那曲物流中心综合数据传输平台的应用分析

黄庆贵

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710043）

1 那曲物流中心概述

青藏铁路那曲物流中心位于西藏自治区那曲镇以南五公里处，由散堆装区、综合物流区、生产加工区等区域构成。所在地海拔超过4500 米，年极端低温-41.2℃，年极端高温23.60℃，年平均气温-1.5℃，气压为0.5879 个标准大气压。

物流中心以青藏铁路为依托，联系拉萨，辐射昌都、阿里、日喀则北部等地区，具备货物运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送和信息处理等物流基本功能，以及产品加工、综合服务等物流增值功能，并配备先进的装卸、运输、检验、计量等技术装备，实现信息化物流管理，是中国国内一流的综合物流中心。

2 那曲物流中心数据传输业务需求

在物流中心内离散分布着综合管理中心、站台货物仓库、货运办公楼、交易中心、生产加工厂房等建筑物，建筑物间距离较远。物流中心内需组建物流信息系统、园区视频监控系统、电力远动及视频监控系统、机房综合监控系统等业务系统。通过对各系统功能、系统维护、青藏线相关既有系统状况、物流中心气象特征、物流中心布局等诸多因素进行分析，物流中心数据传输具有如下特点：

数据传输平台应能够承载多种业务数据。那曲物流中心数据业务系统较多，若各系统数据传输网络独立建设，既不利于信息共享，也不利于建设期成本控制，而且后期运营维护成本也会随之增加。数据传输平台要满足所承载业务对数据传输安全、可靠性方面的要求。传输网络要具有数据传输故障自愈能力，以自身安全稳定的运行来减少整个数据网路的维修量，最大限度地减小因高寒、偏远等因素造成的维修不便对数据网络的不利影响。数据传输平台要适应那曲特殊的自然环境要求。那曲地区恶劣的高原环境气候对信息系统设备选型要求苛刻，必须选择适应高海拔、高寒、低气压环境工作的信息传输产品。数据传输平台应是一个开放的数据传输平台。采用标准的数据接口，具备较强的互联互通能力，以满足各系统数据节点间数据的准确、完整、可靠传输，并能与既有青藏线相关系统互联。数据传输平台应能实现统一网管。传输平台网管系统要实现对各传输节点的配置及各网元运行情况的监控和管理。

3 综合数据传输平台设置

物流中心数据传输以IP 数据业务为主，结合物流中心所在地的自然环境以及今后的维护条件因素，那曲物流中心数据传输平台采用工业以太网环网冗余技术较为适宜。该系统满足物流中心各业务系统对传输系统实时性、可靠性、开放性和可操作性的要求，传输容量大，同时可做到数据、语音和视频“三网合一”。系统统一采用TCP/IP 协议，以避免不同协议间难以通讯的困扰；可以直接和各系统子网互连，提供数据传输平台；选用工业级的以太网设备组网，增强系统对环境的适应性。

3.1 光纤工业以太网简介

目前通用的以太网标准IEEE802.3 使用了CSMA/CD 传输协议。任何需要传输数据的节点首先要监听网络，网络空闲时发送数据，发送数据时继续监听，检测到冲突时立即停止发送并发出一个强化冲突的干扰信号，通知所有节点网络已经发生冲突，此时冲突各方主动退避,随机等待一段时间后再重新监听网络。

交换式以太网是以提高以太网的传输速率，尽可能减少总线竞争的思路开发出的新型以太网。所有节点都分别连接到一个交换式集线器的端口上，交换式集线器内置一个复杂的交换阵列，任意两个端口都可以建立一个传输通道，以标称传输速度、传输数据。

随着以太网通信速率的提高、全双工通信、交换技术的发展，为以太网直接应用于工业现场设备间通信提供了技术可能。所谓工业以太网，一般来讲是指技术上与商用以太网（即IEEE802.3 标准）兼容，但在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性和本身安全等方面能满足工业现场的需要。在产品设计时，首先考虑的是高温、潮湿、震动；其次看是否能方便地安装在工业现场控制柜内；再次是使用低压交流或直流电源。EMC的要求随工业环境对EMI 和ESD 要求的不同而变化。目前工业以太网的应用已取得下述成果：

实时通信技术采用以太网交换技术、全双工通信、流量控制等技术，以及确定性数据通信调度控制策略、简化通信栈软件层次、现场设备层网络微网段化等针对工业过程控制的通信实时性措施，解决了以太网通信的实时性。可以实现双冗余环网的组网。

采用网络分层、控制区域微网段化以及光纤传输技术解决以太网的远距离传输问题。

采用控制区域微网段化，各控制区域通过具有网络隔离和安全过滤的现场控制器与系统主干相连，实现各控制区域与其他区域之间的逻辑上的网络隔离。

采用分散结构化设计、EMC 设计、冗余、自诊断等可靠性设计技术。

3.2 综合数据传输平台构成

网络构成。那曲物流中心综合数据传输平台采用以太网环网结构，在那曲物流中心通信机械室设核心交换机，在35/10kV 中心变配电所、那曲车站通信机械室、货运办公综合楼、物流中心公安派出所、以及为商品交易中心等生产房屋配套的7座10/0.4kV 变电所内设置千兆以太环网汇聚交换机，组成工业以太网环形网络。各节点附近的视频监控、道岔融雪、电力远动等信息以分支形式通过百兆光接口就近接入汇聚交换机。

物流中心各子系统数据传输共享此平台，通过VLAN 划分子网，进行安全隔离，在那曲通信机械室通过路由器进行安全域划分后，与青藏线既有传输系统互联并将有关信息上传至青藏公司各相关业务系统。

综合数据传输平台网络构成如图1 所示：

承载的主要业务数据流向

视频监控信息。那曲物流中心视频监控系统采用全数字网络视频技术，在物流中心综合监控室可实现被监控点的实时监控。

所有视频信号通过综合数据传输平台承载和传送，在那曲车站通信机械室利用百兆光口接入青藏线既有线路视频监控网络，可将视频信号上传至青藏公司。

电力视频监控及电力远动信息。物流中心电力视频及电力远动信息需要传送至格尔木水电段。

电力视频监控同样采用全数字网络视频技术，在1座35/10kV 中心变配电所及7座10/0.4kV 变电所设视频前端设备，采用MPEG-4 标准对模拟图像进行数字化编码，图像数据在物流中心园区内由综合数据传输平台承载，通过本平台与青藏线既有传输系统在那曲车站通信机械室的接口，经青藏线既有传输系统E1 通道传送至格尔木电力调度所。

电力远动信息由综合传输平台提供的10/100M 以太网接口传送至那曲站通信机械室，通过青藏线既有综合监控系统网络纳入既有电力远动系统。

机房综合环境监控信息。那曲物流综合管理中心通信机械室设置室内温湿度传感器、红外双鉴传感器、离子烟雾传感器、水浸检测传感器、明火传感器等，接入新设综合监测设备（RTU），通过本传输平台以及既有接入网系统提供的既有2*E1 通道将监控信息上传至拉萨综合监测中心。

传输平台网管 。综合传输平台配置网管服务器。结合工业以太网交换机的特点，网管系统采用电信设备网络管理软件的架构，统一完成整个网络及其设备的属性配置、监控和维护等高级功能。

4 综合数据传输平台分析

4.1 数据传输带宽宽，易于扩展

在物流中心建设千兆以太网传输平台，能够提供大容量数据传输通道。系统具有良好扩展性，在环上任意地点都能扩展新节点，以满足系统将来信息点接入的扩展。

4.2 多业务同一平台传输

综合数据传输平台采用工业以太网技术构建，承载物流中心视频监控、环境监控、电力运动、道岔融雪等业务系统的数据传输，实现各子系统数据传输平台的整合。

4.3 综合数据网环形组网，提高安全可靠性，节省工程投资

在物流中心采用工业以太网交换机组建环形网，与星型结构的以太网相比，网络采用专用生成树协议形成环形自愈保护功能，网络自愈倒换时间小于50ms。并且环形结构减少了室外光缆线路工程量，节省了工程投资。同时与传统利用SDH 传输系统在物流中心组网的方式相比较，节约投资更明显。

4.4 室外设备选型规范、合理，适应那曲低温、低气压等恶劣环境要求

室外设备采用非强制制冷设备，同时符合IP67 防护等级要求，能在－40～70℃温度条件下工作，以适应那曲低温、低气压等恶劣自然环境的要求。

5 结论

那曲物流中心物流中心于2009年8月开通以来，运行稳定。实践证明：采用工业以太网技术构建的综合数据传输平台，满足那曲物流中心多业务传输的需求。

采用工业以太网环网技术组建的数据网络具有快速的自愈环路保护能力，适应环境能力强，能为铁路信息系统提供稳定、可靠、高效、大容量的传输平台，在物流中心，铁路大型货场、编组站以及各类段所的信息系统建设中可以借鉴采用。