浅谈地铁综合监控系统的发展方向

【摘 要】随着自动化集成技术的成熟，国内的地铁项目逐渐开始通过综合监控系统建立统一的软硬件平台，实现资源共享、互联互通、设备集中管理和维护，同时还可对子系统进行故障监测，并为紧急情况下事件的处理提供全面、及时的信息和控制能力，提高地铁整体运营调度管理水平，从而推动地铁自动化整体水平迈上了一个新的台阶。

【关键词】地铁；综合监控系统；发展；功能

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―590―01

综合监控系统在全国各大城市的地铁项目中已经得到广泛应用，尤其是中国发展迅速，地铁的发展更应该与整个城市交通网络集成与融合，所以地铁综合监控系统在其中的作用将会更明显。笔者根据多年来对深圳地铁的了解以及借鉴先进的技术，简要谈谈地铁综合监控系统的发展方向。

一、安全问题将是综合监控系统集成发展的重中之重

近年来，综合监控系统的集成方式成为了业内的焦点之争，按需集成还是深度总集成、集中式还是分布式等等问题已经凸显。目前，地铁项目一般采用一条线配备一个独立的监控系统的方式，但是各条线之间留有互相集成的接口，这样集成的方式就成为了关键问题。由于一整套的地铁综合监控系统冗余复杂、造价很高，出现故障对各个子系统的正常使用也存在威胁，所以要不要集成、如何集成就成为了很难权衡的事情。

基于IP网络技术、面向管理的子系统集成更为便捷，同时基于工业标准的开放通讯规约（协议）会使集成变得简单。另外，由于涵盖ATS自动行车监控系统的ISCS或AIS能够在真正意义上实现总集成，所以其发展也受到业内关注。尽管集成的方式有很多种，但集成的方式还是要以应用为主。综合监控系统的集成采取分散的、“岛屿式”的综合方式能够解决监控过程中的安全问题，使得系统的集成更加可靠。

地铁作为城市交通的重要组成部分，与其他运输方式的配合也十分关键。在广州、深圳等大城市，客流集中时段若出现地铁故障，将会造成大量乘客拥堵，对人身安全也存在很大威胁。如果地铁综合监控系统能够与公交等其他公共交通系统实现安全集成，当地铁出现故障时，客流量通报、人员疏散、公交调度等问题就会迎刃而解。

二、节能的发展

发展低碳经济、大力倡导节能减排，已成为我国的一项基本国策。目前，在地铁行业，机组一般要按照建筑物最大热负荷的110%～120%设计，冷冻水泵、冷却水泵都会按空调机组额定工况匹配，同时末端系统按总负荷量的110%～120%匹配。这些“大马拉小车”的问题都严重制约了地铁行业节能工作的推广。

采用环境整体节能控制系统，利用主机群控与能效管理中心，对控制设备进行启停，对冷却水泵、空调风柜等设备进行变频控制，就能大大降低地铁机电设备的耗能。在这种情况下，地铁综合监控系统采集到的地铁站内的温度、湿度等参数就成为了重要的指标。这将大大节省人力资源，同时也能降低人力监测的误差、提高工作的可靠性，对于保障环境与节能也具有积极意义。

另外，传统的车站监控模式由于存在站务人员不能充分利用、设备的投资与维护成本高等缺点，也逐渐将被车站群组监控取代，即考虑各站的客流量和组别大小后，把沿线车站分为若干群组，每一群组大约2～4个车站。同时，选择轴心站，并设置车站控制室。这样整体系统设备也减少了，大大节省了相关资源，也在节能方面深化了综合监控系统的内容。

三、模块化、标准化与开放性趋势明显

模块化、标准化与开放性的设计理念，有利于项目完成的效率。作为地铁项目中的重要内容，综合监控系统的设计也要遵循模块化与标准化，这将大大提高设备间的信息共享效率，并提升设备的可靠性。同时，要为系统预留尽量多的接口，并在设计之初进行周全考虑，以便于在紧急情况下，系统能够按照预定的程序进行正常运行。同时，地铁综合系统的发展要与整个城市的智能交通网络进行融合，将统计、闸机控制、地铁舒适度监控等功能进行优化完善，按照“以人为本”的大趋势进行深化发展。

地铁综合监控系统正是在需求逐渐细化、繁琐化的环境下应运而生的，城市轨道交通机电设备管理已经从单纯的面向设备管理转变为面向运营管理为主。控制投资成本及推动国产化设备进程、使节能及全系统运营维护管理更加行之有效以及全方位提升乘客服务质量，都将成为地铁监控系统日后发展的重要准则。在这样的发展趋势下，综合监控系统以及其他自动化集成系统也将遵循这样的发展路线，在运营管理、乘客服务以及整个城市交通综合指挥管理的具体要求下深入发展。

四、综合监控系统发展中需重点解决的问题

1、数据处理与协议转换

综合监控系统中所有集成与互连的系统数据都统一接入综合监控系统的前端处理器（FEP）。前端处理器负责综合监控系统与各相连系统的接口管理，完成规约转换、数据初始处理、周期访问和协议转换，并将不同格式的实时数据转换为综合监控系统统一的内部数据对象格式，提交到系统车辆段、车站级和中央实时服务器。但这样易造成前端处理器通信瓶颈，随着系统的扩大，信息传输的实时性将会受到影响。因此，对FEP的技术指标等级要求较高，如深圳地铁3号线前置数据处理机采用专用工业级产品或高性能、高速度、高可靠性的知名品牌主流服务器，前置数据处理器独立装置不与其他设备合并。FEP应具有支持多种协议转换、支持多种通信接口的模块；应具有足够的网络口、串口，以接入相应系统；各功能模块应具有自诊断功能。每个FEP通过1 000 Mbit/s以太网接口与综合监控系统交换机相联。FEP是冗余配置，单点故障不应影响系统功能，以保证数据流的处理与传输。

2、人机界面整合

综合监控系统集成范围较大，集成软件完全取代了被集成子系统的软件，并实现被集成子系统的全部功能，极大地提高了集成系统的性能。因此，集成软件人机界面图形层次多，软件开发工作量很大，特别是数据库的二次开发和数据结构统一规划，有的专业系统需要建独立的数据库，而有的专业系统可利用其他专业的数据库。

3、系统时钟同步

车站级综合监控系统需向与之集成和互联的系统即时主动时钟信息，而不需要指出具体的接收者，需要这种时钟信息的系统可以有选择性地接收该时钟信息，从而更好地保证了系统的实时性。但监控网络规模扩大后，传输时时钟延迟必然加大，且众多信息通过中央路由器时可能会产生拥塞，影响实时性要求严格的故障诊断信息传输（如电力系统监控和数据采集（PSCADA）等），严重的话还会造成数据报文的丢失，影响监控中心做出正确及时的决策。因此，实时性要求严格的系统（如PSCA-DA）应接受通讯母时钟的信息。

4、系统的可靠性与容错性

综合监控系统一旦故障对整个系统影响较大，因此其服务器、交换机等应采用冗余方式。如深圳地铁3号线采用了后备线控站方式提高系统的可靠性：当控制中心发生事故时，后备线控站的综合监控系统工作站以中央级用户登录使用，可监控全线车站常规设备；后备线控站能提供与中心级系统同样的功能，直至原控制中心恢复，转交控制权。此外，在综合监控系统中安置多个复制的软件模块，可以通过“故障代码”及“发生事件”使用这些复制的备份软件，来实现系统的容错。

五、结论

地铁建设进入快速的发展时期，给各城市、地铁公司、设计单位、系统集成商等提供了良好的发展机遇。综合监控系统为相关各方技术水平的提升和发展提供了练兵的舞台。随着国内技术水平的不断提高，采用国产化平台将是今后的方向，为以后兼容性、扩展性、升级改造、系统功能的完善及二次开发带来极大的便利，将大大降低建设投资和运营成本。

参考文献：

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