【摘要】：城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)可增強地鐵對各種突發(fā)事件的應(yīng)變能力和提高反應(yīng)速度,保障旅客生命、財產(chǎn)安全,改進地鐵服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平,技術(shù)難度高,是國家鼓勵自主創(chuàng)新的重點。城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的核心技術(shù)主要體現(xiàn)在實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫等軟件技術(shù)上,直接影響了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)規(guī)模、功能、性能和可靠性。我國在該技術(shù)上的積累薄弱、發(fā)展時問短,與國外先進技術(shù)水平差距大。因此研究實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫等關(guān)鍵技術(shù),形成自主知識產(chǎn)權(quán)的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng),對于提升軌道交通公共服務(wù)能力、提高軌道交通機電系統(tǒng)國產(chǎn)化率、降低建設(shè)成本、保障國家交通安全具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文的主要研究內(nèi)容如下：1、基于我國城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的行業(yè)需求,完成了城市軌道交通綜合監(jiān)控軟件平臺的架構(gòu)設(shè)計,包括實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)采集服務(wù)、大機界面和工程配置5個模塊。2、完成了基于內(nèi)存關(guān)系數(shù)據(jù)庫為微內(nèi)核的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析與設(shè)計,將內(nèi)核與面向用戶經(jīng)常改動的業(yè)務(wù)應(yīng)用進行隔離,提高實時庫的可擴充性,同時內(nèi)核的穩(wěn)定也將極大提高實時數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性。同時,綜合運用相關(guān)技術(shù),完成了實時數(shù)據(jù)庫的完全分布式架構(gòu)、基于優(yōu)先級裁決的多機冗余、在線組態(tài)和進程級故障隔離等幾個關(guān)鍵功能需求的分析和設(shè)計,這些設(shè)計極人的提高了系統(tǒng)的可靠性和易用性。3、完成了可應(yīng)用于軌道交通綜合監(jiān)控的歷史數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。研究和比較了多種壓縮技術(shù),綜合采用死區(qū)壓縮、類旋轉(zhuǎn)門的有損壓縮和Snappy無損壓縮技術(shù),數(shù)據(jù)壓縮率可達達到36：1,保存全線25個車站1年的歷史數(shù)據(jù)只需1087.5GB,歷史數(shù)據(jù)分散在每個車站保存,每個車站只需43.5GB。解決了目前軌道交通綜合監(jiān)控這種高頻采樣、海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景下,關(guān)系數(shù)據(jù)庫在讀寫性能和存貯容量上的瓶頸問題。同時針對現(xiàn)代計算機體系架構(gòu),研究和設(shè)計了高速數(shù)據(jù)讀寫。通過高速緩存、數(shù)據(jù)壓縮、跳表、凍結(jié)表、磁盤順序?qū)懙燃夹g(shù),實現(xiàn)高速歷史數(shù)據(jù)讀寫,不帶有損壓縮數(shù)據(jù)寫入可達15萬條／秒,數(shù)據(jù)讀取可達10萬條／秒。
[Abstract]:The integrated monitoring and control system of urban rail transit can enhance the adaptability and response speed of subway to all kinds of emergencies, guarantee the safety of passengers' life and property, improve the service quality and service level of subway, and the technical difficulty is high. It is the focus of the country to encourage independent innovation. The core technology of urban rail transit integrated monitoring system is mainly reflected in real-time database, historical database and other software technologies, which directly affect the scale, function, performance and reliability of the integrated monitoring system. The accumulation of this technology in our country is weak, the development is short, and the gap between China and foreign advanced technology is big. Therefore, the study of real-time database, historical database and other key technologies to form a comprehensive urban rail transit monitoring system with independent intellectual property rights will enhance the public service capacity of rail transit and increase the localization rate of the mechanical and electrical system of rail transit. It is of great theoretical and practical significance to reduce the construction cost and ensure the national traffic safety. The main contents of this paper are as follows: 1. Based on the industry demand of China's urban rail transit integrated monitoring system, the framework design of urban rail transit integrated monitoring software platform is completed, including real-time database, historical database, Data acquisition service, mainframe interface and engineering configuration are five modules. 2. The analysis and design of real-time database system based on memory relational database are completed, and the kernel is isolated from the business application which is changed frequently by users. At the same time, the stability of the kernel will greatly improve the stability of the real-time database. At the same time, the complete distributed architecture of real-time database, multi-machine redundancy based on priority decision, on-line configuration and process level fault isolation are analyzed and designed. These designs improve the reliability and ease of use of the system. 3. The design of the historical database which can be applied to the integrated monitoring of rail transit is completed. Several compression techniques are studied and compared, including dead-zone compression, lossy compression of rotary gate and Snappy lossless compression. The compression ratio of data can reach 36: 1, and it takes only 1087.5 GB to save the historical data of 25 stations in the whole line for one year, and the historical data is scattered in each station and only needs 43.5 GB per station. This paper solves the bottleneck problem of reading and writing performance and storage capacity of relational database under the application scenario of high frequency sampling and mass data in the integrated monitoring of rail transit. At the same time, high speed data reading and writing is studied and designed for modern computer architecture. By means of cache, data compression, table hopping, freezing table, disk sequential writing and so on, high speed history data can be read and written. Without lossy compression data can be written up to 150000 per second, and data read can be up to 100000 per second.
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP311.13

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本文編號：2271056