現(xiàn)代城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)體系解析

目前，現(xiàn)代城市軌道交通飛速發(fā)展，在其基礎(chǔ)上發(fā)展的綜合監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與國產(chǎn)化方面參差不齊，其中RT21-ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)在構(gòu)建過程中，可以充分考慮到城市軌道交通的適用性和運(yùn)營的特點(diǎn)，根據(jù)不同城市的軌道交通系統(tǒng)環(huán)境結(jié)構(gòu)和管理模式，有針對性的構(gòu)建特定的智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)，使綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊化、智能化設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)完善性、合理性和系統(tǒng)功能的發(fā)揮效率等方面都能夠滿足實(shí)際需要，達(dá)到預(yù)期的監(jiān)控管理目標(biāo)。

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS的框架模型

ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)是熱備冗余體系、TCP/IP協(xié)議，采用分層分布式C/S結(jié)構(gòu)，具備抗干擾故障隔離功能，可靠易擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)RT21-ISCS采用分層分布式體系結(jié)構(gòu)，分別是兩級管理：車站級、中央級級；三級控制：現(xiàn)場級、車站級、中央級。

1、控制結(jié)構(gòu)

（1）中央級綜合監(jiān)控系統(tǒng)CISCS

CISCS系統(tǒng)設(shè)備包括應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)器、WEB數(shù)據(jù)服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，磁盤陣列、調(diào)度工作站、OPS顯示大屏、打印機(jī)、交換機(jī)等，所有由此組成CISCS的局域網(wǎng)，CISCS將所轄各車站子系統(tǒng)監(jiān)控網(wǎng)的監(jiān)控信息通過全線的主干網(wǎng)絡(luò)匯集到控制中心OCC，實(shí)現(xiàn)全面有效的監(jiān)控管理軌道交通全線各子系統(tǒng)的整體功能。

（2）車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)SISCS

SISCS系統(tǒng)設(shè)備包括冗余結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)器、通信前置服務(wù)器FEB、值班員工作站、報(bào)表打印機(jī)、交換機(jī)等，這些組成SISCS的局域網(wǎng)，主要監(jiān)控車站范圍的設(shè)備環(huán)境。SISCS通過車站級交換機(jī)與主干網(wǎng)絡(luò)連通，實(shí)現(xiàn)SISCS與CISCS的數(shù)據(jù)交換，構(gòu)建成完整的全線綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

（3）現(xiàn)場級

現(xiàn)場級包括各集成互聯(lián)系統(tǒng)的就地控制層設(shè)備，以及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場總線。

ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

具體的控制單元

（1） 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）

ISCS實(shí)現(xiàn)對車站BAS所管轄區(qū)的低壓環(huán)控、通風(fēng)空調(diào)、電扶梯、照明等系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行、故障等的狀態(tài)監(jiān)控。根據(jù)環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝模式，下發(fā)正常、災(zāi)害阻塞模式控制；實(shí)現(xiàn)時(shí)間表控制、單點(diǎn)控制等；監(jiān)視記錄各車站環(huán)境的溫濕度參數(shù)。

（2） 電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）

電力監(jiān)控系統(tǒng)主要是監(jiān)視和控制城市軌道交通各被控站供電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，報(bào)表記錄打印，將相應(yīng)的報(bào)警信息及時(shí)的傳輸?shù)杰囌竞涂刂浦行奶幚怼?/p>

（3）閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）

ISCS實(shí)現(xiàn)與CCTV的內(nèi)部集成，通過監(jiān)控全線車站主要設(shè)備、客流、列車運(yùn)行情況等，實(shí)現(xiàn)全線車站所轄范圍的可視化管理，提高了運(yùn)營安全指數(shù)和管理效率。

（4）廣播信息系統(tǒng)（PA）

ISCS通過PA實(shí)現(xiàn)對全線車站所轄范圍進(jìn)行信息公告廣播，發(fā)生火災(zāi)等突發(fā)狀況可以實(shí)時(shí)聯(lián)動廣播，引導(dǎo)疏散乘客安全撤離，保障軌道交通安全運(yùn)營。

（5） 乘客信息系統(tǒng)（PIS）

ISCS提供PIS系統(tǒng)的與行車有關(guān)的信息源和文本通告信息編輯功能，包括列車到發(fā)信息、實(shí)時(shí)通告及緊急疏散信息等；監(jiān)視PIS主要設(shè)備狀態(tài)和故障報(bào)警信息。

（6） 信號系統(tǒng)（SIG）

ISCS實(shí)現(xiàn)與信號系統(tǒng)的互聯(lián)，實(shí)時(shí)顯示列車和車站信息，自動廣播列車進(jìn)站；；記錄信號系統(tǒng)重要故障信息顯示；根據(jù)信號系統(tǒng)提供的列車阻塞信息，自動啟動列車阻塞環(huán)控救災(zāi)模式；為信號系統(tǒng)提供牽引供電接觸網(wǎng)狀態(tài)信息等。

（7） 自動售檢票系統(tǒng)（AFC）

ISCS通過AFC監(jiān)視每個車站的客流信息、AFC設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)（閘機(jī)，售票機(jī)）、主要設(shè)備的報(bào)警信息；當(dāng)從AFC系統(tǒng)接收到異?？土餍畔⒑螅瑢?shí)現(xiàn)相關(guān)的聯(lián)動功能。

（8） 火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)（FAS）

ISCS監(jiān)視車站FAS系統(tǒng)設(shè)備的主要運(yùn)行狀態(tài)、火災(zāi)報(bào)警，并顯示具體報(bào)警部位，接收FAS中央級發(fā)送的消防指令，實(shí)現(xiàn)PA、PIS等相關(guān)系統(tǒng)的聯(lián)動協(xié)調(diào)工作。

（9） 屏蔽門系統(tǒng)（PSD）

ISCS監(jiān)視車站屏蔽門的開、關(guān)、故障報(bào)警等狀態(tài)，同時(shí)可以對每個車站每個門的運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

（10） 門禁系統(tǒng)（ACS）

ISCS與ACS系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控全線車站門禁系統(tǒng)的主要設(shè)備和房門狀態(tài)、記錄重要報(bào)警信息等。

（11） 防淹門系統(tǒng)（FG）

ISCS監(jiān)視防淹門系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)、水位信息、水位預(yù)報(bào)警及報(bào)警等信息。

（12） 無線通信系統(tǒng)（RTS）

ISCS通過RTS接收在線運(yùn)行車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，車輛段ISCS工作站接收車載信息顯示系統(tǒng)提供的車輛狀態(tài)信息。

（13） 時(shí)鐘系統(tǒng)（CLK）

ISCS通過與通信主時(shí)鐘系統(tǒng)互聯(lián)，來獲取實(shí)時(shí)的時(shí)鐘信號，同步全線ISCS的本地時(shí)間，并將該時(shí)間下發(fā)同步給各個需要由ISCS提供時(shí)鐘的集成/互連系統(tǒng)。

ISCS具體功能實(shí)現(xiàn)

ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)的HMI具備友好、完整統(tǒng)一的可視化圖形界面，通過整合全線各集成互聯(lián)子系統(tǒng)的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)各集成系統(tǒng)全部監(jiān)控和管理功能。

ISCS提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺，實(shí)現(xiàn)各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理以及相關(guān)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)聯(lián)動。ISCS提供基于WEB的數(shù)據(jù)共享，為運(yùn)營管理提供軌道交通運(yùn)營的實(shí)時(shí)信息和遠(yuǎn)程維護(hù)管理等。

ISCS軟件構(gòu)成如下圖所示：

ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能如下：

（1） 通用的HMI人機(jī)界面

ISCS人機(jī)接口（HMI）采用統(tǒng)一的圖形用戶界面（GUI），人機(jī)界面系統(tǒng)具備圖/模/庫一體化的功能，畫面生動豐富，富有層次化，可以顯示各集成互聯(lián)系統(tǒng)原理圖，3D動態(tài)效果畫面、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)流程，漸進(jìn)多層畫面體系等。

（2）控制功能

ISCS根據(jù)運(yùn)營需求和實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)對所轄車站的各集成互聯(lián)子系統(tǒng)的主要設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)車站環(huán)境參數(shù)，指引疏導(dǎo)乘客有序流動。確保軌道交通的正常安全的運(yùn)營，在緊急狀況下下啟動相應(yīng)的災(zāi)害預(yù)置模式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、模式控制、組控、時(shí)間表調(diào)度、系統(tǒng)聯(lián)動控制等功能，控制各相關(guān)系統(tǒng)高效協(xié)調(diào)工作。

（3） 監(jiān)視功能

對列車信息、乘客動態(tài)、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、供電情況、災(zāi)害突發(fā)狀況等進(jìn)行監(jiān)視，直觀、快速的顯示各集成互聯(lián)子系統(tǒng)主要關(guān)鍵設(shè)備的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。主要監(jiān)視信息類型有：

1） 設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警。

2） 模擬量的測量值（如電壓、溫度等）。

3） 限界值。

4） 設(shè)定點(diǎn)值。

5） 能量消耗。

（4）管理功能

ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)具備操作權(quán)限、報(bào)表、文件、打印、安全認(rèn)證、組態(tài)、系統(tǒng)維護(hù)、時(shí)間同步、聯(lián)機(jī)幫助，報(bào)警處理等強(qiáng)大的管理功能。在通用的HMI中，可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)操作幫助，提高工作的正確率，遇到火災(zāi)或突發(fā)狀況下報(bào)警事件，在調(diào)度中心，車站轄區(qū)啟動聲光報(bào)警系統(tǒng)，ISCS根據(jù)事件的嚴(yán)重性區(qū)分報(bào)警等級， HMI會聯(lián)動切換至相應(yīng)的災(zāi)害應(yīng)急處理界面，提示報(bào)警源位置、等級性質(zhì)、處理措施等，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的各級調(diào)度和車站工作人員按照報(bào)警源監(jiān)控內(nèi)容，將報(bào)警信息進(jìn)行篩選分級重組處理，進(jìn)行報(bào)表打印，建立一個完備的報(bào)警體系。

（5） 輔助決策支持功能

輔助決策支持系統(tǒng)DSS整合了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源和基于各種規(guī)程和預(yù)案資源，在緊急或?yàn)?zāi)害事件發(fā)生時(shí)幫助操作員作出正確的決策。

（6） 趨勢記錄管理

主要包括歷史趨勢記錄和實(shí)時(shí)趨勢記錄，可以多窗口，多任務(wù)顯示趨勢記錄并打印，操作員能編程和啟動趨勢記錄，也可以被屏幕調(diào)用顯示。

（7） 計(jì)算事件、報(bào)告、存檔、打印管理

ISCS軟件能創(chuàng)建由中間計(jì)算點(diǎn)及數(shù)字量輸入點(diǎn)構(gòu)成的數(shù)學(xué)組合（布爾型）運(yùn)算的事件。ISCS支持預(yù)先定義的基于數(shù)據(jù)庫值的報(bào)表，存檔，屏幕拷貝，打印管理等。

（8） WEB瀏覽功能

提供通過IE瀏覽器進(jìn)行WEB瀏覽綜合監(jiān)控系統(tǒng)信息的功能，支持多用戶查看、復(fù)示有關(guān)信息，具有優(yōu)先級權(quán)限管理功能等。

1、中央級ISCS功能

在控制中心OCC設(shè)置中央級ISCS，給予各級調(diào)度人員不同的操作權(quán)限進(jìn)行全線車站的監(jiān)控，其監(jiān)控職能主要有：

實(shí)現(xiàn)全線車站BAS、PA、CCTV、SCADA、FAS、PSD、FG等各種集成系統(tǒng)的中央調(diào)度工作站功能。

可以監(jiān)視全線車站互聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的信息，包括：PIS、ATS、ACS、CLK、ALC等。

監(jiān)視全線車輛信息，環(huán)境參數(shù)、乘客動態(tài)、供電情況、車站設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，火災(zāi)等情況。

在正常和非正常情況下，可根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，手動或自動啟動相應(yīng)的預(yù)置工作模式，滿足運(yùn)行實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)對全線各集成互聯(lián)子系統(tǒng)聯(lián)動功能的集中管理和協(xié)調(diào)指揮。。

在OCC控制中心配置各級調(diào)度操作站，各級調(diào)度通過不同的監(jiān)控操作權(quán)限，標(biāo)示不同的用戶ID登錄進(jìn)入不同的HMI人機(jī)操作界面，實(shí)現(xiàn)圖形化界面管理，全線被控對象監(jiān)控、對話和信息編輯管理、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理和設(shè)備維護(hù)等功能。

2、車站級ISCS功能

ISCS車站控制室設(shè)置綜合監(jiān)控工作站，主要服務(wù)對象是車控室值班人員，主要監(jiān)控職能有：

實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)的原有全部監(jiān)控功能，包括：BAS、PA、CCTV、SCADA、FAS、PSD、FG等

可以監(jiān)視互聯(lián)系統(tǒng)的信息，包括ATS、ACS、PIS、AFC等。監(jiān)視本車站所管轄范圍內(nèi)的乘客信息、環(huán)境參數(shù)、供電情況、災(zāi)害狀況、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，根據(jù)授權(quán)可以監(jiān)視相鄰車站信息。

車站值班人員通過車站操作站實(shí)現(xiàn)與ISCS的人機(jī)界面HMI，對本車站所轄范圍的被控對象進(jìn)行有效的監(jiān)視和控制。在車站控制室，各值班員操作站具有相同的軟件和硬件配置，車站值班員可以通過不同的用戶ID標(biāo)示登錄，進(jìn)入值班員的人機(jī)界面HMI，獲取相同的操作權(quán)限，實(shí)現(xiàn)車站各集成互聯(lián)子系統(tǒng)的圖形化界面管理，車站值班員日常運(yùn)營所需的各種功能。

結(jié)語

通過本文的分析可知，現(xiàn)代城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)ISCS是熱備、冗余、可靠、模塊化、易擴(kuò)展的高可靠性系統(tǒng)，可以根據(jù)不同客戶需求，開發(fā)制定特定的工作監(jiān)控平臺，完全滿足RAMS設(shè)計(jì)要求，被集成的現(xiàn)場控制層完全可以相對獨(dú)立的工作運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)非正常狀況時(shí)，ISCS綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際情況啟動相應(yīng)的聯(lián)動模式，為處理災(zāi)害突發(fā)狀況提供了方便。ISCS優(yōu)良性能，已在國內(nèi)廣泛應(yīng)用，不僅可以滿足現(xiàn)代城市軌道交通的日常的運(yùn)營和管理功能，還可以為以后的延伸線以及更上一級系統(tǒng)的接入管理提供必要的接口條件，提高了運(yùn)營管理單位的工作效率和質(zhì)量水平。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.028