城市轨道交通综合监控系统全套教学课件

城市轨道交通综合监控系统全套可编辑PPT课件第1章城市轨道交通概述第2章城市轨道交通系统组成及其信号与通信系统第3章城市轨道综合监控概述第4章城市轨道综合监控技术基础第5章城市轨道交通综合监控系统第6章环境与设备监控系统（BAS）第7章电力监控系统（PSCADA）第8章火灾自动报警系统（FAS）第9章乘客服务相关系统第10章门梯和安防系统第1章城市轨道交通概述

1.1城市轨道交通的定义1.2城市轨道交通的主要类型1.3我国城市轨道交通的历史1.4我国城市轨道交通的现状和未来1.5我国城市轨道交通发展的人才需求全套可编辑PPT课件要求:

掌握城市轨道交通定义

熟悉城市轨道交通主要类型

了解城市轨道交通发展历史了解我国城市轨道交通的现状和未来

了解我国城市轨道交通发展的人才需求

1.1城市轨道交通

城市轨道交通定义为“通常以电能为动力,采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称”。

目前城市轨道交通已经形成有轨电车、地铁、轻轨、单轨(独轨)、磁悬浮、自动导向交通系统和市域快速轨道系统等多种类型并存与发展的状态。

1.2城市轨道交通的主要类型1.有轨电车有轨电车是一个由电力牵引、轮轨导向、单车或两辆铰接运行在城市路面线路上的低运量城市轨道交通系统。奥地利维也纳的有轨电车武汉光谷有轨电车

大连有轨电车苏州新型轨道有轨电车1.2城市轨道交通的主要类型2.地铁交通系统地下铁道(简称地铁)泛指高峰时单向客运量在3～7万人次/h左右的大容量轨道交通系统。地铁一般是指大运量行驶在地下的钢轮钢轨系统,但由于地下隧道的建设造价比较昂贵,许多城市的地铁系统在城市外围区域或在适当的位置也采用地面或高架线路方式。

地铁交通系统在市区间提供客运服务，但有些线路也可延伸到市郊的运输线，它的车站间距较紧密，所有系统均为电力驱动，一般线路全封闭，实现信号自动化控制，具有运量大、速度快、安全、准时、舒适、节约城市土地资源等特征，是发达国家主要城市中公共交通的骨干力量。8大连1号线美国洛杉矶地铁济南地铁

宁波地铁3.轻轨铁路轻轨是在有轨电车基础上发展起来的，由电气牵引、轮轨导向，列车或车辆编组运行在专用行车道上的中运量城市轨道交通系统，输送客流能力介于地铁与有轨电车之间，单向高峰小时客运量在15000-30000人次之间，是地铁的1/3～1/2，其运载在轨道上的负荷相对于市郊铁路和地铁更轻，因而称为轻轨。4.单轨(独轨)交通系统单轨交通，国外也称为独轨交通，是指车辆在一根轨道上运行的一种轨道交通系统．通常区分为跨座式和悬挂式两种，跨坐式是车辆跨坐在轨道梁上行驶。悬挂式是车辆悬挂在轨道梁下方行驶。荷兰阿姆斯特丹的轻轨铁路

重庆跨坐式单轨(独轨)日本悬挂式单轨(独轨)交通澳门轻轨5.磁悬浮系统磁悬浮列车是依靠磁悬浮技术将列车悬浮起来并利用直线电机驱动列车行驶的交通工具，它分为常速、中速、高速和超高速等几种形式。城市轨道交通主要是利用中低速磁悬浮，它一般运行距离较短。上海磁浮列车目前是全世界唯一条投入商业运营的线路，在运行速度、舒适性、能耗、环境、安全性和运行维护等方面，具有铁路车辆和飞机无可比拟的优势。12上海磁悬浮磁悬浮工作原理6.自动导向交通系统自动导向交通系统是一种车辆采用橡胶轮胎在专用轨道上运行的中运量轨道运输系统，其列车沿着特制的导向装置行驶，车辆运行和车站管理采用计算机控制，可实现全自动化和无人驾驶技术，线路形态在市区采用地下隧道，郊外采用高架结构，占地面积小，自动化程度高，它是一种既节省人力也节省费用的有轨快速客运系统。7.市域快速轨道系统市域快速轨道交通系统是一种适用于城市群城际之间的中程距离客运交通的轨道运输系统,日单向客运量可达50万~80万人次(一般不采用高峰小时客运量的概念)。根据线路、车辆使用范围和条件不同,可采用不同类型的车辆,在城市市郊或城市之间的地面或高架桥上运行,必要时也可在隧道中运行。14

上海地铁浦江线济莱高速铁路（济莱城际铁路）各种城市轨道交通形式的技术特征各种城市轨道交通形式的技术特征1.3我国城市轨道交通发展历史（1）起步阶段(20世纪60～80年代)，我国开始筹备北京地铁网络建设，以1965年开始建设，1969年10月1口建成通车的北京地铁，全长23.6km和1970年开始建设，1984年建成通车的天津地铁，全长74km为代表。该阶段地铁建设以人防功能为指导思想。（2）发展阶段(20世纪80年代)，我国仅有北京、上海、广州等几个大城市规划建设地铁，该阶段地铁建设开始真正以城市交通为目的。（3）调控阶段(20世纪90年代)，进入90年代后国内大批省会城市开始筹划建设地铁。由于项目多且造价高，1995年12月国务院发布国办60号文，暂停了地铁项目的审批，同时国家开始研究制定地铁交通设备国产化政策。（4）建设高峰期(1999年以后)，国家政策逐步鼓励大中城市发展地铁交通，该阶段地铁建设速度大大超过之前的30年。1.4我国城市轨道交通发展现状和未来

中国当前处于城镇化高速推进阶段，城镇化率以每年1个百分点的速度增加，这意味着每年有两千万左右的新增城市人口，由此将给中国现有城市交通基础设施带来巨大挑战，另外中国城市建设的同时还需受到国家保护耕地政策的限制，因而决定了中国城市只能走土地集约型发展道路，城市轨道交通建设成为中国公共交通建设的首选。随着城市化进程的逐步加速，中国的城市轨道交通建设将迎来黄金发展期。在国家宏观政策引导和扶持下，中国城市轨道交通进入另一个蓬勃发展时期。近年来，中国各大城市地铁建设速度加快，截至2020年底，中国内地共有46个城市开通了地铁线（含轻轨），地铁总里程8500余公里。

随着经济发展，城镇化速度不断加快，城市轨道交通需求增大，城市轨道交通规划的范围，延伸的里程已覆盖了城市和乡镇的大部分区域，为城市轨道交通发展注入了新的活力。城市轨道交通不再单单以发展地铁为主，现代有轨电车、城市轻轨的加入加快了建设速度，不同类型的轨道交通进入了并行发展时期，呈现多元化发展态势，并开始注重轨道交通与城市环境的协调发展。

1.5我国城市轨道交通发展人才需求城市轨道交通作为新兴行业，设备先进，技术含量高，技术发展快，对从业人员技术水平要求也较高。根据测算，每公里轨道交通线路要投入运营约需要50～60人。随着全国各大城市轨道交通项目相继开展，对轨道交通人才需求就更加可观。目前城市轨道交通急需的人才有下列几种：

（1）轨道交通运营管理人才轨道交通需要大量能从事轨道交通运营管理、调度、行车值班等工作的高等应用型专门人才。

（2）轨道交通工程人才城市轨道交通工程涉及线路规划、设计、工务管理、线路日常维护等环节，直接影响城市轨道交通的顺畅与安全，相关人才的重要性不言而喻。

（3）轨道交通通信信号人才城市轨道交通通信信号人才是保障城市轨道交通通信信号正常工作的高级工程技术人才。

211.5我国城市轨道交通发展人才需求（4）轨道交通技术(机电设备)人才城市轨道交通中的机电设备包含自动售检票系统、电梯和自动扶梯、暖通和环控、给排水、消防安全、屏蔽门等设施。城市轨道交通技术(机电设备)人才正是为轨道交通运营环节保驾护航的应用型工程技术人才。

（5）轨道交通技术(车辆技术)人才城市轨道交通技术(车辆技术)人才是负责城市轨道交通车辆驾驶、运用与管理、车辆故障诊断处理、车辆保养与维护方面的一线工程技术人才。

（6）供电工程与接触网人才供电工程与接触网人才是指能从事轨道交通供变电系统的设计、安装、调试、维护与维修、变配电等工种的高级应用型人才。2223城市轨道交通综合监控系统第2章城市轨道交通系统组成及其信号与通信系统2.1城市轨道交通系统 2.2城市轨道交通信号系统 2.3城市轨道交通通信系统 要求:

掌握城市轨道交通系统的各子系统组成

熟悉城市轨道交通对信号系统的要求，城市轨道交通信号系统的作用、系统组成

熟悉城市轨道交通对通信系统的要求，城市轨道通信系统系统的作用、系统组成等内容2.1城市轨道交通系统

城市轨道交通系统是由多个分别具有不同功能的子系统所构成的，一般而言(以地铁为例)，它主要包括地铁车辆、地铁信号、地铁通信、地铁供电、地铁环境控制与车站设备、轨道线路和车辆段等几大部分。城市轨道交通系统2.1城市轨道交通系统

（1）地铁车辆。地铁车辆是地下铁道交通系统的重要组成部分，也是技术含量较高的机电设备。地铁车辆在运营时一般采用动拖结合、固定编组，形成电动列车组。

（2）地铁信号系统。信号设备的主要作用是保证行车的安全和提高线路的通过能力，包括信号装置、联锁装置、闭塞装置等。

（3）地铁通信系统。地铁通信是构成地铁各部门之间有机联系、实现运输集中统一指挥、行车调度自动化、列车运行自动化、提高运输效率的必备工具与手段。通信系统主要有传输网络、无线通信系统、公务通信系统、专用通信（含调度、站内、站间及轨旁电话）系统、闭路电视监视系统、广播系统、时钟分配系统、网络管理系统、UPS电源设备组成。

（4）地铁供电系统。地铁的供电系统是为地铁运营提供电能的。地铁列车是电力牵引的电动列车，其动力是电能。此外，地铁中的辅助设施包括照明、通风、空调、排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等，也都依赖电能。

（5）地铁环境控制与车站设备。为了保证地铁安全正常运行，地铁内设置环境控制设备和各类必需的车站辅助设备，包括通风、空调、给排水、消防、自动扶梯、直升电梯、动力、照明、旅客引导、自动售检票系统、车站设备自控系统、屏蔽门、防淹门等。

2.2城市轨道交通信号系统2.2.1城市轨道交通对信号系统的要求（1）通过能力要求：信号设备必须满足高密度(通过能力大)的要求。要求采用先进的信号技术尽量提高通过能力。（2）安全性要求：对行车安全保障要求更高，即对信号系统提出了更高的安全要求。（3）信号显示要求：高质量保证信号系统的显示。（4）抗干扰能力要求：信号系统设备必须对其有较强的抗电气化干扰能力。（5）可靠性要求：信号系统设备必须具有高可靠性，尽量做到平时不维修或少维修。（6）自动化程度要求：采用自动化程度高的先进技术设备，以减少工作人员，并减轻他们的劳动强度。

2.2城市轨道交通信号系统2.2.2城市轨道交通信号系统的作用城市轨道交通信号系统是城市轨道交通最重要的设备之一，它不仅保证列车运行的安全，防止列车追尾、正向和侧向撞车和超速等安全事故的发生，同时能够在有限的建设规模下，通过小编组、大密度，最大限度发挥线路的运输能力，提高列车速度、运输效率和服务质量，还能够通过现代化的设备大大降低工作人员的劳动强度，降低运营成本等。

2.2城市轨道交通信号系统2.2.3城市轨道交通信号系统的组成城市轨道交通信号系统具有列车自动防护(ATP)、列车自动驾驶(ATO)和列车自动监控(ATS)等功能的综合自动化系统。城市轨道交通信号系统通常由列车运行自动控制系统(ATC)和车辆段信号控制系统两大部分组成，用于实现列车进路控制、列车间隔控制、调度指挥、信息管理、设备工况监测及维护管理等。轨道交通信号系统本组成

2.2城市轨道交通信号系统2.2.3城市轨道交通信号系统的组成（1）列车运行自动控制系统列车运行自动控制系统(ATC)包括列车自动防护(ATP)、列车自动驾驶(ATO)及列车自动监控(ATS)三个系统，简称“3A”。

(2)车辆段信号控制系统车辆段信号控制系统设一套联锁设备，用以实现车辆段的进路控制，并通过ATS车辆段分机与行车指挥中心交换信息。车辆段联锁设备采用计算机联锁。先进的车辆段信号控制系统的特点是信号一体化，包括联锁系统、进路控制设备、接近通知、终端过走防护和车次号传输设备等。这些设备由局域网连接并经过光缆与调度中心相通。列车的整备、维修与运行相互衔接成一个整体，保证了城市轨道交通的高效率和低成本。2.2城市轨道交通信号系统信号机转辙机、计轴器应答器器2.2城市轨道交通信号系统

2.3城市轨道交通通信系统2.3.1城市轨道交通对通信系统的要求（1）行车组织要求：通信系统应能保证将各站信息准确、迅速地传输到控制中心。同时，将控制中心发布的调度指挥命令与控制信号及时、可靠地传送至各个车站及行进中的列车上。（2）组织管理要求：通信系统应能保证各部门之间、上下级之间保持畅通、有效、可靠的信息交流与联系。

2.3城市轨道交通通信系统2.3.1城市轨道交通对通信系统的要求（3）外部通信要求：通信系统应能保证本系统与外部系统之间便捷、畅通的联系。（4）可靠性要求：通信系统主要设备、网络和软件模块应具有高可靠性，采取先进的可靠性冗余配置技术，故障时能自动切换和报警，控制中心可监测和采集各车站设备运行和检测的结果。（5）多服务信息要求：包括音频服务信息、视频(CCTV视频监控)服务信息、数字服务信息等的传递。

2.3.2城市轨道交通通信系统的作用城市轨道交通通信系统是指挥列车运行、公务联络、传递各种信息和提高运输效率的重要手段，是保证列车的安全、快速、高效运行必不可少的综合系统。通信系统还要和信号系统共同完成行车调度指挥，并为信号系统和其他各子系统提供信息传输通道和时标(标准时间)信号。在发生火灾、事故等情况下，通信系统也是进行应急处理、抢险救灾的主要手段。

2.3.3城市轨道交通通信系统的组成城市轨道交通通信系统是保证列车安全运营的重要设备，主要由通信传输系统、电话系统、无线调度通信系统、录音系统、广播系统、闭路电视监控系统、时钟系统、乘客信息系统、商用通信系统等组成。城市轨道交通通信系统的组成

2.3.3城市轨道交通通信系统的组成（1）通信传输系统是一个能够承载音频、视频、数据等各种信息的综合业务数字通信网，是城市轨道交通通信系统的基础。城市轨道交通通信网由光纤数字传输系统、数字电话交换系统、广播系统、闭路电视监控系统、无线通信系统等组成。城市轨道交通综合监控系统骨干网用于全线各车站、车辆段、停车场、控制中心局域网之间的互联，它是由设在上述地点的交换设备及交换设备之间的区间光缆构成。利用通信系统提供的区间光纤介质组成全线综合监控系统骨干网，从而将中央级系统、车站级系统和场段级系统等联接成为一个完整的大型基于网络的计算机监控系统。（2）电话系统为城市轨道交通管理、运营和维修人员提供语音通信。主要由公务电话和专用电话(包括调度、站内、站间和区间轨旁电话)两个子系统组成。

2.3.3城市轨道交通通信系统的组成（3）无线调度通信系统，也称为无线集群通信系统，是调度与司机通信的手段，也是移动作业人员、抢险人员实现通信的重要手段。（4）录音系统是为确保地铁控制中心调度员与车站运营人员之间的调度指令和安全指令能正确保存而设置的系统。（5）广播系统由正线广播和车辆段广播两个独立的系统组成，正线广播又分成控制中心广播和车站广播两级。（6）闭路电视监控系统为控制中心调度管理人员、车站值班员、站台管理人员和司机等对车站的站厅、站台、出入口等主要区域提供监视服务。

2.3.3城市轨道交通通信系统的组成（7）时钟系统是为保证城市轨道交通运营准时，服务乘客，统一全线设备标准时问而设置的系统。（8）乘客信息系统将通过多媒体设备及时为车站和列车上的乘客提供列车导乘信息，如根据现行列车时刻表信息和列车运行状况，自动、实时地向乘客提供可视或广播告示。（9）商用通信系统也称为地下公共覆盖系统，是将公用移动通信系统引入城市轨道交通，为旅客提供在地铁内的无线通信、广播、无线上网等服务。

2.3.3城市轨道交通通信系统的组成（7）时钟系统是为保证城市轨道交通运营准时，服务乘客，统一全线设备标准时问而设置的系统。（8）乘客信息系统将通过多媒体设备及时为车站和列车上的乘客提供列车导乘信息，如根据现行列车时刻表信息和列车运行状况，自动、实时地向乘客提供可视或广播告示。（9）商用通信系统也称为地下公共覆盖系统，是将公用移动通信系统引入城市轨道交通，为旅客提供在地铁内的无线通信、广播、无线上网等服务。44城市轨道交通综合监控系统第3章城市轨道综合监控概述3.1城市轨道交通综合监控定义 3.2城市轨道交通综合监控发展 3.3城市轨道交通综合监控系统类型及技术内涵 3.4城市轨道交通综合监控系统子系统 要求:

掌握轨道交通综合监控系统定义了解国内外城市轨道交通综合监控发展历史及城市轨道交通综合监控系统的发展趋势

熟悉城市轨道交通综合监控系统3种类型及其区别。掌握综合监控系统集成或互联的各子系统。3.1城市轨道交通综合监控定义

城市轨道交通综合监控系统(IntegratedSupervisoryandControlSystem，ISCS)是指对城市轨道交通线路中所有电力和机电设备进行监控的分层分布式计算机集成系统。具体来讲，城市轨道交通综合监控系统是以现代计算机技术、网络技术、自动化技术和信息技术为基础的大型计算机集成系统。系统集成了多个地铁自动化专业子系统，并在集成平台支持下对地铁各专业进行统一监控，实现各专业系统的信息共享及系统之间的联动控制功能，提高运营效率，为实现城市轨道交通现代化运营管理提供信息化基础。

3.2城市轨道交通综合监控发展

3.2.1国外城市轨道交通综合监控系统的发展

国外的城市轨道交通综合监控系统发展的趋势是建立多条线路集中监控系统，城市轨道交通管理体系需要构建集中监控管理中心，监控管理多条线路甚至整个城市的所有轨道交通线路。构建集中监控中心目前有两种做法：

（1）在各条线路综合监控系统的基础上，将各线的运营控制中心（OperationControlCenter，OCC）联网，形成集中监控中心网络，在此网络的支持下，建立一个集中监控管理中心，使各条线路与运营的相关信息共享，实现各条线路协调管理，实现整个城市轨道交通的统一调度指挥。

（2）在各条线路分立系统的基础上，现将多条线路的同一子系统连接起来，在集中监控中心设立各专业的总调度中心，实现对各条线的协调管理。在集中控制中心，通过本地局域网将已经完成单系统集成的系统连接在一起，实现资源共享和集中监控。

由以上内容可以看出，现代城市轨道交通体系的形成，依赖于单条线路的综合自动化，自动化系统的建立又为整个城市轨道交通体系的自动化、智能化管理奠定了基础。城市轨道交通运营管理人员通过综合监控系统对城市轨道交通内各系统实现统一的运营管理、维护等工作，极大地提高了工作效率。综合监控系统已经成为城市轨道交通发展的国际主流技术。3.2城市轨道交通综合监控发展

3.2.2国内城市轨道交通综合监控系统的发展

我国城市轨道交通从20世纪90年代开始进行了综合监控系统的研究、开发和应用。综合监控系统已经正式成为国内城市轨道交通自动化系统的发展趋势。目前，国内各地城市轨道交通公司根据以往城市轨道交通线路的建设和运营中积累的丰富经验，参考了国内外城市轨道交通综合监控系统的各种方案，在新建设的城市轨道交通线路中均采用了综合监控系统。

城市轨道交通各个基础层自动化子系统的不断提高为综合监控系统提供了基础条件，计算机和通信技术的飞速发展也为综合监控系统的实现提供了技术保障。通过建设综合监控系统，用统一的信息平台从更高和更宽的层面将城市轨道交通各个自动化子系统的信息进行及时收集和综合处理，大大提高了系统的可靠性和安全性，降低了运行及维护成本；各个子系统间资源共享，信息互通，实现各个子系统的联动，保证了系统正常运行情况下相关设备运行的可靠性、正确性，提高了灾害情况下相关设备相应的及时性，从而提升了城市轨道交通运营的质量和效率，降低了受灾的风险。此外，综合监控系统是城市轨道交通各个自动化子系统硬件平台与软件平台统一，减少了投资，降低了维护成本，经济效益得以提高，投资得以保护，同时为未来系统的扩展提供了良好基础。

3.2城市轨道交通综合监控发展

3.2.3城市轨道交通综合监控系统的发展趋势

综合监控系统的信息共享平台的要求是：

（1）全数字信息；

（2）信息平台是开放系统；

（3）信息平台是可靠性系统；

（4）信息平台具有良好的扩展性；

（5）信息平台可无缝接入城市轨道交通各子系统；

（6）信息平台具有良好易用性。

城轨综合监控系统的发展涉及主要关键技术如下：

（1）网络通信平台技术

城市轨道网络通信平台技术，是通过信息的收集整合，实现语音、视屏、图像、数据和网络等信息的传输。

（2）信息共享平台技术

信息共享平台，是实现信息资源有效整合的基础。在信息共享平台中设置相应参数标准，平台可自动将各子系统收集的数据自动接入与处理，并能够分发到其他系统。

（3）数据整合挖掘技术

数据挖掘是指能够通过分析整合各种信息，分析整理数据表格，挖掘大数据背后的各种信息。

3.2城市轨道交通综合监控发展

3.2.3城市轨道交通综合监控系统的发展趋势

综合监控系统发展趋势：

（1）综合自动化系统深度集成化

可以从两个方面来衡量综合监控系统的集成深度：一是从横向看集成的子系统的个数；二是从纵向看集成的层次，是运营控制中心集成还是车站集成，或者是现场集成。

（2）综合自动化系统路网化

随着城市轨道交通的发展，在同一个城市里出现多条轨道交通线的运营是必然现象。相应的轨道交通调度所面对的对象不再是一条孤立的线路，而是一个包括若干条线路的路网。

（3）综合自动化系统国产化

近年来，在国家产业政策支持下，城市轨道交通车辆、设备国产化的工作取得了一些成绩。据统计，具备较高国产化率的是环境与设备监控系统、自动扶梯、电梯系统、给排水系统、供电系统和通信系统，信号系统和自动售检票系统的国产化率较低。3.3城市轨道交通综合监控系统类型及技术内涵

城市轨道交通综合监控系统类型按照集成方式与深度分为3类

（1）信息综合管理系统

信息综合管理系统是在OCC建立一个局域网，将已建好的城轨各分立自动化系统的必要信息综合在一起，实现信息共享，但只监视不控制。

（2）顶层信息集成的综合监控系统

顶层信息集成的综合监控系统是在OCC和车站的监控层将部分子系统集成和互联起来构成综合监控系统。

（3）深度集成的综合监控系统

深度集成的综合监控系统采用同一软件平台将被集成的子系统完全集成在一起。

（4）三种综合监控系统性能比较

前述的3类综合监控系统虽各有特点、类型各异，但以深度集成的综合监控系统性能为最优，是近年发展起来的新型综合监控系统。3.4城市轨道交通综合监控系统子系统

城市轨道交通综合监控系统集成和互联多个子系统，集成子系统是指完全集成在综合监控系统内的专业自动化子系统，其全部功能都由综合监控系统实现，是综合监控系统的一部分。比如环境与设备监控系统(BAS)、电力监控系统(PSCADA)就是综合监控系统的集成子系统。互连子系统是指与城市轨道交通综合监控系统通过外部接口进行信息交互的、独立运行的专业自动化系统。比如信号系统(SIG)是城市轨道交通综合监控系统的互连子系统。

一般情况下，综合监控系统集成了或互联了环境与设备监控系统（BAS）、变电所自动化系统（PSCADA）、火灾报警系统（FAS）、门禁系统（ACS）、安全门系统（PSD）、信号系统（SIG）、自动售检票系统（AFC）、广播系统（PA）、闭路电视系统（CCTV）、乘客信息系统（PIS）、时钟系统（CLK）、集中告警检测系统（ALM）等。

3.4城市轨道交通综合监控系统子系统（1）BAS监视通风空调、给排水、照明、电扶梯等机电设备的运行状况，并实现点控、模式控制及时间表控制。（2）PSCADA提供对主变电所、牵引混合所和降压所的供电系统设备的监视和控制功能。可实现遥信、遥测、遥调、遥控。（3）FAS提供FAS系统防火分区平面图，并对FAS系统的运行状况进行监视，例如系统的故障等。（4）ACS监视门禁系统的工作状态及各种故障信息。（5）PSD监视安全门的工作状态及各种故障信息。（6）SIG接收列车轨道号、列车信息和重要的信号设备故障信息。

3.4城市轨道交通综合监控系统子系统（7）AFC监视AFC设备的工作状态，客流引导及各种数据的统计分析。（8）PAPA主要用于对乘客进行公告信息广播，为运营管理和维护人员播发相关信息，发生火灾时兼作防灾广播。（9）CCTV实现对CCTV工作状态的监视和控制功能。（10）PIS

平时发送列车到站等信息到车站的PIS电视屏上。应急情况下，调度人员可在中央直接发布下发紧急信息到车站。（11）CLK接收CLK提供的时钟信号，实现系统时间同步。（12）ALM集中告警监测系统将各系统的运行状态集中反映到ISCS上。主要系统介绍-ISCSATC主要系统介绍-ISCS深圳地铁OCC大厅61郑州地铁OCC大厅6263车站65城市轨道交通综合监控系统第4章城市轨道综合监控技术基础4.1PLC与PLC系统 4.2传感器技术 4.3现场总线技术 4.4计算机组网技术 4.7分散型控制系统（DCS） 4.8SCADA系统 要求:

熟悉PLC概念、PLC系统结构、工作原理、分类、技术性能等。熟悉传感器的定义和组成、分类、特点以及综合监控系统用传感器。熟悉现场总线的定义、主流现场总线以及现场总线的发展。熟悉综合监控系统网络标准的选择,网络系统集成。熟悉分散型控制系统(DCS)和数据采集与控制系统(SCADA)的概念、体系结构、功能特点、发展趋势。4.1PLC与PLC系统

4.1.1概述

可编程控制器(ProgrammableController)，又称为可编程逻辑控制器(ProgramableLoglcController，PLC)。国际电工委员会对其定义如下：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

4.1.2PLC的控制系统组成

PLC为用户提供的继电器一般是：输入继电器、输出继电器、辅助继电器、特殊功能继电器等。其中输入/输出继电器一般与外部输入/输出设备相连接，而其他继电器与外部设备没有直接联系，因此可统称为内部继电器。应当注意，PLC内部的继电器并不是实际的物理继电器，它实质上是存储器中的某些触发器。当该位触发器状态为“1”时，相当于继电器接通；该位触发器状态为“0”时，相当于继电器断开。

PLC控制系统组成

4.1.3PLC的系统结构及其技术

一台PLC由以下几部分构成：电源、底板、处理器模块、I/O模块、其他特殊功能模块(包括各种网络、总线通信接口模块，运动控制模块、数据处理模块、系统自诊断模块)等。

PLC系统结构4.1.3PLC的系统结构及其技术

（1）中央处理器CPU

CPU是可编程控制器的核心部件之一，由大规模或超大规模的集成电路微处理器芯片构成。

（2）存储器

PLC存储区一般包括两个部分：系统存储区和用户存储区。系统存储区用来存放PLC自身的操作系统等数据。用户存储区则用来存放用户程序及用户数据。

（3）输入／输出及接口部件

可编程控制器的任务就是根据各种输入去控制输出。因此输入、输出及接口部件是可编程控制器的主要组成部分。

（4）底板

对于模块式结构的PLC，底板是其重要的组成部分，上面有固定PLC组件的卡紧装置，有用于PLC组件插拔的导引槽，以及用于PLC组件和背板总线连接的连接器等。4.1.4PLC的工作原理

（1）检查输入：PLC首先将来自各输入模件的数据读入到内存映像区缓存起来，用于下一步做处理。这一过程又可称为输入刷新。

（2）执行用户程序：这一过程将占据整个扫描周期的大部分时间，其周期是两个动态值，其时间将根据输入映像字的内容及用户程序的逻辑而不断变化。程序执行完毕，PLC将更新用户数据区，并缓存程序执行结果至内存中输出映像区，用于后续处理。

（3）更新输出：这一过程PLC主要是将输出映像区刷新至各种输出模件，即PLC的实际输出。PLC工作原理4.1.5PLC的分类

（1）按控制规模分类

输入/输出的总路数，又称为I/O点数，是表征PLC控制规模的重要参数。因此按控制规模对PLC分类时，可根据I/O点数的不同大致分为小型、中型和大型PLC。

①小型PLC：I/O点数较少，一般指256点以下的PLC。

②中型PLC：I/O点数较多，一般指256点以上、2048点以下的PLC。

③大型PLC：I/O点数较多，一般指2048点以上的PLC。

（2）按结构形式分类

PLC按照硬件的结构形式可以分为整体式和组合式。

（3）按实现的功能分类

按照PLC所能实现的功能不同，可以把PLC大致地分为低档机、中档机和高档机3类。

4.1.6主要技术性能

（1）PLC的基本性能

①本地控制功能：顺序控制、定时、计数、逻辑运算和四则运算等。

②存储器：用于存储程序和数据。

③输入/输出（I/O）:小型及微型PLC的I/O是和处理器集成在一起的，中、大型PLC的具有各种类型的I/O模块。

④扫描时间：扫描时间是指执行并解读一次用户逻辑程序所需的时间。

⑤诊断功能：一般均提供上电自检和工作状态指示，有些厂家的产品还提供小的液晶屏，通过信息代码的形式说明状态。

⑥通信接口：一般都提供RS-232串行通信接口，以便连接编程设备或其他智能装置。

⑦电源：有两种类型，220V交流或24V直流．并且都支持宽电压范围输入，以适应工业现场的电源环境。

⑧工作环境：一般都能在下列环境条件下工作。温度：0～60°C；湿度<95％(无凝露)。

⑨编程设备：各PLC制造商均提供可运行于计算机的专用编程软件。4.1.6主要技术性能

（2）PLC的高级性能

①数据传送和文件处理功能。②PID调节功能。③ASCII代码操作功能。

④远程I/O功能。⑤智能I/O组件。⑥联网功能。

（3）编程语言

国际电工委员会规定了5种标准编程语言：

①梯形图(LadderDiagram，LD)。是完成顺序控制的主要编程方式，几乎所有PLC都支持这种方式。

②语句表(InstructionList，LD)，类似汇编语言。

③结构化文本(StructureText，ST)。

④功能块图(FunctionBlockDiagram，FBD)。

⑤顺序功能

（4）PLC的现场总线技术

①Profibus-DP；②Modbus；③ControlNet；

④DeviceNet；⑤AS-i；⑥cc-Link。

4.1.7PLC的基本功能

①逻辑控制功能

逻辑控制功能实际上就是位处理功能，是PLC的基本功能之一。

②定时控制功能

定时控制功能是PLC的基本功能之一。

③计数控制功能

计数控制功能是PLC的基本功能之一。

④步进控制功能

PLC为用户提供若干个移位寄存器，可以实现由时间、计数或其他指定逻辑信号为转步条件的步进控制。

⑤数据处理功能

⑥回路控制功能

⑦通信联网功能

许多PLC采用通信技术，实现远程I/O控制、多台PLC之间的同位链接、PLC与计算机之间的通信等。

⑧监控功能

⑨停电记忆功能

⑩故障诊断功能

PLC电控柜4.2传感器技术

4.2.1传感器的地位和作用

传感器（transducer/sensor）能将各种被测控量（信息）检出并转换成便于传输、处理、记录、显示和控制的可用信号（一般为电信号），是获取信息的工具。自动检测与自动控制系统4.2.2传感器的定义和组成

传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器结构4.2.3传感器的分类

（1）按工作原理分类

按传感器的工作原理不同，传感器大体上可分为物理型、化学型及生物型三大类。

（2）按输入信息分类

传感器按输入量分类有位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器、力传感器、磁传感器等。这类传感器通常以输入量（被测量）命名，这样使得对传感器的应用很方便。

（3）按应用范围分类

根据传感器的应用范围不同，通常可将其分为工业用、农用、民用、科研用、医用、军用、环保用和家电用传感器等。传感器的分类

4.2.4传感器技术的特点

（1）内容的离散性

传感器技术所涉及和利用到的物理学、化学、生物学中的基本“效应”“反应”和“机理”，不仅为数甚多，而且往往彼此独立，甚至完全不相关。

（2）知识的密集性

传感器技术是以材料的力、热、声、光、电磁等功能效应和功能形态变换原理为理论基础，并综合了物理学、微电子学、化学、生物工程、材料科学、精密机械、微细加工和试验测量等方面的知识和技术而形成的一门科学，具有突出的知识密集性和学科边缘性，所以它与许多基础学科和专业工程学关系极为密切。

（3）技术(工艺)的复杂性

传感器的制造涉及许多的高新技术，如薄膜技术、集成技术、超导技术、键合技术、高密封技术、特种加工技术，以及多功能化、智能化技术等。

（4）品种的多样化与用途的广泛性

传感器与传感器技术已广泛应用于科学研究、生产过程和日常生活各个领域，几乎无处不使用传感器，无处不需要传感器技术。

4.2.4传感器系统的基本特性

传感器系统的基本特性是指系统的输出-输入特性，即系统输出信号y（t）与输入（被测物理量）信号x（t）之间的关系。

（1）传感器的静态特性

传感器在稳态信号（x(t)=常量）作用下，其输出-输入关系称为静态特性。衡量传感器静态特性的性能指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和量程等。

①线性度(非线性误差)

线性度(Linearity)是指传感器的输出与输入之间的线性程度。

②灵敏度

灵敏度(sensitivity)是指传感器在稳态下的输出变化与输入变化的比值，用如来表示，即

4.2.4传感器系统的基本特性

③分辨率和分辨力

分辨率和分辨力(Resolution)都是用来表示传感器能够检测被测量的最小量值的性能指标。

④迟滞(滞环)

迟滞(Hysteresis)特性表明传感器的正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程输出-输入特性曲线不重合的程度。

⑤重复性

重复性(RepeaIablity)表示传感器在输入量按同一方向做全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。

⑥精度

传感器的精度(accuracy)是指测量结果的可靠程度，它以给定的准确度表示重复某个读数的能力，误差越小，则传感器的精度越高。

（2）传感器的动态特性

动态特性是指传感器对于随时间变化的输入信号x(t)的响应特性。它是传感器的输出值能够真实地再现随时间变化着的输入量能力的反映。

4.2.5综合监控系统用传感器（1）光电感烟探测器光电感烟探测器是通过探测火灾初期燃烧物阴燃产生的烟雾来报警的，所以在大多数场合起到了预警的作用。光电感烟探测器工作原理

4.2.5综合监控系统用传感器（2）感温探测器感温探测器是对警戒范围中火灾热(温度)参量，即环境气流的异常高温或升温速度做出响应的探测器。（3）火焰探测器对警戒范围中火灾火焰光谱中的紫外线或红外线做出响应的探测器，通常又称为火焰探测器，主要有紫外火焰探测器和红外火焰探测器两种。感温探测器火焰探测器

4.2.5综合监控系统用传感器（4）气体探测器气体探测器主要包括以下两种：①点式气体火灾探测器②可燃气体探测器（5）离子感烟传感器离子感烟传感器是应用放射性同位素镅-241的α放射源组成的火灾报警专用传感器。（6）湿敏电阻式传感器湿敏电阻式传感器中的湿敏电阻是一种电阻值随环境相对湿度变化而变化的敏感元件。离子感烟探测器湿敏电阻传感器吸气式感烟探测器

4.3现场总线技术4.3.1现场总线的定义国际电工委员会对现场总线(FieIdbus)的定义为：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串行、多结点的数字通信技术。现场总线的本质体现在以下6个方面：

(1)现场通信网络。

(2)现场设备互联。

(3)互操作性。

(4)分散功能块。

(5)通信线供电。

(6)开放式互联网络。

4.3.2主流现场总线（1）基金会现场总线（2）CAN（3）Lonworks（4）DeviceNet（5）PROFIBUS（6）HART（7）CC—Link（8）INTERBUS（9）Modbus总线

4.3.3现场总线的发展和以太网现场总线技术是控制、计算机、通信技术的交叉与集成，几乎涵盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼字自动化、家庭自动化等。以太网，特指工业以太网，工业以太网是办公室自动化领域衍生的工业网络协议，按习惯主要指IEEE802.3协议，如果进一步采用TCP/IP协族，则采用“以太网+TCP/IP”来表示，其技术特点主要适合信息管理、信息处理系统，并在IT业得到了巨大的成功。由于目前现场总线种类繁多，标准不一，很多人都希望以太网技术能介入设备低层，广泛取代现有现场总线技术。由于技术的局限和各个厂家的利益之争，这样一个多种工业总线技术并存、以太网技术不断渗透的现状还会维持一段时间。用户可以根据技术要求和实际情况来选择所需的解决方案。

4.4计算机组网技术4.4.1计算机网络的概念计算机网络是指在网络协议控制下，利用某种传输介质和通信手段，把地理上分散的计算机、通信设备及终端等相互连接在一起，以达到相互通信和资源共享(如硬盘、打印机等)目的的计算机系统。4.4.2计算机网络的分类按网络的覆盖范围划分，计算机网络有局域网(LocalAreaNetwork，LAN)、广域网(WideAreaNetwork，WAN)和城域网(MetrooolitanAreaNetwork，MAN)。网络分类缩写大致分布距离跨越地理范围传输速率

局域网

LAN10m房间

4Mb/s~2Gb/s100m建筑物几km校园城域网MAN10km城市50Kb/s~100Mb/s广域网WAN10~1000km城市、国家和洲9.6Kb/s~45Mb/s4.4.3开放系统互联参考模型及网络互联1.网络协议为进行网络数据交换而建立的规则、约定被称为计算机网络协(Protocol)2.OSl参考模型网络体系结构指的是计算机各部件的作用和概念及各部件之间的通信协议的集合。4.4.3开放系统互联参考模型及网络互联3.TCP/IP体系结构TCP/IP技术的核心是网络互连。由于TCP/IP并没有定义具体的网络接口协议，所以TCP/IP允许任何类型的通信子网参与通信。TCP/lP体系结构和0SI参考模型的关系4.4.3开放系统互联参考模型及网络互联3.TCP/IP体系结构TCP/IP技术的核心是网络互连。由于TCP/IP并没有定义具体的网络接口协议，所以TCP/IP允许任何类型的通信子网参与通信。TCP/lP体系结构和0SI参考模型的关系4.4.4计算机网络的组成1.网络硬件（1）网络服务器：提供网络资源。（2）工作站：即用户机，是除服务器以外的联网计算机统称为网络工作站，简称工作站。（3）联网设备。联网设备是计算机网络的重要组成部分，通过这些设备，各主机才能达到传输数据、共享信息的目的。网络中主要的网络互联设备包括网络适配器(网卡)、中继器、集线器、网桥、交换机以及路由器，另外在无线局域网中，还有无线接入设备AP等。①网络适配器。②中继器。③集线器。④网桥。⑤变换机。⑥路由器。⑦三层交换机。4.4.4计算机网络的组成网络硬件（4）传输介质有同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、微波等。①双绞线。②同轴电缆。③光纤。4.4.4计算机网络的组成网络硬件④无线传输介质。4.4.4计算机网络的组成2.网络软件协议和软件在网络通信中扮演了极为重要的角色。网络软件可大致分为网络系统软件和网络应用软件。网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信和网络资源分配与共享功能的网络软件，它为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件，它为用户提供一些实际的应用。网络应用软件既可用于管理和维护网络本身，也可用于某一个业务领域。协议和软件在网络通信中扮演了极为重要的角色。网络软件可大致分为网络系统软件和网络应用软件。网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信和网络资源分配与共享功能的网络软件，它为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。4.4.5综合监控系统网络标准的选择综合监控系统网络包括站级局域网、中央级局域网和全线骨干网，并且为了使监控系统内部互联网紧密结合，实现信息层/控制层/设备层之间的数据流动，在车站还存在基础层控制网络。（1）Ethernet(以太网)当前应用最广泛的局域网是以太网家族。（2）工业以太网。工业以太网的发展趋势是从工业自动化系统的顶层向底层逐步延伸，现在已经逐步渗入原来控制层领域。（3）ATMATM(AsynchronousTransferMode，异步传输模式)是一种面向连接的技术4.4.5综合监控系统网络标准的选择综合监控系统网络包括站级局域网、中央级局域网和全线骨干网。（1）Ethernet(以太网)当前应用最广泛的局域网是以太网家族。（2）工业以太网。工业以太网的发展趋势是从工业自动化系统的顶层向底层逐步延伸，现在已经逐步渗入原来控制层领域。（3）ATMATM(AsynchronousTransferMode，异步传输模式)是一种面向连接的技术（4）SDH(SynchronousDigitalHierarchy)SDH是一种新的同步数序列。4.4.5综合监控系统网络标准的选择（5）RPRRPR(ResilientPacketRing，弹性分组环)（6）IPover0ptical/WDM光信号组合(复用)送入一根光纤中传输，在接收端，又将组合光信号分开(解复用)并送入不同终端。IP+WDM是一个真正的链路层数据网。（7）OTN组网开放式传输网（OTN）是一种灵活和支持多协议的开放式网络。（8）多业务传送平台多业务传送平台（MSTP：MultiServiceTransportPlatform)是SDH在多业务接入应用方面的发展。4.4.6网络系统集成(1)网络环境平台。(2)网络通信平台。(3)网络应用支撑平台。(4)网络应用系统。(5)用户界面。(6)网络安全平台。4.4.5综合监控系统网络标准的选择4.7.1分散型控制系统的概念分散型控制系统(DistributedControlSystem，DCS)是一种具有分散控制、信息集中管理特点的分布式控制系统，是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。4.7.2分散型控制系统的体系结构DCS的体系结构是一个分布式、分支树状结构。（1）分散控制过程级（2）集中操作监控级（3）综合信息管理级（4）通信网络系统DCS体系结构4.7.3分散型控制系统的特点（1）分级递阶控制（2）分散控制（3）功能齐全（4）自主性（5）在线性与实时性（6）高可靠性（7）适应性、灵活性和可扩充性（8）友好性4．7.4分散型控制系统的发展趋势目前，分散型控制系统的发展呈现以下趋势：（1）多系统集成（2）多现场总线集成（3）以太网(Ethernet)和TCP/IP技术进入工业现场（4）工业控制网络与信息网络连接44.8SCADA系统4.8.1SCADA系统的概念SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。4.8.2SCADA系统结构SCADA系统在控制层面上至少具有两层结构以及连接两个控制层的通信网络。这两层设备是处于测控现场的数据采集与控制终端设备和位于中控室的集中监视、管理和远程监控计算机。某水厂典型SCADA系统的结构图4.8.3SCADA系统功能（1）数据采集和预处理（2）信息显示和报警（3）调度员遥控操作（4）数据的统计、保存和打印（5）事故追忆和事故顺序记录4.8.5SCADA系统发展瞻望（1）SCADA／EMS系统与其他系统的广泛集成（2）变电所综合自动化（3）专家系统、模糊决策、神经网络等新技术研究与应用城市轨道交通综合监控系统第4章城市轨道综合监控技术基础5.1城市轨道交通综合监控系统目标、任务和要求5.2系统集成方案 5.3系统架构及组成 5.4综合监控系统功能 5.5综合监控系统系统性能 5.6综合监控系统硬件 5.7综合监控系统软件 5.8UPS（不间断电源） 5.9综合后备盘（IBP） 要求:

熟悉城市轨道交通综合监控系统目标、任务和要求以及系统集成方案。熟悉综合监控系统基本功能、中央级功能、车站级功能、互联系统功能和综合监控系统系统性能。熟悉综合监控系统应用的各种硬件设备和系统软件。熟悉UPS电源设备以及在紧急情况下使用的设置在每个车站控制室的综合后备盘（IBP）。5.1城市轨道交通综合监控系统目标、任务和要求

5.1.1系统目标

城市轨道交通综合监控系统（以下简称综合监控系统，IntegratedSupervisoryandControlSystem，ISCS）旨在实现地铁智能化管理的总体目标，建立一个信息共享和监控的综合自动化平台，将城市轨道交通中各自动化子系统有机结合，实现系统联动和快速反应；将多个自动化系统统一在一个共用的硬件平台、操作和维护界面上，为地铁运营调度人员的监控操作和系统维护提供方便，提高运营操作和维护的自动化管理程度，减轻调度员的工作强度，提高调度管理效率；从整体上发挥更大的作用，改善环境、提高安全和对乘客的服务水平。

5.1.2系统任务

综合监控系统主要应满足地铁运营“调度管理”和“维护管理”两个层面的需求。这两个层面所面对的服务对象不同，“调度管理”面向的是地铁控制中心调度人员及车站值班员；“维护管理”所面对的服务对象是综合监控系统各专业维护工程师和维护人员，包括供电维护人员、机电设备（环控、屏蔽门、电扶梯、事故电源等）维护人员、火灾报警维护人员等。

从运营管理角度来讲，综合监控系统应实现的功能主要有：运营所需的机电设备监控功能和系统联动功能；保证建立全线路的综合维修中心、实现综合维修的全部功能；同时，要保证综合监控系统的强大的可扩展功能。既要保证实现当前功能需求的变化，又要保证随着运营实践的推进实现新要求的功能。

5.1.3系统要求

综合监控系统通过对各子系统信息的集成和整合，可以轻松地实现信息共享和各种跨系统的联动功能，提高城市轨道交通整体的自动化水平。

另外，系统的人机界面为所有操作员提供了通用统一的显示操作风格。对屏幕显示布局、图符号、颜色定义统一规定。操作员通过树形图从最高层开始到目标层依次做选择，以达到实际要浏览的相关页面，经过的层数不超过三层。控制命令能够通过鼠标和键盘输入。

综上所述，通过综合监控系统的应用，可以为车站级与中央级管理人员提供一个使用方便，集成度高，界面统一、友好的系统，克服了以往各自系统单独运作，信息不能共享，集成度低，操作界面不统一的缺点。

5.2系统集成方案

各条线路在建设综合监控系统时，应考虑实际情况，根据地铁线路机电系统的构成要求和技术、管理与运营水平，以及资金、资源等情况综合决定集成规模。

综合监控系统一般有两种方案：一是以行车指挥为核心的集成方案；二是以电调、环调为核心的集成方案。目前为止，国内大多综合监控系统采用以电调、环调为核心的集成方案。主要是将原属于监控范围的系统（电力监控系统、环境与设备监控系统、火灾自动报警系统）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，对屏蔽门、防淹门的信息进行集成，并将通信系统中的闭路电视监视系统、广播系统、乘客信息系统中直接面对调度员的人机操控功能进行集成。5.2系统集成方案

系统名称车站级集成车站级互联中央级集成中央级互联变电所自动化系统（PSCADA）

√

环境与设备监控系统（BAS）√

√

广播系统（PA）√

√

闭路电视监视系统（CCTV）√

√

屏蔽门系统（PSD）√

√

防淹门系统（FG）√

√

火灾报警系统（FAS）√

√

乘客信息系统（PIS）√

√

自动售检票系统（AFC）

√时钟系统（CLK）

√

√门禁系统（ACS）

√列车自动监控系统（ATS）

√

√集中告警检测系统（ALM）

√5.3系统架构及组成

5.3.1系统架构

综合监控系统采用两级管理、三级控制的分层分布式结构。两级管理分别是中央级和车站级，三级控制分别是中央级、车站级和现场级ISCS系统架构图5.3系统架构及组成

5.3.1系统架构

综合监控系统采用两级管理、三级控制的分层分布式结构。两级管理分别是中央级和车站级，三级控制分别是中央级、车站级和现场级ISCS系统架构图1.中央级

中央级综合监控系统采用Client/Server架构，中央实时服务器通过全线的主干网络直接从各站的交换机读取数据，包括PSCADA、BAS、FAS、PA等，从而实现多系统的综合监控。2.车站级

车站级综合监控系统也采用Client/Server架构，PSCADA、BAS直接接入车站交换机，其他系统的数据车站实时服务器从本站的FEP（FrontEndProcessor，前端处理机）读取数据，工作站的数据则从本站服务器中读取。3.现场级

现场级是由PSCADA、FAS、BAS、广播等子系统的现场层设备组成。综合监控系统与这些子系统间的接口采用FEP，起到系统隔离的作用。FEP与各子系统按不同的协议进行数据交换后，再以统一的数据格式与服务器交换。子系统起到命令接受、执行和反馈作用，不属于综合监控系统。4.骨干网

综合监控系统骨干网用于车站、车辆段等局域网与OCC局域网之间的互联，由设在车站、车辆段、OCC等地点的交换设备及交换设备之间的区间光缆构成。在每个站点（包含车辆段及OCC）的工业级以太网交换机上都配有百兆及千兆以太网模块，百兆以太网模块用于本站点内的系统连接，千兆以太网用于站点之间的互连。5.3.2系统组成

ISCS系统组成可以从硬件来划分或从数据流来划分。

1.从硬件来划分

1）中央级

中央级系统配置实时服务器、历史服务器、FEP、交换机、调度工作站、大屏显示等设备，需要处理全线所有的数据。

2）车站级

车站级具有实时服务器、FEP、交换机、车站值班员工作站，需要处理本站点的所有数据。

2.从数据流进行划分

1）数据接口（FEP）

专门用于数据采集和协议转换，负责对ISCS与子系统的数据进行隔离，从而保证各自系统数据的独立性。

2）数据处理（服务器）

专门用于数据管理，通过实时数据库和关系数据库提供ISCS的应用功能。

3）人机界面（工作站）

专门用于处理人机接口，通过从车站/中央服务器获取或写入数据，并在工作站上显示。

5.4综合监控系统功能

5.4.1基本功能

（1）综合监控系统应满足正常模式、阻塞模式、故障模式和灾害模式的联动控制要求。

（2）综合监控系统应具有模式控制、顺控及点控功能。

（3）综合监控系统应实现故障自诊断功能，宜实现远程故障诊断、远程维护功能。

（4）综合监控系统应具有时钟同步功能。

（5）综合监控系统应具备监视、控制与调节和参数设置功能。

（6）综合监控系统宜具有事件回放、运营数据统计和决策支持等运营辅助管理功能。

（7）综合监控系统应实现所集成系统的中央级和车站级的运营管理、设备监控功能。

（8）综合监控系统应具有权限管理功能和集中统一的用户注册管理功能，并应根据注册用户的权限，提供权限范围内的功能。使用权限级别应包括系统管理级、运营操作级和浏览级。

（9）系统配置中的冗余设备之间应实现无扰动自动切换。

（10）综合监控系统的功能应符合相关规定。

（11）当全自动运行时．综合监控系统应实现相应功能。

（12）综合监控系统应提供操作提示功能。

5.4.2综合监控系统中央级功能

（1）综合监控系统中央级的综合功能应符合相关规定。

（2）综合监控系统中央级的电力监控功能应符合相关规定。

（3）综合监控系统中央级的环境与设备监控功能，应符合相关规定。

（4）当综合监控系统集成火灾自动报警系统时，其中央级的火灾自动报警功能应符合相关规定。

（5）当综合监控系统集成列车自动监控系统时，其中央级的列车自动监控功能应符合相关规定。

（6）当综合监控系统集成屏蔽门时，其中央级应实现全线车站屏蔽门系统设备的运行状态、故障状态监视功能。

（7）当综合监控系统集成防淹门时，其中央级应实现防淹门系统设备的运行状态、故障状态和水位状态监视功能。

（8）综合监控系统中央级的复示功能应符合相关规定。

5.4.3综合监控系统车站级功能

（1）综合监控系统车站级的综合功能应符合相关规定。

（2）综台监控系统车站级的电力监控功能应符合相关规定。

（3）综合监控系统车站级的环境与设备监控功能．应符合相关规定。

（4）当综合监控系统集成火灾自动报警系统时，车站级的火灾自动报警功能应符合相关规定。

（5）综合监控系统车站级的复示功能应符合相关规定。

（6）综合监控系统的车站综合后备盘功能应符合相关规定。

（7）当综合监控系统集成列车自动监控系统时，其车站级的列车自动监控功能应符合相关规定。

（8）当综合监控系统集成屏蔽门时，应监控车站级屏蔽门的各种运行状态。

（9）当综合监控系统集成防淹门时，应监控车站级防淹门的各种运行状态。

5.4.4互联系统功能

（1）当综合监控系统互联火灾自动报警系统时，应对全线车站、车辆基地及区间火灾情况进行监视管理，对全线区间火灾进行模式表管理。

（2）当综合监控系统互联列车自动监控系统时，列车自动监控系统功能应符合相关规定。

（3）当综合监控系统互联屏蔽门时，应对全线车站屏蔽门设备的运行状态、故障状态进行监视。

（4）当综合监控系统互联防淹门时，应对全线防淹门设备的运行状态、故障状态、水位状态进行监视。

（5）综合监控系统的广播系统功能应符合相关规定。

（6）综合监控系统的视频监控系统功能应符合相关规定。

（7）综合监控系统的门禁系统功能应符合相关规定。

（8）综合监控系统的乘客信息系统功能应符合相关规定。

（9）综合监控系统的自动售检票系统功能应符合相关规定。

（10）综合监控系统与时钟系统应实现对时功能。

（11）综合监控系统应实现对不间断电源的工作状态、各种电量参数、报警信息及电池状态等的监视功能。

（12）综合监控系统应实现监视感温光纤、电气火灾、消防电源等设备状态、故障信息的功能，应接收电气火灾报警并显示报警具体位置。

（13）综合监控系统的能源计量管理系统功能应具备监视相关设备状态、故障信息的功能，并应实现采集能源计量信息、进行统计分析和制定统计报表功能。

5.5综合监控系统系统性能

（1）控制命令在综合监控系统中的响应时间应小于2s。

（2）设备状态变化信息在综合监控系统中的响应时间应小于2s。

（3）单站实时数据画面在操作员工作站屏幕上整幅调出响应时间应小于1s。

（4）冗余设备切换时间应符合下列规定：

冗余服务器切换时间不应大于2s；

网络切换时间不应大于0.5s；

通信处理机切换时间不应大于1s。

（5）综合监控系统宜进行可靠性、可用性、可维护性、安全性管理。

（6）系统的平均无故障时间不应小于8000h。

（7）系统可用性指标应大于99.98％。

（8）服务器中央处理器平均负荷率应小于或等于30％。

（9）工作站中央处理器平均负荷率应小于或等于30％。

（10）通信处理机中央处理器平均负荷率应小于或等于20％。

5.6综合监控系统硬件

5.6.1工作站

综合监控工作站即工业控制计算机，或称工业个人计算机，它是一种加固的增强型个人计算机，可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。工作站5.6.2服务器

服务器，从广义上讲，是指网络中能对其它机器提供某些服务的计算机（或系统）。从狭义上讲，服务器是专指某些高性能计算机，能通过网络对外提供服务，这种服务器相对于普通PC来说，稳定性、安全性、性能等方面的要求更高，因此在CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等方面硬件和普通PC有所不同。服务器5.6.3磁带机和磁盘阵列

1.磁带机

磁带机（TapeDrive）通常由磁带驱动器和磁带构成，是一种经济、可靠、容量大、速度快的备份设备。这种产品采用高纠错能力编码技术和写后即读通道技术，可以大大提高数据备份的可靠性。根据装带方式的不同，一般分为手动装带磁带机和自动装带磁带机（即自动加载磁带机）。磁带机

5.6.3磁带机和磁盘阵列

2磁盘系统

磁盘系统的作用是扩展服务器的磁盘容量。采用模块化设计的磁盘系统由于其高度可扩展、非常灵活等特点更能满足用户的需要。磁盘系统

5.6.4前端处理器FEP

前端处理机FEP（FrontEndProcessor）是一个专用计算机，它的功能是完成所有的通信任务及协议转换，而让服务器主机来进行专门的数据处理。因此，FEP经常被称为前端通信处理机，主要功能是减轻主机运行的应用程序的负担。FEP具有如下特性：稳定性、实时性、多接口、支持多种协议（未知协议可编程实现）、可扩展性。MoxaDA-682A

研华HD30005.6.4前端处理器FEP

ISCS与各个子系统有两种物理连接方式，一种是直接接入中心级和车站级（含车辆段、停车场等，以下统一称车站级）局域网，如子系统A；另一种是通过FEP硬件隔离后接入系统局域网，如子系统B。子系统接入方式

5.6.5交换机

1.交换机概述

广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。

交换机通过以下三种方式进行交换：直通式、存储转发、碎片隔离。

（1）直通式（CutThrough）

直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。

（2）存储转发（Store&Forward）

存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。

（3）碎片隔离（FragmentFree）

这是介于前两者之间的一种解决方案。5.6.5交换机

2.综合监控系统交换机

在工业环境中，需要用到工业以太网交换机，与一般交换机相比，工业级交换机具有更高的稳定性、可靠性，并且可以在相对恶劣的环境下正常工