李凱凱

深圳市地鐵集團(tuán)有限公司 運(yùn)營總部 廣東 深圳 518055

引言

地鐵乘客資訊（信息）系統(tǒng)簡稱PIS系統(tǒng)是重要的地鐵通信系統(tǒng)之一，它的主要功能是通過設(shè)置在車站和列車上的各種顯示終端，為乘客提供以運(yùn)營信息為主、商業(yè)廣告為輔的多媒體綜合信息顯示平臺。另外在緊急情況下，乘客資訊還可以迅速、直觀、優(yōu)先播放緊急疏散和防災(zāi)等文本和圖像信息，以便預(yù)先告之和引導(dǎo)乘客，起到輔助防災(zāi)、救災(zāi)的作用。因此PIS系統(tǒng)緊急信息的正常顯示功能對突發(fā)事件的應(yīng)急處置效率十分重要。

自2017年以來，在全國上下各層級對消防安全、反恐等工作等十分重視，因此地鐵作為公共交通運(yùn)營單位，提供在突發(fā)事件方面的應(yīng)急處置效率顯得尤為重要[1]。在2017年，深圳地鐵3號線PIS系統(tǒng)配合深圳市公安局公交分局的各系統(tǒng)消防聯(lián)動功能測試中，出現(xiàn)了緊急信息聯(lián)動顯示不穩(wěn)定、不響應(yīng)等問題，隨后我們組織技術(shù)人員一起對此問題進(jìn)行了研究攻關(guān)，后續(xù)本文也將重點(diǎn)將圍繞如何提高3號線PIS系統(tǒng)緊急信息聯(lián)動顯示的穩(wěn)定性進(jìn)行論述，以介紹本次攻關(guān)的成果。

1 3號線PlS系統(tǒng)緊急信息顯示的觸發(fā)方式

緊急信息顯示是指在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，在各地鐵車站PIS系統(tǒng)終端顯示屏進(jìn)行推送顯示的信息，能對乘客提高提醒告知作用的媒體信息。目前3號線PIS系統(tǒng)的緊急信息顯示功能的觸發(fā)方式，主要可以分為人工觸發(fā)和聯(lián)動觸發(fā)兩種。

1.1 人工觸發(fā)

人工觸發(fā)是指可以通過各類操作人員操作臺進(jìn)行觸發(fā)，可以進(jìn)行操作的人員主要有調(diào)度、車站人員、維護(hù)人員等。操作人員可以操作PIS系統(tǒng)網(wǎng)管工作站、后備PIS工作站、AIS工作站等操作終端進(jìn)行顯示。

1.2 聯(lián)動觸發(fā)

就3號線PIS系統(tǒng)而言，聯(lián)動觸發(fā)是通過PIS系統(tǒng)與3號線自動化集成系統(tǒng)（簡稱AIS系統(tǒng)）進(jìn)行接口連接，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)觸發(fā)FAS系統(tǒng)、AIS工作站的聯(lián)動模式時(shí)，由FAS系統(tǒng)、AIS工作站自動觸發(fā)PIS系統(tǒng)顯示緊急信息。

2 3號線PlS系統(tǒng)緊急信息聯(lián)動顯示的工作原理

2.1 聯(lián)動觸發(fā)顯示原理

關(guān)于3號線PIS系統(tǒng)緊急信息的聯(lián)動顯示，簡而言之就是通過與自動化集成系統(tǒng)AIS系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)通過AIS系統(tǒng)觸發(fā)PIS系統(tǒng)顯示緊急信息的功能。

3號線PIS系統(tǒng)是通過TCP/IP與自動化集成系統(tǒng)的前置機(jī)進(jìn)行連接，在雙方通過MOBUS接口協(xié)議的方式進(jìn)行通信，在PIS系統(tǒng)側(cè)的每個(gè)車站服務(wù)器安裝了ISCSInterface接口軟件進(jìn)行接收和解析信息。當(dāng)某個(gè)車站發(fā)生火災(zāi)等緊急情況并觸發(fā)車站聯(lián)動模式時(shí)，AIS系統(tǒng)的前置機(jī)會通過接口軟件向PIS系統(tǒng)的車站服務(wù)器發(fā)生顯示進(jìn)行信息的指令，由PIS車站服務(wù)接收后進(jìn)行解析，解析出需要顯示的區(qū)域、顯示的方式、顯示內(nèi)容等信息，再轉(zhuǎn)發(fā)至對應(yīng)的PDP或LED控制器，由控制器觸發(fā)播表中的緊急模塊，推送緊急信息進(jìn)行顯示。

2.2 聯(lián)動顯示的接口協(xié)議原理

3號線緊急信息顯示的通信接口采用MOBUS接口協(xié)議，Modbus協(xié)議是目前廣泛應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。它可以使控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備之間可以通信。此協(xié)議的報(bào)文格式由報(bào)頭+功能碼+數(shù)據(jù)三部分組成。報(bào)頭的信息主要包含AIS系統(tǒng)前置機(jī)和PIS車站服務(wù)器之間的接收和應(yīng)答方式的信息，即規(guī)定是讀取還是發(fā)生數(shù)據(jù)。功能碼用于定于寄存器地址和類型，數(shù)據(jù)則代表需要傳送的數(shù)據(jù)。

在AIS前置機(jī)與PIS車站服務(wù)器的接口之間，一共只有3個(gè)寄存器起作用來控制緊急信息的顯示，分別是在對應(yīng)點(diǎn)表中的第36位、39位和40位寄存器。第36位寄存器定義為是否選擇向進(jìn)行全站信息發(fā)送。第39位定義為信息的優(yōu)先級和顯示模式，即正?；蚓o急模式。在PIS系統(tǒng)車站服務(wù)器中，對應(yīng)的緊急模式的解析是將信息優(yōu)先最上層顯示，并進(jìn)行全屏方式進(jìn)行顯示。第40為寄存器定義為要發(fā)送的緊急信息ID，將對應(yīng)的ID號發(fā)送至PIS車站服務(wù)器，有車站服務(wù)器選擇對應(yīng)ID的信息進(jìn)行顯示，且寄存器定義為開關(guān)量信號，即以0和1來分別判別不同的模式。下圖3即為3號線AIS系統(tǒng)與PIS系統(tǒng)接口的寄存器點(diǎn)表。

當(dāng)車站發(fā)送緊急情況，并由車站值班員在AIS工作站上確認(rèn)啟動聯(lián)動模式后，此時(shí)AIS系統(tǒng)前置機(jī)會向PIS系統(tǒng)車站服務(wù)器依次發(fā)送這3個(gè)寄存器的信息，依次是選擇為全站顯示方式、顯示模式為緊急模式、顯示信息ID號為20的信息，由此當(dāng)PIS車站服務(wù)器依次接收到此信息后，解析并轉(zhuǎn)發(fā)至PDP/LED控制器，在對應(yīng)的播表軟件上實(shí)現(xiàn)進(jìn)行信息的顯示。

3 3號線PlS系統(tǒng)緊急信息聯(lián)動顯示的運(yùn)行現(xiàn)狀

目前3號線相關(guān)設(shè)備維護(hù)人員對PIS系統(tǒng)的緊急信息聯(lián)動顯示的測試中，發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)通過AIS聯(lián)動觸發(fā)顯示緊急信息的時(shí)候不時(shí)會出現(xiàn)PIS系統(tǒng)緊急信息顯示不成功的問題[2]。而且此類問題偶發(fā)性高，具體即表現(xiàn)為設(shè)備顯示不出問題。以單個(gè)站點(diǎn)為例，若進(jìn)行此項(xiàng)聯(lián)動顯示多次測試，顯示成功率最高僅為85%，某些站點(diǎn)的顯示成功率也僅為50%左右。在2017年3號線配合公交分局開展消防聯(lián)動功能測試工作中，此問題暴露尤為突出，因此此問題急需研究解決。

進(jìn)行深入分析，我們發(fā)現(xiàn)主要原因出現(xiàn)在PIS系統(tǒng)與AIS系統(tǒng)接口信息上。具體表現(xiàn)為當(dāng)聯(lián)動模式觸發(fā)后，雖然從AIS前置機(jī)上依次按照順序?qū)⑿畔⑦M(jìn)行發(fā)送，但是當(dāng)PIS車站服務(wù)接收解析是會出現(xiàn)信息顛倒，順序出錯的問題，由于PIS系統(tǒng)的信息顯示機(jī)制已經(jīng)設(shè)定一定要按照全站顯示方式、顯示模式、顯示信息ID號這3個(gè)信息進(jìn)行接收，方能送達(dá)顯示終端正常顯示，因此接收信息的順序問題，導(dǎo)致了本聯(lián)動顯示功能的問題。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，緊急信息在聯(lián)動顯示不成功的案例中，此類問題的故障率高達(dá)到90%左右，5%為軟件權(quán)限設(shè)置不合理問題，5%為PIS系統(tǒng)運(yùn)行軟件崩潰無法顯示的問題。因此我們必須找到以上故障原因的解決方案，方能解決PIS系統(tǒng)緊急信息聯(lián)動顯示不穩(wěn)定的問題。

4 3號線PlS系統(tǒng)緊急信息聯(lián)動顯示優(yōu)化研究

4.1 接口聯(lián)動順序優(yōu)化

經(jīng)過對比分析，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)故障AIS前置機(jī)是有將信息依次按照順序?qū)⑿畔⑦M(jìn)行發(fā)送，但是到接收側(cè)的PIS系統(tǒng)就會出現(xiàn)接收信息順序出錯的問題。從接口協(xié)議上分析，并沒有進(jìn)行順序轉(zhuǎn)變的控制，AIS前置機(jī)依次發(fā)送，PIS車站服務(wù)器也依次接收。然而當(dāng)在AIS系統(tǒng)前置機(jī)將進(jìn)行按照全站顯示方式、顯示緊急模式、顯示信息ID號的順序進(jìn)行發(fā)送后，到PIS側(cè)接收有時(shí)會先接收到顯示信息ID號，在接收到全站顯示方式、顯示緊急模式的內(nèi)容，而且此類問題具有偶發(fā)性，時(shí)而正常時(shí)而異常。

對此我們的第一種解決方案是在每個(gè)寄存器的信息發(fā)送程序之間加延時(shí)子程序，AIS系統(tǒng)的前置機(jī)即在發(fā)送第一個(gè)寄存器信息后，程序上延時(shí)后在發(fā)送第二個(gè)寄存器信息，依次類推完成三個(gè)寄存器信息的順序發(fā)送。經(jīng)過測試，各寄存器信息發(fā)送之間加入延時(shí)，可以基本解決順序發(fā)送的問題。

雖然在我們的第一種方案中基本可以解決信息接收順序不穩(wěn)定的問題，但是其也存在缺陷，即是延長整體程序的總執(zhí)行時(shí)間。因?yàn)槲覀兗尤胙訒r(shí)的程序?yàn)锳IS系統(tǒng)中執(zhí)行的一段子程序，目前3號線AIS系統(tǒng)其他所有程序的執(zhí)行都需要先調(diào)用這個(gè)子程序，用于判別是否啟動緊急聯(lián)動模式。若反復(fù)調(diào)用該子程序，那么加入延時(shí)就會使AIS系統(tǒng)整體的程序執(zhí)行時(shí)間過長，導(dǎo)致影響AIS系統(tǒng)其他功能的正常運(yùn)行。如在3號線加大行車密度時(shí)，導(dǎo)致列車的報(bào)站信息計(jì)算時(shí)間過長，影響報(bào)站顯示功能。

為了解決這個(gè)問題，我們從3號線的聯(lián)動緊急信息內(nèi)容入手進(jìn)行分析。我們分析發(fā)現(xiàn)3號線從AIS系統(tǒng)的緊急信息聯(lián)動顯示無論在車站火災(zāi)、車站疏散等模式時(shí)有有以下特點(diǎn)[3]：①是每次的緊急信息顯示都是向全站進(jìn)行推送顯示；②每次都是全屏覆蓋顯示固定的文字信息。因此我們完全可以用一個(gè)寄存器實(shí)現(xiàn)攜帶所有的信息，以解決信息接收順序的問題。隨后我們通過修改AIS系統(tǒng)與PIS系統(tǒng)之間接口軟件，定義一個(gè)寄存器的標(biāo)志位，通過這個(gè)標(biāo)志位置0和1來區(qū)分不同的模式，當(dāng)車站發(fā)送火災(zāi)、恐怖事件等緊急情況且觸發(fā)聯(lián)動模式時(shí)，將此標(biāo)志為置1，表示已經(jīng)觸發(fā)緊急模式，當(dāng)PIS車站服務(wù)器接收到1的標(biāo)志信息后，將預(yù)置的固定緊急信息進(jìn)行全站全屏信息推送顯示。此方案PIS系統(tǒng)與AIS系統(tǒng)雙方要修改軟件的部分內(nèi)容較少，較容易實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然其也有缺點(diǎn)，即不能選擇發(fā)送信息的內(nèi)容和模式為全屏信息還是滾動信息顯示。但從3號線目前緊急信息顯示內(nèi)容和方式的實(shí)際情況來看，此方案是當(dāng)前最能夠解決信息接收順序問題的最佳方案。經(jīng)過測試成功率達(dá)100%。

4.2 觸發(fā)權(quán)限優(yōu)化

在緊急信息聯(lián)動出現(xiàn)不成功的故障中，我們還分析出有5%的故障為軟件權(quán)限設(shè)置不合理問題而導(dǎo)致的問題，

我們發(fā)現(xiàn)目前權(quán)限設(shè)置的情況是將OCC調(diào)度的PIS工作站權(quán)限設(shè)置為最高，AIS工作站其次，當(dāng)出現(xiàn)PDP屏發(fā)送滾動條信息，由OCC信息調(diào)度下發(fā)的滾動條緊急信息是，由于其權(quán)限大于了火災(zāi)模式的權(quán)限，當(dāng)車站發(fā)生緊急情況需啟動聯(lián)動模式時(shí)，此時(shí)車站的緊急信息由于權(quán)限問題是無法覆蓋OCC調(diào)度發(fā)送的信息，因此在軟件上就會出現(xiàn)發(fā)送錯誤的代碼。

表1 修改前權(quán)限設(shè)置（數(shù)值越大代表權(quán)限越高）

我們要研究解決權(quán)限優(yōu)先級問題的方案，我們也有從前面優(yōu)化發(fā)送順序的兩種方案入手。由于第一種方案只是增加了延時(shí)，并沒有改變緊急信息聯(lián)動觸發(fā)的方式，因此從根本上也無法解決權(quán)限問題。第二種方案可以將緊急信息的聯(lián)動觸發(fā)顯示方式獨(dú)立設(shè)置，設(shè)置單個(gè)寄存器進(jìn)行觸發(fā)，因此可以從權(quán)限上進(jìn)行優(yōu)化，因此我們對權(quán)限做了以下調(diào)整。

表2 優(yōu)化修改后權(quán)限設(shè)置（數(shù)值越大代表權(quán)限越高）

通過調(diào)整權(quán)限值，我們進(jìn)行權(quán)限優(yōu)化后，使得緊急聯(lián)動觸發(fā)方式為本站的較高權(quán)限，此權(quán)限高于OCC工作站的權(quán)限，可以解決無法覆蓋OCC信息的問題，因?yàn)楫?dāng)車站發(fā)送緊急情況時(shí)，當(dāng)站的緊急信息時(shí)尤為重要的。另外，將維護(hù)人員的權(quán)限設(shè)置為最低至最高可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)在不同情況下含故障情況時(shí)的維護(hù)使用，保證不會出現(xiàn)顯示信息無法撤銷的問題。因此，我們通過實(shí)施方案二后再進(jìn)行權(quán)限的修改，基本上就可以解決以上緊急信息聯(lián)動顯示的不穩(wěn)定問題。

5 結(jié)論及后續(xù)研究方向

為解決3號線存在的緊急信息顯示問題，可以從前面的論述看到我們開展了大量的研究對比的工作。目前從3號線聯(lián)動緊急信息顯示的方式來看，目前優(yōu)化為采用設(shè)置單獨(dú)寄存器進(jìn)行觸發(fā)的方式為最佳方案，且配合我們進(jìn)行的權(quán)限優(yōu)化，基本上是可以解決目前3號線PIS系統(tǒng)存在的緊急信息聯(lián)動顯示不穩(wěn)定的問題。通過對此類問題的攻關(guān)，總結(jié)出最佳的方案和經(jīng)驗(yàn)，這樣也可以為我們后續(xù)線路的建設(shè)積累豐富經(jīng)驗(yàn)。