本發(fā)明涉及鐵路地震預(yù)警防護技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系統(tǒng)信息處理平臺。

背景技術(shù)：

中國是世界上地震活動最強烈和地震災(zāi)害最嚴重的國家之一，隨著我國高速鐵路建設(shè)快速的發(fā)展，列車運行速度和密度的不斷提高，當發(fā)生地震時，哪怕是較小震級的地震對路基、軌道、橋梁等的沖擊都可能會導(dǎo)致危害旅客生命安全的重大事故，如果能提早哪怕是短短的幾十秒實施報警和處置，將大大降低旅客生命財產(chǎn)損失。因此建立高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測不僅具有重要的經(jīng)濟意義，而且還具備重大的社會意義。

既有高速鐵路地震監(jiān)測系統(tǒng)是按線設(shè)計建設(shè)，沒有提供地震預(yù)警功能，沒有集中統(tǒng)一的鐵路局信息處理中心，導(dǎo)致高速鐵路既有地震災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)各自獨立運行、互不連通，技術(shù)架構(gòu)不開放，信息處理流程不統(tǒng)一，同一設(shè)備供應(yīng)商安裝于不同線路的軟件界面不相同、不兼容，與路內(nèi)、外相關(guān)信息系統(tǒng)接口定義復(fù)雜、難以聯(lián)通等問題，影響了地震災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的深化應(yīng)用。因此，建立地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系統(tǒng)的信息處理平臺，形成以鐵路局為中心的兩級架構(gòu)的地震預(yù)警立體網(wǎng)絡(luò)，對于充分利用資源，避免重復(fù)建設(shè)，提高災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用水平有著重要的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系統(tǒng)信息處理平臺，平臺提供了多臺P波預(yù)警和地震緊急處置等功能，提升了高鐵地震災(zāi)害發(fā)生時的防護效果和高鐵列車運營的安全性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系統(tǒng)信息處理平臺，包括：

信息接收模塊，用于實時接收管轄范圍內(nèi)現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測信息、警報信息與設(shè)備狀態(tài)信息，實時接收車載地震裝置的狀態(tài)信息，實時接收相鄰鐵路局中心系統(tǒng)的警報信息，實時接收地震臺網(wǎng)中心的監(jiān)測信息、預(yù)警信息與速報信息；

信息處理模塊，用于對接收到的各個信息按照時間優(yōu)先順序進行綜合分析處理，以判斷是否發(fā)生地震；若確認發(fā)生地震，則根據(jù)綜合分析處理獲得的震中經(jīng)緯度、震級、震源深度、影響范圍生成相應(yīng)級別的緊急處置信息；

信息發(fā)布模塊，用于采用GPRS或者GSM-R小區(qū)廣播方式向車載地震裝置發(fā)送相應(yīng)級別的緊急處置信息，通過現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備向牽引供電系統(tǒng)與列控系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)級別的緊急處置信息，以及直接向管轄范圍內(nèi)受影響的線路以及相鄰鐵路局中心系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)級別的緊急處置信息；

信息存儲模塊，用于存儲信息接收模塊接收到的所有信息，以及信息處理模塊處理獲得的信息；

信息顯示模塊，其包括：監(jiān)測業(yè)務(wù)終端，用于實時顯示信息接收模塊接收到的各種警報信息、預(yù)警信息與速報信息，以及實時顯示信息處理模塊生成的相應(yīng)級別的緊急處置信息；監(jiān)測維護終端，用于顯示監(jiān)測業(yè)務(wù)終端所能顯示的各項信息，以及系統(tǒng)設(shè)備與現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)信息。

誤報解除模塊，用于當發(fā)現(xiàn)誤報時，向車載地震裝置、牽引供電系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、管轄范圍內(nèi)受影響的線路以及相鄰鐵路局中心系統(tǒng)發(fā)送誤報解除信息。

所述監(jiān)測維護終端還在相應(yīng)設(shè)備發(fā)生故障時，顯示相應(yīng)的故障信息；所述監(jiān)測維護終端，還顯示車載地震裝置的狀態(tài)信息，并動態(tài)監(jiān)測車載地震裝置所屬的GSM-R小區(qū)。

所述監(jiān)測維護終端，還用于在地震結(jié)束后，向外發(fā)送警報解除信息；以及，在地震結(jié)束后，當確認地震預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備工作正常時，向外發(fā)送系統(tǒng)恢復(fù)信息。

所述信息處理模塊實時的根據(jù)信息接收模塊接收到的信息進行計算，從信息接收模塊接收到信息至信息處理模塊最終成相應(yīng)級別的緊急處置信息的時間≦0.1s；

所述信息發(fā)布模塊實時將相應(yīng)級別的緊急處置信息向外傳輸，其中傳輸至車載地震裝置的時間≦2.0s，傳輸至相鄰鐵路局中心系統(tǒng)的時間≦0.5s，其余的傳輸時間均≦0.1s；

系統(tǒng)具有故障自檢測功能及故障處理和恢復(fù)功能，各模塊均采用冗余措施，系統(tǒng)的平均故障間隔時間≥105h；

系統(tǒng)支持7×24小時工作方式，在任意時刻能正常工作的概率達到99.99％。

信息處理平臺以GPRS方式接入到GSM-R通信系統(tǒng)中并預(yù)留小區(qū)廣播接入方式；

信息處理平臺采用冗余設(shè)置方式并配合相應(yīng)的安全隔離設(shè)施與地震臺網(wǎng)中心通信；各種信息的通信方式如下：a、地震臺網(wǎng)中心發(fā)送的監(jiān)測信息包括高鐵沿線100km范圍內(nèi)強震臺站三分向?qū)崟r加速度波形數(shù)據(jù)，加速度值單位為gal，波形數(shù)據(jù)內(nèi)容包括臺站編碼、采集日期、時間以及miniseed格式的監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)打包時間小于1s；b、預(yù)警信息為預(yù)警震級3級以上的地震預(yù)警信息，需要在5秒內(nèi)將預(yù)警信息傳輸?shù)叫畔⑻幚砥脚_，預(yù)警信息內(nèi)容包括：震源經(jīng)緯度、震源深度、預(yù)估地震震級、預(yù)警發(fā)布日期、時間、報次，以及預(yù)估鐵路沿線各區(qū)間加速度分布峰值；c、速報信息為地震臺網(wǎng)中心管轄范圍內(nèi)的震級3級以上的地震速報信息，需要在120秒內(nèi)傳輸?shù)叫畔⑻幚砥脚_，速報信息內(nèi)容包括：震源經(jīng)緯度、震源深度、地震震級、速報發(fā)布日期、時間與參考地名；

信息處理平臺采用冗余設(shè)置方式與相鄰鐵路局中心系統(tǒng)通信，采用TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，信息處理平臺將獲得的信息進行綜合分析，統(tǒng)一處理，在發(fā)生地震時自動生成相應(yīng)級別的緊急處置信息，并快速向列控、牽變等外部系統(tǒng)以及地震車載裝置發(fā)送；同時，還對信息處理平臺的傳輸效率、可靠性、有效性、可維護性與安全性等進行了描述，確保信息系統(tǒng)本身穩(wěn)定可靠，從而提升了鐵路災(zāi)害的防護水平和高鐵列車運營的安全性；此外，信息處理平臺提供地震結(jié)束后的警報解除與震后恢復(fù)功能，保證系統(tǒng)地震發(fā)生后恢復(fù)正常運行工作狀態(tài)；此外，對于產(chǎn)生的誤報也能即時解除，保障地震誤報后列車迅速恢復(fù)正常運行，大大提高鐵路運輸生產(chǎn)效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系統(tǒng)信息處理平臺的模塊示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的信息處理平臺的總體架構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的信息處理平臺的邏輯架構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的信息處理平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的信息處理平臺的具體硬件架構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的信息處理平臺的網(wǎng)絡(luò)方案示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的信息處理平臺的信息處置方法流程圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的信息處理平臺總的響應(yīng)時間示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的信息處理平臺總處理大西綜合試驗線部署示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明實施例提供一種高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系統(tǒng)信息處理平臺(以下簡稱信息處理平臺)，如圖1所示，其主要包括：

信息接收模塊，用于實時接收管轄范圍內(nèi)現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測信息、警報信息與設(shè)備狀態(tài)信息，實時接收車載地震裝置的狀態(tài)信息，實時接收相鄰鐵路局中心系統(tǒng)的警報信息，實時接收地震臺網(wǎng)中心的監(jiān)測信息、預(yù)警信息與速報信息；

信息處理模塊，用于對接收到的各個信息按照時間優(yōu)先順序進行綜合分析處理，以判斷是否發(fā)生地震；若確認發(fā)生地震，則根據(jù)綜合分析處理獲得的震中經(jīng)緯度、震級、震源深度、影響范圍生成相應(yīng)級別的緊急處置信息；

信息發(fā)布模塊，用于采用GPRS或者GSM-R小區(qū)廣播方式向車載地震裝置發(fā)送相應(yīng)級別的緊急處置信息，通過現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備向牽引供電系統(tǒng)與列控系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)級別的緊急處置信息，以及直接向管轄范圍內(nèi)受影響的線路以及相鄰鐵路局中心系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)級別的緊急處置信息；

信息存儲模塊，用于存儲信息接收模塊接收到的所有信息，以及信息處理模塊處理獲得的信息；本發(fā)明實施例中，對各類信息的存儲要求如下：峰值小于等于2gal的地震波形信息保存不少于28天；峰值大于2gal的地震波形信息保存不少于3年；地震警報及緊急處置信息永久保存；設(shè)備狀態(tài)信息保存時間不少于5年。

信息顯示模塊，包括監(jiān)測業(yè)務(wù)終端和監(jiān)測維護終端，其中：監(jiān)測業(yè)務(wù)終端，用于實時顯示信息接收模塊接收到的各種警報信息、預(yù)警信息與速報信息，以及實時顯示信息處理模塊生成的相應(yīng)級別的緊急處置信息；監(jiān)測維護終端，用于顯示監(jiān)測業(yè)務(wù)終端所能顯示的各項信息，以及系統(tǒng)設(shè)備與現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備的工作狀態(tài)信息。

誤報解除模塊，用于當發(fā)現(xiàn)誤報時，向車載地震裝置、牽引供電系統(tǒng)、列控系統(tǒng)、管轄范圍內(nèi)受影響的線路以及相鄰鐵路局中心系統(tǒng)發(fā)送誤報解除信息。示例性的，通過檢測后續(xù)波形對P波預(yù)警信息進行確認，或接收地震臺網(wǎng)自動速報信息進行確認。當發(fā)現(xiàn)誤報時自動向車載地震裝置、牽引供電系統(tǒng)、列控系統(tǒng)以及相鄰鐵路局中心系統(tǒng)發(fā)送誤報解除信息，監(jiān)控單元自動恢復(fù)到非報警狀態(tài)。誤報解除后，司機按允許速度行車。

本發(fā)明實施例中，監(jiān)測維護終端不僅可以將系統(tǒng)接收的信息實時顯示，還可以實現(xiàn)警報解除與震后系統(tǒng)恢復(fù)功能，具體的：在地震發(fā)生時，信息處理平臺發(fā)出緊急處置信息后，根據(jù)國家地震臺網(wǎng)確報信息確定地震事件結(jié)束，發(fā)送警報解除信息，控制地震預(yù)警系統(tǒng)自動恢復(fù)。在地震發(fā)生后，確認地震預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備工作正常，向外發(fā)送震后系統(tǒng)恢復(fù)信息，控制地震預(yù)警系統(tǒng)自動恢復(fù)。

此外，監(jiān)測維護終端還負責各設(shè)備(模塊)的監(jiān)控，當相應(yīng)設(shè)備發(fā)生故障時，顯示相應(yīng)的故障信息；另外，還顯示車載地震裝置的狀態(tài)信息，并動態(tài)監(jiān)測車載地震裝置所屬的GSM-R小區(qū)。

以上為本發(fā)明實施例所提供的信息處理平臺的主要組成模塊及其相應(yīng)的功能，下面針對信息處理平臺的性能、設(shè)計，以及信息的處置方式做進一步介紹。

一、信息處理平臺的性能

地震預(yù)警最核心的指標是時間，通過鐵路局中心系統(tǒng)的快速處理能力，可以大大降低地震相應(yīng)時間。鐵路局中心系統(tǒng)響應(yīng)時間是指從接收到地震監(jiān)測信息至地震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的緊急處置信息發(fā)送到相關(guān)系統(tǒng)接口所需要的時間。主要包括：緊急處置信息生成時間和緊急處置信息傳輸時間，對于閾值報警和P波預(yù)警的系統(tǒng)響應(yīng)時間如下：

1)緊急處理信息生成時間，

高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系根據(jù)信息接收模塊接收到的信息進行計算，主要計算地震影響線路、臺站、鐵路局中心系統(tǒng)、信號接口單元、調(diào)度系統(tǒng)范圍等，從信息接收模塊接收到信息至信息處理模塊最終成相應(yīng)級別(Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級)的緊急處置信息的時間≦0.1s(95％概率)。

2)緊急處置信息傳輸時間

所述信息發(fā)布模塊實時將相應(yīng)級別的緊急處置信息向外傳輸，其中：

傳輸至車載地震裝置的時間≦2.0s(GPRS方式95％概率下)。

傳輸至相鄰鐵路局中心系統(tǒng)的時間≦0.5s；

其余的傳輸時間均≦0.1s，包括：傳輸至現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備、傳輸至信號接口單元、傳輸至調(diào)度系統(tǒng)接口。

3)可靠性

系統(tǒng)具有故障自檢測功能及故障處理和恢復(fù)功能，系統(tǒng)具有故障自檢測功能及故障處理和恢復(fù)功能，各模塊均采用冗余措施，系統(tǒng)的平均故障間隔時間≥105h。

4)有效性

信息處理平臺閾值報警、P波預(yù)警、緊急處置均應(yīng)具有較強的有效性，支持7×24小時工作方式，在任意時刻能正常工作的概率達到99.99％。

5)可維護性

信息處理平臺的軟件具備完備的異常信息記錄和故障日志功能，以便于調(diào)試與分析；系統(tǒng)設(shè)備具有良好的網(wǎng)絡(luò)管理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)自檢測、自診斷以及遠程檢測和診斷的功能；所選用的設(shè)備應(yīng)是少維修或無維修的，實現(xiàn)模數(shù)化和標準化。軟件的操作界面應(yīng)簡潔明了、便于維護。

6)安全性

信息處理平臺滿足《信息系統(tǒng)安全等級保護基本要求》(GB/T 22239-2008)所規(guī)定的三級保護能力中對設(shè)計方的要求。

二、信息處理平臺的設(shè)計

1、信息處理平臺的總體架構(gòu)

信息處理平臺按照兩層結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖2所示。地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系統(tǒng)作為第一層，設(shè)置在鐵路局，第二層是布設(shè)在鐵路沿線的現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備。鐵路局中心系統(tǒng)作為地震信息匯聚、處理的核心，負責全局管轄范圍內(nèi)地震信息的綜合判識、地震影響范圍的計算、地震緊急處置的發(fā)送等，并通過與國家地震臺網(wǎng)接口和相鄰鐵路局接口，形成立體化的地震預(yù)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

圖2中，前端接口服務(wù)器、鄰局接口服務(wù)器、臺網(wǎng)接口服務(wù)器即為前述的信息接收模塊，用于相應(yīng)的接收來自現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備、車載地震裝置、相鄰鐵路局中心系統(tǒng)地震臺網(wǎng)中心的相關(guān)信息。

前端預(yù)警服務(wù)器、緊急處置服務(wù)器、地理信息服務(wù)器和通信應(yīng)用服務(wù)器即為信息處理模塊，負責對接收到的信息進行匯總處理，并生成相應(yīng)級別的緊急處置信息。

前端接口服務(wù)器、GPRS通信服務(wù)器、小區(qū)廣播通信服務(wù)器、地震GPRS接口服務(wù)器、地震小區(qū)廣播中心即為信息發(fā)布模塊，采用相應(yīng)的無線通信方式，將緊急處置信息發(fā)送給相關(guān)裝置、系統(tǒng)等。

通信日志服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備即為信息存儲模塊，負責各種數(shù)據(jù)的存儲。

監(jiān)測業(yè)務(wù)終端和監(jiān)測維護終端，也即信息顯示模塊，監(jiān)測業(yè)務(wù)終端主要負責相關(guān)信息的顯示；監(jiān)測維護終端處理顯示相關(guān)信息外，還負責發(fā)送警報解除信息、系統(tǒng)恢復(fù)信息等，其數(shù)量可以根據(jù)實際需求來確定。

維護管理服務(wù)器和緊急處置服務(wù)器即為誤報解除模塊，主要負責向相關(guān)裝置、系統(tǒng)發(fā)送誤報解除信息。

2、信息處理平臺的邏輯架構(gòu)

信息處理平臺采用多層架構(gòu)設(shè)計，分為展現(xiàn)層、應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層、接口層、系統(tǒng)軟件層和系統(tǒng)硬件層7層，具體關(guān)系如圖3所示。

系統(tǒng)硬件層包括預(yù)警服務(wù)器、緊急處置服務(wù)器、接口服務(wù)器、地理信息服務(wù)器、維護管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、時鐘同步服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備，數(shù)據(jù)備份采用磁盤陣列。系統(tǒng)軟件層包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、存儲/備份系統(tǒng)、應(yīng)用中間件、通信中間件、數(shù)據(jù)中間件等、防病毒系統(tǒng)。

接口層包括地震監(jiān)測臺站接口、國家地震臺網(wǎng)中心接口、GSM-R通信系統(tǒng)接口、信號接口單元接口、調(diào)度系統(tǒng)接口、相鄰鐵路局數(shù)據(jù)交換接口、地震信息綜合分析平臺接口等。

數(shù)據(jù)層包括地震監(jiān)測數(shù)據(jù)、地震警報數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、緊急處置指令數(shù)據(jù)、路局中心與接入系統(tǒng)間的通信交互過程數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。

服務(wù)層采用SOA架構(gòu)的方式，提供數(shù)據(jù)服務(wù)、業(yè)務(wù)服務(wù)、流程服務(wù)、訪問服務(wù)、安全認證服務(wù)、以及提供系統(tǒng)日志、系統(tǒng)資源監(jiān)控等系統(tǒng)功能服務(wù)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)協(xié)議和格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)訂閱/發(fā)布、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、地震警報、緊急處置命令生成等功能。

應(yīng)用層功能主要由后臺服務(wù)模塊提供，包括地震預(yù)警P波識別模塊、地震影響范圍計算模塊、地震警報信息發(fā)布模塊、地震臺網(wǎng)中心接入模塊、中心與臺站、信號等接口單元信息交互模塊、地震數(shù)據(jù)存儲與分析模塊、系統(tǒng)診斷與維護模塊、資源管理、日志管理、業(yè)務(wù)監(jiān)控模塊。

界面層主要由客戶端軟件提供，采用WebService和MQ等協(xié)議與后臺進行交互，提供地震信息監(jiān)控操作、基于GIS的地震信息綜合展示、數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計分析、地震波形分析/展示等界面功能。

3、信息處理平臺的數(shù)據(jù)架構(gòu)

信息處理平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖4所示，信息處理平臺與外部接入系統(tǒng)之間有大量數(shù)據(jù)交換，接口系統(tǒng)多，數(shù)據(jù)處理方式不同。數(shù)據(jù)類型主要有臺站波形數(shù)據(jù)、地震報警、預(yù)警數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等。平臺在與外部接入系統(tǒng)交互的過程中會產(chǎn)生一些記錄通信過程數(shù)據(jù)、生成的緊急處置命令數(shù)據(jù)等，此外還有一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運營維護數(shù)據(jù)等。如果系統(tǒng)數(shù)據(jù)缺乏整體規(guī)劃，將導(dǎo)致系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向混亂，極大地限制系統(tǒng)整體功能的發(fā)揮。因此必須從系統(tǒng)的角度，對路局中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分析，按業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)Ω鞣N數(shù)據(jù)進行分類，對各類數(shù)據(jù)進行綜合分析，給出數(shù)據(jù)的整體組織圖、各種數(shù)據(jù)可能的存儲方式、數(shù)據(jù)交換方式，并對數(shù)據(jù)共享及其實現(xiàn)方式、數(shù)據(jù)備份方法及方式、數(shù)據(jù)同步方法及方式給出清晰的描述。

數(shù)據(jù)架構(gòu)規(guī)劃應(yīng)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量、實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、提升應(yīng)用系統(tǒng)擴展性和靈活性、支持企業(yè)級數(shù)據(jù)倉庫的實現(xiàn)。路局中心系統(tǒng)包含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)域、規(guī)則數(shù)據(jù)域、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)域、和運行維護數(shù)據(jù)域4個數(shù)據(jù)領(lǐng)域。

1)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)域

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)域包含了對路局中心系統(tǒng)在進行地震預(yù)警、報警過程中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)的定義，其中包括地震監(jiān)測波形數(shù)據(jù)、地震預(yù)警數(shù)據(jù)、地震報警數(shù)據(jù)、設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、緊急處置命令數(shù)據(jù)、與外部通信交互過程數(shù)據(jù)(主要是信息接收狀態(tài)、信息發(fā)送狀態(tài)等)等。

2)規(guī)則數(shù)據(jù)域

規(guī)則數(shù)據(jù)域包含了系統(tǒng)對在地震報警、預(yù)警過程中使用規(guī)則的定義，包含了系統(tǒng)對于業(yè)務(wù)情況處理時所包含的業(yè)務(wù)規(guī)則，如地震誤報識別、地震P波影響范圍、地震S波影響范圍、地震緊急處置命令發(fā)送時機等規(guī)則。

3)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)域

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)域包含了對路局中心系統(tǒng)使用資源的定義，可理解為統(tǒng)一基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，其中包括固定和移動設(shè)備(臺站、臺網(wǎng)、線路、通信信號設(shè)備、牽引供電和信號接口單元設(shè)備、調(diào)度系統(tǒng)、動車組(機車車輛))、以及GIS地圖、人員等的描述。

4)運行維護數(shù)據(jù)域

運行維護數(shù)據(jù)域包括了系統(tǒng)運行維護過程中產(chǎn)生的以及使用資源的定義，包括系統(tǒng)用戶定義數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行配置數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)、系統(tǒng)運行日志數(shù)據(jù)等。

信息處理平臺的數(shù)據(jù)在各路局信息機房內(nèi)通過專業(yè)存儲設(shè)備進行存儲備份，各路局中心系統(tǒng)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)在綜合處理分析平臺中集中存儲備份。鐵路局中心系統(tǒng)存儲所有地震監(jiān)測數(shù)據(jù)、地震事件、地震警報、緊急處置和設(shè)備狀態(tài)信息，所有存儲數(shù)據(jù)應(yīng)能檢索與回放。實時連續(xù)記錄數(shù)據(jù)保存不少于28天；設(shè)定觸發(fā)(大于2gal)記錄信息保存不少于3年；地震事件信息永久保存；緊急處置和設(shè)備狀態(tài)信息保存不少于5年。

4、信息處理平臺的硬件架構(gòu)

信息處理平臺的具體硬件架構(gòu)如圖5所示，為保障地震預(yù)警監(jiān)測路局中心系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，服務(wù)器宜采用雙機配置，集群部署，當單個服務(wù)器出現(xiàn)故障時不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效，性能滿足地震預(yù)警快速處理的需要。具體包括前端預(yù)警服務(wù)器、前端接口服務(wù)器、緊急處置服務(wù)器、地理信息服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、鄰局接口服務(wù)器、維護管理服務(wù)器、臺網(wǎng)接口服務(wù)器、通信應(yīng)用服務(wù)器、通信日志服務(wù)器、GPRS通信服務(wù)器、地震GPRS接口服務(wù)器、小區(qū)廣播通信服務(wù)器(預(yù)留)、地震小區(qū)廣播中心(預(yù)留)、時間同步設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、監(jiān)測業(yè)務(wù)終端和監(jiān)測維護終端等。其中：

(1)前端預(yù)警服務(wù)器用于多臺P波預(yù)警。

(2)前端接口服務(wù)器用于與監(jiān)控單元、前端預(yù)警服務(wù)器及緊急處置服務(wù)器互聯(lián)。

(3)緊急處置服務(wù)器用于地震緊急處置信息的生成與發(fā)布。

(4)地理信息服務(wù)器用于空間地理圖元的分析、計算以及發(fā)布。

(5)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于數(shù)據(jù)的集中存儲。

(6)鄰局接口服務(wù)器用于與相鄰鐵路局中心系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。

(7)維護管理服務(wù)器用于用戶權(quán)限、系統(tǒng)日志等參數(shù)設(shè)置，以及程序升級、發(fā)布。

(8)臺網(wǎng)接口服務(wù)器用于與國家(省級)地震臺網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交互。

(9)通信應(yīng)用服務(wù)器用于緊急處置信息影響范圍涵蓋的GSM-R小區(qū)的計算。

(10)通信日志服務(wù)器用于鐵路局中心系統(tǒng)與車載地震裝置之間收發(fā)的數(shù)據(jù)信息的記錄。

(11)GPRS通信服務(wù)器用于鐵路局中心系統(tǒng)管轄范圍內(nèi)車載地震裝置所在的位置及工作狀態(tài)的監(jiān)測。

(12)地震GPRS接口服務(wù)器用于向GSM-R系統(tǒng)以GPRS方式發(fā)送緊急處置信息。

(13)小區(qū)廣播通信服務(wù)器用于生成緊急處置小區(qū)廣播短消息。

(14)地震小區(qū)廣播中心用于向GSM-R系統(tǒng)以小區(qū)廣播方式發(fā)送緊急處置信息。

(15)NTP服務(wù)器為鐵路局中心系統(tǒng)、現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備等提供時間同步功能。

(16)監(jiān)測業(yè)務(wù)終端用于提供地震警報信息、緊急處置等內(nèi)容的可視化界面。

(17)監(jiān)測維護終端用于提供地震警報信息、緊急處置、設(shè)備狀態(tài)等內(nèi)容的可視化和運行維護操作界面。

5、信息處理平臺的網(wǎng)絡(luò)方案

信息處理平臺的網(wǎng)絡(luò)方案示意圖如圖6所示，信息處理平臺采用鐵路專用通信網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，與地震部門的互聯(lián)采用公用專線，所采用的通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采取必要的安全措施。

信息處理平臺與現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備之間采用鐵路專用通信線路(或通道)，宜采用星形結(jié)構(gòu)。

(1)鐵路局中心系統(tǒng)機房局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)帶寬不低于1000Mbit/s。

(2)監(jiān)測業(yè)務(wù)終端、監(jiān)測維護終端宜采用專用通信線路(或通道)連接維護管理服務(wù)器，傳輸帶寬不低于10Mbit/s。

(3)國家或省級地震臺網(wǎng)信息通過網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備接入鐵路局中心系統(tǒng)，傳輸帶寬不低于10Mbit/s，并采用雙線路(或通道)冗余設(shè)置。

(4)相鄰鐵路局中心系統(tǒng)之間采用專用通信線路(或通道)，傳輸帶寬不低于10Mbit/s，并采用雙線路(或通道)冗余設(shè)置。

(5)鐵路局中心系統(tǒng)與GSM-R通信系統(tǒng)之間采用專用通信線路(或通道)，傳輸帶寬不低于4Mbit/s，并采用雙線路(或通道)冗余設(shè)置。

(6)接入鐵路局中心系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口宜采用FE接口。

6、信息處理平臺的接口方案

1)物理層

信息處理平臺物理層通道為2M以上數(shù)字通道，信息處理平臺與車載地震裝置通過GPRS和小區(qū)廣播短消息兩種方式交互數(shù)據(jù)。

2)網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議采用IP協(xié)議

3)傳輸層

傳輸層協(xié)議采用面向連接的TCP協(xié)議，鐵路局中心系統(tǒng)到車載緊急處置間傳輸層協(xié)議采用UDP協(xié)議。

4)會話層

支持MQ、SOCKET、WebService等協(xié)議

5)表示層

信息報文格式分為報文頭、報文正文、報文尾三部分，具體如下表1所示，其中報文編碼規(guī)則采用UTF-8進行編碼。

表1信息報文格式

(1)信息處理平臺與臺站監(jiān)控單元的接口

信息處理平臺與臺站監(jiān)控單元通過TCP/IP協(xié)議建立鏈接，信息處理平臺接收臺站監(jiān)控單元傳輸過來的地震預(yù)警信息、地震閾值報警信息，誤報解除信息、處置回執(zhí)信息、設(shè)備狀態(tài)信息以及心跳網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等信息，將緊急處置信息、震后恢復(fù)命令等處置信息發(fā)送到臺站監(jiān)控單元。

(2)信息處理平臺與信號接口單元的接口

信息處理平臺與信號監(jiān)控單元通過TCP/IP協(xié)議建立鏈接，信息處理平臺接收信號接口單元傳輸過來的處置回執(zhí)信息、設(shè)備狀態(tài)信息以及心跳網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等信息，將緊急處置信息、震后恢復(fù)命令等處置信息發(fā)送到信號接口單元。

(3)信息處理平臺與GSM-R通信系統(tǒng)的接口

信息處理平臺以GPRS方式接入到GSM-R通信系統(tǒng)中并預(yù)留小區(qū)廣播接入方式。信息處理平臺通過EM-GRIS接入GSM-R通信系統(tǒng)，其接口應(yīng)滿足《GSM-R數(shù)字移動通信應(yīng)用技術(shù)條件第九分冊：數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用接口及設(shè)備》(鐵運[2012]288號)的相關(guān)規(guī)定，EM-GRIS與GPRS業(yè)務(wù)接入路由設(shè)備之間應(yīng)采用主備雙路以太網(wǎng)方式相連，EM-GRIS側(cè)應(yīng)設(shè)置防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。

(4)信息處理平臺與地震臺網(wǎng)的接口

信息處理平臺具備與中國地震臺網(wǎng)中心或省級地震臺網(wǎng)中心的接口，采用冗余設(shè)置和必要的安全隔離設(shè)施。

信息處理平臺接收國家或者省級地震臺網(wǎng)中心的主要信息包括：與高鐵線相鄰強震臺站的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，臺網(wǎng)中心地震預(yù)警數(shù)據(jù)、地震速報數(shù)據(jù)和烈度速報等數(shù)據(jù)。具體傳輸內(nèi)容如下：

①強震臺站加速度波形信息：臺網(wǎng)中心選擇性提供高鐵沿線100km范圍內(nèi)強震臺站三分向?qū)崟r加速度波形數(shù)據(jù)，加速度值單位為gal，波形數(shù)據(jù)內(nèi)容包括臺站編碼、采集日期、時間以及miniseed格式的監(jiān)測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)打包時間小于1s；高鐵地震預(yù)警系統(tǒng)利用接收的強震臺站波形信息，結(jié)合自有臺站進行多臺預(yù)警。

②臺網(wǎng)預(yù)警信息：臺網(wǎng)中心向信息處理平臺提供預(yù)警震級3級以上的地震預(yù)警信息，且要求時間在5秒內(nèi)將預(yù)警信息傳到接口系統(tǒng)，預(yù)警信息內(nèi)容包括：震源經(jīng)緯度、震源深度、預(yù)估地震震級、預(yù)警發(fā)布日期、時間，報次，預(yù)估鐵路沿線各區(qū)間加速度分布峰值等。

③臺網(wǎng)速報信息：臺網(wǎng)中心向信息處理平臺提供管轄范圍內(nèi)的震級3級以上的地震速報信息，要求在120秒內(nèi)將速報信息傳到路局中心系統(tǒng)，速報信息內(nèi)容包括：震源經(jīng)緯度、震源深度、地震震級、速報發(fā)布日期、時間，參考地名等。

信息處理平臺與臺網(wǎng)中心之間的通信協(xié)議遵循地震局相應(yīng)的軟件和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范。為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，路局中心系統(tǒng)與國家或省級臺網(wǎng)中心之間互設(shè)專用接口服務(wù)器，雙方通過接口服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的實時交互，通過網(wǎng)閘或者防火墻來進行網(wǎng)絡(luò)隔離，采用數(shù)據(jù)安全交互與存儲設(shè)備來保證雙方系統(tǒng)的安全運行。

(5)信息處理平臺與相鄰鐵路局中心系統(tǒng)的接口

信息處理平臺具備與相鄰鐵路局中心系統(tǒng)的接口，符合行業(yè)相關(guān)的信息共享與安全的規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用冗余設(shè)置。相鄰鐵路局中心系統(tǒng)之間通過鄰局接口服務(wù)器傳輸?shù)卣痖撝祱缶?、P波預(yù)警、警報誤報解除、震后恢復(fù)等信息，采用TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸。

7、信息處理平臺的關(guān)鍵技術(shù)

信息處理平臺的關(guān)鍵技術(shù)在前文已經(jīng)結(jié)合相應(yīng)的模塊進行了描述，下面主要針對各項關(guān)鍵技術(shù)做進一步的介紹。

(1)多端口、多數(shù)據(jù)類型實時接入技術(shù)

信息處理平臺與多個外部接入系統(tǒng)有大量數(shù)據(jù)交換。接入數(shù)據(jù)主要包括地震波形數(shù)據(jù)、地震報警數(shù)據(jù)、地震預(yù)警數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、控制指令回執(zhí)數(shù)據(jù)、震后恢復(fù)行車數(shù)據(jù)等。外部接入系統(tǒng)包括：地震監(jiān)測臺站、省級臺網(wǎng)、相鄰路局中心系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、信號接口單元、綜合分析處理平臺等。外部接入系統(tǒng)繁多、接入數(shù)據(jù)類型眾多、數(shù)據(jù)交換量大、數(shù)據(jù)發(fā)送頻繁、要求快速、實時處理是鐵路局中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入的特點，也是系統(tǒng)處理的難點之一。

系統(tǒng)軟件采用SOA架構(gòu)，搭建靈活、穩(wěn)定的信息處理平臺。平臺內(nèi)集成了接口通信模塊。通信模塊主要實現(xiàn)外部系統(tǒng)的接入、接出；通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換；報文數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換；通信狀態(tài)的維護等。同時高鐵地震監(jiān)測預(yù)警路局中心系統(tǒng)對外提供統(tǒng)一的接口接入，在接口接入層，平臺開發(fā)多種協(xié)議適配器，支持多種協(xié)議如TCP/IP、MO、WebService等的接入。平臺提供內(nèi)部定制的接口訪問協(xié)議，所有客戶端業(yè)務(wù)模塊插件通過相同規(guī)格接口簇掛接到客戶端框架容器總線上，模塊間的調(diào)用采用統(tǒng)一接口訪問方法，使得客戶端軟件系統(tǒng)的軟件模塊管理更加清晰、簡單明了，調(diào)用高效、可靠。

(2)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

信息處理平臺數(shù)據(jù)交換具有數(shù)據(jù)量大、查詢分析復(fù)雜、計算時間要求短等特點。系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行存儲和分析，使系統(tǒng)處理更加迅速、優(yōu)化、可靠。

系統(tǒng)在軟件架構(gòu)方面，采用SOA形式來搭建，業(yè)務(wù)模型、安全管理和技術(shù)平臺統(tǒng)一化。系統(tǒng)在界面、功能、數(shù)據(jù)和流程等各個層次上均能達到高度統(tǒng)一、有機集成。對數(shù)據(jù)進行分域建模，將數(shù)據(jù)從整體上分為在線生產(chǎn)類型庫、離線歷史數(shù)據(jù)庫。生產(chǎn)庫支持實時、快速的處理過程，支持大并發(fā)數(shù)據(jù)查詢、處理，而對應(yīng)復(fù)雜的需要消耗計算資源的查詢、統(tǒng)計、分析過程，針對歷史數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)倉庫，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，將數(shù)據(jù)切分成具有定制需求的專題數(shù)據(jù)，方便用戶查詢、統(tǒng)計、報表輸出等。系統(tǒng)在硬件架構(gòu)方面，采用集群部署。對應(yīng)系統(tǒng)軟件架構(gòu)，將硬件服務(wù)器分為接口服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、時鐘同步服務(wù)器，軟件的集群和硬件的集群有機的結(jié)合起來。系統(tǒng)平臺軟硬件架構(gòu)相互支撐，支持大數(shù)據(jù)的分析處理，具有平衡配置、按需優(yōu)化、靈活多樣、穩(wěn)定安全的顯著優(yōu)勢。

(3)地震P波識別技術(shù)

地震預(yù)警必須首先解決的問題是用地震信息來快速的確定地震參數(shù)，包括P波初至?xí)r間、地震級別和震中的確定。P波預(yù)警是一項快速發(fā)展、不斷優(yōu)化的過程，世界范圍內(nèi)各相關(guān)研究機構(gòu)也在此領(lǐng)域進行深入的探索，為確保信息處理平臺實現(xiàn)既定的目標，采用了以下技術(shù)路線：沿線地震監(jiān)測臺站信息匯聚到信息處理平臺，在信息處理平臺設(shè)置了專門進行P波預(yù)警處理的軟硬件環(huán)境，并提供了系統(tǒng)集成平臺。

(4)異地預(yù)警技術(shù)

及時監(jiān)測地震的發(fā)生，根據(jù)地震發(fā)生強度和地點，快速確定地震破壞(影響)范圍，并向影響范圍內(nèi)的列車發(fā)出預(yù)警信息，相應(yīng)的系統(tǒng)采取必要的措施確保列車處于安全運行狀態(tài)，是高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測的最根本與最重要的目標，采用異地預(yù)警技術(shù)能夠更加有效的實現(xiàn)對地震影響范圍內(nèi)列車發(fā)出預(yù)警，為相應(yīng)系統(tǒng)采取措施爭取時間。異地預(yù)警的本質(zhì)就是通過時間、空間和傳輸速度的差異等帶來的時間差，本系統(tǒng)通過以下方式實現(xiàn)異地預(yù)警：

①基于S波的異地預(yù)警

鐵路沿線地震監(jiān)測臺站實時監(jiān)測地震信息，當檢測到地震動加速度超過設(shè)定的閾值時，一方面直接通過監(jiān)控單元和信號接口單元向牽引供電系統(tǒng)和信號系統(tǒng)發(fā)送地震報警信息，另一方面間S波報警信息及檢測信息發(fā)送至鐵路局中心系統(tǒng)，鐵路局中心系統(tǒng)對上述S波進行快速識別與計算，根據(jù)設(shè)定的閾值及報警級別，通過網(wǎng)絡(luò)向影響范圍內(nèi)的地震監(jiān)測臺站、信號接口單元和車載地震裝置發(fā)送預(yù)警信息，使得牽引供電系統(tǒng)、列控系統(tǒng)和車載地震裝置采取相應(yīng)措施，如果影響范圍超出本局管轄范圍，預(yù)警信息還將被發(fā)送到相鄰的鐵路局，相鄰鐵路局按照上述原則采取同樣的措施。

②基于P波的異地預(yù)警

信息處理平臺實時接收鐵路沿線地震監(jiān)測臺站和地震部門監(jiān)測臺站的監(jiān)測信息，并對監(jiān)測信息進行P波快速識別，判斷地震發(fā)生的震中、震級和震源深度，同時快速計算地震的預(yù)警級別和影響范圍，通過網(wǎng)絡(luò)向影響范圍內(nèi)的地震監(jiān)測臺站、信號接口單元和車載地震裝置發(fā)送預(yù)警信息，使得牽引供電系統(tǒng)、列控系統(tǒng)和車載地震裝置采取相應(yīng)措施，如果影響范圍超出本局管轄范圍，預(yù)警信息還將被發(fā)送到相鄰的鐵路局，相鄰鐵路局按照上述原則采取同樣的措施。

③基于國家地震預(yù)警系統(tǒng)的異地預(yù)警

信息處理平臺實時接收國家地震預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警信息，根據(jù)預(yù)警信息中的震中、震級和震源深度等信息，快速計算地震的預(yù)警級別和影響范圍，通過網(wǎng)絡(luò)向影響范圍內(nèi)的地震監(jiān)測臺站、信號接口單元和車載地震裝置發(fā)送預(yù)警信息，使得牽引供電系統(tǒng)、列控系統(tǒng)和車載地震裝置采取相應(yīng)措施，如果影響范圍超出本局管轄范圍，預(yù)警信息還將被發(fā)送到相鄰的鐵路局，相鄰鐵路局按照上述原則采取同樣的措施。

(5)預(yù)警誤報解除技術(shù)

基于P波預(yù)警是一項全世界范圍內(nèi)的尚未最終成熟的前沿技術(shù)，由于理論和技術(shù)上的限制，會產(chǎn)生誤報的情況，如果誤報信息不能及時發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，將會給高速鐵路正常的行車秩序帶來嚴重的影響，因此必須采取相應(yīng)的技術(shù)手段，確保實現(xiàn)P波預(yù)警誤報信息被及時識別和消除。本系統(tǒng)采用以下兩種方案實現(xiàn)誤報的識別與解除。

1)實時采集地震監(jiān)測信息，監(jiān)視P波預(yù)警發(fā)出后其后續(xù)S波的峰值，如果后續(xù)S波如期到來并超過設(shè)定的閾值，證明P波預(yù)警是正確的，如果后續(xù)S波沒有到來或沒有超過設(shè)定的閾值，則前期的P波預(yù)警即為誤報。

2)通過地震部門臺網(wǎng)(國家地震預(yù)警系統(tǒng))，實時接受地震預(yù)警和地震速報信息，如果在P波預(yù)警發(fā)出120s后，沒有收到國家臺網(wǎng)的地震速報信息，或速報信息中地震的強度沒有超過高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)定的閾值，則前期的P波預(yù)警即為誤報。

當確認所發(fā)送的P波預(yù)警信息為誤報信息后，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)向影響范圍內(nèi)的地震監(jiān)測臺站、信號接口單元、車載地震裝置發(fā)送預(yù)警解除信息，使得牽引供電系統(tǒng)、列控系統(tǒng)和車載地震裝置采取相應(yīng)措施，恢復(fù)列車的正常運行。如果影響范圍超出本局管轄范圍，預(yù)警信息還將被發(fā)送到相鄰的鐵路局，相鄰鐵路局按照上述原則采取同樣的措施。

(6)緊急處置命令生成技術(shù)

信息處理平臺緊急處置命令生成技術(shù)是通過應(yīng)用服務(wù)器技術(shù)和GIS空間技術(shù)的結(jié)合起來來實現(xiàn)的。空間分析是對分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。根據(jù)作用的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，可以分為：

1)基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運算；

2)基于非空間屬性的數(shù)據(jù)運算；

3)空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運算。

系統(tǒng)采用空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運算。其運用的手段包括各種幾何的邏輯運算、數(shù)理統(tǒng)計分析，代數(shù)運算等數(shù)學(xué)手段。目的是提取和傳輸?shù)卣鹩绊懛秶IS中實現(xiàn)空間分析的基本功能，包括空間查詢與量算，緩沖區(qū)分析、疊加分析、路徑分析、空間插值、統(tǒng)計分類分析等。

(7)通信故障處理技術(shù)

保證穩(wěn)定、可靠、實時的消息處理是信息處理平臺中核心的非功能性需求，其重要性不言而喻。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方式，專門提供通信接口模塊來保證穩(wěn)定、可靠的通信處理。通信處理模塊軟件設(shè)計成集群分布，軟件啟動后，可以通過配置參數(shù)啟動多個通信處理節(jié)點，通信處理節(jié)點常駐內(nèi)存，而且，通信處理節(jié)點的數(shù)量可以任意配置在多個硬件服務(wù)器中，當一臺服務(wù)器上的處理節(jié)點故障后，系統(tǒng)隨機分配空閑的節(jié)點來接管故障節(jié)點，如果一臺服務(wù)器宕機，系統(tǒng)可以無損失的將通信處理業(yè)務(wù)平移到無故障的服務(wù)器上。通信處理模塊從軟件上真正實現(xiàn)了負載均衡、故障無損切換的功能?？偨Y(jié)來說，通信處理模塊具有如下特點：

1)無限量外部端口接入

軟件可以通過擴展硬件資源來達到接入逐漸增多的外部端口數(shù)量

2)通信接口靈活配置，隨需應(yīng)變

當在運營的過程中，如果需要減少或增加外部端口接入，系統(tǒng)并不需要修改程序，通過簡單的配置就可以實現(xiàn)功能。

3)故障處理，在線恢復(fù)

故障處理涉及到兩個方面，第一是系統(tǒng)軟件節(jié)點本身故障時，可通過系統(tǒng)本身的處理機制保證軟件的正常運行，并且可以進行在線恢復(fù)，另外一個方面是外部系統(tǒng)故障并不影響系統(tǒng)本身的正常運行，當外部系統(tǒng)恢復(fù)時，系統(tǒng)可以自動重連。

(8)運行維護技術(shù)

系統(tǒng)的后臺各個軟件模塊：通信處理模塊、應(yīng)用服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊等都支持熱部署技術(shù)，可進行在線升級。當進行在線部署、升級時，不影響整體業(yè)務(wù)，方便系統(tǒng)運行維護。

三、信息處理平臺的信息處置方法

信息處理平臺的信息處置方法在前文介紹相應(yīng)模塊的功能時已經(jīng)提到，下面再做一些細化描述。

信息處理平臺實時匯聚管轄范圍內(nèi)的地震監(jiān)測臺站的警報數(shù)據(jù)、省級臺網(wǎng)中心的預(yù)警數(shù)據(jù)、速報等數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理分析，生成緊急處置命令，并向相關(guān)系統(tǒng)發(fā)送。信息處理平臺分析地震信息，生成地震處置命令，其處理流程如圖7所示：

1、地震P波預(yù)警信息處置方法

信息處理平臺接收路局管轄范圍內(nèi)的所有線路監(jiān)測臺站的P波預(yù)警信息，在多臺P波預(yù)警(3臺及其以上)到來之前，針對任意一個臺站的警報，采用先接收先處理的原則，對任何一個(或兩個)臺站的P波預(yù)警，通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)向影響范圍內(nèi)的車載裝置發(fā)送限速指令。當接收到3臺P波預(yù)警信息第一報后，計算影響范圍，通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一級限速命令到車載裝置，并將警報信息發(fā)送到相鄰鐵路局。信息處理平臺計算3臺P波影響范圍，將其與之前單臺影響范圍進行比較，通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)向車載裝置發(fā)送范圍外的誤報解除信息。信息處理平臺在收到多臺P波預(yù)警信息時，對之后的單臺P波預(yù)警不再處理。

2、閾值報警信息處置方法

信息處理平臺接收路局管轄范圍內(nèi)的所有線路監(jiān)測臺站的S波警報信息，針對每一個臺站報警，采用先接收先處理的原則，中心計算影響范圍，并向信息處理平臺影響范圍內(nèi)的臺站、信號接口單元、車載裝置發(fā)送處置指令，并將警報信息發(fā)送到相鄰鐵路局。

3、誤報解除信息處置方法

當接收到臺站或者相鄰鐵路局中心系統(tǒng)發(fā)送過來的誤報解除信息后，信息處理平臺根據(jù)此地震事件，查看之前發(fā)送的處置信息，根據(jù)處置信息，一一對應(yīng)向并相應(yīng)的目的地發(fā)送誤報解除信息。

如收到P波預(yù)警后，沒有收到閾值報警信息，且在P波預(yù)警發(fā)出120s后，沒有收到國家臺網(wǎng)的地震速報信息，可確定此預(yù)警為誤報，路局中心系統(tǒng)可通過人機交互界面向相應(yīng)目的地發(fā)送誤報解除信息。

4、警報解除處置方法

調(diào)度人員通過地震預(yù)警維護終端發(fā)送警報解除信息，警報解除以線為單位進行發(fā)送，發(fā)送到和線路關(guān)聯(lián)的臺站、信號接口單元，以及地震車載裝置。

5、震后恢復(fù)處置方法

在發(fā)送了警報解除信息后，調(diào)度人員可根據(jù)調(diào)度命令通過地震預(yù)警維護終端發(fā)送震后恢復(fù)信息，震后恢復(fù)以線為單位進行發(fā)送，發(fā)送到和線路關(guān)聯(lián)的臺站、信號接口單元，以及地震車載裝置。

6、不同地震強度處置方法

鐵路局中心系統(tǒng)信息處理平臺將不同地震警報信息按三級劃分，由低到高為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級警報。

1)Ⅰ級警報—P波預(yù)警預(yù)測加速度峰值大于等于40gal或閾值報警實測加速度峰值大于等于40且小于80gal。

2)Ⅱ級警報—閾值報警實測加速度峰值大于等于80且小于120gal。

3)Ⅲ級警報—閾值報警實測加速度峰值大于等于120gal。

信息處理平臺針對不同級別警報，生成不同的緊急處置信息，根據(jù)地震警報級別，緊急處置由低到高劃分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級處置，通過觸發(fā)車載地震裝置、牽引供電系統(tǒng)和列控系統(tǒng)三種方式實現(xiàn)，不同方式間相互獨立。具體如下：

4)Ⅰ級處置—車載地震裝置語音提示司機手動施加最大常用制動限速運行(暫定160km/h)。

5)Ⅱ級處置—列控系統(tǒng)行車控制和車載地震裝置觸發(fā)列車緊急制動。

6)Ⅲ級處置—列控系統(tǒng)行車控制和車載地震裝置觸發(fā)列車緊急制動，同時接觸網(wǎng)斷電。

另一方面，還基于上述方案進行了功能測試與綜合試驗。

一、信息處理平臺的功能測試

按照《高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)試驗實施方案》和《高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警暫行技術(shù)要求》的規(guī)定，項目組在高速鐵路系統(tǒng)試驗國家工程實驗室-運調(diào)仿真試驗室和綜合無線通信系統(tǒng)實驗室進行了模擬試驗。試驗過程中安排了大量的場景，對高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測鐵路局中心系統(tǒng)的功能進行了全面的驗證。

1、測試內(nèi)容

在實驗室，對高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警鐵路局中心系統(tǒng)的功能進行靜態(tài)條件下的模擬測試，驗證系統(tǒng)功能是否滿足需求及設(shè)計要求。驗證內(nèi)容主要包括：

(1)地震信息監(jiān)控模塊：1)通信鏈路檢測；2)P波監(jiān)控；3)S波監(jiān)控；4)臺站監(jiān)控單元設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控；5)路局中心設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控；6)誤報解除；7)控制命令下達；

8)歷史數(shù)據(jù)查詢；

(2)GIS綜合展示模塊：1)接收并顯示P波報警；2)接收并顯示S波報警；3)接收震后恢復(fù)消息；4)接收警報解除誤報解除消息；5)臺站屬性信息顯示；6)接收設(shè)備報警信息顯示；7)接收取消設(shè)備報警信息顯示；8)臺站信息查詢；9)國家臺網(wǎng)屬性信息顯示；10)國家臺網(wǎng)信息查詢；11)根據(jù)震級顯示熱度圖；12)根據(jù)地震時間顯示熱度圖；

(3)GSM-R通信處理模塊：1)數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)發(fā)；2)緊急處置信息發(fā)送范圍判斷；3)車載裝置位置管理功能；4)GPRS方式緊急處置信息發(fā)送功能；

5)小區(qū)廣播方式緊急處置信息發(fā)送功能。

2、試驗方法

充分利用高速鐵路系統(tǒng)試驗國家工程實驗室-運調(diào)仿真實驗室提供的平臺，在實驗室搭建試驗平臺，包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、地理信息服務(wù)器、接口服務(wù)器、緊緊急處置服務(wù)器、NTP服務(wù)器等。另外，系統(tǒng)中還引入了臺站仿真模擬軟件，可以模擬臺站P波預(yù)警數(shù)據(jù)、臺站S波閾值報警數(shù)據(jù)、臺站設(shè)備工作狀態(tài)數(shù)據(jù)、心跳數(shù)據(jù)、報警解除數(shù)據(jù)、臺網(wǎng)預(yù)警數(shù)據(jù)等配合試驗。在試驗室靜態(tài)模擬試驗期間，模擬不同地震數(shù)據(jù)發(fā)送，然后按照測試案例的要求設(shè)置測試條件，按照步驟對系統(tǒng)功能進行測試。對測試中發(fā)現(xiàn)的問題進行分析，調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)的功能，最終達到驗證系統(tǒng)功能的目的。

3、試驗結(jié)果及分析

試驗室靜態(tài)模擬試驗的測試結(jié)果詳見下表：試驗中對地震信息監(jiān)控模塊：通信鏈路檢測、P波監(jiān)控、S波監(jiān)控、臺站監(jiān)控單元設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、信息處理平臺設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、誤報解除、控制命令下達、歷史數(shù)據(jù)查詢；GIS綜合展示模塊：接收并顯示P波報警、接收并顯示S波報警、接收震后恢復(fù)、系統(tǒng)復(fù)位消息、接收警報解除誤報解除消息、臺站屬性信息顯示、接收設(shè)備報警信息顯示、接收取消設(shè)備報警信息顯示、臺站信息查詢、國家臺網(wǎng)信息查詢、根據(jù)震級顯示熱度圖等案例進行了測試，全部測試通過。

表2信息處理平臺試驗室靜態(tài)模擬試驗結(jié)果

表3信息處理平臺(GSM-R通信處理)試驗室靜態(tài)模擬試驗結(jié)果

4、平臺的性能測試

采用loadrunner作為信息處理平臺并發(fā)壓力測試工具，本場景以數(shù)據(jù)量最大的波形數(shù)據(jù)(AD001，1536字節(jié))作為測試數(shù)據(jù)，模擬10條線同時以0.1s的頻度向系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，每秒并發(fā)量為100個連接，以每分鐘觸發(fā)100條AD003(地震閾值報警)，隨后的5秒后觸發(fā)100條AD004(P波預(yù)警)，連續(xù)測試6小時。

測試結(jié)果如下表：

表4信息處理平臺的性能測試測試結(jié)果

信息處理平臺總的響應(yīng)時間如圖8所示，可以看出，信息處理平臺的響應(yīng)時間都在100毫秒以內(nèi)，完全滿足《高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警暫行技術(shù)要求》中的150ms規(guī)定。.

二、大西地震預(yù)警綜合試驗

1、試驗概況

信息處理平臺于2015年6月1日完成了在太原鐵路局信息機房的安裝，2015年6月25日完成了與山西省臺網(wǎng)中心移動專線設(shè)備的安裝，2015年7月1日完成了與臺網(wǎng)中心的信息傳輸試驗，2015年7月12日完成了在太原鐵路局行調(diào)臺、電調(diào)臺、工務(wù)調(diào)度、維護、相鄰路局的高鐵地震預(yù)警系統(tǒng)終端的部署。2015年7月15日開始了第一次大西高速綜合試驗-地震預(yù)警單臺站試驗，信息處理平臺開始上線運行。該信息處理平臺實現(xiàn)了實時接收忻州西牽引變電所臺站、南山分區(qū)所、陽曲西牽變所、歡咀村分區(qū)所、永興莊分區(qū)所3個地震設(shè)備廠家總共30套地震監(jiān)測儀器的波形數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和預(yù)、報警數(shù)據(jù)，并可對臺站下發(fā)相關(guān)的控制指令。同時，信息處理平臺還實時接收了山西地震局臺網(wǎng)中心晉祠、臨汾、大同3個強震臺站的波形數(shù)據(jù)和山西省地震局速報數(shù)據(jù)。信息處理平臺還與布設(shè)在忻州西牽引變電所臺站、1#中繼站、陽曲西牽變所、2#中繼站、原平西2號基站的信號接口單元連通，在發(fā)送地震預(yù)警時候，給信號接口單元下發(fā)緊急處置命令，進而控制列控系統(tǒng)。路局中心系統(tǒng)還通過通信接口單元與安裝在標動的4套車載裝置進行實時信息傳輸，當有地震預(yù)警發(fā)生時，信息處理平臺下發(fā)緊急處置指令，通過通信接口單元傳輸?shù)杰囕d裝置上，進而控制列車的運行。系統(tǒng)的部署如圖9所示。

2、試驗結(jié)果

從2015年6月在太原鐵路局信息機房進行部署開始試運行，目前已經(jīng)運行一年多時間。信息處理平臺自上線運行以來，一直處于平穩(wěn)運行狀態(tài)，各項功能指標穩(wěn)定、可靠。通過近18次的地震綜合試驗，包括單臺站測試、多臺站測試、與列控接口測試、與牽電系統(tǒng)接口測試、與車載裝置接口測試、與臺網(wǎng)中心接口測試、相鄰鐵路局間接口模擬測試、全系統(tǒng)控車試驗測試等，驗證了信息處理平臺信息處理平臺的各項功能，其性能指標和地震緊急處置均達到了試驗要求，符合預(yù)期的目標，其核心性能參數(shù)處置命令生成時間平均為20ms，滿足“高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)暫行技術(shù)要求-鐵總科技【2014】220號”中對路局中心系統(tǒng)200ms的規(guī)定。

因此，信息處理平臺的開發(fā)、研究，實現(xiàn)了構(gòu)建以路局為核心的高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，集成既有和新建的地震預(yù)警系統(tǒng)，全面實現(xiàn)高速鐵路地震災(zāi)害監(jiān)測信息的集成與共享、集中管理，形成全局統(tǒng)一的地震監(jiān)測預(yù)警中心的目標，更大程度地發(fā)揮監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)作用，對研發(fā)高速鐵路地震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和保障高鐵地震安全具有重要意義。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。