地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的研究

摘 要：地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)將所有的地鐵機電設(shè)備集成在同一個平臺上，將地鐵機電設(shè)備的運行信息實時的提供給地鐵運營管理人員，不僅提高地鐵管理的效率，而且也提高了地鐵設(shè)備運行的可靠性。因此，研究地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：地鐵；機電設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.115

1 前言

隨著機電技術(shù)與自動控制技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，機電設(shè)備在地鐵系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越普遍，無論是地鐵機電設(shè)備的種類還是數(shù)量都達(dá)到了空前的規(guī)模，這就給地鐵系統(tǒng)的可靠性提出了越來越高的要求。地鐵機電監(jiān)控系統(tǒng)能夠可靠地監(jiān)控地鐵機電設(shè)備的運行狀況，協(xié)調(diào)機電設(shè)備之間的工作，從而保證地鐵系統(tǒng)的正常運營。近年來，地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)已成為軌道交通相關(guān)研究機構(gòu)研究的重點。針對這樣的發(fā)展趨勢和應(yīng)用現(xiàn)狀，本文主要研究地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。

2 地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象及系統(tǒng)功能

地鐵系統(tǒng)中的機電設(shè)備可分為通用機電設(shè)備、車載專用設(shè)備、車站專用設(shè)備。通用機電設(shè)備可用于機車和車站，包括供電系統(tǒng)、災(zāi)情報警系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)、給水排水設(shè)備、消防設(shè)備等。車站專用設(shè)備包括車站環(huán)控系統(tǒng)、區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)、電梯和扶梯、自動售票系統(tǒng)、自動檢票系統(tǒng)等。車載專用設(shè)備包括屏蔽門系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、車載空調(diào)、動力設(shè)備、道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備等。地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采用通用的、符合國標(biāo)的、可靠的工控機、交換機和服務(wù)器等來實時集中監(jiān)測這些地鐵機電設(shè)備的運行狀態(tài)信息，控制并協(xié)調(diào)系統(tǒng)各機電設(shè)備的運行，從而保障整個地鐵系統(tǒng)的正常運行。現(xiàn)代的地鐵運營要求地鐵系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)信息實時共享和交互，故地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要分為兩大部分，一方面用于實時集中監(jiān)控各機電設(shè)備的運行狀態(tài)，另一方面用于協(xié)調(diào)不同機電設(shè)備系統(tǒng)的運行。地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通過實時集中監(jiān)控功能，使中央調(diào)度部門和各分部門能夠通過對應(yīng)層次的監(jiān)控系統(tǒng)方便的獲取各自關(guān)注的信息，從而能夠采取針對性的措施控制地鐵通用機電設(shè)備、車載專用設(shè)備、車站專用設(shè)備的運行。正常運營、夜間停止運營和緊急運營是地鐵系統(tǒng)的三種基本運行狀態(tài)，通過地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)功能能夠控制不同機電設(shè)備的工作順序，保證地鐵系統(tǒng)在日間正常運行期間、夜間停運期間和緊急狀態(tài)下的正常、高效率的運轉(zhuǎn)。

3 地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成分為硬件和軟件兩大部分。系統(tǒng)硬件使用的是性能可靠的工業(yè)級控制器、交換機和服務(wù)器，系統(tǒng)軟件使用的是模塊化的軟件平臺開發(fā)的，使用硬件接口將各個功能模塊按集成或互聯(lián)的方式組到監(jiān)控系統(tǒng)中。這些功能模塊由ISCS控制模塊、車站級ISCS控制模塊、車輛段ISCS控制模塊、MMS維護(hù)管理模塊等模塊組成，各模塊之間按照通信協(xié)議完成信息交換，最終完成地鐵機電設(shè)備運行信息的實時監(jiān)控功能和不同設(shè)備之間控制協(xié)調(diào)功能。

地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分采用層次化的設(shè)計，分層介紹地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成。地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分的第一層是中央級監(jiān)控系統(tǒng)，由服務(wù)器、外部磁盤陣列、磁帶機、調(diào)度員工作站、打印機、網(wǎng)絡(luò)交換機、FEP、OPS、UPS等組成，其中服務(wù)器又可分為實時服務(wù)器和歷史服務(wù)器兩類，調(diào)度員工作站又可分為電調(diào)工作站、總調(diào)工作站、維調(diào)工作站、環(huán)調(diào)工作站等，打印機有用于報表的，也有用于打印彩色圖形的。地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分的第二層由車站級監(jiān)控系統(tǒng)、車輛段監(jiān)控系統(tǒng)組成，其硬件組成與中央級監(jiān)控系統(tǒng)組成類似，也分為實時服務(wù)器、調(diào)度工作站、前端處理器、IBP等，不同系統(tǒng)的配置并不完全相同。所有硬件都采用冗余設(shè)計方式，以提高系統(tǒng)運行的可靠性。

地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分也采用層次化的設(shè)計，按照數(shù)據(jù)流程可分為數(shù)據(jù)接口層、數(shù)據(jù)處理層和人機接口層。數(shù)據(jù)接口層一般采用嵌入式操作系統(tǒng)，主要用于驅(qū)動前端處理器FEP，負(fù)責(zé)收集從外部輸入的數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步加工。數(shù)據(jù)處理層主要用于驅(qū)動各級服務(wù)器，負(fù)責(zé)完成第二次和第三次的數(shù)據(jù)收集和處理，并將處理結(jié)果顯示在用戶終端，用戶根據(jù)這些信息采取相應(yīng)的操作。值得注意的是，不同級別的服務(wù)器處理的數(shù)據(jù)范圍是不同的，車站服務(wù)器處理的是車站范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，中心服務(wù)器處理的是全線范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。人機接口層主要用于實現(xiàn)人機交互，向用戶提供機電設(shè)備的信息，向設(shè)備輸入操作指令，以實現(xiàn)地鐵機電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。

4 地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接口設(shè)計

接口是地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)與集成在系統(tǒng)中的各機電設(shè)備通過各種接口完成信息交換，常用的數(shù)據(jù)接口有串口、局域網(wǎng)CAN接口、RS232接口、RS485接口等。地鐵機電監(jiān)控系統(tǒng)通過接口介紹輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，也能向各機電設(shè)備發(fā)送控制指令。為了保證數(shù)據(jù)交換的可靠性，地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的接口采用冗余設(shè)計的方式，當(dāng)默認(rèn)的接口設(shè)備無法工作時使用備用接口。

根據(jù)功能的不同，地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接口可分為系統(tǒng)級接口、設(shè)備級接口和管理級接口。系統(tǒng)級接口用于中央控制系統(tǒng)和各級子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，從系統(tǒng)層面處理數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)存儲、信息組織、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}。系統(tǒng)的設(shè)備級接口用于采集儀器和傳感器收集的現(xiàn)場原始數(shù)據(jù)，涉及多廠商的各種設(shè)備。管理級接口用于規(guī)范接口信息，統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理不同廠家、不同設(shè)備發(fā)布的信息。

5 結(jié)論與展望

綜上所述，地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對提高地鐵運營和管理的效率有巨大的作用。本文在概述了地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象、系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件構(gòu)成，最后簡要介紹了地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，為地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳輝.地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2005.

[2]王菁，路勇.地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].鐵路計算機應(yīng)用，2011（12）：58-60.

[3]肖屹.機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵中的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機，2015（11）：51-52.

[4]林楚斌，李玨.地鐵機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計及選型分析[J].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007（01）：36-39.

作者簡介：鄭峰（1968-），男，重慶忠縣人，本科，副教授，主要研究方向：電氣工程、自動化、機電一體化方向。