黃慶貴

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西 西安 710043）

1 那曲物流中心概述

青藏鐵路那曲物流中心位于西藏自治區(qū)那曲鎮(zhèn)以南五公里處，由散堆裝區(qū)、綜合物流區(qū)、生產加工區(qū)等區(qū)域構成。所在地海拔超過4500 米，年極端低溫-41.2℃，年極端高溫23.60℃，年平均氣溫-1.5℃，氣壓為0.5879 個標準大氣壓。

物流中心以青藏鐵路為依托，聯(lián)系拉薩，輻射昌都、阿里、日喀則北部等地區(qū)，具備貨物運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送和信息處理等物流基本功能，以及產品加工、綜合服務等物流增值功能，并配備先進的裝卸、運輸、檢驗、計量等技術裝備，實現(xiàn)信息化物流管理，是中國國內一流的綜合物流中心。

2 那曲物流中心數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務需求

在物流中心內離散分布著綜合管理中心、站臺貨物倉庫、貨運辦公樓、交易中心、生產加工廠房等建筑物，建筑物間距離較遠。物流中心內需組建物流信息系統(tǒng)、園區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電力遠動及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、機房綜合監(jiān)控系統(tǒng)等業(yè)務系統(tǒng)。通過對各系統(tǒng)功能、系統(tǒng)維護、青藏線相關既有系統(tǒng)狀況、物流中心氣象特征、物流中心布局等諸多因素進行分析，物流中心數(shù)據(jù)傳輸具有如下特點：

數(shù)據(jù)傳輸平臺應能夠承載多種業(yè)務數(shù)據(jù)。那曲物流中心數(shù)據(jù)業(yè)務系統(tǒng)較多，若各系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網絡獨立建設，既不利于信息共享，也不利于建設期成本控制，而且后期運營維護成本也會隨之增加。數(shù)據(jù)傳輸平臺要滿足所承載業(yè)務對數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠性方面的要求。傳輸網絡要具有數(shù)據(jù)傳輸故障自愈能力，以自身安全穩(wěn)定的運行來減少整個數(shù)據(jù)網路的維修量，最大限度地減小因高寒、偏遠等因素造成的維修不便對數(shù)據(jù)網絡的不利影響。數(shù)據(jù)傳輸平臺要適應那曲特殊的自然環(huán)境要求。那曲地區(qū)惡劣的高原環(huán)境氣候對信息系統(tǒng)設備選型要求苛刻，必須選擇適應高海拔、高寒、低氣壓環(huán)境工作的信息傳輸產品。數(shù)據(jù)傳輸平臺應是一個開放的數(shù)據(jù)傳輸平臺。采用標準的數(shù)據(jù)接口，具備較強的互聯(lián)互通能力，以滿足各系統(tǒng)數(shù)據(jù)節(jié)點間數(shù)據(jù)的準確、完整、可靠傳輸，并能與既有青藏線相關系統(tǒng)互聯(lián)。數(shù)據(jù)傳輸平臺應能實現(xiàn)統(tǒng)一網管。傳輸平臺網管系統(tǒng)要實現(xiàn)對各傳輸節(jié)點的配置及各網元運行情況的監(jiān)控和管理。

3 綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺設置

物流中心數(shù)據(jù)傳輸以IP 數(shù)據(jù)業(yè)務為主，結合物流中心所在地的自然環(huán)境以及今后的維護條件因素，那曲物流中心數(shù)據(jù)傳輸平臺采用工業(yè)以太網環(huán)網冗余技術較為適宜。該系統(tǒng)滿足物流中心各業(yè)務系統(tǒng)對傳輸系統(tǒng)實時性、可靠性、開放性和可操作性的要求，傳輸容量大，同時可做到數(shù)據(jù)、語音和視頻“三網合一”。系統(tǒng)統(tǒng)一采用TCP/IP 協(xié)議，以避免不同協(xié)議間難以通訊的困擾；可以直接和各系統(tǒng)子網互連，提供數(shù)據(jù)傳輸平臺；選用工業(yè)級的以太網設備組網，增強系統(tǒng)對環(huán)境的適應性。

3.1 光纖工業(yè)以太網簡介

目前通用的以太網標準IEEE802.3 使用了CSMA/CD 傳輸協(xié)議。任何需要傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點首先要監(jiān)聽網絡，網絡空閑時發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)時繼續(xù)監(jiān)聽，檢測到沖突時立即停止發(fā)送并發(fā)出一個強化沖突的干擾信號，通知所有節(jié)點網絡已經發(fā)生沖突，此時沖突各方主動退避,隨機等待一段時間后再重新監(jiān)聽網絡。

交換式以太網是以提高以太網的傳輸速率，盡可能減少總線競爭的思路開發(fā)出的新型以太網。所有節(jié)點都分別連接到一個交換式集線器的端口上，交換式集線器內置一個復雜的交換陣列，任意兩個端口都可以建立一個傳輸通道，以標稱傳輸速度、傳輸數(shù)據(jù)。

隨著以太網通信速率的提高、全雙工通信、交換技術的發(fā)展，為以太網直接應用于工業(yè)現(xiàn)場設備間通信提供了技術可能。所謂工業(yè)以太網，一般來講是指技術上與商用以太網（即IEEE802.3 標準）兼容，但在材質的選用、產品的強度、適用性以及實時性、可互操作性、可靠性、抗干擾性和本身安全等方面能滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。在產品設計時，首先考慮的是高溫、潮濕、震動；其次看是否能方便地安裝在工業(yè)現(xiàn)場控制柜內；再次是使用低壓交流或直流電源。EMC的要求隨工業(yè)環(huán)境對EMI 和ESD 要求的不同而變化。目前工業(yè)以太網的應用已取得下述成果：

實時通信技術采用以太網交換技術、全雙工通信、流量控制等技術，以及確定性數(shù)據(jù)通信調度控制策略、簡化通信棧軟件層次、現(xiàn)場設備層網絡微網段化等針對工業(yè)過程控制的通信實時性措施，解決了以太網通信的實時性。可以實現(xiàn)雙冗余環(huán)網的組網。

采用網絡分層、控制區(qū)域微網段化以及光纖傳輸技術解決以太網的遠距離傳輸問題。

采用控制區(qū)域微網段化，各控制區(qū)域通過具有網絡隔離和安全過濾的現(xiàn)場控制器與系統(tǒng)主干相連，實現(xiàn)各控制區(qū)域與其他區(qū)域之間的邏輯上的網絡隔離。

采用分散結構化設計、EMC 設計、冗余、自診斷等可靠性設計技術。

3.2 綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺構成

網絡構成。那曲物流中心綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺采用以太網環(huán)網結構，在那曲物流中心通信機械室設核心交換機，在35/10kV 中心變配電所、那曲車站通信機械室、貨運辦公綜合樓、物流中心公安派出所、以及為商品交易中心等生產房屋配套的7座10/0.4kV 變電所內設置千兆以太環(huán)網匯聚交換機，組成工業(yè)以太網環(huán)形網絡。各節(jié)點附近的視頻監(jiān)控、道岔融雪、電力遠動等信息以分支形式通過百兆光接口就近接入匯聚交換機。

物流中心各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸共享此平臺，通過VLAN 劃分子網，進行安全隔離，在那曲通信機械室通過路由器進行安全域劃分后，與青藏線既有傳輸系統(tǒng)互聯(lián)并將有關信息上傳至青藏公司各相關業(yè)務系統(tǒng)。

綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺網絡構成如圖1 所示：

承載的主要業(yè)務數(shù)據(jù)流向

視頻監(jiān)控信息。那曲物流中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用全數(shù)字網絡視頻技術，在物流中心綜合監(jiān)控室可實現(xiàn)被監(jiān)控點的實時監(jiān)控。

所有視頻信號通過綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺承載和傳送，在那曲車站通信機械室利用百兆光口接入青藏線既有線路視頻監(jiān)控網絡，可將視頻信號上傳至青藏公司。

電力視頻監(jiān)控及電力遠動信息。物流中心電力視頻及電力遠動信息需要傳送至格爾木水電段。

電力視頻監(jiān)控同樣采用全數(shù)字網絡視頻技術，在1座35/10kV 中心變配電所及7座10/0.4kV 變電所設視頻前端設備，采用MPEG-4 標準對模擬圖像進行數(shù)字化編碼，圖像數(shù)據(jù)在物流中心園區(qū)內由綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺承載，通過本平臺與青藏線既有傳輸系統(tǒng)在那曲車站通信機械室的接口，經青藏線既有傳輸系統(tǒng)E1 通道傳送至格爾木電力調度所。

電力遠動信息由綜合傳輸平臺提供的10/100M 以太網接口傳送至那曲站通信機械室，通過青藏線既有綜合監(jiān)控系統(tǒng)網絡納入既有電力遠動系統(tǒng)。

機房綜合環(huán)境監(jiān)控信息。那曲物流綜合管理中心通信機械室設置室內溫濕度傳感器、紅外雙鑒傳感器、離子煙霧傳感器、水浸檢測傳感器、明火傳感器等，接入新設綜合監(jiān)測設備（RTU），通過本傳輸平臺以及既有接入網系統(tǒng)提供的既有2*E1 通道將監(jiān)控信息上傳至拉薩綜合監(jiān)測中心。

傳輸平臺網管 。綜合傳輸平臺配置網管服務器。結合工業(yè)以太網交換機的特點，網管系統(tǒng)采用電信設備網絡管理軟件的架構，統(tǒng)一完成整個網絡及其設備的屬性配置、監(jiān)控和維護等高級功能。

4 綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺分析

4.1 數(shù)據(jù)傳輸帶寬寬，易于擴展

在物流中心建設千兆以太網傳輸平臺，能夠提供大容量數(shù)據(jù)傳輸通道。系統(tǒng)具有良好擴展性，在環(huán)上任意地點都能擴展新節(jié)點，以滿足系統(tǒng)將來信息點接入的擴展。

4.2 多業(yè)務同一平臺傳輸

綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺采用工業(yè)以太網技術構建，承載物流中心視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、電力運動、道岔融雪等業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸平臺的整合。

4.3 綜合數(shù)據(jù)網環(huán)形組網，提高安全可靠性，節(jié)省工程投資

在物流中心采用工業(yè)以太網交換機組建環(huán)形網，與星型結構的以太網相比，網絡采用專用生成樹協(xié)議形成環(huán)形自愈保護功能，網絡自愈倒換時間小于50ms。并且環(huán)形結構減少了室外光纜線路工程量，節(jié)省了工程投資。同時與傳統(tǒng)利用SDH 傳輸系統(tǒng)在物流中心組網的方式相比較，節(jié)約投資更明顯。

4.4 室外設備選型規(guī)范、合理，適應那曲低溫、低氣壓等惡劣環(huán)境要求

室外設備采用非強制制冷設備，同時符合IP67 防護等級要求，能在－40～70℃溫度條件下工作，以適應那曲低溫、低氣壓等惡劣自然環(huán)境的要求。

5 結論

那曲物流中心物流中心于2009年8月開通以來，運行穩(wěn)定。實踐證明：采用工業(yè)以太網技術構建的綜合數(shù)據(jù)傳輸平臺，滿足那曲物流中心多業(yè)務傳輸?shù)男枨蟆?/p>

采用工業(yè)以太網環(huán)網技術組建的數(shù)據(jù)網絡具有快速的自愈環(huán)路保護能力，適應環(huán)境能力強，能為鐵路信息系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠、高效、大容量的傳輸平臺，在物流中心，鐵路大型貨場、編組站以及各類段所的信息系統(tǒng)建設中可以借鑒采用。