地铁综合监控系统建设的关键问题探析
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【摘 要】地铁综合监控系统是保障地铁项目稳定运行的重要组成部分。本文主要是从总体结构、硬件系统和软件结构来对地铁综合监控系统进行阐述，分析其中的关键技术和问题，探讨相关实现方案，确保地铁综合监控系统的高效运行，保证地铁运行安全。
【关键词】地铁;综合监控;结构
随着我国社会经济的全面发展，地铁行业快速兴起，而地铁传统的机电系统独立管理与分离设置也出现了明显的创新与改变，为地铁综合监控系统的形成创建了良好的条件，同时也确保了设备集中管理、子系统故障检测以及资源共享等功能的实现。在特殊情况下为事件的处理提供了及时高效的控制能力，使得地铁管理运行效率快速提升。
1、地铁综合监控系统结构
1.1 总体结构
综合监控系统总体上分为中心级、车站级（含车辆段）和现场级三层结构。中心级负责全线车站设备的监控、以及对全线车站各专业的统一调度和控制。车站级负责本车站或相邻车站设备的监视与操控，根据运营的管理需求不同，又分为车站平行模式和车站组群模式。车站平行模式中，各车站系统之间相互独立、地位平等，通过环网连接;车站组群模式是群组内车站采用星型结构，由一个轴心站和若干卫星站组成，群组内车站主要监视和控制功能由轴心站完成。现场级通过各专业子系统内部监控和车控室的IBP操作盘监控的方式来实现。
1.2 硬件系统
综合监控系统的硬件部分主要分为系统主干网、车站综合监控系统和中心综合监控系统三大部分。综合监控主干网是连接各车站、车辆段综合监控系统和中心综合监控系统的纽带，是各系统之间数据传输的通道，也是整个系统结构的基础。为了提高系统的稳定性，目前综合监控主干网通常都采用单独光纤通道传输。
考虑到整个系统网络的稳定性，综合监控主干网通常采用冗余的双环网结构，以便当某部分网络出现故障时，系统能够及时通过网络冗余切换来保障整个系统的网络通畅。双环网冗余结构一般有两种，一种是相互独立的双环网结构，一种是级联双环网结构。独立的双环网将车站和中心设备分别连接至两个独立的主干环网，两个环网内设备采用相互独立网段的IP地址，在各节点处双网交换机没有关联。
车站（含车辆段）监控系统负责车站系统内于之相连接的各子系统数据的采集及监控，主要包括车站双网交换机、冗余服务器、冗余前置机、冗余双屏值班员工作站及打印机等设备。这些设备通过车站子网连接在一起，组成一个有机整体完成对车站设备的监控，并通过交换机连接综合监控主干网，与控制中心进行通讯。除此之外，车站还配备有综合后备盘（IBP）盘，用于紧急情况下的应急操作。一般适用于综合监控系统或操作界面故障情况下的临时操作或者火灾等其他特殊紧急情况下的人工干预操作。中心综合监控系统结构。中心综合监控系统不仅监控与本系统连接的子专业系统设备，还需要监控整条线路所有车站设备的运行情况，并增加了与调度管理相关的其他功能要求，因此系统硬件配备更高、更完备。
1.3 软件结构
综合监控软件结构总体上说可分为数据采集与转换层、数据处理与存储层、数据应用显示层。数据采集与转换层作用为采集各接口专业的数据并进行协议转换，转换为软件平台数据内部统一的数据结构，并将上次发送的控制命令转化为报文发送到对应的接口;数据处理与存储层对数据进行二次处理，例如取反、赋值等计算，然后将数据存放于实时数据库及历史数据库供数据应用显示层调用或查询;数据应用显示层将数据值以可视化的方式通过界面呈现给监控人员，并将操作员的控制操作信息反馈给下层。
2、关键技术分析与实现
2.1 控制权限移交技术方案及实现
为防止不同操作员操作同一设备时造成的设备损坏以及引发其他故障，综合监控系统需要对控制权限进行管理。从综合监控的角度看，对于某个设备来说，通常控制级别分为中心控制、车站控制和就地控制，这三者当中，中心控制和车站控制属于互斥关系，而就地控制又和中心控制或车站控制属于互斥关系。出于设备检修、维护以及应急情况处理的需要，设就地控制拥有最高控制权，当设备出于就地状态时，中心与车站均不能进行操作。正常情况下，设备处于远方位，供操作员在综合监控界面进行操作。综合监控通常对电力（PSCADA）和环控（BAS）专业设定控制权移交方案。
根据需求，PSCADA系统，就地级权限分为整站变电所控制和单个设备就地控制。单个设备就地控制拥有最高控制权限，其次是变电所控制，变电所有权控制整所的控制权是在本所还是在综合监控（中心控或车站控）。这样，综合监控系统仅需对设备的就地和变电所控制的状态进行判断并对界面控制操作加以限制，而对中心、车站两级权限做移交功能即可。PSCADA权限默认在中心，由电调操作员进行控制，在调试等特殊情况下，电调可将权限由中心移交给车站，中心可对控制权强行收回。当综合监控系统故障时，电调给变电所下达命令，变电所操作员将权限收回至变电所操作。
对于BAS系统，就地级权限分为环控室控制和单个设备就地控制。同样设备就地控制控制权最高，其次是环控室控制。由于中心和车站操作员对环控设备都需要进行操作，因此中心和车站两地都可以对控制权进行移交，并分别可以具有强制收回。
2.2 联动技术方案及实现
综合监控系统可以跨越各子系统进行信息交互，因此可以实现不同系统间的联动功能。联动按类型分有日常运营联动、火灾联动和阻塞联动;按触发类型又可分为自动、半自动和手动。
車站火灾联动设计方法是当车站任何区域火灾时，火灾报警系统（FAS）探测设备发出信号，综合监控收到信号以半自动方式触发本站的火灾联动，车控室操作员收到界面的提示信息确认执行联动后，触发广播（PA）和乘客信息（PIS）系统播放疏散提示信息。与此同时FAS系统将火灾信息传送给BAS系统执行相应火灾模式，通过硬线连接方式传给门禁及闸机系统释放客流疏散。灾情消除后，FAS探测设备复位并将信息传给综合监控，综合监控以自动方式联动PA停止。
区间火灾或阻塞联动设计在控制中心由环调操作员监视操作。区间火灾时，由区间FAS探测设备发出信号给BAS系统触发某个区间火灾模式，此时中心综合监控界面上或出现相应火灾提示，环调收到提示在当前界面可快速通过按钮手动触发相应模式执行。区间阻塞时，ATS系统发出信号给综合监控，同样环调手动相应的阻塞提示时，通过手动方式触发模式执行。
到站广播联动设计在各车站的综合监控系统执行。ATS系统将各站台的列车“即将到站”和“已到站”信号传送给中心综合监控系统，中心综合监控系统再将各站台的到站信息传送的相应各车站，车站综合监控系统收到信号后自动触发对应站台广播区播放到站广播信息。
2.3 接口通讯状态监视技术方案及实现
对于综合监控系统，接口的通讯状态直接关系着对应子系统的监控功能的实现。综合监控系统一般是通过数据接口层的软件进程来判断与子系统的接口状态。对于拥有主备冗余通道的接口来说，除了必须要监视主通道的通讯状态，还应尽可能监视备通道状态，以便维护人员及时发现通道上问题。
总之，在现阶段地铁综合监控系统设计的过程中，认识到设计中的关键问题并结合综合系统的硬件设计、结构及功能分析、深度系统集成模块等项目的综合分析等相关问题进行设计方案的完善，有利于提高监控系统使用的价值性，促进地铁项目的稳定、安全发展。
参考文献：
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[3]秦献军.地铁门禁系统与综合监控系统集成方案分析[J].科技创新与应用，2017（31）：80+82.
（作者单位：郑州地铁集团有限公司）
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