地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究

付正陽

摘要：過去，我國地鐵機(jī)電系統(tǒng)一般是單獨(dú)建設(shè)的，管理相對獨(dú)立，維護(hù)難度大，系統(tǒng)資源共享難度大。隨著地鐵自動化管理水平的不斷逐步提高，大多數(shù)城市地鐵交通線路已經(jīng)開始積極考慮并主動實施綜合性的監(jiān)控管理系統(tǒng)。通過統(tǒng)一的軟硬件整合平臺，可以有效實現(xiàn)監(jiān)控資源的有效整合共享、設(shè)備的有效維護(hù)和管理、子系統(tǒng)之間的互聯(lián)以及子系統(tǒng)故障的有效監(jiān)測。為保證地鐵運(yùn)營調(diào)度的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵監(jiān)控;監(jiān)控技術(shù);綜合應(yīng)用

引言

我國的地鐵機(jī)電系統(tǒng)最初是由專業(yè)人員和部門分別建立和管理的。系統(tǒng)之間沒有資源共享，地鐵的維護(hù)也不是很方便。隨著自動化技術(shù)的研究和發(fā)展及其在地鐵中的應(yīng)用，最重要的是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用。該系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是：資源共享，設(shè)備和設(shè)備的集中維護(hù)和控制，更重要的是，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，以便相關(guān)人員進(jìn)行處理，確保地鐵的安全。

一、地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)概述

地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以對地鐵設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控和管理，將控制站與各車站連接起來，提高工作效率和質(zhì)量，但仍有一些問題有待解決。當(dāng)然，毫無疑問，這個平臺使所有列車都能集中管理，提高工作效率。此外，平臺的管理范圍更廣，安全要求更高。但是，如果控制站發(fā)送的命令不正確，列車管理系統(tǒng)可能會癱瘓。因此，當(dāng)?shù)罔F綜合監(jiān)控系統(tǒng)投入運(yùn)行時，在充分利用其所帶來的便利的同時，還必須充分考慮其帶來的風(fēng)險，做好相關(guān)的安全管理工作，盡量減少安全事故。

二、地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1、中央綜合監(jiān)控系統(tǒng)

綜合環(huán)境監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)通?？捎梢韵露鄠€獨(dú)立部分子系統(tǒng)組成。沒有必要在這里介紹它們。它還通常有效全面地追蹤監(jiān)測了各子站與各控制子系統(tǒng)間的系統(tǒng)具體控制工作與狀態(tài)，為進(jìn)一步有效的實現(xiàn)系統(tǒng)中央級網(wǎng)絡(luò)的實時具體動態(tài)控制和效果分析提供奠定了較為良好工作的基礎(chǔ)。中央監(jiān)控網(wǎng)管工作站是設(shè)置在代碼中央監(jiān)控中心的北京地鐵中央綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控分中心系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)，主要硬件由以太網(wǎng)交換機(jī)組成。一般來說，監(jiān)控核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要為100/10000 mbitls冗余交換機(jī)，符合IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，通信協(xié)議為TCP/IP。

2、車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)

車站和下屬車輛段分別均配設(shè)有基于車站第一級和下屬車輛段級網(wǎng)關(guān)監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)?；谲囌揪C合網(wǎng)關(guān)監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)主要設(shè)備包括各個車站網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、前端數(shù)據(jù)處理器、車站網(wǎng)關(guān)監(jiān)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、車站網(wǎng)關(guān)操作員以及工作站等?；谲囌揪W(wǎng)關(guān)互聯(lián)監(jiān)控系統(tǒng)的車站網(wǎng)關(guān)監(jiān)控設(shè)備主要用于監(jiān)控各個車站各級電子系統(tǒng)的具體正常工作運(yùn)行狀態(tài)，確保各個車站及各級車輛運(yùn)行管理控制系統(tǒng)功能的良好系統(tǒng)實現(xiàn)。

3、綜合監(jiān)控主干網(wǎng)絡(luò)

各所屬車站與線路中央綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)及各所屬車輛段中央綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接主要還是依靠綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)骨干網(wǎng)。它主要是應(yīng)用于所有監(jiān)控系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸，也是整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中最基本的部分。目前，為了從根本上保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，嵌入式監(jiān)控骨干網(wǎng)主要采用單獨(dú)的光通道進(jìn)行傳輸。

考慮到整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，嵌入式監(jiān)控骨干網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一般為雙環(huán)冗余網(wǎng)絡(luò)。如果部分交換網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)安全故障，系統(tǒng)人員可以及時采取基于交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)安全冗余保護(hù)措施，為保證系統(tǒng)交換網(wǎng)絡(luò)的有效性和運(yùn)行性能提供安全保護(hù)。一般來說，雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)的冗余結(jié)構(gòu)可以分為兩種類型：雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)結(jié)構(gòu)和獨(dú)立雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

對于級聯(lián)雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，級聯(lián)過程主要地發(fā)生于在連接所有節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的兩個雙環(huán)本地交換機(jī)節(jié)點(diǎn)之間，設(shè)備要求在該兩個本地雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間必須采用同一網(wǎng)段地址的IP。其結(jié)構(gòu)主要是優(yōu)點(diǎn)主要是設(shè)備知識產(chǎn)權(quán)和規(guī)劃方面相對之于其他結(jié)構(gòu)設(shè)備來說都比較的簡單，但主要缺點(diǎn)也是在于其在應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴上的應(yīng)對能力一般較弱。

對于雙環(huán)網(wǎng)的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，即車站及其核心設(shè)備分別連接在兩個獨(dú)立的基環(huán)中。在此期間，兩個環(huán)路中的設(shè)備使用的IP地址也相互獨(dú)立。沒有與所有節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的雙網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。當(dāng)單環(huán)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障時，軟件可以在數(shù)據(jù)傳輸期間切換到另一個環(huán)。

4、綜合后備盤

綜合后備盤柜一般可設(shè)置于在軌車站列控室。在發(fā)生緊急停車情況發(fā)生下，可考慮同時激活列車相關(guān)安全設(shè)施上的列車后控功能。根據(jù)各車站機(jī)房與車站列控室之間的功能差異，本次的設(shè)計方法可酌情采用逐站分區(qū)設(shè)計機(jī)房的設(shè)計方法。在此實施過程設(shè)計中，車站控制室的IBP工作臺尺寸和機(jī)柜工作臺的尺寸等應(yīng)酌情根據(jù)實際房間面積來進(jìn)行調(diào)整。除了確保有效可靠的控制和功能分區(qū)外，控制室內(nèi)部的整體設(shè)計也還意味著必須綜合考慮到標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和現(xiàn)代整體美學(xué)。

三、地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)

1、控制沖突問題的技術(shù)

從表面上看，地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)相對簡單，但在實際運(yùn)營過程中，系統(tǒng)的影響幾乎覆蓋了地鐵運(yùn)營的所有環(huán)節(jié)。因此，為了能夠使所有地鐵列車綜合制動監(jiān)控控制系統(tǒng)的技術(shù)運(yùn)行更加穩(wěn)定，必須在列車沖突管理控制系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用方面不斷做出積極努力。該控制技術(shù)的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定旨在保證協(xié)調(diào)系統(tǒng)與其他設(shè)備工作之間的正確工作循環(huán)，從而可以使所有地鐵列車能夠及時獲得更多的技術(shù)支持和安全保護(hù)，減少反復(fù)工作出現(xiàn)的沖突問題。在基于地鐵列車綜合制動監(jiān)控控制系統(tǒng)的一個互聯(lián)互通集成體系結(jié)構(gòu)中，bas（地鐵制動電源輔助監(jiān)控系統(tǒng)）和一個pscada（制動電源回路控制和制動數(shù)據(jù)采集）控制系統(tǒng)通常需要具有一定的系統(tǒng)控制管理功能。這些具有一定系統(tǒng)操作管理功能的控制系統(tǒng)主要類型包括pscctv（在線電視直播控制系統(tǒng)）。PA（有線廣播系統(tǒng)）和PIs（PIs產(chǎn)品終端系統(tǒng)）。對于具有操作和控制功能的系統(tǒng)，通常存在操作和控制沖突。因此，應(yīng)用沖突控制技術(shù)是非常必要的，我們必須堅持長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)。

2、數(shù)據(jù)發(fā)送以及同步的關(guān)鍵技術(shù)

在全國地鐵線路綜合工程監(jiān)控管理系統(tǒng)中，有許多不同功能類型的監(jiān)控數(shù)據(jù)。其中典型監(jiān)控數(shù)據(jù)采集信息主要內(nèi)容包括各一段主牽引變電所、下一段牽引變電所及各監(jiān)控子系統(tǒng)針對采集的典型數(shù)據(jù)的分析實時處理數(shù)據(jù)流和信息流，并實時傳輸至全國地鐵線路綜合工程監(jiān)控管理系統(tǒng)。

3、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

首先，在實際應(yīng)用監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展過程中，必須注意確保網(wǎng)絡(luò)終端用戶能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)對綜合變電站設(shè)備進(jìn)行良好的安全控制。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)移動通信技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天， 如果能夠滿足政府相關(guān)主管部門的業(yè)務(wù)合作發(fā)展需求，就非常有必要通過實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)深入觀察北京地鐵車站綜合變電監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)及其整體業(yè)務(wù)內(nèi)容的發(fā)展變化。目標(biāo)鎖定后，及時分發(fā)到各變電站，解決相關(guān)問題，取得良好效果。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以在不同層面進(jìn)行深入分析，為解決問題提供更多支持。

四、地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題的對策

1、人機(jī)界面整合

由于嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計的要求人機(jī)界面及圖形化開發(fā)程度比較高，開發(fā)需要時間長，尤其重點(diǎn)是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開發(fā)的統(tǒng)一設(shè)計規(guī)劃工作和對于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的統(tǒng)一二次開發(fā)。從整體來說，一些比較特殊的系統(tǒng)可以用于專業(yè)性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫，而另一些需要重建在通信協(xié)議開放條件允許的情況下，可以將圖形化人機(jī)界面集成到嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面中，能夠有效地實現(xiàn)復(fù)試管理功能，進(jìn)而可以從根本上提高在具體操作過程中的便利性。

2、系統(tǒng)的可靠性與容錯性

從客觀現(xiàn)實角度考慮來講，一旦綜合環(huán)境監(jiān)控平臺系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了故障，將大大影響著整個平臺系統(tǒng)整體的系統(tǒng)正常運(yùn)行。為了從根本上保證地鐵系統(tǒng)的可靠性，備用線路用于控制車站：當(dāng)控制中心發(fā)生相應(yīng)事故時，備用車站可由中央用戶連接。為了便于更好地實現(xiàn)對全線部分車站常規(guī)設(shè)備故障的全程有效遠(yuǎn)程監(jiān)控;此時，備用線路控制站所顯示出來的所有功能必須與中央級系統(tǒng)進(jìn)行兼容，控制的移交則將要在原線路控制調(diào)度中心系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行工作停止后進(jìn)行。同時，為了進(jìn)一步實現(xiàn)系統(tǒng)的容錯性，需要在嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)中安裝多個復(fù)制軟件。

3、系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

在系統(tǒng)調(diào)整升級過程中，為了保證將來的擴(kuò)展系統(tǒng)，需要事先為服務(wù)器、交換機(jī)接口等其它相關(guān)接口設(shè)備預(yù)留好20%-40%以上的接口容量空間或增加相應(yīng)功能的擴(kuò)展插槽;選擇擴(kuò)展軟件時也可以同時使用多個無限的擴(kuò)展軟件。因此，如果確定這兩個是一個同構(gòu)的系統(tǒng)環(huán)境中使用的擴(kuò)展，則就只可能需要合并兩個相關(guān)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)字段。

4、系統(tǒng)時鐘同步

隨著中央監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐漸的逐步擴(kuò)大，時鐘信息傳輸時延遲就不可或避免地可能會進(jìn)一步增加，很多時鐘信息可能在通過中央路由器訪問時將會突然被網(wǎng)絡(luò)阻塞。這又將進(jìn)一步影響系統(tǒng)對具有很嚴(yán)格的實時性要求下的通信故障或診斷時信息數(shù)據(jù)的有效傳輸，嚴(yán)重干擾時甚至?xí)苯觼G失數(shù)據(jù)信息，因此，對其實時性也有特別嚴(yán)格要求下的通信系統(tǒng)只應(yīng)只接受來自通信主時鐘系統(tǒng)的信息。

5、數(shù)據(jù)處理與協(xié)議轉(zhuǎn)換

嵌入式交通監(jiān)控管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的所有存在嵌入式和移動互連監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)均通過連接至嵌入式交通監(jiān)控管理系統(tǒng)的一個前端數(shù)據(jù)處理器。這個前端數(shù)據(jù)處理器主要負(fù)責(zé)完成綜合交通監(jiān)控管理系統(tǒng)與其他聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)之間的內(nèi)部接口數(shù)據(jù)管理、協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、初始數(shù)據(jù)處理、定期數(shù)據(jù)訪問和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。并將不同接口格式的內(nèi)部實時監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后成為綜合交通監(jiān)控管理系統(tǒng)一個統(tǒng)一的內(nèi)部實時數(shù)據(jù)庫和對象處理格式，提交給系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫、車站中央級和系統(tǒng)中央級的實時數(shù)據(jù)服務(wù)器。

結(jié)束語

地鐵上的綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作是一個大型的地鐵網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，在實際中的應(yīng)用中不可避免地可能會隨時遇到復(fù)雜的技術(shù)問題。各國地鐵工作人員正在努力不斷簡化整個我國地鐵上的綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提高整個地鐵上的綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體功能。隨著我國計算機(jī)通信技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，地鐵上的綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的技術(shù)突破應(yīng)用周期越來越短。我們預(yù)計在不久的將來，地鐵上的綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將會變得非常簡單，具有更多功能。對于地鐵交通系統(tǒng)來說，其安全性是另一個重要的保障層。

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