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1mesh網(wǎng)絡和運輸調度系統(tǒng)功能介紹

1.1Mesh網(wǎng)絡簡介

無線Mesh網(wǎng)絡是一種基于多跳路由、對等網(wǎng)絡技術的新型網(wǎng)絡結構，采用的技術與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡不同。MeshMEA網(wǎng)絡具有如下優(yōu)點。

（1）通訊范圍較大。MeshMEA網(wǎng)絡最大直線通訊距離可以達到5km，而且抗干擾能力強。

（2）數(shù)據(jù)傳輸速率較大。MeshMEA網(wǎng)絡的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6Mbps，可以滿足實時視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>

（3）移動性好。MeshMEA網(wǎng)絡移動性非常好，其終端可以在高速移動狀態(tài)中保持較好的傳輸速率。

（4）兼容性好。MeshMEA網(wǎng)絡可以與其他的網(wǎng)絡連接，如WIFI、Internet、電話網(wǎng)等。

（5）安全性較好。建立MeshMEA網(wǎng)絡無需基站和發(fā)射塔，而且還可以自動修復，從而消除了因為單個通訊設備故障而導致整個系統(tǒng)崩潰的隱患?？紤]到專用鐵路的生產條件惡劣，運輸調度系統(tǒng)采用無線和有線共同組網(wǎng)的方式。這樣，即使因事故或者自然災害等導致部分設備受損，MeshMEA網(wǎng)絡也不會全部受阻，未受損害的網(wǎng)絡設備仍能正常工作。

1.2運輸調度系統(tǒng)功能

運輸調度系統(tǒng)功能是為各級調度人員和管理人員提供指揮管理平臺。系統(tǒng)以運輸計劃為龍頭，強化調度指揮與執(zhí)行閉環(huán)，將管理貫穿控制過程，以執(zhí)行跟蹤為主線，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時跟蹤與閉環(huán)，支持運輸分析、決策，提高運輸管理水平。系統(tǒng)為高速局域網(wǎng)，支持系統(tǒng)檢控中心、行調中心、車站控制、車站與機車之間的實時數(shù)據(jù)通信；方便協(xié)調列車和調車之間的矛盾，以提高運輸效率。

2系統(tǒng)結構設計方案

在全面分析系統(tǒng)結構模式的基礎上，采用B/S與C/S相結合的結構，以降低系統(tǒng)的維護成本與工作量，并與具體業(yè)務功能相適應。同時采用“抽象工廠”模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫之間的無縫鏈接，便于系統(tǒng)移植，增強系統(tǒng)的可擴展性。在具體業(yè)務的數(shù)據(jù)處理方面，采用ORACLE數(shù)據(jù)庫的存儲過程和游標來完成，提高系統(tǒng)運行速度。在客戶端利用WCF技術實現(xiàn)決策層的查詢功能，通過實時準確地反映現(xiàn)場生產作業(yè)情況為決策提供依據(jù)。系統(tǒng)結構分3層：最上層、中間層和最下層。系統(tǒng)的最上層是信息系統(tǒng)，通過獲得各車站及區(qū)間行車作業(yè)數(shù)據(jù)和貨運數(shù)據(jù)，建立中心數(shù)據(jù)庫。在獲得真實數(shù)據(jù)的基礎上，為領導決策提供真實可靠的信息。無線車次號校核采用中心人工輸入的方式，實現(xiàn)調車指揮的現(xiàn)代化管理。系統(tǒng)的中間層安裝有行車調度終端、助理終端和現(xiàn)車顯示終端以及大屏幕，為調度指揮提供指揮工具。調度中心不僅完成基層網(wǎng)信息的匯總、處理和標準化，而且按照一定的要求將基層信息通過網(wǎng)絡傳輸?shù)缴蠈訑?shù)據(jù)庫。系統(tǒng)的最下層是基層設備，主要包括車站聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)間閉塞系統(tǒng)等。

2.1系統(tǒng)硬件組成

專用鐵路運輸調度系統(tǒng)硬件由服務器和若干終端組成，可完成鐵路運輸貨運調度管理功能，實現(xiàn)大屏幕監(jiān)控，建立安全可靠的聯(lián)鎖信息采集接口，并與車號自動識別系統(tǒng)的信息共享。各站場信號通過網(wǎng)關機發(fā)送到值班員終端，再通過網(wǎng)絡（光纖和Mesh無線設備）傳送到中心服務器。大屏幕以及各終端通過訪問中心服務器，實現(xiàn)大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)和鐵路貨運綜合信息系統(tǒng)的管理功能，建立信息共享。服務器包括數(shù)據(jù)庫服務器系統(tǒng)、Web服務器和FirtideController服務器。

2.2網(wǎng)絡架構

選擇其中1個站場作為主Mesh節(jié)點，各站場布置1個固定Mesh節(jié)點和NGIMesh節(jié)點，通過光纖與集配站中心交換機相連接。NGI通過超五類網(wǎng)線與站內Mesh節(jié)點連接，其作用是把站內Mesh節(jié)點收到的數(shù)據(jù)通過光纖優(yōu)先傳輸?shù)街行慕粨Q機。站與站之間架設Mesh節(jié)點作為中繼點，同時覆蓋沿線區(qū)間。Controller服務器放置在集配站中心機房，Controller服務器為移動點（機車）管理軟件。

2.3網(wǎng)絡安全措施

（1）貨運調度指揮系統(tǒng)與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接口采用帶光隔離的422串叉連接方式。

（2）對系統(tǒng)終端建立身份認證和權限管理，采用S-DES密鑰用于終端登錄，在應用層進行加解密處理，防止非法用戶訪問和登錄。

（3）與公司網(wǎng)通過核心交換機連接，在核心交換機上建立訪問控制表，控制訪問路徑。對流入或流出接口的訪問進行控制，同時在系統(tǒng)中心服務器上通過加密算法驗證訪問的合法性，防止外來攻擊。

（4）實現(xiàn)沖突登記，監(jiān)視與控制用戶的每個連接。通過訪問監(jiān)視和異常報警，為網(wǎng)管人員提供有用信息。

（5）在傳輸層由通訊中間件對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進行加密處理。

（6）系統(tǒng)提供專門的數(shù)據(jù)維護工具，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份和恢復，每周對數(shù)據(jù)進行1次全備份。備份數(shù)據(jù)可以刻錄光盤，異地存儲，隨時恢復。

3系統(tǒng)各個終端模塊

運輸調度系統(tǒng)采用終端用戶設計，包括系統(tǒng)維護終端、調度終端、值班員終端和交接口終端4個模塊。

3.1系統(tǒng)維護終端

系統(tǒng)維護終端主要負責系統(tǒng)基礎信息的管理，包括鐵路相關信息、車輛信息、機務信息和部門權限信息的管理。系統(tǒng)維護終端在設計上采用B/S結構，使用WCF編程。系統(tǒng)維護終端分為用戶登錄與退出子模塊和基礎信息維護子模塊。用戶登錄與退出模塊主要實現(xiàn)用戶登錄、用戶退出和用戶切換?；A信息維護模塊包括終端狀態(tài)管理、靜態(tài)機車管理和用戶管理。終端狀態(tài)管理包括客戶端管理、服務器文件配置管理、相關界面顯示和與客戶端用戶的消息傳遞?？蛻舳斯芾磲槍χ攸cIP和客戶端軟件進行檢測，為系統(tǒng)重要的客戶端IP地址注冊提供增加、刪除、修改、查詢功能；服務器文件配置管理，為客戶提供方便的自動升級服務，提供版本文件和服務器文件目錄設置功能、用戶配置功能、日志配置功能；相關界面顯示，用于監(jiān)視客戶端軟硬件運行狀態(tài)，通過不同顏色區(qū)分運行狀態(tài)，登錄用戶信息，在線用戶顯示（包括IP地址、用戶名）等；與客戶端用戶的消息傳遞，實現(xiàn)現(xiàn)場操作指導等功能，包括發(fā)送、接收消息，實時顯示客戶端界面和操作。靜態(tài)機車管理包括機車基本信息管理、機車型號信息管理，實現(xiàn)信息的增加、刪除、修改、查詢、打印等功能。用戶管理包括賬戶管理、密碼重置、角色定義、操作定義、權限管理和部門管理。賬戶管理提供對用戶名稱、權限和崗位的增加、刪除、修改、查詢功能；密碼重置提供對用戶密碼的重新設置功能；角色定義為系統(tǒng)管理員提供角色的增加、刪除、修改、查詢以及角色包含操作，角色可以由原子組成，也可以包含角色；操作定義為系統(tǒng)管理員提供原子操作的增加、刪除、修改、查詢和歸類功能；權限管理用于系統(tǒng)管理員根據(jù)用戶崗位，對用戶所屬的角色進行增加、刪除、修改、查詢，1個用戶可以有多個角色（崗位）；部門管理用于系統(tǒng)管理員針對用戶基本部門信息的增加、刪除、修改、查詢，包括各個部門的相互關系以及所屬關系。

3.2調度終端

調度終端包括系統(tǒng)登錄、站場顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計、現(xiàn)車管理、調度命令和調度單等6個子模塊，采用C/S結構，使用C#編程。系統(tǒng)登錄模塊與系統(tǒng)維護終端的系統(tǒng)用戶登錄模塊功能實現(xiàn)方法一樣；站場顯示模塊主要用于顯示各個站場的界面和線路管理；現(xiàn)貨統(tǒng)計模塊主要用于顯示當前站場相應軌道上車輛裝載的物資信息（空/重車，重車的物資名稱、數(shù)量、到站），根據(jù)需要可以實時刷新；現(xiàn)車管理模塊主要用于當前站場線路上車輛的信息顯示，并可進行信息導出；調度命令模塊用以實現(xiàn)調度命令的增加、刪除、修改、下發(fā)車站、下發(fā)機車、回執(zhí)查看和查詢。

3.3值班員終端

值班員終端包括系統(tǒng)登錄、站場顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計、現(xiàn)車管理和調車作業(yè)單5個子模塊，采用C/S結構，使用VC++編程。值班員終端的系統(tǒng)登錄、站場顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計和現(xiàn)車管理這4個子模塊分別與調度終端的對應模塊實現(xiàn)方法相同。調車作業(yè)單模塊是值班員終端設計的中心部分，用于實現(xiàn)調車作業(yè)單的新增、修改、取消、打印預覽、打印、發(fā)送和查詢等功能。利用調車作業(yè)單模塊，用戶可以通過點擊站場股道列表編制調車作業(yè)單，也可以通過直接輸入方式編制調車作業(yè)單。新增調車作業(yè)單是指新建調車作業(yè)計劃；修改調車作業(yè)單是對編制好的作業(yè)單進行修改，對調車作業(yè)單的修改，系統(tǒng)只允許用戶修改沒有完成的鉤計劃信息，對已經完成的鉤計劃不能進行任何改動。在配置有車載終端的情況下，在調車作業(yè)單模塊點擊發(fā)送命令，可以把選中的調車作業(yè)單發(fā)送到機車上，包括新增作業(yè)單、修改后作業(yè)單和取消作業(yè)單。機車收到數(shù)據(jù)包后會給出回執(zhí)信息，因此發(fā)送命令是否成功，以是否收到機車電臺相應的回執(zhí)為準。調車作業(yè)單可根據(jù)用戶定義格式打印。3.4交接口終端交接口終端模塊用于鐵路局列車的進出廠交接，分為進廠和出廠2個部分，分別記錄鐵路局列車進廠和出廠的交接時間、列車編組信息、列車出廠貨物信息等，并提供對信息的修改、刪除和查詢等功能。交接口終端采用C/S結構，使用VC++編程。

4結語

在保障行車安全的基礎上，按照專用鐵路調度系統(tǒng)的需求，綜合利用計算機技術、Mesh網(wǎng)絡技術和調度信息管理技術，建立起一套企業(yè)專用鐵路運輸調度系統(tǒng)。該系統(tǒng)可提高專用鐵路的運輸生產效率，實現(xiàn)作業(yè)計劃的制定、下達和執(zhí)行的自動化，為專用鐵路運輸過程的管理與控制一體化提供有效的支撐平臺。

作者：孫超單位：中國鐵道科學研究院標準計量研究所