城市轨道交通综合监控系统集成人机界面的实现与分析

摘 要：城市轨道交通综合监控系统是一个高度集成的综合自动化监控系统，主要是利用统一的监控层硬件平台和软件平台实现对各监控对象集中监控和管理，系统主要集成电力监控系统（PSCADA）、火灾报警系统（FAS）、机电设备监控系统（BAS）、门禁系统（ACS）等子系统。人机界面（HMI）是运营维护人员与综合监控系统交流的窗口，文章就人机界面（HMI）的合理布局、菜单项设计、按钮操作等方面进行了探讨与分析。

关键词：综合监控；人机界面；城市轨道交通；监控系统

1 综合监控系统工作原理介绍

主要城市轨道交通综合监控系统集成和网络通信、信号、供电、机电设备系统，建立统一的操作平台和集中监控系统，实现了统一的基本数据管理系统和系统之间的数据共享，从而实现信息的交换；在地铁集中监控管理功能的主要电气设备，实施铁路客运统计监测，最终实现相关系统之间的信息共享和协调。通过统一的用户界面综合监控系统，操作管理人员可以更方便、更有效的监控和管理整个生产线，实现高效率的地铁或轻轨运营。

城市轨道交通综合监控系统采用两级管理，三级结构系统的控制。两个层次的管理是中央和站级，三级控制是中央级，站级和现场级。基于整体结构，综合监控系统采用分层分布式控制结构，由三层组成：中央级监控网络层、站级监控网络层和底层设备级分散控制网络层。中央级和站级通过通信骨干网连接。电站综合深度监测系统综合监测系统（PSCADA）、设备监控系统（BAS）和访问控制系统，网络收音机界面集成（PA）、闭路电视（CCTV）、抑郁（PSD）、乘客信息（PIS），亚足联（AFC）、火灾报警（FAS），时钟（CLK）分散体系。车站级综合监控将集成与互联系统的现场级信息采集到车站级ISCS，再通过通信主干网将车站数据信息上传到中央级控制中心综合监控系统。

状态和性能数据的收集和处理监测对象集中在线监控系统车站级上，调度员工作站等各种终端，大屏幕显示的派遣员工，图形，图像，表格和文字形式为调度运行人员监视和控制的工作人员和为。并根据命令自动分配的传输模式或系统中的某一逻辑监控各现场控制，控制和其他控制点，或由调度控制命令，从而完成集中监控、乘客信息所有的设备和环境。本文主要是在综合监控系统网络结构的基础上，对人机界面（HMI）平台上的按钮、菜单布局、报警等进行设计与分析。

2 人机界面（HMI）研发设计

2.1 软件界面介绍

城市轨道交通综合监控系统应能向运营维护人员提供一种简洁、直观的交互式的图形化界面工具，通过该工具可以向操作员直观地显示设备状态信息、运行信息、故障信息、报警信息、统计报表信息等，同时，操作员可通过该人机界面工具，在操作员工作站上对远程的设备进行监视、设置、控制等等。

本次人机界面的开发是以综合监控系统系统软件平台为依托，基于CORBA通信中间件，该中间件采用了软件业流行的分布式对象结构，使各个软件模块“即插即用”。

人机界面（HMI）图形软件包是为实时系统设计的，运用简单而强大的图形格式编辑器，使得画面开发快速完成。可以根据不同用户的喜好和要求，创建图形化的交互画面，而且，所创建画面中的对象可以根据所接收到的实时数据动态地变化。

通常而言，用户界面代码都嵌入在应用程序的代码中，如果开发人员需要调整用户界面，就必须对所有的应用程序代码进行重新编译。而本次开发的人机界面将用户界面代码部分与应用程序代码部分完全地分离，从而使得用户界面和应用程序的开发可以同时进行，进而缩短了系统的开发进程。

系统所支持的特性主要包括：

强大的网络能力和跨平台性。该特性使得用户可以轻松地集成分布在网络上的、多个不同操作系统上的应用，其支持的操作系统有Linux、Unix、Windows XP/2000/NT等；

图层的可选择性。该特性使得图形组件能分置在不同的图层上，其中，每个图层能够根据操作员命令、缩放程度以及数据库的改变而隐藏或显示。这种方式也使得操作员在使用或操作图形界面时，可以尽可能少地点击用户界面；

图符库的自定义性。允许用兼容且经检验的图形对象来进行图元的开发；

画面缩放、漫游、逐层消隐和多窗口等功能特性；

系统工具包是由多个组件组成的，主要的组件有图形编辑器、运行环境、应用编程接口（API）等。

2.2 图形界面建模

模型是一种对事物进行理解的抽象概念，是对事物的理解，是对真实系统的简化。建模是适当的过滤的真正的系统，开发人员使用适当的表达规则来描述一个简单的模型。通过该模型，人们可以了解学习的本质，人们很容易分析和处理它。UML（统一建模语言）是一种通用的建模语言，它得到了广泛的支持，在学术界和工业界，并成为标准建模语言。

为了提高软件开发人员在实践中的软件维护和可重用性的稳定性，逐步创建了一种新的软件建模方法（建模技术，面向对象建模方法，面向对象方法）。OMT是一种面向对象的软件开发和设计方法。该方法用于模拟实际应用。该模型用于构建独立于编程语言的设计。面向对象的建模技术的分析和设计，以及一套面向对象的图形符号概念，编程语言无关，统一软件开发人员在软件开发过程中的分析，设计和实现。这样，软件开发人员不需要使用其他方法，需要在每个阶段的阶段将开发阶段的符号转换为另一个符号。OTM三个模型描述一个系统，三个模型：对象模型，动态模型和功能模型。这三个模型分别从不同的，但与模拟系统密切相关，分别从不同方面对系统内容进行了全面反映目标系统的要求。对于任何复杂的系统，这三个模型是必要的。无论如何，对象模型是最重要的，最基本的，核心。

2.3 图形界面设计

图形界面用于设置图片、图表、变量、脚本、数据源对象的各种参数设置下的目标用户和系统级的参数，包括添加、删除、修改、插入等操作基本的图形编辑部分，包括移动、缩放、旋转和图形的组合。在类中的窗口、图元、数据源和用户对象作为记录类型，并根据指定的格式对内存中的配置文件有一些消息。图形界面设计是通过每个子系统的图形显示屏幕来显示各子系统的控制画面。这幅画主要是由三个简单的物体组成的：线（直线，曲线，直线，圆弧，封闭图形圆、椭圆、多边形、扇形、矩形）和文本。每个基本图形都充满了颜色、高度、宽度和位置的线条和数据包的传输特性，封闭的图形自己。这些属性分为静态和动态属性是基于价值的表达变化和实时变化是根据状态配置画工业场人脸动画图像。

此外，人机界面还应当报告通知和响应功能，配置报告打印，历史数据查询，趋势显示等功能。报警报告和趋势显示，变量是动画对象，其数据源由配置指定。这样，每个子系统的图片可以根据现场情况灵活配置。为了扩展HMI配置功能，还提供了各种脚本语言来实现灵活配置，脚本语言可以通过事件驱动方法进行编程，对象密切相关。例如，当您按下按钮时，可以执行特定的程序来执行特定的控制任务。

控制模块是基于逻辑控制单元，它是监控软件的重要组成部分，虽然脚本语言程序可以完成控制功能，但它不是很直观，编程语言自动化学工程师使用梯子或其他标准的习惯，非常方便，可以实现现场参考软件组件的配置和组态软件的监控功能，目前提供策略编辑器/基于IEC的标准生成组件，它是面向对象的，不仅造成的，可循环的执行顺序是在PLC阶梯一样。控制功能模块在现场总线控制系统中有着辉煌的未来，可以大大降低成本。

（1）图元数据

数据集成监控系统的城市轨道交通量主要包括四种类型：远程控制体积（DO）、遥调量（AO），遥测（AI），远程信号（DI），使用四个数据，可以反映设备子系统的状态，报警，温度，湿度，流量，压力等信息。远程控制和远程控制现场设备，有必要设计一些防止误用的保护措施。这些保护措施包括：控制锁设计条件，设置保持时间控制，确定控制失效时间。

为了便于操作和维修人员查看、记录和子系统的综合监控系统集成之间的差异，对报警子系统生成一组不同数据量的四，数据报警信息属于特定组的报警量。根据不同的子系统定义不同的报警组，如“环境和设备监控系统”，“平台门报警组”，“火灾报警系统”，“中国中央电视台”等。同时，还可以增加重要设备的数量，如“事故风扇报警组”，“冷却器报警组”等，以方便报警过滤器查找。通过使用预警系统，我们可以建立整个报警和保护系统。

（2）图形画面

图形屏幕是人机界面的基础和核心，每个子系统的运行状态可以直接通过图形界面进行监控。要建立功能的屏幕，操作和维护人员通过图形图像可以非常直观的操作，在固定区域的界面上显示轨道交通控制和标志图标。

在图形图像中，建立了人机界面导航结构，使得操作者可以容易地浏览集成和互B子系统的图像。导航结构可以使用反向树结构，如导航树所示，以两个步骤访问监视器屏幕。第一步，选择需要查看的子系统，如“火灾报警”；第二步，选择子系统屏幕的具体功能，如“车站层”等。

在屏幕上的图形中，您应该创建“首选项”，“趋势”和“报告”和“报警”事件。浏览“浏览”和“密码”，如图片条目，可以使用下拉菜单或按钮。在图形设计完成后，还需要人机界面（如报警屏幕，事件屏幕，趋势曲线和报告）的特殊功能和子系统（大屏幕系统，小系统，如环境监控系统）。人机界面系统是用C++和Qt界面库开发的，它可以运行在Unix，Linux和Windows操作系统。众所周知，Unix平台的高效和稳定，这对计算机病毒的影响小，安全系数高，成本高，使用方便，成本低，安全性低，但是PC使用方便。

使用Qt创建用户界面包含了基本的用户界面元素可以分为动态和静态显示对象。动态显示对象包含了输入输出域（部分）域（writekey）、数据表（dobjs），数据质量，数据表和图形表达域，从动画、静态显示对象和用户终端交互中完成对报警和事件数据传输和处理命令的处理。如框、行、文本、位图等都是静态的显示对象，创建这些对象时，这些对象不影响用户的输入、命令和事件，只是固定在一个位置上，显示图形。这些静态对象只能被一个特定的事件激活，并可以显示动画效果，如：图形颜色的变化和闪烁，图形的变化和位移的外观等。

3 结束语

本文对综合监控系统人机界面的设计进行了分析，从综合监控系统的运行原理，人机界面的画面显示、人机界面的软件模型建立、图元、图形画面等多个方面对人机界面软件设计进行了分析。运营维护人员通过综合监控人机界面可以对集成和互联的各个系统进行监视和控制，进一步的提高了轨道交通的自动化运行水平，为乘客提供一个更加舒适的乘车环境。

参考文献

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