北京地鐵昌平線綜合監控系統探究

王 全

（中鐵一局集團電務工程有限公司，陜西 西安 710054）

北京地鐵昌平線綜合監控系統探究

王 全

（中鐵一局集團電務工程有限公司，陜西 西安 710054）

地鐵綜合監控系統是以現代計算機技術、網絡技術、自動化技術和信息技術為基礎的大型計算機集成系統。該系統集成了多個地鐵自動化專業子系統，并在集成平臺支持下對地鐵各專業進行統一監控，實現各專業系統的信息共享及系統之間的聯動控制功能，提高運營效率，為實現城市軌道交通現代化運營管理提供信息化基礎。

綜合監控系統；接口；網絡結構

1 北京地鐵昌平線綜合監控系統概述

北京地鐵昌平線綜合監控系統（ISCS）由12個車站監控子系統，1個車輛段監控子系統，1個停車場監控子系統，1個臨時綜合監控中心，1個綜合監控中心組成。這一系統將電力監控系統、環境與設備監控系統、門禁系統、火災自動報警系統、信號系統、自動售檢票系統、屏蔽門系統、閉路電視監控系統、廣播系統、無線系統、時鐘系統、乘客信息等分散系統的資源采用集成、互聯等方式綜合成一個資源共享、調度靈活的大系統，它可以面向不同的調度人員（行車調度、電力調度、環境調度、維修調度等）、管理人員（車站運營管理人員、停車場運營管理人員、維護人員）的使用需求，可以在一個平臺為不同的運營管理人員提供不同的信息，并通過采用合理的系統構建方式，為昌平地鐵運營管理提供一個既相互獨立、又統一協調的調度指揮平臺。

2 北京地鐵昌平線綜合監控的系統結構及功能

北京地鐵昌平線綜合監控系統由監控中心（OCC）、臨時監控中心、車站級綜合監控系統、停車場/車輛段綜合監控系統組成。綜合監控系統設控制中心和車站兩級管理，控制中心為主控級，車站為分控級；控制結構為控制中心、車站、就地三級控制。

圖1 昌平線綜合監控系統組網通圖

2.1 控制中心功能

控制中心功能：①監控全線各車站的通風、空調、電力、火災報警、閉路電視、廣播及電話、給排水、照明、自動扶梯等設備的運行狀態并提供事故報警。②接受各車站典型測試點的溫度、濕度CO2濃度等環境參數，監測全線用水量。③與中央ATS（列車自動監控系統）接口，接收列車在隧道滯留的位置信息。④與中央時鐘接口，接收主時鐘信息，統一系統全線時鐘。⑤系統有與防災報警系統的接口，在發生災害時，命令環控系統按災害模式運行。⑥紀錄各車站主要設備的運行狀態、運行時間。⑦定期輸出各類數據、報告。

圖2 集成與互聯的網絡結構圖

2.2 車站控制室功能

車站控制室功能：①監控車站的通風、空調、電力、火災報警、閉路電視、廣播及電話、給排水、照明、自動扶梯等設備的運行狀態并提供事故報警。②協調全站設備的運行，必要時進行人工調整，實施記錄本站各測試點的參數，監測集水池高、低水位及危險水位并報警。③向控制中心傳送設備信息，并執行其命令。④接受防災報警系統報警，并按災害模式運行。

2.3 就地級功能

就地級功能：①向車站控制室傳送所控設備的工作狀態。②執行車站控制室的控制命令。③可就地調試與控制。④具有獨立運行能力。

3 北京地鐵昌平線綜合監控系統的集成和互聯

3.1 系統集成和互聯對象

深度集成的子系統主要有：電力監控系統（PSCADA）、環境與設備監控系統（BAS）。界面集成的子系統主要有：屏蔽門（PSD）、廣播系統（PA）、閉路電視系統（CCTV）。

互聯的子系統主要有：列車自動監控系統（ATS）、時鐘系統（CLK）、自動售檢票系統（AFC）、火災報警系統（FAS）、信號系統（SIG）、導乘系統（PIS）、門禁系統（ACS）、通信專業集中告警設備（Tel－ALM）、軌道交通控制中心（TCC）、辦公自動化網絡系統（OA）、電能質量管理系統（PQSS）。

3.2 綜合監控系統與各子系統間的物理接口

（1）綜合監控系統與BAS、PSCADAD系統的物理接口為以太網光口和RS422/RS485，光口速率為100 Mbps，采用1＋1冗余保護。

（2）綜合監控系統與PA、PSD、CCTV、CLK、FAS、PQSS、PIS等系統的物理接口為RJ45/RS422/RS485，采用1＋1冗余保護。

（3）綜合監控系統綜合后備盤（IBP盤）與供電、SIG、AFC、CCTV、PSD、FAS等系統采用硬線連接。

4 北京地鐵昌平線綜合監控系統的設計原則

綜合監控系統監控范圍大、涉及層面廣，必須滿足一些基本設計原則才可保證其實施成功，設計原則淺析如下：

4.1 安全性原則

如果綜合監控系統出現故障，綜合監控系統在控制中心及車站均不能監控（如服務器、操作員工作站或主干網通訊故障等原因），綜合監控系統在車站設置緊急后備盤提供硬線或獨立完整的控制通道，操作員可直接向相關的子系統發出重要的控制命令，以保證地鐵、輕軌的正常、安全運營。

4.1.1 盡可能采用成熟可靠技術

由于地鐵系統規模一般非常的大，采用成熟且可靠的技術可以減少整個系統的風險，提高總體安全性。鑒于實時性的監控要求，宜采用專用的、高效的實時數據庫。實時數據庫一般至少要達到管理三十萬點的系統規模。

4.1.2 完善的權限管理

由于地鐵運營人員眾多，不同類型的監控人員所能監控的權限不同，要求綜合監控系統能夠安全管理所有運營人員的不同監控范圍。綜合監控系統將向全體運營人員、維護人員、管理人員提供完整的、實用的權限表。

4.1.3 聯動功能

綜合監控系統可根據不同系統之間的聯動要求，設計并實現系統間聯動，以提高地鐵運營的安全性，可改進各專業之間的協調，提高應急處理能力，減輕緊急情況下運營人員的工作壓力，避免發生不必要的操作錯誤，降低勞動強度。對重要的系統聯動，必須經過運營人員的手動確認方可執行。

4.1.4 綜合監控系統數據的相對完整性

為保證整個綜合監控系統內部數據的安全性，將整個綜合監控系統的內部數據作為一個整體進行設計，外部子系統的數據需要經過前端處理器（FEP）轉化為綜合監控系統內部的熟數據，將綜合監控系統與外部子系統在物理網絡連接及數據流上徹底隔離，防止外部危險對綜合監控系統的沖擊。

4.1.5 系統在極限負荷下的安全性

綜合監控系統應具備雪崩處理能力，防止如下情況的發生：由于過多的、不可預知的事件序列發生而記錄大量的無用事件，進而可能導致整個系統性能顯著下降，嚴重影響運營的正常信息獲取，干擾運營人員的正常監控。

4.1.6 系統操作上的安全性

綜合監控系統軟件必須具有防火墻功能，防止各系統之間的網絡安全。車站綜合監控系統出現故障時，車站的緊急控制盤提供緊急情況下的操作，來保證系統在操作上的安全性。

4.2 可靠性原則

4.2.1 冗余設計

綜合監控系統硬件設備（服務器、操作員工作站、通信主干網、FEP）及相應軟件（服務器、FEP的主備冗余軟件、冗余網絡）按照冗余原則進行設計。操作員站功能冗余，通過口令權限的限定，任何操作員站可以完成系統支持的全部操作員功能。

4.2.2 工業級設備

采用工業級標準的硬件設備，如工業級的 FEP、操作員工作站、交換機等。

4.3 實時性原則

考慮到綜合監控系統的接口眾多，為保證運營監控的實時性，綜合監控系統自身的數據處理必須有較高的性能指標。

4.4 可擴展性原則

為便于地鐵輕軌線路的擴展，為換乘站或線路間的互連提供基礎條件，綜合監控系統軟件及硬件必須預留一定的可擴展空間，如數據庫容量的擴展、服務器的硬件工作能力的擴展、網絡流量的擴展能力、子系統接口的擴展能力、增加車站數量的擴展能力、增加服務器或工作站數量的擴展能力等。

4.5 設備選型標準化原則

根據地鐵輕軌環境特點，考慮抗電磁干擾、防塵、防潮、防霉、防震等性能，確保系統可靠運行，軟、硬件具有開放性和兼容性，產品成熟、可靠，并經有關部門鑒定。

4.6 設計接口標準化原則

采用統一、標準的設計接口規范、接口界面、接口數量、接口協議。

5 結束語

綜合監控系統將為信息系統、資產管理系統乃至今后的輔助決策系統提供技術準備。通過各種統計數據、報表或圖像，便于管理人員找出問題，共商對策，有效地提高地鐵、輕軌交通的技術水平和管理水平。

1 城市軌道交通綜合監控系統工程施工及質量驗收規范

2 城市軌道交通綜合監控系統工程設計規范

3 北京地鐵昌平線綜合監控系統設計文件

Integrated Monitoring System Inquiry of Changping Line, Beijing Subway

Wang Quan

Subway is a integrated supervision and control system of modern computer technology, network technology, automation technology and information technology－based large－scale computer integrated system.System integrates multiple subway automation subsystems, and integrated platform support for subway unified control of the professional to achieve the professional system of information sharing and linkage between the control system, improve operational efficiency, Modernization of Urban Rail Transport Operations management information base.

integrated supervision and control system; interface; network structure

U231.92

A

1000－8136（2011）03－0001－02