淺談城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計

賀天龍

【摘要】隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市軌道交通是解決城市交通緊張、市民出行困難、汽車污染環(huán)境等問題的有效方式之一。城市軌道交通自動化系統(tǒng)是整個城市軌道交通工程中的重要組成部分。城市軌道交通系統(tǒng)自動化的程度直接影響到整個工程的水平。而綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）是城市軌道交通自動化系統(tǒng)中非常重要的系統(tǒng)之一，本文重點闡述ISCS的總體設計。

【關鍵詞】城市軌道交通;綜合監(jiān)控系統(tǒng);設計原則

引言：隨著科技的發(fā)展，網(wǎng)絡技術的進步，促進了城市軌道交通系統(tǒng)自動化的不斷發(fā)展。本文主要內(nèi)容是結合目前地鐵行業(yè)所使用的監(jiān)控軟件的現(xiàn)狀，對于一個完整的綜合監(jiān)控系統(tǒng)是需要考慮眾多因素的，以下就“數(shù)據(jù)采集”、“設備控制”、“人機界面設計原則”等幾個方面分別進行闡述。

一、數(shù)據(jù)采集：

一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集的可靠性和準確性是最重要的因素，要做到對所有監(jiān)控范圍內(nèi)的設備的運行狀態(tài)及報警狀態(tài)，能夠及時準確的反應到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中。

現(xiàn)場設備的狀態(tài)分為開關量輸入信號和模擬量輸入信號。

開關量輸入信號通過BAS系統(tǒng)DI模塊直接接收，并且模塊內(nèi)部進行光電隔離，并且轉換為二進制信號，用于PLC進行邏輯運算;模擬量輸入信號一般來自現(xiàn)場的傳感器，如溫度、濕度、流量和壓力等，PLC控制器接收輸入信號并進行A/D轉換、濾波、線形化等處理過程，將其轉變?yōu)镻LC內(nèi)部可處理的浮點數(shù)值用于運算并將運算結果傳輸給ISCS的服務器，最終顯示在HMI的人機界面上。

二、設備控制：

一個完整的控制系統(tǒng)是需要考慮眾多因素的，要做到對各個控制部分的保護工作和在緊急狀況下的可以通過手動的方式來進行操作的系統(tǒng)。

對設備的控制命令信號主要由現(xiàn)場設備完成，操作過程是，通過點擊ISCS界面上的設備圖符，經(jīng)過用戶權限的優(yōu)先級別判斷是否具有控制權限，如果具有控制權，那么會將控制命令下發(fā)到PLC控制器，通過現(xiàn)場總線或者接口模塊下發(fā)給現(xiàn)場設備，完成了現(xiàn)場設備的動作。

在中央控制室，車站控制室及車輛段控制室內(nèi)，各操作員的工作站上采用同一套友好的圖形用戶界面，實現(xiàn)所有地鐵線路的界面圖標一致，讓各操作員可藉此更方便及有效率地操作及監(jiān)控各系統(tǒng)。

HMI人機界面根據(jù)人體工程學原理，采用字母、數(shù)字、字符、彩色圖表進行靜態(tài)及動態(tài)顯示，顯示是連貫、一致和清晰的。

HMI更具有包含了各類豐富工程圖形的圖形庫，此圖形庫還可按用戶的具體要求進行增加和優(yōu)化。

HMI采用統(tǒng)一的圖形用戶界面，用層次化、生動豐富的畫面，諸如：動態(tài)畫面、多層次畫面等，將系統(tǒng)和各子系統(tǒng)接線圖、總貌圖、流程圖、趨勢圖等顯示出來。

三、人機界面設計原則

l人機界面色彩顯示設計原則

人機界面的顯示顏色保持一致性，如紅色代表報警、亮灰色代表停止、中海綠色代表運行、背景則采用中亮度的淡藍色（R：90 G：130 B：180）等等。

在事件發(fā)生時人機界面通過畫面色彩的閃爍、聲光報警、自動推圖等多種手段把發(fā)生的事件迅速通知操作員，并提出相應的可選擇性的處理建議和提示。

l人機界面菜單設計原則

根據(jù)ISCS層次結構、組織體系，系統(tǒng)的菜單結構保持邏輯性和簡單性。

在緊急情況下必須使用的功能，其菜單項始終保持在屏幕固定區(qū)域，以便在任何時候都可以直接進入。

l人機界面圖形顯示設計原則

所有ISCS的各個操作員操作站均采用統(tǒng)一、標準的圖形用戶界面，并具有一致的顯示界面和操作風格。

人機界面提供基于窗口的，友好的圖形編輯器，用于建立圖形顯示界面。

l人機界面文字顯示設計原則

在操作員操作站上出現(xiàn)的任何文字包括信息、提示、幫助、對象標識等都采用漢字（簡體中文）表示，采用統(tǒng)一的國標字體。

對多步驟操作的每一步，人機界面都將通過文字信息來提供操作結果的反饋并通過文字進行下一步動作的提示。

l報警的顯示及處理設計原則

當報警出現(xiàn)時報警系統(tǒng)會進行可視和發(fā)聲的報警提示，并且在報警欄顯示報警內(nèi)容。

人機界面可以提供不同級別的報警信息查詢功能。

人機界面可以將報警信息進行分層展現(xiàn)并通過過濾功能，在多類別報警信息出現(xiàn)時，系統(tǒng)能優(yōu)先、明確、有主次地處理關鍵的報警信息[13]。

l人機界面安全性設計原則

每個車站的操作員站具有相同的功能，但同一時刻只能一臺操作站發(fā)出指令。

在進入、退出系統(tǒng)以及關鍵的控制操作，人機界面均進行必要的權限檢查和確認提示以確保操作的安全性。

根據(jù)操作人員不同的權限將對應不同的功能界面，無權訪問或無必要訪問的功能和數(shù)據(jù)通過預先定義予以過濾。

l人機界面操作方式設計原則

操作員與系統(tǒng)的交互對話通過鼠標以及鍵盤來完成。

對于以圖形顯示的任何對象，都可以通過點選設備調出相應的設備窗口，窗口中的內(nèi)容包括該設備相關的動態(tài)和靜態(tài)信息，如描述、標識、狀態(tài)、以及保存在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息。

完成一個控制命令時，操作步驟不超過5次點擊。

以鼠標操作為主，采用鼠標彈起事件作為操作動作的觸發(fā)。系統(tǒng)鼠標可以在雙屏（多屏）之間自由漫游。

l信息內(nèi)容顯示區(qū)域設計原則

為便于操作，在任何一個在線監(jiān)控界面上至少劃分具有如下信息內(nèi)容的區(qū)域：

當前時間區(qū)：年月日時分秒。

登錄人員信息區(qū)：登錄名稱、操作權限。

最新緊急報警信息區(qū)：三條最新的未確認的報警。

選站線：車站選擇。根據(jù)用戶權限允許/禁止可選的車站。

彈出窗口：臨時彈出窗口，可關閉。包括操作窗口、信息編輯窗口、緊急報警窗口等等。

人機界面合理安排各種信息區(qū)域，按照人機工程學原理設計畫面，畫面色調盡可能避免視覺疲勞，減少閃爍感，采用明顯區(qū)分的顏色表示報警設備。

四、軟件平臺的設計框架及數(shù)據(jù)流層次關系

軟件平臺的設計框架采用“平臺設計+應用設計+工程設計”三層結構，具有良好開放性。具體項目應用中軟件包由平臺包、應用包和工程數(shù)據(jù)三部分組成本項目對應ISCS的子系統(tǒng)。工程數(shù)據(jù)可直接針對ISCS系統(tǒng)要求進行組態(tài)，完全能夠滿足對ISCS系統(tǒng)的每項需求。

數(shù)據(jù)流的層次關系如圖1所示。

結束語

總之，科技高速發(fā)展的新時代，控制技術以及計算機技術和數(shù)字技術等高度發(fā)達的時代，綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一個系統(tǒng)集成方式的自動化控制系統(tǒng)，隨著城市軌道交通事業(yè)的迅速發(fā)展，必然加速綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，促進向國際高水平系統(tǒng)的看齊速度。因此，綜合監(jiān)控系統(tǒng)在設備控制上有著非常嚴格的要求，能夠正視地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的專業(yè)要求并能夠不斷的加強與世界各地之間的交流與合作，為我國的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計注入新的生機與活力。

參考文獻

[1]張發(fā)明;王穎.北京地鐵10號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)簡介[J].《城市軌道交通研究》，2007-01-30 .

[2]潘慰.北京地鐵二號線的環(huán)境與設備自動化監(jiān)控系統(tǒng)應用 [J].《軟件》，2009-08-10 .