jī)通信存在問(wèn)題，并不能說(shuō)明PCC和OPC服務(wù)器之間通信存在問(wèn)題。這時(shí)候只需要使用CPU廠家貝加萊方面的開(kāi)發(fā)軟件automation studio搜索網(wǎng)絡(luò)中PCC，找到對(duì)應(yīng)IP地址和站號(hào)撥碼一致的CPU連接上去，即可選擇遠(yuǎn)程重啟。

2.4 PCC IP地址驗(yàn)證方法

2.4.1 OPC中與切換有關(guān)的bool類型變量

BR_HeartE 網(wǎng)絡(luò)心跳線狀態(tài)告警；BR_HeartC 串口心跳線狀態(tài)告警

BR1_CPU CPU1狀態(tài)告警；BR2_CPU CPU2狀態(tài)告警

BR1_ES BR1網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)告；BR2_ES BR2網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)告警

BR1_MAS PCC1主從狀態(tài)；BR2_MAS PCC2主從狀態(tài)

2.4.2 虛擬IP交換驗(yàn)證方法

@set "name=WG2512"

@title PING %name% 防災(zāi)站點(diǎn)IP

@echo 當(dāng)前時(shí)間是：%date% %time%

@echo ------------------------------

@echo PING %name% 站點(diǎn)虛擬IP

@echo 能PING通說(shuō)明該站點(diǎn)至少有一臺(tái)PCC在線

@echo 該站點(diǎn)當(dāng)前狀態(tài)為可被信息所OPC服務(wù)器連接...

@ping 192.168.16.118

@echo ------------------------------

@echo PING %name% PCC1 IP

@echo 能PING通：PCC1備用；PCC2主用

@echo 不能PING通：PCC1主用或掉線

@ping 192.168.16.119

@echo ------------------------------

@echo PING %name% PCC2 IP

@echo 能PING通：PCC1主用；PCC2備用

@echo 不能PING通：PCC2主用或掉線

@ping 192.168.16.120

@echo ------------------------------

@pause

3 結(jié) 論

開(kāi)展災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)PCC主備冗余機(jī)制及切換策略的研究和優(yōu)化，能減少災(zāi)害監(jiān)控站點(diǎn)脫離監(jiān)控概率，從而有效提高災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國(guó)鐵路總公司辦公廳.高速鐵路自然災(zāi)害及異物侵限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)維護(hù)試行辦法.鐵總運(yùn)[2013]142號(hào).