張瑞寧 郭冬冬 王瑞賓

【摘 ?要】在軌道交通大發(fā)展的背景下，推動了各種新技術(shù)，特別是自動化技術(shù)與信息技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用融合，有利于建成從運營自動化、單線路運營到線網(wǎng)運營管理及決策的完整的城市軌道交通自動化集成系統(tǒng)，符合城市軌道交通發(fā)展要求。本文主要是從綜合監(jiān)控的內(nèi)容和目標(biāo)出發(fā)，探討當(dāng)前技術(shù)發(fā)展情況。

【關(guān)鍵詞】城市軌道;監(jiān)控系統(tǒng);自動化

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動控制技術(shù)的進步，城市軌道交通各專業(yè)系統(tǒng)按照自身的技術(shù)特點，不同程度地實現(xiàn)了自動化控制和管理，形成了各自的監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。為提高城市軌道交通運營管理水平，近年來提出了城市軌道交通綜合監(jiān)控的思想，將車站和控制中心具有相關(guān)功能的系統(tǒng)進行集成與互聯(lián)，達(dá)到多專業(yè)系統(tǒng)設(shè)備共享、數(shù)據(jù)信息互通、提高運營管理效率的目的。本文主要是對城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展進行探討。

1、綜合監(jiān)控系統(tǒng)的主要內(nèi)容和總體目標(biāo)

城市軌道交通工程的弱電系統(tǒng)主要包括信號系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、公務(wù)及專用電話系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、時間系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、自動售檢票系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、屏蔽門控制系統(tǒng)等。綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用集成和互聯(lián)的手段，對上述系統(tǒng)進行整合，實現(xiàn)信息互通、資源共享，達(dá)到簡化系統(tǒng)設(shè)備配置、壓縮設(shè)備用房面積、減少綜合投入、提高運營效率、提高應(yīng)變能力、提高城市軌道交通現(xiàn)代化運營管理水平的目的，并且為優(yōu)化運營調(diào)度和值班模式提供靈活的平臺。

設(shè)置綜合監(jiān)控系統(tǒng)的總體目標(biāo)為：保障乘客安全，提供各子系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)和事件聯(lián)動，提高對事件的反應(yīng)能力和速度，提供內(nèi)在的控制協(xié)調(diào);保障行車，提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺，保證各子系統(tǒng)采用相同的基本運行參數(shù)，以行車計劃為基礎(chǔ)，制定各系統(tǒng)運行計劃;提高運營管理效率，提供統(tǒng)一的運行和維護平臺，優(yōu)化崗位設(shè)置，避免業(yè)務(wù)的重疊和交叉，保障設(shè)備維護計劃與運營計劃的協(xié)調(diào);節(jié)能降耗，在行車組織計劃的基礎(chǔ)上，提供各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行機制，優(yōu)化設(shè)備運行模式，降低能耗，降低運營成本;作為運營線路的信息中心，為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化管理和上層管理部門提供統(tǒng)一的信息渠道和接口。

2、綜合監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向

2.1 與信息系統(tǒng)一體化

絕大部分現(xiàn)有綜合監(jiān)控系統(tǒng)與上層生產(chǎn)調(diào)度和計劃、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、安全管理、辦公自動化等管理信息系統(tǒng)是分離的，或者僅有簡單的從下向上的單向簡單數(shù)據(jù)傳輸，無法與上層信息系統(tǒng)融合成為一個有機的統(tǒng)一體。按照發(fā)展新型工業(yè)和企業(yè)信息化的要求，自動化應(yīng)該是集管理和控制于一體的，它包含低層的控制與高層次的管理自動化。企業(yè)信息化對系統(tǒng)的自動化程度提出了更高的要求，它包含了從經(jīng)營管理層、生產(chǎn)執(zhí)行層、過程控制層直到現(xiàn)場設(shè)備層的全過程，涵蓋了從傳感器開始到整個系統(tǒng)優(yōu)化運行的全部低層控制及高層管理。為保證整個控制過程中的所有有用的信息不沉淀和流失，便于實現(xiàn)實時協(xié)調(diào)，加強對上層決策的輔助支持，應(yīng)建立全局化的概念，統(tǒng)一信息平臺，克服“自動化孤島”、“信息孤島”現(xiàn)象，實現(xiàn)管控一體化的無縫集成。

整個系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，軟件體系應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，構(gòu)建為開放的可擴展的系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)靈活配置、功能擴展和性能提升，支持企業(yè)可持續(xù)的業(yè)務(wù)流程重組，適應(yīng)企業(yè)的改造與升級。綜合信息管理系統(tǒng)中包含了實時控制信息和業(yè)務(wù)管理信息，系統(tǒng)應(yīng)保證兩類信息嚴(yán)格分開處理，防止互相干擾或影響?？稍诮y(tǒng)一數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)軟總線基礎(chǔ)上，構(gòu)建專業(yè)化的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫、以實時監(jiān)控為主的實時數(shù)據(jù)軟總線和以運營管理為主的管理數(shù)據(jù)軟總線。專業(yè)化應(yīng)用數(shù)據(jù)庫包括設(shè)備數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、報警數(shù)據(jù)庫、地理信息數(shù)據(jù)庫、決策支持?jǐn)?shù)據(jù)庫、多媒體流數(shù)據(jù)庫等，這些數(shù)據(jù)庫邏輯上形成統(tǒng)一的完整數(shù)據(jù)庫，為整個系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)服務(wù)功能，物理上可獨立管理和維護，互相之間通過數(shù)據(jù)軟總線進行信息交換和協(xié)同處理。系統(tǒng)中以實時監(jiān)控為主的應(yīng)用將主要通過實時數(shù)據(jù)軟總線進行通信，可確保這些應(yīng)用的實時性和高可用性;以經(jīng)營管理和運營優(yōu)化為主的應(yīng)用將主要通過管理數(shù)據(jù)軟總線進行通信，獲取管理所需的基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)和現(xiàn)場運營數(shù)據(jù)，可確保這些應(yīng)用所需的大數(shù)據(jù)量通信和數(shù)據(jù)挖掘優(yōu)化運算。在進行綜合監(jiān)控系統(tǒng)和上層管理系統(tǒng)的一體化架構(gòu)設(shè)計時，還必須考慮如何復(fù)用企業(yè)現(xiàn)有的或已有的應(yīng)用系統(tǒng)，以保護了現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)建設(shè)投資。

2.2 安全系統(tǒng)

安全是指不因人、機、媒介的相互作用而導(dǎo)致系統(tǒng)損失、人員傷害、任務(wù)受影響或造成時間的損失。目前國內(nèi)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)大都沒有按照安全相關(guān)系統(tǒng)進行設(shè)計和建設(shè)，缺乏系統(tǒng)的安全分析、危害識別和安全管理。隨著綜合監(jiān)控系統(tǒng)的進一步發(fā)展，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的安全性越來越得到重視和關(guān)注，安全問題不解決也將制約綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展和提升。IEC61508國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)軟硬件生存周期的各個階段的任務(wù)和目標(biāo)，提供一個制定安全需求規(guī)范的方法，是進行軌道交通安全評估和論證重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。在軌道交通領(lǐng)域，歐洲以IEC61508標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，吸收該標(biāo)準(zhǔn)的精髓，制訂鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 移動智能系統(tǒng)

目前專網(wǎng)和公網(wǎng)無線通信技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并廣泛應(yīng)用各類自動化和信息化系統(tǒng)中。在城市軌道交通行業(yè)應(yīng)用中，基于TETRA（Terrestrial Trunked Radio，即陸上集群無線電）的數(shù)字集群通信技術(shù)已在列車運營管理和控制系統(tǒng)中廣泛使用。通過融合現(xiàn)有綜合監(jiān)控系統(tǒng)和移動通信系統(tǒng)，可為城市軌道交通的日常運營管理提供行車、電力和環(huán)控的本地和遠(yuǎn)程調(diào)度服務(wù)，以及移動維修調(diào)度、客流分析、節(jié)能分析、無線應(yīng)急指揮等服務(wù)。綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過深度集成無線通信系統(tǒng)，能實現(xiàn)現(xiàn)有綜合監(jiān)控系統(tǒng)的可移動化和遠(yuǎn)程服務(wù)能力，從而改變以往系統(tǒng)只能在車站和中心調(diào)度室固定終端上操作和使用的缺點，發(fā)揮移動增值獨特優(yōu)勢，針對地鐵維修人員提供移動維修功能，針對地鐵火災(zāi)等緊急情況下提供應(yīng)急預(yù)案管理、指揮和決策輔助功能，針對地鐵調(diào)度人員和管理人員等提供基于平板電腦、智能手機或微型面板的移動監(jiān)控終端，實現(xiàn)移動辦公，有利于提升系統(tǒng)的智能化水平。

3、新型城市軌道交通綜合信息管理系統(tǒng)

為適應(yīng)城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展，相關(guān)公司提出了新一代城市軌道交通綜合信息管理系統(tǒng)MACS-I2SCS的系統(tǒng)框架，從架構(gòu)上建立信息集成統(tǒng)一架構(gòu)，從技術(shù)上整合SCADA和管理系統(tǒng)，采用以服務(wù)為中心的SOA系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，通過SOA連接器可方便地把第三方系統(tǒng)或現(xiàn)在系統(tǒng)集成起來。在新一代城市軌道交通綜合信息管理系統(tǒng)，建立自動化和信息化集成體系框架和接口規(guī)范，易于整合現(xiàn)有軟件資產(chǎn)，提高軟件復(fù)用性，降低成本，并且也為未來的擴展留下了空間。借助于系統(tǒng)平臺，可實現(xiàn)管控一體化，可在以下方面顯著擴展綜合監(jiān)控系統(tǒng)的范圍和智能化：集成地理信息GIS數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人員定位和資源優(yōu)化組織，可以在地圖中按地理位置顯示現(xiàn)場設(shè)備對象，直觀清晰地顯示各個車站和整條線路的概覽，從而可以對整個城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)進行輕松便捷地監(jiān)視;集成視頻數(shù)據(jù)，通過智能視頻分析結(jié)合GIS數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)在重大公共活動、上下班高峰期或緊急事故情況下的換乘站、交通樞紐人流密度管理和人流安全疏導(dǎo);基于HTML5實現(xiàn)決策支持系統(tǒng)DSS，提供應(yīng)急預(yù)案的管理和執(zhí)行功能，在發(fā)生緊急情況時可以幫助操作人員做出決策;安全可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)一協(xié)調(diào)的多模式信息發(fā)布。

采用綜合監(jiān)控系統(tǒng)對弱電系統(tǒng)進行有機的集成，是城市軌道交通建設(shè)的發(fā)展趨勢，也會為優(yōu)化運營調(diào)度和值班模式提供靈活的平臺，是一項減少綜合投入，提高運營管理效率和應(yīng)變能力的重要舉措。本文對城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展展開探討，為相關(guān)人員提供理論參考。

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（作者單位：鄭州地鐵集團有限公司）