摘  要： 介紹了ArchestrA技術(shù)和鐵路牽引供電遠動監(jiān)控系統(tǒng)。采用ArchestrA技術(shù)，構(gòu)建了應(yīng)用于鐵路牽引供電的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過對鐵路牽引供電系統(tǒng)中的變電站、信號電源和線路開關(guān)等設(shè)備進行集中監(jiān)視和控制，實現(xiàn)了鐵路牽引供電系統(tǒng)的自動化調(diào)度和管理。
關(guān)鍵詞： ArchestrA；遠動系統(tǒng)；自動化；監(jiān)控

　結(jié)合當今最先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)，并綜合考慮當今鐵路牽引供電遠動系統(tǒng)的需求和未來的發(fā)展，利用ArchestrA技術(shù)自主研制開發(fā)一套高可靠、高性能的牽引供電遠動監(jiān)控系統(tǒng)，可用于客運專線的供電系統(tǒng)監(jiān)控。
1 ArchestrA技術(shù)介紹
　ArchestrA是一個全面的自動化和信息軟件的架構(gòu)，可以使用軟件對象迅速地搭建應(yīng)用軟件，而無需編程。模板對象可以按照需要任意創(chuàng)建，然后重復使用或者稍加修改就可以用它們搭建新的應(yīng)用程序，這樣節(jié)省了大量時間并且降低開發(fā)成本。
　基于ArchestrA技術(shù)實現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)由以下配置及部署組件構(gòu)成：
?。?）集中的對象庫GR（Galaxy Repository）：Galaxy數(shù)據(jù)庫包含整個生產(chǎn)環(huán)境和運行應(yīng)用程序的所有計算機和組件。Galaxy是一個集平臺、引擎、模板、實例以及為特定應(yīng)用程序定義的屬性為一體的集合[1]，如圖1所示。

?。?）集成開發(fā)環(huán)境IDE（Integrated Development Environment）：是用來配置ArchestrA對象并將其部署到目標計算機的集成設(shè)計和開發(fā)工具。利用IDE可以創(chuàng)建、配置和維護應(yīng)用程序和支持應(yīng)用程序的底層架構(gòu)。
?。?）對象部署服務(wù)程序（Bootstrap）：基本的ArchestrA服務(wù)，所有需要運行基于ArchestrA技術(shù)程序的電腦均要安裝Bootstrap。Bootstrap提供了基本的軟件環(huán)境來激活平臺，并允許任何一臺計算機包含在Galaxy命名空間中。
　本質(zhì)上，構(gòu)建于并集成ArchestrA技術(shù)的Wonderware生產(chǎn)和績效管理軟件解決方案能夠使設(shè)計、建立、部署和維護標準的、安全的解決方案成為可能，它可以在非常低的系統(tǒng)生命周期成本之下帶來足夠的投資回報。
2 ArchestrA技術(shù)在遠動系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1 對象模板設(shè)計
　ArchestrA技術(shù)核心的一個概念是應(yīng)用對象（ApplicationObject），包括模板和實例兩種類型對象：模板是應(yīng)用服務(wù)器中的元素，其包含了在應(yīng)用中多次使用的對象實例的通用配置參數(shù)；實例是實際生產(chǎn)環(huán)境中的特定設(shè)備。實例從模板創(chuàng)建并根據(jù)現(xiàn)場需求定制具體的特殊實例。
　創(chuàng)建模板和實例與面向?qū)ο缶幊谭浅Ｏ嗨?。例如，模板和實例之間也存在著父、子間的繼承關(guān)系[2]。
鐵路牽引供電遠動監(jiān)控系統(tǒng)在功能上主要包括三遙（遙信、遙測、遙控）和保護功能。其中每一項的基本功能均保持一致。這樣，利用ArchestrA技術(shù)的模板功能，實現(xiàn)各自的系統(tǒng)功能。各類模板被一次設(shè)計與創(chuàng)建之后可重復使用，大大降低了共同模型的復雜性，減少了工程人員的工作量。如圖2所示，父模板設(shè)置各功能共有的功能，例如設(shè)置I/O數(shù)據(jù)綁定功能等，子模板根據(jù)功能的不同設(shè)計不同的工作模式，例如三遙和保護功能等。

2.2 報警系統(tǒng)設(shè)計
2.2.1 報警供應(yīng)器
　報警供應(yīng)器跟蹤報警項（即可進入報警狀態(tài)的項目），并向分布式報警系統(tǒng)提供這些項目的列表，包括有關(guān)任何項目分組層次結(jié)構(gòu)的信息。在報警項的狀態(tài)改變時，報警供應(yīng)器通知分布式報警系統(tǒng)。狀態(tài)改變包括項目是進入還是脫離報警狀態(tài)，以及是否已確認最新的報警。
　在基于ArchestrA技術(shù)的Wonderware平臺中，充當報警供應(yīng)器的是WinPlatform對象，但需要對其做必要的配置。
　在WinPlatform對象的配置頁中，如圖3所示，選擇“Enable InTouch alarm provider”復選框，將“Alarm areas”填上該WinPlatform下的所有Area的全名，這樣該平臺被注冊為報警供應(yīng)器，其感知本平臺下的所有報警并向Wonderware分布式報警系統(tǒng)提供報警。

2.2.2 報警組
　在ArchestrA報警系統(tǒng)中，報警以組為單位進行劃分，以便更輕松地進行跟蹤與管理。報警組可以是生產(chǎn)的不同區(qū)域、設(shè)備的各個部件、操作員的責任或生產(chǎn)過程的邏輯區(qū)分。
在Wonderware平臺中，以區(qū)域（Area）對象為報警組的最小單位，其可以有嵌套。在鐵路牽引供電遠動監(jiān)控系統(tǒng)中，按照鐵路線為單位劃分監(jiān)控單元，劃分報警分組為3個層次，分別為調(diào)度中心、調(diào)度臺、特定線路。這樣劃分，為報警接收器的設(shè)計提供了方便。
2.2.3 報警接收器
　報警接收器向分布式報警系統(tǒng)提供一組查詢，確定它希望收到其通知的報警項。在報警接收器更改或刪除查詢之前，保持活動狀態(tài)，并指定報警供應(yīng)器或報警組。只要報警供應(yīng)器發(fā)出變化通知，分布式報警系統(tǒng)便檢查與注冊任何匹配的報警，然后將更新傳遞給相應(yīng)的報警接收器。在收到更新時，報警接收器顯示或記錄同項目的狀態(tài)或其轉(zhuǎn)換有關(guān)的信息。確認報警后，報警接收器發(fā)送確認通知給分布式報警系統(tǒng)。
Alarm DB Logger是另一種形式上的報警接收器，按周期性的間隔將智能緩存中的內(nèi)容作為報警與事件記錄寫入報警數(shù)據(jù)庫。其過程如圖4所示。

2.3 安全設(shè)計
　鐵路牽引供電遠動監(jiān)控系統(tǒng)的安全不僅關(guān)系到電氣化鐵路的安全運營，更關(guān)系到鐵路行業(yè)的整體形象。本系統(tǒng)的安全設(shè)計具體體現(xiàn)在用戶權(quán)限的分配。
2.3.1 ArchestrA安全模式

　在ArchestrA環(huán)境中，安全性不僅控制用戶訪問的接口，而且控制訪問的對象屬性及它們所代表的數(shù)據(jù)。
在GR中，每個Galaxy管理自己的安全模式，如圖5所示。Galaxy具有以下所示的三級安全模式：
?。?）與特定角色相關(guān)聯(lián)的用戶；
　（2）與特定的映射到安全組的系統(tǒng)管理、配置、運行時（操作）權(quán)限等相關(guān)聯(lián)的角色；
　（3）與Galaxy中特定對象相關(guān)聯(lián)的安全組。
默認的Galaxy安全模型包括：
?。?）兩個用戶：默認用戶（DefaultUser）和管理員（Administrator），均具有全部操作權(quán)限；
?。?）一個命名為Default的安全組；
?。?）兩個安全角色：默認（Default）和管理員（Administrator），均具有全部的權(quán)限。

　安全模型定義了一種級聯(lián)模型，用戶與特定角色相關(guān)聯(lián)，角色與特定安全組相關(guān)聯(lián)，安全組與特定對象相關(guān)聯(lián)。運行中的對象之間、行為之間、進程之間的權(quán)限均可以不同。
2.3.2 安全認證模式
  為了便于Galaxy的移植，本系統(tǒng)采用Galaxy安全認證模式：使用本地Galaxy配置進行身份驗證。指定有關(guān)Galaxy的安全性并包含在特定的Galaxy級別之上。當用戶登錄之后，檢查安全證書，在Galaxy級別上賦予訪問活動區(qū)域的權(quán)限。
2.3.3 安全組
　Galaxy中的每一個對象唯一地屬于一個安全組?？梢愿鶕?jù)實際需求創(chuàng)建和管理安全組。每個安全組可以映射到一個或多個角色。安全組確定了該角色是否具有訪問該組對象的權(quán)限。
本系統(tǒng)中，保留系統(tǒng)默認的名為“Default”的安全組，Galaxy中所有對象均默認被包含在這個安全組中。
2.3.4 角色
　系統(tǒng)可以根據(jù)實際組織架構(gòu)和工作需求來創(chuàng)建和管理用戶角色。系統(tǒng)創(chuàng)建時默認有兩個角色：默認（Default）和管理員（Administrator），均具有全部的權(quán)限。
　本系統(tǒng)新增4種安全角色，分別為查看（Viewer）、操作（Operator）、管理（Manager）和開發(fā)（Developer），根據(jù)每個角色的職責確定其通用權(quán)限及操作權(quán)限。
2.3.5 用戶
　在Galaxy認證模式下，通過增加用戶名來擴展用戶個數(shù)，并分別指定到各自的角色中。
默認用戶（DefaultUser）被設(shè)計為最低權(quán)限用戶。按需求為每種角色增加不同的用戶，以方便不同角色的操作員登錄系統(tǒng)進行不同權(quán)限的操作。
3 遠動系統(tǒng)特點
　本系統(tǒng)采用ArchestrA技術(shù)搭建，具備以下特點：
　（1）利用單一的模型建立直觀的設(shè)備模型，消除了不協(xié)調(diào)的操作實踐，支持簡化的一致性操作運行，實現(xiàn)了操作與界面風格的一致性；
?。?）基于模板對象的開發(fā)和維護，模板被一次設(shè)計與創(chuàng)建之后，類似功能可重復使用，降低了共同模型的復雜性；
　（3）集成和集中的安全策略，確保操作的安全；
?。?）簡便靈活的報警系統(tǒng)，集報警生成、顯示、存儲、輸出為一體；
?。?）靈活的數(shù)據(jù)連通性，包括歷史數(shù)據(jù)庫、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、維護系統(tǒng)等；
　（6）靈活的部署和負載分配，能夠做到負載均衡；
　（7）智能性和可靠性，利用強大的分布式體系架構(gòu)，管理節(jié)點可通過其他計算機進行備份，兩個管理節(jié)點可互相備份；
?。?）集中的開發(fā)、部署與維護，保持系統(tǒng)的一致性。
　基于ArchestrA技術(shù)實現(xiàn)了牽引供電遠動監(jiān)控系統(tǒng)，供電調(diào)度人員可以通過該系統(tǒng)對各被控站供電設(shè)備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，進行單獨遙控、程序遙控、復歸操作等控制操作。利用數(shù)據(jù)庫管理功能，能自動生成各類報表，可實現(xiàn)故障分類及查詢功能，調(diào)度員能及時掌握牽引供電設(shè)備的運行狀態(tài)。從而大大提高了工作效率和操作安全性，提升了管理能力。
參考文獻
[1] 秦承剛，程林峰．Wonderware工控軟件的應(yīng)用及分析[J]．中國設(shè)備工程，2005（3）：28-30．
[2] 楊艷．基于Wonderware的鋼廠能源信息管理系統(tǒng)的研究[D]．武漢：武漢理工大學，2008．