城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析

引言:綜合監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在城市軌道交通領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用的廣度和深度正在不斷拓展，一些新需求的提出、一些新技術(shù)在城市軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用，也給綜合監(jiān)控系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)，積極應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，將給綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供新的、更大的發(fā)展機(jī)遇。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動控制技術(shù)的進(jìn)步，城市軌道交通各專業(yè)系統(tǒng)按照自身的技術(shù)特點(diǎn)，不同程度地實(shí)現(xiàn)了自動化控制和管理，形成了各自的監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。

一、城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的任務(wù)和功能

1.1

任務(wù)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)是滿足軌道交通運(yùn)營的“調(diào)度管理”和“維護(hù)管理”兩個(gè)層面的需求。調(diào)度管理主要面向控制中心的調(diào)度人員和各車站的車站值班員，實(shí)現(xiàn)行調(diào)、電調(diào)、環(huán)調(diào)、維調(diào)和總調(diào)度間的信息溝通，保證行車安全。維護(hù)管理主要面向軌道交通各專業(yè)的維護(hù)工程師和維護(hù)人員，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)控，有效避免不同類型的報(bào)警信息對操作人員的影響，最大限度地發(fā)揮綜合監(jiān)控系統(tǒng)的作用。

1.2

功能

目前，城市軌道交通系統(tǒng)中裝備了復(fù)雜多樣的機(jī)電設(shè)備和相應(yīng)的監(jiān)控設(shè)備，如列車運(yùn)行的通信信號、供電及電力監(jiān)控、自動售檢票（AFC）、通風(fēng)空調(diào)、低壓配電及照明、給排水及消防、電扶梯、火災(zāi)自動報(bào)警、屏蔽門和環(huán)控（BAS）設(shè)備等。由此可見，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象包括了移動設(shè)備和固定設(shè)備兩大類，運(yùn)行中的列車是移動設(shè)備，其余各車站和控制中心的多種設(shè)備是相對固定的。按照這些設(shè)備信息的實(shí)時(shí)響應(yīng)要求，綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)完成實(shí)時(shí)監(jiān)控和事務(wù)數(shù)據(jù)管理兩大功能，其中供電及電力監(jiān)控、列車運(yùn)行的通信信號、BAS和防災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)都是要求能實(shí)時(shí)監(jiān)控的，而如AFC、辦公自動化系統(tǒng)、火災(zāi)自動報(bào)警等則是以事務(wù)性數(shù)據(jù)的處理傳輸為主。在相當(dāng)長的時(shí)間，這些設(shè)備是相對獨(dú)立運(yùn)行的，有自己不同結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)和各不相同的控制軟件，屬于分立系統(tǒng)，信息不能互通，造成很大的資源和人員浪費(fèi)。集成化綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過構(gòu)建共享信息資源的平臺解決了這個(gè)問題，該系統(tǒng)具有以下五個(gè)方面的功能：一是建立了一個(gè)綜合監(jiān)控平臺，實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)的系統(tǒng)集成，信息互通，提高了工作效率；二是可完成系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)和事件聯(lián)動，提高了對事件的準(zhǔn)確反應(yīng)能力和速度，進(jìn)而提高了服務(wù)質(zhì)量；三是通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)共享，優(yōu)化運(yùn)行管理，提高了數(shù)據(jù)利用率；四是通過通信網(wǎng)絡(luò)簡化了結(jié)構(gòu)布局，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性；五是為設(shè)備管理和維護(hù)集于一個(gè)平臺提供的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

二、城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)分析

2.1

分立監(jiān)控系統(tǒng)

最早的軌道交通運(yùn)營由于受各種技術(shù)條件的限制，監(jiān)控管理主要靠人工監(jiān)管，隨著電氣工業(yè)PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)和自動控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在軌道交通各專業(yè)子系統(tǒng)中逐步建立了自己的監(jiān)控系統(tǒng)，我們稱之為“分島或多島控制系統(tǒng)”。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是：各系統(tǒng)均有自己的數(shù)據(jù)采集/控制設(shè)備、遠(yuǎn)程通信設(shè)備、實(shí)時(shí)和歷史服務(wù)器以及操作員/調(diào)度員顯示屏等，而且每個(gè)系統(tǒng)有可能使用不同的廠家設(shè)備，其通信協(xié)議和接口技術(shù)不盡相同，他們之間相互實(shí)現(xiàn)通信極其困難，因此，在突發(fā)或?yàn)?zāi)難情況下，無法將運(yùn)營信息溝通，綜合應(yīng)變能力較差，早期建成的上海地鐵1號線、廣州地鐵1、2號線等都是這種設(shè)計(jì)，其運(yùn)營和維護(hù)的成本都比較高。但隨著近年來集成技術(shù)和IT技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計(jì)者想到了通過集成技術(shù)來解決分立監(jiān)控系統(tǒng)的不足。

2.2

集成監(jiān)控系統(tǒng)

目前，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的集成方案主要有兩種，一是以行車指揮為核心的集成方式；二是以電調(diào)、環(huán)調(diào)為核心的集成方式。至今，深圳、廣州、北京、上海、武漢、西安、成都、重慶、天津等地鐵線路均設(shè)置了以供電設(shè)備監(jiān)控和機(jī)電設(shè)備監(jiān)控為核心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，屬于第二種集成方式，此方式采用二級管理三級控制的分層結(jié)構(gòu)，即中央級和車站級（含車輛段、車場）二級管理，中央級、車站級和現(xiàn)場級三級控制。北京和利時(shí)公司設(shè)計(jì)出了一種典型的集成監(jiān)控系統(tǒng)，包括控制中心系統(tǒng)、各車站管理系統(tǒng)、停車場和車輛段監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)以及培訓(xùn)管理系統(tǒng)等，其最大的特點(diǎn)是：將監(jiān)控范圍內(nèi)的供電與電力、環(huán)境與機(jī)電設(shè)備、屏蔽門和防淹門監(jiān)控系統(tǒng)的車站級功能和中心級功能進(jìn)行集成統(tǒng)一到一個(gè)監(jiān)控平臺上；把火災(zāi)報(bào)警、廣播、閉路電視、乘客信息、自動售檢票、列車自動監(jiān)控、時(shí)鐘等系統(tǒng)互連，在必要的情況下，由人機(jī)界面推出窗口進(jìn)行顯示，而不進(jìn)行控制。

2.3

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能和優(yōu)越性

采用了集成技術(shù)的兩級管理三級控制的綜合監(jiān)控系統(tǒng)具有中央級、車站級、培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)管理和聯(lián)動功能。位于控制中心的中央級通過全線主干網(wǎng)絡(luò)將各車站級局域網(wǎng)匯聚的監(jiān)控信息傳輸?shù)娇刂浦行?，從而?shí)現(xiàn)多系統(tǒng)多層次的綜合監(jiān)控。其中，供電與電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）采用遠(yuǎn)程、所內(nèi)信號屏上集中和設(shè)備本體三級控制方式并相互閉鎖，實(shí)現(xiàn)了對電力系統(tǒng)的控制、監(jiān)視、測量、保護(hù)、自動控制、自動化管理及遠(yuǎn)程通信等功能。環(huán)境與設(shè)備綜合監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）主要監(jiān)控軌道線路各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況，并按程序、模式控制機(jī)電設(shè)備，其數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)管理功能由綜合監(jiān)控（ISCS）系統(tǒng)統(tǒng)一處理，并生成各種曲線圖，為合理運(yùn)行、節(jié)能管理提供決策依據(jù)?；馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)（FAS）包括火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、氣體滅火報(bào)警控制系統(tǒng)、感溫光纖系統(tǒng)、應(yīng)急通信系統(tǒng)。由觸發(fā)裝置、火災(zāi)報(bào)警裝置、火災(zāi)警報(bào)裝置以及輔助功能裝置構(gòu)成，在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量、火焰等物理量，通過火災(zāi)探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的位置、時(shí)間等。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）由安防網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、安防集成管理子系統(tǒng)、綜合電視監(jiān)控子系統(tǒng)、門禁子系統(tǒng)、車輛段/停車場和高架區(qū)間入侵探測子系統(tǒng)以及車站緊急告警子系統(tǒng)等構(gòu)成。實(shí)現(xiàn)對重點(diǎn)區(qū)域的出入管理、登記、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和入侵探測等功能。乘客信息系統(tǒng)（PIS）主要為乘客提供乘車須知、列車到發(fā)時(shí)間、列車時(shí)刻表、管理者公告、政府公告、公益廣告、電視視頻節(jié)日等實(shí)時(shí)動態(tài)的多媒體信息；在火災(zāi)、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況下，提供動態(tài)緊急疏散提示。

綜上所述，采用了集成技術(shù)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)開放式系統(tǒng)，擴(kuò)展性好，有統(tǒng)一的操作平臺，調(diào)度操作不受地理位置限制，還可以跨專業(yè)聯(lián)合調(diào)度，能滿足軌道交通運(yùn)營可靠性、安全性和實(shí)時(shí)性的要求。

三、綜合監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)支撐

3.1

硬件支撐

綜合監(jiān)控系統(tǒng)中涉及的硬件設(shè)備包括：各類計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信鏈路和各類基礎(chǔ)自動化設(shè)備，按照現(xiàn)有的工業(yè)自動化和網(wǎng)絡(luò)智能化發(fā)展水平，硬件支撐條件完全能達(dá)到處理各業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息的大容量技術(shù)要求。

3.2

數(shù)據(jù)和軟件支撐

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的軟件包括：操作系統(tǒng)、支撐軟件和應(yīng)用軟件三類，其中支撐軟件經(jīng)常被開發(fā)商集成在應(yīng)用軟件中，數(shù)據(jù)主要是指支持系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境配置、人機(jī)界面、監(jiān)控對象的定義和通信的參數(shù)等，其實(shí)質(zhì)反應(yīng)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，也可以認(rèn)為是軟件的一種形式。2003年ISO發(fā)布了ISO15745標(biāo)準(zhǔn)，為軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的集成技術(shù)制定了規(guī)范，使得將多廠家設(shè)備連在一起共享信息成為可能。

四、結(jié)束語

綜合監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在城市軌道交通領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用的廣度和深度正在不斷拓展，一些新需求的提出、一些新技術(shù)在城市軌道交通領(lǐng)