北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)探究

王 全

（中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，陜西 西安 710054）

北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)探究

王 全

（中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司，陜西 西安 710054）

地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的大型計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了多個(gè)地鐵自動(dòng)化專業(yè)子系統(tǒng)，并在集成平臺(tái)支持下對(duì)地鐵各專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)的信息共享及系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)控制功能，提高運(yùn)營(yíng)效率，為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通現(xiàn)代化運(yùn)營(yíng)管理提供信息化基礎(chǔ)。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)；接口；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1 北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)概述

北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）由12個(gè)車站監(jiān)控子系統(tǒng)，1個(gè)車輛段監(jiān)控子系統(tǒng)，1個(gè)停車場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)，1個(gè)臨時(shí)綜合監(jiān)控中心，1個(gè)綜合監(jiān)控中心組成。這一系統(tǒng)將電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、無(wú)線系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)、乘客信息等分散系統(tǒng)的資源采用集成、互聯(lián)等方式綜合成一個(gè)資源共享、調(diào)度靈活的大系統(tǒng)，它可以面向不同的調(diào)度人員（行車調(diào)度、電力調(diào)度、環(huán)境調(diào)度、維修調(diào)度等）、管理人員（車站運(yùn)營(yíng)管理人員、停車場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理人員、維護(hù)人員）的使用需求，可以在一個(gè)平臺(tái)為不同的運(yùn)營(yíng)管理人員提供不同的信息，并通過(guò)采用合理的系統(tǒng)構(gòu)建方式，為昌平地鐵運(yùn)營(yíng)管理提供一個(gè)既相互獨(dú)立、又統(tǒng)一協(xié)調(diào)的調(diào)度指揮平臺(tái)。

2 北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心（OCC）、臨時(shí)監(jiān)控中心、車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)、停車場(chǎng)/車輛段綜合監(jiān)控系統(tǒng)組成。綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)控制中心和車站兩級(jí)管理，控制中心為主控級(jí)，車站為分控級(jí)；控制結(jié)構(gòu)為控制中心、車站、就地三級(jí)控制。

圖1 昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)通圖

2.1 控制中心功能

控制中心功能：①監(jiān)控全線各車站的通風(fēng)、空調(diào)、電力、火災(zāi)報(bào)警、閉路電視、廣播及電話、給排水、照明、自動(dòng)扶梯等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并提供事故報(bào)警。②接受各車站典型測(cè)試點(diǎn)的溫度、濕度CO2濃度等環(huán)境參數(shù)，監(jiān)測(cè)全線用水量。③與中央ATS（列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)）接口，接收列車在隧道滯留的位置信息。④與中央時(shí)鐘接口，接收主時(shí)鐘信息，統(tǒng)一系統(tǒng)全線時(shí)鐘。⑤系統(tǒng)有與防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的接口，在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，命令環(huán)控系統(tǒng)按災(zāi)害模式運(yùn)行。⑥紀(jì)錄各車站主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間。⑦定期輸出各類數(shù)據(jù)、報(bào)告。

圖2 集成與互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 車站控制室功能

車站控制室功能：①監(jiān)控車站的通風(fēng)、空調(diào)、電力、火災(zāi)報(bào)警、閉路電視、廣播及電話、給排水、照明、自動(dòng)扶梯等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并提供事故報(bào)警。②協(xié)調(diào)全站設(shè)備的運(yùn)行，必要時(shí)進(jìn)行人工調(diào)整，實(shí)施記錄本站各測(cè)試點(diǎn)的參數(shù)，監(jiān)測(cè)集水池高、低水位及危險(xiǎn)水位并報(bào)警。③向控制中心傳送設(shè)備信息，并執(zhí)行其命令。④接受防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警，并按災(zāi)害模式運(yùn)行。

2.3 就地級(jí)功能

就地級(jí)功能：①向車站控制室傳送所控設(shè)備的工作狀態(tài)。②執(zhí)行車站控制室的控制命令。③可就地調(diào)試與控制。④具有獨(dú)立運(yùn)行能力。

3 北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的集成和互聯(lián)

3.1 系統(tǒng)集成和互聯(lián)對(duì)象

深度集成的子系統(tǒng)主要有：電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）。界面集成的子系統(tǒng)主要有：屏蔽門（PSD）、廣播系統(tǒng)（PA）、閉路電視系統(tǒng)（CCTV）。

互聯(lián)的子系統(tǒng)主要有：列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、時(shí)鐘系統(tǒng)（CLK）、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、信號(hào)系統(tǒng)（SIG）、導(dǎo)乘系統(tǒng)（PIS）、門禁系統(tǒng)（ACS）、通信專業(yè)集中告警設(shè)備（Tel－ALM）、軌道交通控制中心（TCC）、辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（OA）、電能質(zhì)量管理系統(tǒng)（PQSS）。

3.2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)與各子系統(tǒng)間的物理接口

（1）綜合監(jiān)控系統(tǒng)與BAS、PSCADAD系統(tǒng)的物理接口為以太網(wǎng)光口和RS422/RS485，光口速率為100 Mbps，采用1＋1冗余保護(hù)。

（2）綜合監(jiān)控系統(tǒng)與PA、PSD、CCTV、CLK、FAS、PQSS、PIS等系統(tǒng)的物理接口為RJ45/RS422/RS485，采用1＋1冗余保護(hù)。

（3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)綜合后備盤（IBP盤）與供電、SIG、AFC、CCTV、PSD、FAS等系統(tǒng)采用硬線連接。

4 北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

綜合監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控范圍大、涉及層面廣，必須滿足一些基本設(shè)計(jì)原則才可保證其實(shí)施成功，設(shè)計(jì)原則淺析如下：

4.1 安全性原則

如果綜合監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，綜合監(jiān)控系統(tǒng)在控制中心及車站均不能監(jiān)控（如服務(wù)器、操作員工作站或主干網(wǎng)通訊故障等原因），綜合監(jiān)控系統(tǒng)在車站設(shè)置緊急后備盤提供硬線或獨(dú)立完整的控制通道，操作員可直接向相關(guān)的子系統(tǒng)發(fā)出重要的控制命令，以保證地鐵、輕軌的正常、安全運(yùn)營(yíng)。

4.1.1 盡可能采用成熟可靠技術(shù)

由于地鐵系統(tǒng)規(guī)模一般非常的大，采用成熟且可靠的技術(shù)可以減少整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，提高總體安全性。鑒于實(shí)時(shí)性的監(jiān)控要求，宜采用專用的、高效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)一般至少要達(dá)到管理三十萬(wàn)點(diǎn)的系統(tǒng)規(guī)模。

4.1.2 完善的權(quán)限管理

由于地鐵運(yùn)營(yíng)人員眾多，不同類型的監(jiān)控人員所能監(jiān)控的權(quán)限不同，要求綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠安全管理所有運(yùn)營(yíng)人員的不同監(jiān)控范圍。綜合監(jiān)控系統(tǒng)將向全體運(yùn)營(yíng)人員、維護(hù)人員、管理人員提供完整的、實(shí)用的權(quán)限表。

4.1.3 聯(lián)動(dòng)功能

綜合監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)不同系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)，以提高地鐵運(yùn)營(yíng)的安全性，可改進(jìn)各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，提高應(yīng)急處理能力，減輕緊急情況下運(yùn)營(yíng)人員的工作壓力，避免發(fā)生不必要的操作錯(cuò)誤，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。對(duì)重要的系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，必須經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)人員的手動(dòng)確認(rèn)方可執(zhí)行。

4.1.4 綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的相對(duì)完整性

為保證整個(gè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)的安全性，將整個(gè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)作為一個(gè)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，外部子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)前端處理器（FEP）轉(zhuǎn)化為綜合監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的熟數(shù)據(jù)，將綜合監(jiān)控系統(tǒng)與外部子系統(tǒng)在物理網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)流上徹底隔離，防止外部危險(xiǎn)對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的沖擊。

4.1.5 系統(tǒng)在極限負(fù)荷下的安全性

綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備雪崩處理能力，防止如下情況的發(fā)生：由于過(guò)多的、不可預(yù)知的事件序列發(fā)生而記錄大量的無(wú)用事件，進(jìn)而可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)性能顯著下降，嚴(yán)重影響運(yùn)營(yíng)的正常信息獲取，干擾運(yùn)營(yíng)人員的正常監(jiān)控。

4.1.6 系統(tǒng)操作上的安全性

綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件必須具有防火墻功能，防止各系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)安全。車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，車站的緊急控制盤提供緊急情況下的操作，來(lái)保證系統(tǒng)在操作上的安全性。

4.2 可靠性原則

4.2.1 冗余設(shè)計(jì)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)備（服務(wù)器、操作員工作站、通信主干網(wǎng)、FEP）及相應(yīng)軟件（服務(wù)器、FEP的主備冗余軟件、冗余網(wǎng)絡(luò)）按照冗余原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。操作員站功能冗余，通過(guò)口令權(quán)限的限定，任何操作員站可以完成系統(tǒng)支持的全部操作員功能。

4.2.2 工業(yè)級(jí)設(shè)備

采用工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的硬件設(shè)備，如工業(yè)級(jí)的 FEP、操作員工作站、交換機(jī)等。

4.3 實(shí)時(shí)性原則

考慮到綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口眾多，為保證運(yùn)營(yíng)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性，綜合監(jiān)控系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)處理必須有較高的性能指標(biāo)。

4.4 可擴(kuò)展性原則

為便于地鐵輕軌線路的擴(kuò)展，為換乘站或線路間的互連提供基礎(chǔ)條件，綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件及硬件必須預(yù)留一定的可擴(kuò)展空間，如數(shù)據(jù)庫(kù)容量的擴(kuò)展、服務(wù)器的硬件工作能力的擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)流量的擴(kuò)展能力、子系統(tǒng)接口的擴(kuò)展能力、增加車站數(shù)量的擴(kuò)展能力、增加服務(wù)器或工作站數(shù)量的擴(kuò)展能力等。

4.5 設(shè)備選型標(biāo)準(zhǔn)化原則

根據(jù)地鐵輕軌環(huán)境特點(diǎn)，考慮抗電磁干擾、防塵、防潮、防霉、防震等性能，確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行，軟、硬件具有開(kāi)放性和兼容性，產(chǎn)品成熟、可靠，并經(jīng)有關(guān)部門鑒定。

4.6 設(shè)計(jì)接口標(biāo)準(zhǔn)化原則

采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)接口規(guī)范、接口界面、接口數(shù)量、接口協(xié)議。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)將為信息系統(tǒng)、資產(chǎn)管理系統(tǒng)乃至今后的輔助決策系統(tǒng)提供技術(shù)準(zhǔn)備。通過(guò)各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、報(bào)表或圖像，便于管理人員找出問(wèn)題，共商對(duì)策，有效地提高地鐵、輕軌交通的技術(shù)水平和管理水平。

1 城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范

2 城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范

3 北京地鐵昌平線綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)文件

Integrated Monitoring System Inquiry of Changping Line, Beijing Subway

Wang Quan

Subway is a integrated supervision and control system of modern computer technology, network technology, automation technology and information technology－based large－scale computer integrated system.System integrates multiple subway automation subsystems, and integrated platform support for subway unified control of the professional to achieve the professional system of information sharing and linkage between the control system, improve operational efficiency, Modernization of Urban Rail Transport Operations management information base.

integrated supervision and control system; interface; network structure

U231.92

A

1000－8136（2011）03－0001－02