城市轨道交通综合监控系统技术分析

城市轨道交通综合监控系统技术分析

引言:综合监控系统已经在城市轨道交通领域得到了广泛应用，其应用的广度和深度正在不断拓展，一些新需求的提出、一些新技术在城市轨道交通领域的应用，也给综合监控系统提出了新的挑战，积极应对这些挑战，将给综合监控系统提供新的、更大的发展机遇。随着计算机技术、网络技术和自动控制技术的进步，城市轨道交通各专业系统按照自身的技术特点，不同程度地实现了自动化控制和管理，形成了各自的监控系统和网络。

一、城市轨道交通综合监控系统的任务和功能

1.1

任务

城市轨道交通综合监控系统的主要任务是满足轨道交通运营的“调度管理”和“维护管理”两个层面的需求。调度管理主要面向控制中心的调度人员和各车站的车站值班员，实现行调、电调、环调、维调和总调度间的信息沟通，保证行车安全。维护管理主要面向轨道交通各专业的维护工程师和维护人员，实现对系统设备的监控，有效避免不同类型的报警信息对操作人员的影响，最大限度地发挥综合监控系统的作用。

1.2

功能

目前，城市轨道交通系统中装备了复杂多样的机电设备和相应的监控设备，如列车运行的通信信号、供电及电力监控、自动售检票（AFC）、通风空调、低压配电及照明、给排水及消防、电扶梯、火灾自动报警、屏蔽门和环控（BAS）设备等。由此可见，综合监控系统的监控对象包括了移动设备和固定设备两大类，运行中的列车是移动设备，其余各车站和控制中心的多种设备是相对固定的。按照这些设备信息的实时响应要求，综合监控系统应完成实时监控和事务数据管理两大功能，其中供电及电力监控、列车运行的通信信号、BAS和防灾报警等系统都是要求能实时监控的，而如AFC、办公自动化系统、火灾自动报警等则是以事务性数据的处理传输为主。在相当长的时间，这些设备是相对独立运行的，有自己不同结构的通信网络和各不相同的控制软件，属于分立系统，信息不能互通，造成很大的资源和人员浪费。集成化综合监控系统通过构建共享信息资源的平台解决了这个问题，该系统具有以下五个方面的功能：一是建立了一个综合监控平台，实现了多专业的系统集成，信息互通，提高了工作效率；二是可完成系统之间的业务和事件联动，提高了对事件的准确反应能力和速度，进而提高了服务质量；三是通过数据库系统共享，优化运行管理，提高了数据利用率；四是通过通信网络简化了结构布局，提高了系统的可靠性和安全性；五是为设备管理和维护集于一个平台提供的网络基础。

二、城市轨道交通综合监控系统分析

2.1

分立监控系统

最早的轨道交通运营由于受各种技术条件的限制，监控管理主要靠人工监管，随着电气工业PLC技术、计算机和自动控制技术和网络技术的发展，在轨道交通各专业子系统中逐步建立了自己的监控系统，我们称之为“分岛或多岛控制系统”。这种系统的特点是：各系统均有自己的数据采集/控制设备、远程通信设备、实时和历史服务器以及操作员/调度员显示屏等，而且每个系统有可能使用不同的厂家设备，其通信协议和接口技术不尽相同，他们之间相互实现通信极其困难，因此，在突发或灾难情况下，无法将运营信息沟通，综合应变能力较差，早期建成的上海地铁1号线、广州地铁1、2号线等都是这种设计，其运营和维护的成本都比较高。但随着近年来集成技术和IT技术的不断发展，设计者想到了通过集成技术来解决分立监控系统的不足。

2.2

集成监控系统

目前，综合监控系统的集成方案主要有两种，一是以行车指挥为核心的集成方式；二是以电调、环调为核心的集成方式。至今，深圳、广州、北京、上海、武汉、西安、成都、重庆、天津等地铁线路均设置了以供电设备监控和机电设备监控为核心的综合监控系统，属于第二种集成方式，此方式采用二级管理三级控制的分层结构，即中央级和车站级（含车辆段、车场）二级管理，中央级、车站级和现场级三级控制。北京和利时公司设计出了一种典型的集成监控系统，包括控制中心系统、各车站管理系统、停车场和车辆段监控系统、网络管理系统、设备管理系统以及培训管理系统等，其最大的特点是：将监控范围内的供电与电力、环境与机电设备、屏蔽门和防淹门监控系统的车站级功能和中心级功能进行集成统一到一个监控平台上；把火灾报警、广播、闭路电视、乘客信息、自动售检票、列车自动监控、时钟等系统互连，在必要的情况下，由人机界面推出窗口进行显示，而不进行控制。

2.3

综合监控系统的功能和优越性

采用了集成技术的两级管理三级控制的综合监控系统具有中央级、车站级、培训、网络管理、维护管理和联动功能。位于控制中心的中央级通过全线主干网络将各车站级局域网汇聚的监控信息传输到控制中心，从而实现多系统多层次的综合监控。其中，供电与电力监控系统（PSCADA）采用远程、所内信号屏上集中和设备本体三级控制方式并相互闭锁，实现了对电力系统的控制、监视、测量、保护、自动控制、自动化管理及远程通信等功能。环境与设备综合监控系统（BAS）主要监控轨道线路各机电设备的运行情况，并按程序、模式控制机电设备，其数据统计管理功能由综合监控（ISCS）系统统一处理，并生成各种曲线图，为合理运行、节能管理提供决策依据。火灾自动报警系统（FAS）包括火灾自动报警系统、气体灭火报警控制系统、感温光纤系统、应急通信系统。由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置以及辅助功能装置构成，在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量，通过火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的位置、时间等。闭路电视监控系统（CCTV）由安防网络子系统、安防集成管理子系统、综合电视监控子系统、门禁子系统、车辆段/停车场和高架区间入侵探测子系统以及车站紧急告警子系统等构成。实现对重点区域的出入管理、登记、实时视频监控和入侵探测等功能。乘客信息系统（PIS）主要为乘客提供乘车须知、列车到发时间、列车时刻表、管理者公告、政府公告、公益广告、电视视频节日等实时动态的多媒体信息；在火灾、阻塞及恐怖袭击等非正常情况下，提供动态紧急疏散提示。

综上所述，采用了集成技术的综合监控系统是一个开放式系统，扩展性好，有统一的操作平台，调度操作不受地理位置限制，还可以跨专业联合调度，能满足轨道交通运营可靠性、安全性和实时性的要求。

三、综合监控系统的技术支撑

3.1

硬件支撑

综合监控系统中涉及的硬件设备包括：各类计算机、网络设备、通信链路和各类基础自动化设备，按照现有的工业自动化和网络智能化发展水平，硬件支撑条件完全能达到处理各业务系统信息的大容量技术要求。

3.2

数据和软件支撑

综合监控系统的软件包括：操作系统、支撑软件和应用软件三类，其中支撑软件经常被开发商集成在应用软件中，数据主要是指支持系统运行的环境配置、人机界面、监控对象的定义和通信的参数等，其实质反应了系统设计的内容，也可以认为是软件的一种形式。2003年ISO发布了ISO15745标准，为轨道交通综合监控系统的集成技术制定了规范，使得将多厂家设备连在一起共享信息成為可能。

四、结束语

综合监控系统已经在城市轨道交通领域得到了广泛应用，其应用的广度和深度正在不断拓展，一些新需求的提出、一些新技术在城市轨道交通领