城市地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成方案的研究

1、摘要：本文從地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的定義、組成及發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，結(jié)合城市地鐵的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)，重點(diǎn)分析了地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的集成方案。并通過(guò)對(duì)比集成方案的優(yōu)缺點(diǎn)，得出了深度系統(tǒng)集成方案較優(yōu)的結(jié)論，為以后地鐵的綜合自動(dòng)化集成工作提供了一定的參考和借鑒依據(jù)。關(guān)鍵詞：地鐵； 綜合監(jiān)控集成；系統(tǒng)集成 0引言 隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)步伐的加快，城市人口的快速膨脹，使城市面臨越來(lái)越嚴(yán)重的交通壓力。城市地鐵進(jìn)入快速建設(shè)時(shí)期，如何建設(shè)綜合監(jiān)控的地鐵集成系統(tǒng)對(duì)保證地鐵的安全可靠運(yùn)行具有不可忽視的作用。本文重點(diǎn)對(duì)地鐵綜合監(jiān)控集成系統(tǒng)方案進(jìn)行分析，對(duì)城市地鐵的建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。 1地鐵綜合監(jiān)控集成系統(tǒng)概述 地鐵

2、綜合監(jiān)控集成系統(tǒng) I S C S（ I n t e g r a t e d Supervisory Control System）是指采用信息化深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，將電力自動(dòng)化系統(tǒng)SCADA、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)BAS、防災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)FAS的各類型設(shè)備系統(tǒng)集成為一個(gè)大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)接入更多的互聯(lián)子系統(tǒng)，不同專業(yè)系統(tǒng)之間可方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，共享信息，以集成的方式構(gòu)建地鐵數(shù)字信息共享平臺(tái)。將中央調(diào)度人員關(guān)注的信息與地鐵的值班人員關(guān)注的監(jiān)控信息融合在一起，實(shí)現(xiàn)了圖形化的操作界面，極大地方便了有關(guān)工作人員有效地監(jiān)控和管理整條地鐵線路的相關(guān)機(jī)電和支撐系統(tǒng)的運(yùn)作狀態(tài)。 2國(guó)內(nèi)地鐵綜合監(jiān)控

3、集成系統(tǒng)方案 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外地鐵綜合監(jiān)控集成系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r,地鐵綜合監(jiān)控集成的系統(tǒng)方案主要有兩類：一類是頂層信息集成的方案，另一類是深度系統(tǒng)集成的方案。2.1頂層信息集成方案 頂層信息集成方案是國(guó)內(nèi)外地鐵前期建設(shè)地鐵綜合監(jiān)控集成系統(tǒng)普遍采用的方案。這種方案建設(shè)的系統(tǒng)首先將中央站控制中心、車站以及車輛段的集成與互聯(lián)系統(tǒng)的信息與資源統(tǒng)一集中起來(lái)處理，然后再將處理的信息顯示到控制中心與車站的圖形化界面上，它的服務(wù)對(duì)象是控制中心的調(diào)度人員與車站的值班人員。其主要特點(diǎn)是將各個(gè)站點(diǎn)上原來(lái)分離的各個(gè)集成子系統(tǒng)分成兩個(gè)獨(dú)立的部分，上位機(jī)的控制由綜合集成系統(tǒng)完成，各集成子系統(tǒng)完成下位機(jī)的控制，這種結(jié)構(gòu)建立的綜合

4、監(jiān)控集成系統(tǒng)通常會(huì)通過(guò)設(shè)置專門的前端處理器來(lái)完成各個(gè)系統(tǒng)的信息與資源的隔離。 這種方案雖然技術(shù)成熟，但存在著以下一些缺陷：第一，從數(shù)據(jù)處理的方式來(lái)分析，頂層信息集成方案通過(guò)專門的前端處理器將兩個(gè)獨(dú)立分開(kāi)的平臺(tái)聯(lián)系起來(lái)，致使原可一次完成數(shù)據(jù)處理的處理模式轉(zhuǎn)化為首先由集成方式的子系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)處理，然后再由綜合控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。這樣將原本一次就可完成的工作，分成幾個(gè)步驟和程序來(lái)完成，會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控處理帶來(lái)一定的時(shí)延，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致各個(gè)子系統(tǒng)之間通信的故障與響應(yīng)的不及時(shí)。第二，從對(duì)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有資源的使用情況來(lái)分析，頂層信息集成方案綜合控制和處理的資源信息量比較大，但同時(shí)各個(gè)子系統(tǒng)各

5、個(gè)站點(diǎn)之間的通信與訪問(wèn)等又都需要大量的資源，這樣會(huì)導(dǎo)致綜合監(jiān)控集成系統(tǒng)不能及時(shí)提供這些資源，不僅會(huì)導(dǎo)致資源的大量浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)子系統(tǒng)原有部分功能不能起到作用。第三，從整個(gè)工程的實(shí)施情況來(lái)分析，頂層信息集成方案會(huì)導(dǎo)致整個(gè)地鐵綜合監(jiān)控集成系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)間的層次繁多、各個(gè)設(shè)備之間接口繁雜以及各個(gè)接口之間的協(xié)調(diào)工作量巨大，從而帶來(lái)大量的調(diào)試與實(shí)施、維護(hù)工作，使系統(tǒng)的后期維護(hù)成本大大增加。2.2深度系統(tǒng)集成方案 地鐵深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)是相對(duì)于頂層信息集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)而言的。深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)使用同一軟件平臺(tái)，將被集成子系統(tǒng)完全集成在系統(tǒng)之內(nèi)，而一般的綜合監(jiān)控系統(tǒng)則是車站級(jí)被集成子系統(tǒng)采用與綜

6、合監(jiān)控主系統(tǒng)不同的獨(dú)立軟件平臺(tái)。在車站、子系統(tǒng)通過(guò)通信控制器或網(wǎng)關(guān)接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，如此結(jié)構(gòu)產(chǎn)生兩軟件平臺(tái)在車站對(duì)接將破壞綜合監(jiān)控系統(tǒng)的整體性能，為調(diào)試、故障診斷和系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)一系列問(wèn)題。 圖1說(shuō)明了兩類不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式。采用深度集成方式構(gòu)建起了綜合監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)保持了從頂?shù)降椎耐暾Y(jié)構(gòu)，可保證綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)動(dòng)功能。而一般國(guó)外的綜合監(jiān)控系統(tǒng)在車站級(jí)將系統(tǒng)攔腰截?cái)?，采用軟件平臺(tái)對(duì)接的方式將綜合監(jiān)控的兩級(jí)系統(tǒng)連接起來(lái)，使大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理，數(shù)據(jù)處理無(wú)謂地增加了層次，降低了系統(tǒng)的相應(yīng)性能，甚至使綜合監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)動(dòng)性能極大降低。采用了深度集成技術(shù)、中央綜合監(jiān)控系統(tǒng)與車站牽引變電站系統(tǒng)采用統(tǒng)一軟件平臺(tái)

7、，在控制中心OCC可直接控制底層設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了遙控時(shí)間和遙信時(shí)間小于兩秒的響應(yīng)性指標(biāo)。車站被集成子系統(tǒng)與中央綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用的是同一數(shù)據(jù)庫(kù)，使得數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表達(dá)同一性增強(qiáng)，綜合監(jiān)控能力大大增強(qiáng)。3深度集成系統(tǒng)方案 深度系統(tǒng)集成方案的總體思想是通過(guò)一個(gè)綜合的大規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)，來(lái)對(duì)原來(lái)獨(dú)立分開(kāi)、分層次的多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)、實(shí)施、調(diào)試和管理。由這種方案構(gòu)建的地鐵綜合監(jiān)控集成系統(tǒng)的規(guī)模和內(nèi)容也比原來(lái)的頂層集成方案的要大，它將頂層集成方案的多個(gè)系統(tǒng)包括在內(nèi)。它最大的特點(diǎn)是將以前獨(dú)立分開(kāi)的上、下位機(jī)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一在綜合的控制系統(tǒng)平臺(tái)上完成。同時(shí)該方案優(yōu)化了設(shè)備的接入，使多種控制設(shè)備都可直接地接入到綜合

8、監(jiān)控集成系統(tǒng)的各個(gè)層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)上。該方案的示意圖如圖2所示。 相較于頂層信息集成方案，深度系統(tǒng)集成方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一，從數(shù)據(jù)處理的方式來(lái)分析，深度系統(tǒng)集成方案的系統(tǒng)功能變得更加的強(qiáng)大，該方案采用同一個(gè)廠商平臺(tái)的軟件和硬件，使數(shù)據(jù)的處理和控制可以一次完成，而不需要先進(jìn)行子系統(tǒng)的處理再進(jìn)行控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化處理等，大大減少了中間的轉(zhuǎn)化和處理設(shè)備，使系統(tǒng)的及時(shí)響應(yīng)得到保障，同時(shí)深度系統(tǒng)集成方案的規(guī)模和內(nèi)容比頂層信息集成方案的系統(tǒng)更大，因而實(shí)現(xiàn)的功能就會(huì)更強(qiáng)，性能更優(yōu)。第二，從對(duì)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有資源的使用情況來(lái)分析，深度系統(tǒng)集成方案采用核心的控制層的各種設(shè)備對(duì)各級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的直接接入與控制，這樣方便了各個(gè)站點(diǎn)之間的

9、直接通信和資源的共享等，避免了頂層信息集成方案中的浪費(fèi)；同時(shí)，深度系統(tǒng)集成方案中實(shí)現(xiàn)了大量資源的共享，使得集成系統(tǒng)之中的各個(gè)子系統(tǒng)不需再單獨(dú)地組網(wǎng)尋找資源，使系統(tǒng)的性價(jià)比得以提高。第三，從整個(gè)工程的實(shí)施情況來(lái)分析，深度系統(tǒng)集成方案采用的是統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一安排、軟硬件平臺(tái)一體化的思路，在實(shí)施過(guò)程中，運(yùn)行和調(diào)試管理工作更加易于協(xié)調(diào)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的時(shí)間和次數(shù)會(huì)大大減少，提高了地鐵建設(shè)調(diào)試的效率。 深度集成系統(tǒng)方案由于深度集成的特點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)營(yíng)維護(hù)中對(duì)維護(hù)人員的專業(yè)要求高，維護(hù)難度較大。同時(shí)在控制中心，不同專業(yè)間接口之間的劃分不便，中心服務(wù)器數(shù)據(jù)的共享模式也使得不同專業(yè)間存在相互干擾。但是這些特點(diǎn)可以通過(guò)員工的深度技能培訓(xùn)和管理的優(yōu)化手段加以克服。 綜上所述，地鐵綜合監(jiān)控集