通信灾害监控单元PCC主备冗余机制及切换策略研究

徐騄

摘 要：灾害监控系统是高铁行车安全的重要保障。伴随着高铁的快速发展，也给灾害监控系统设备现场维护工作提出了更高的要求。开展灾害监控系统PCC主备冗余机制及切换策略的研究和优化，能减少灾害监控站点脱离监控概率，从而有效提高灾害监控系统的运用质量。

关键词：灾害监控系统；PCC；冗余

中图分类号：TN914 文献标识码：A 文章编号：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 災害监控系统简介

高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统（简称防灾系统）是高铁行车安全的重要保障系统，为高铁运营提供了可靠的灾害预警及报警信息。通信专业负责防灾系统监控单元和网络设备的维护管理，需要监测、检测防灾现场采集设备工作状态，并实时发出预警和报警信息，成为防灾系统的“神经枢纽”。灾害监测系统采用铁路局中心系统、现场监测设备两级架构，包括铁路局中心系统、现场监测设备及系统网络等。

2 PCC主备冗余机制及切换策略

2.1 PCC IP地址主备冗余机制

本文对SDH传输网络不做累絮，仅讨论PCC网络状态检测和主备冗余切换功能的实现过程。

以京广高速线WG2512基站为例，该站点有三个连续IP地址，一个虚拟IP地址和两个真实IP地址，对应关系如下：

虚拟IP地址 192.168.16.118

PCC1 IP地址 192.168.16.119

PCC2 IP地址 192.168.16.120

防灾中心OPC服务器IP地址 192.168.16.x

防灾IP网络中必须存活着192.168.16.1这个主机，其中PCC1和PCC2的IP地址固化在两台X20 CP3484 CPU程序中，虚拟IP地址写在防灾中心服务器的PVI OPC服务软件配置文件中，该IP地址是建立OPC通信时的远程目标主机地址。

OPC服务器不用PCC1和PCC2分配的IP地址作为远程目标主机地址来建立OPC通信连接，而是仅与使用虚拟IP地址的PCC建立OPC通信连接并进行变量同步，也就是两台PCC主备冗余工作时，其中一台PCC通过切换自身IP地址到虚拟IP地址，然后被防灾中心服务器连接建立OPC通信，另一台PCC继续使用分配的IP地址，两者互为主备。

两台PCC通过相互发送各自网络状态变量来决策主备PCC，根据主用PCC和防灾中心服务器通信的原则，通过RS485总线发送命令查询下挂设备状态，并读取DI执行DO操作。备用PCC仅接收下挂设备发回的数据，读取DI，不执行DO。主备PCC通过网络心跳线和串口心跳线进行变量同步，两者变量表一致。

2.2 PCC IP地址主备切换策略

主备用PCC的网络状态是由PCC自身周期性检测灾害监控系统IP网络中192.168.16.1（广东段）这个主机的存活情况来实现的，即主用PCC发现和192.168.16.1连接不通时就在自身网络状态变量中标记网络不通，并发送指令至备用PCC，主用PCC释放虚拟IP地址切换回自身分配的IP地址，这时候防灾中心OPC服务器中断和主用PCC通信联系，备用PCC释放自身分配的IP地址，切换到虚拟IP地址，只要OPC服务器与使用虚拟IP地址的PCC通信中断后，OPC服务器会主动周期性尝试连接使用虚拟IP地址的PCC，OPC服务器与切换IP地址到虚拟IP的备用PCC建立OPC通信后，备用PCC升级为主用，完成主备用切换。

2.3 灾害监控站点脱离监控原因及解决办法

网络状态是主备发生切换的依据，而主备PCC通过与同一目标主机地址通信来确认各自的网络状态，这就有可能导致误判，从而造成闪告或者脱管。

排除传输SDH网络原因外，站点脱管的根本原因就是OPC服务器无法连接到虚拟IP地址建立通信，即两台PCC都未能成功切换自身IP地址到虚拟IP地址，或者由于某种原因导致两台PCC相互抢占虚拟IP使用权而造成的网络地址冲突，一般这种原因导致的站点脱管通过重启PCC程序，恢复切换机制，某个PCC成功切换IP地址到虚拟IP地址，然后被OPC服务器主动识别，即可恢复。

当站点脱管时，虽然OPC服务器连接不到该站点虚拟IP来建立OPC通信，但是并不代表两台PCC网络是不通畅的，网络状态的好坏仅仅代表PCC和192.168.16.1这个IP地址的主机通信存在问题，并不能说明PCC和OPC服务器之间通信存在问题。这时候只需要使用CPU厂家贝加莱方面的开发软件automation studio搜索网络中PCC，找到对应IP地址和站号拨码一致的CPU连接上去，即可选择远程重启。

2.4 PCC IP地址验证方法

2.4.1 OPC中与切换有关的bool类型变量

BR_HeartE 网络心跳线状态告警；BR_HeartC 串口心跳线状态告警

BR1_CPU CPU1状态告警；BR2_CPU CPU2状态告警

BR1_ES BR1网络状态告；BR2_ES BR2网络状态告警

BR1_MAS PCC1主从状态；BR2_MAS PCC2主从状态

2.4.2 虚拟IP交换验证方法

@set "name=WG2512"

@title PING %name% 防灾站点IP

@echo 当前时间是：%date% %time%

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

@echo PING %name% 站点虚拟IP

@echo 能PING通说明该站点至少有一台PCC在线

@echo 该站点当前状态为可被信息所OPC服务器连接...

@ping 192.168.16.118

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

@echo PING %name% PCC1 IP

@echo 能PING通：PCC1备用；PCC2主用

@echo 不能PING通：PCC1主用或掉线

@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主用或掉线

@ping 192.168.16.120

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

@pause

3 结 论

开展灾害监控系统PCC主备冗余机制及切换策略的研究和优化，能减少灾害监控站点脱离监控概率，从而有效提高灾害监控系统的运用质量。

参考文献：

[1] 中国铁路总公司办公厅.高速铁路自然灾害及异物侵限监测系统维护试行办法.铁总运[2013]142号.