城市軌道交通綜合監控系統技術分析

引言:綜合監控系統已經在城市軌道交通領域得到了廣泛應用，其應用的廣度和深度正在不斷拓展，一些新需求的提出、一些新技術在城市軌道交通領域的應用，也給綜合監控系統提出了新的挑戰，積極應對這些挑戰，將給綜合監控系統提供新的、更大的發展機遇。隨著計算機技術、網絡技術和自動控制技術的進步，城市軌道交通各專業系統按照自身的技術特點，不同程度地實現了自動化控制和管理，形成了各自的監控系統和網絡。

一、城市軌道交通綜合監控系統的任務和功能

1.1

任務

城市軌道交通綜合監控系統的主要任務是滿足軌道交通運營的“調度管理”和“維護管理”兩個層面的需求。調度管理主要面向控制中心的調度人員和各車站的車站值班員，實現行調、電調、環調、維調和總調度間的信息溝通，保證行車安全。維護管理主要面向軌道交通各專業的維護工程師和維護人員，實現對系統設備的監控，有效避免不同類型的報警信息對操作人員的影響，最大限度地發揮綜合監控系統的作用。

1.2

功能

目前，城市軌道交通系統中裝備了復雜多樣的機電設備和相應的監控設備，如列車運行的通信信號、供電及電力監控、自動售檢票（AFC）、通風空調、低壓配電及照明、給排水及消防、電扶梯、火災自動報警、屏蔽門和環控（BAS）設備等。由此可見，綜合監控系統的監控對象包括了移動設備和固定設備兩大類，運行中的列車是移動設備，其余各車站和控制中心的多種設備是相對固定的。按照這些設備信息的實時響應要求，綜合監控系統應完成實時監控和事務數據管理兩大功能，其中供電及電力監控、列車運行的通信信號、BAS和防災報警等系統都是要求能實時監控的，而如AFC、辦公自動化系統、火災自動報警等則是以事務性數據的處理傳輸為主。在相當長的時間，這些設備是相對獨立運行的，有自己不同結構的通信網絡和各不相同的控制軟件，屬于分立系統，信息不能互通，造成很大的資源和人員浪費。集成化綜合監控系統通過構建共享信息資源的平臺解決了這個問題，該系統具有以下五個方面的功能：一是建立了一個綜合監控平臺，實現了多專業的系統集成，信息互通，提高了工作效率；二是可完成系統之間的業務和事件聯動，提高了對事件的準確反應能力和速度，進而提高了服務質量；三是通過數據庫系統共享，優化運行管理，提高了數據利用率；四是通過通信網絡簡化了結構布局，提高了系統的可靠性和安全性；五是為設備管理和維護集于一個平臺提供的網絡基礎。

二、城市軌道交通綜合監控系統分析

2.1

分立監控系統

最早的軌道交通運營由于受各種技術條件的限制，監控管理主要靠人工監管，隨著電氣工業PLC技術、計算機和自動控制技術和網絡技術的發展，在軌道交通各專業子系統中逐步建立了自己的監控系統，我們稱之為“分島或多島控制系統”。這種系統的特點是：各系統均有自己的數據采集/控制設備、遠程通信設備、實時和歷史服務器以及操作員/調度員顯示屏等，而且每個系統有可能使用不同的廠家設備，其通信協議和接口技術不盡相同，他們之間相互實現通信極其困難，因此，在突發或災難情況下，無法將運營信息溝通，綜合應變能力較差，早期建成的上海地鐵1號線、廣州地鐵1、2號線等都是這種設計，其運營和維護的成本都比較高。但隨著近年來集成技術和IT技術的不斷發展，設計者想到了通過集成技術來解決分立監控系統的不足。

2.2

集成監控系統

目前，綜合監控系統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、環調為核心的集成方式。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置了以供電設備監控和機電設備監控為核心的綜合監控系統，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構，即中央級和車站級（含車輛段、車場）二級管理，中央級、車站級和現場級三級控制。北京和利時公司設計出了一種典型的集成監控系統，包括控制中心系統、各車站管理系統、停車場和車輛段監控系統、網絡管理系統、設備管理系統以及培訓管理系統等，其最大的特點是：將監控范圍內的供電與電力、環境與機電設備、屏蔽門和防淹門監控系統的車站級功能和中心級功能進行集成統一到一個監控平臺上；把火災報警、廣播、閉路電視、乘客信息、自動售檢票、列車自動監控、時鐘等系統互連，在必要的情況下，由人機界面推出窗口進行顯示，而不進行控制。

2.3

綜合監控系統的功能和優越性

采用了集成技術的兩級管理三級控制的綜合監控系統具有中央級、車站級、培訓、網絡管理、維護管理和聯動功能。位于控制中心的中央級通過全線主干網絡將各車站級局域網匯聚的監控信息傳輸到控制中心，從而實現多系統多層次的綜合監控。其中，供電與電力監控系統（PSCADA）采用遠程、所內信號屏上集中和設備本體三級控制方式并相互閉鎖，實現了對電力系統的控制、監視、測量、保護、自動控制、自動化管理及遠程通信等功能。環境與設備綜合監控系統（BAS）主要監控軌道線路各機電設備的運行情況，并按程序、模式控制機電設備，其數據統計管理功能由綜合監控（ISCS）系統統一處理，并生成各種曲線圖，為合理運行、節能管理提供決策依據。火災自動報警系統（FAS）包括火災自動報警系統、氣體滅火報警控制系統、感溫光纖系統、應急通信系統。由觸發裝置、火災報警裝置、火災警報裝置以及輔助功能裝置構成，在火災初期，將燃燒產生的煙霧、熱量、火焰等物理量，通過火災探測器變成電信號，傳輸到火災報警控制器，并同時顯示出火災發生的位置、時間等。閉路電視監控系統（CCTV）由安防網絡子系統、安防集成管理子系統、綜合電視監控子系統、門禁子系統、車輛段/停車場和高架區間入侵探測子系統以及車站緊急告警子系統等構成。實現對重點區域的出入管理、登記、實時視頻監控和入侵探測等功能。乘客信息系統（PIS）主要為乘客提供乘車須知、列車到發時間、列車時刻表、管理者公告、政府公告、公益廣告、電視視頻節日等實時動態的多媒體信息；在火災、阻塞及恐怖襲擊等非正常情況下，提供動態緊急疏散提示。

綜上所述，采用了集成技術的綜合監控系統是一個開放式系統，擴展性好，有統一的操作平臺，調度操作不受地理位置限制，還可以跨專業聯合調度，能滿足軌道交通運營可靠性、安全性和實時性的要求。

三、綜合監控系統的技術支撐

3.1

硬件支撐

綜合監控系統中涉及的硬件設備包括：各類計算機、網絡設備、通信鏈路和各類基礎自動化設備，按照現有的工業自動化和網絡智能化發展水平，硬件支撐條件完全能達到處理各業務系統信息的大容量技術要求。

3.2

數據和軟件支撐

綜合監控系統的軟件包括：操作系統、支撐軟件和應用軟件三類，其中支撐軟件經常被開發商集成在應用軟件中，數據主要是指支持系統運行的環境配置、人機界面、監控對象的定義和通信的參數等，其實質反應了系統設計的內容，也可以認為是軟件的一種形式。2003年ISO發布了ISO15745標準，為軌道交通綜合監控系統的集成技術制定了規范，使得將多廠家設備連在一起共享信息成為可能。

四、結束語

綜合監控系統已經在城市軌道交通領域得到了廣泛應用，其應用的廣度和深度正在不斷拓展，一些新需求的提出、一些新技術在城市軌道交通領