基于地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)與BAS系統(tǒng)的一鍵開關(guān)站方案研究

王孟強(qiáng)

（廈門軌道交通集團(tuán)有限公司，福建廈門361000）

1 背景及概述

截至2020年底，全國(guó)共有44 個(gè)城市開通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通線路，運(yùn)營(yíng)里程約7545.5km。在城市軌道交通行業(yè)持續(xù)發(fā)展的過程中，各地鐵公司對(duì)運(yùn)營(yíng)人員的服務(wù)質(zhì)量要求越來越高，站務(wù)人員和管理人員的壓力越來越大。目前，地鐵早間開站和晚間關(guān)站均是由站務(wù)及安保人員手動(dòng)執(zhí)行，在檢查現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)正常后，手動(dòng)開啟和關(guān)閉相關(guān)設(shè)備。此種開關(guān)站方式效率較低，隨著客流的增加，地鐵早、晚高峰可能出現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整，運(yùn)營(yíng)人員的管理效率亟待提高。

2 傳統(tǒng)開關(guān)站模式與一鍵開關(guān)站模式的對(duì)比分析

2.1 傳統(tǒng)開關(guān)站模式分析

目前國(guó)內(nèi)大部分地鐵PIS、PA、AFC 等系統(tǒng)均獨(dú)立開關(guān)機(jī)控制模式，電梯、扶梯、出入口卷簾門未對(duì)BAS 開放遠(yuǎn)程開、關(guān)機(jī)控制接口功能。站務(wù)人員在開關(guān)站時(shí)，均需要到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)每一臺(tái)電梯、扶梯、卷簾門設(shè)備狀態(tài)正常后，再逐一對(duì)其進(jìn)行開機(jī)和關(guān)機(jī)。一個(gè)流程下來至少需要30min，大型換乘站的開關(guān)站時(shí)間可能更久。地鐵PIS、AFC 系統(tǒng)由各自系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行定時(shí)開機(jī)與關(guān)機(jī)，未與PA、照明、電梯、扶梯、出入口卷簾門等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，出現(xiàn)上述情況的主要原因是，在設(shè)計(jì)階段未明確PIS、PA、AFC、AFC、卷簾門、電梯、扶梯等系統(tǒng)需提供接口控制功能，給運(yùn)營(yíng)后期的維護(hù)管理與客運(yùn)組織造成極大困擾。

2.2 一鍵開關(guān)站模式分析

通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)與BAS 采集相關(guān)接口系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)信息，同時(shí)增加接口控制功能，最后由綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一鍵開關(guān)站場(chǎng)景模式聯(lián)動(dòng)。站務(wù)人員在車控室ISCS 人機(jī)界面執(zhí)行一鍵開關(guān)站操作，同時(shí)結(jié)合CCTV 視頻畫面進(jìn)行安全確認(rèn)，即可實(shí)現(xiàn)開關(guān)站管理，大大縮減開關(guān)站時(shí)間，減少人力成本。

2.3 兩種模式對(duì)比分析

在傳統(tǒng)模式下，站務(wù)人員通過人工開關(guān)站時(shí)間較長(zhǎng)，工作效率較低，且容易出錯(cuò)。基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)和BAS 的一鍵開關(guān)站模式，徹底解決了運(yùn)營(yíng)在開關(guān)站過程中遇到的困擾。

此種模式高度融合地鐵客運(yùn)組織的管理理念，結(jié)合單一控制點(diǎn)、多設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制點(diǎn)、可控時(shí)間的功能，極大提升了車站開關(guān)站的正確率，縮短了站務(wù)人員開關(guān)站時(shí)間，單個(gè)流程最多只需要4min 就可以完成，提高了運(yùn)營(yíng)管理的效率。基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)與BAS 的一鍵開關(guān)站模式，1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)站每年可節(jié)約安保人員工時(shí)成本約5 萬元，1 條地鐵標(biāo)準(zhǔn)線路（按26 站考慮），每年可節(jié)省人力成本130 萬元[1]。

3 設(shè)計(jì)思路與方案

針對(duì)國(guó)內(nèi)地鐵目前存在的開關(guān)站問題，筆者對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，增加ISCS 與PIS、AFC 的接口控制功能，增加BAS 與電梯、扶梯、出入口卷簾門的接口控制功能，最終通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一鍵開關(guān)站管理功能，下面是具體設(shè)計(jì)思路和方案。

3.1 綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）

綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）是一個(gè)高度集成的綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，通過集成車站級(jí)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（PSCADA）等多個(gè)子系統(tǒng)，互聯(lián)信號(hào)CCTV、PIS、PA、PSD、AFC 等多個(gè)子系統(tǒng)，形成統(tǒng)一的監(jiān)控層硬件平臺(tái)和管理層軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵主要機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的集中監(jiān)控和管理功能。圖1 為ISCS 接口示意圖。

3.2 對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)與PIS、AFC、PA、CCTV 接口功能進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)

一是增加ISCS 對(duì)PIS 遠(yuǎn)程開機(jī)和關(guān)機(jī)接口控制功能；二是增加ISCS 對(duì)AFC 遠(yuǎn)程開機(jī)和關(guān)機(jī)接口控制功能；三是增加ISCS 對(duì)PA 一鍵開關(guān)站信息廣播功能；四是增加ISCS 對(duì)CCTV 群控、輪詢調(diào)用功能；五是增加ISCS 對(duì)BAS 接口控制點(diǎn)位（通過BAS 控制卷簾門、電梯、扶梯開關(guān)機(jī)）；六是增加ISCS 對(duì)相關(guān)系統(tǒng)群控、場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)功能，采集聯(lián)動(dòng)控制執(zhí)行結(jié)果信息。

3.3 環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）

環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）是地鐵車站級(jí)核心自動(dòng)化控制系統(tǒng)，通過與機(jī)電系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站級(jí)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯、扶梯、人防門等系統(tǒng)進(jìn)行車站級(jí)監(jiān)視和控制管理，同時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度參數(shù)，為運(yùn)營(yíng)提供輔助管理功能[2]。

3.4 對(duì)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與卷簾門、電梯、扶梯接口功能進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)

一是增加BAS 與電梯遠(yuǎn)程開機(jī)和關(guān)機(jī)接口控制功能；二是增加BAS 與扶梯遠(yuǎn)程開機(jī)（上行與下行）和停梯接口控制功能；三是增加BAS 與出入口卷簾門接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)其遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)控制功能，采集卷簾門開關(guān)機(jī)到位狀態(tài)及故障狀態(tài)信息；四是在出入口卷簾門內(nèi)側(cè)和外側(cè)增設(shè)紅外感應(yīng)裝置，當(dāng)感應(yīng)到卷簾門下方有人或異物時(shí)，卷簾門自動(dòng)停止，避免對(duì)人體造成傷害。

3.5 一鍵開站場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)方案

3.5.1 根據(jù)運(yùn)營(yíng)時(shí)間表，綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面在每天早上6∶30 自動(dòng)推圖彈出“一鍵開站”按鈕（該時(shí)間可根據(jù)運(yùn)營(yíng)管理要求進(jìn)行靈活設(shè)置），同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提示站務(wù)人員即將執(zhí)行一鍵開站模式。

3.5.2 “一鍵開站”按鈕推圖提示后，站務(wù)人員須通過車控室綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面先查看車站屏蔽門狀態(tài)是否正常；確認(rèn)屏蔽門狀態(tài)正常后，點(diǎn)擊“一鍵開站”按鈕；ISCS 自動(dòng)聯(lián)動(dòng)觸發(fā)PA 系統(tǒng)，公共區(qū)與設(shè)備區(qū)的PA 設(shè)備循環(huán)播放預(yù)錄制的開站廣播（廣播內(nèi)容：各工作人員請(qǐng)注意，車站即將開啟，請(qǐng)勿乘坐扶梯，遠(yuǎn)離卷簾門所在區(qū)域）。

3.5.3 ISCS 自動(dòng)聯(lián)動(dòng)PA 系統(tǒng)播放開站廣播10s后，BAS 自動(dòng)聯(lián)動(dòng)開啟照明系統(tǒng)（出入口飛頂照明與車站公共區(qū)照明），ISCS 聯(lián)動(dòng)觸發(fā)開啟站內(nèi)PIS 屏幕，同時(shí)聯(lián)動(dòng)開啟站內(nèi)閘機(jī)。

3.5.4 PA 系統(tǒng)播放開站廣播10s 后，ISCS 自動(dòng)聯(lián)動(dòng)CCTV 系統(tǒng)，調(diào)用站內(nèi)電梯、出入口及站內(nèi)扶梯的監(jiān)視畫面，在CCTV 終端上進(jìn)行顯示。站務(wù)人員確認(rèn)電梯、扶梯上無異物后，在綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面，點(diǎn)擊彈出的“確認(rèn)”按鈕，通過BAS 遠(yuǎn)程開啟電梯、扶梯。

3.5.5 車站電梯、扶梯全部開啟后，綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過BAS 自動(dòng)聯(lián)動(dòng)開啟各出入口卷簾門。

3.5.6 ISCS 收到所有系統(tǒng)均聯(lián)動(dòng)成功后，綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面顯示“一鍵開站模式執(zhí)行完成”。圖2 為一鍵開站場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)示意圖。

圖2 一鍵開站場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)流程設(shè)計(jì)示意圖

3.6 一鍵關(guān)站場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)方案

3.6.1 根據(jù)運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表，站務(wù)人員每天晚上完成清客后，綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面在23∶30 自動(dòng)推圖彈出“一鍵關(guān)站”按鈕（該時(shí)間點(diǎn)可根據(jù)運(yùn)營(yíng)管理要求進(jìn)行靈活設(shè)置），同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，提示站務(wù)人員即將執(zhí)行一鍵關(guān)站模式。

3.6.2 一鍵關(guān)站按鈕推圖提示后，站務(wù)人員在確認(rèn)完成清客的情況下，點(diǎn)擊“一鍵關(guān)站”按鈕，ISCS 聯(lián)動(dòng)觸發(fā)PA 系統(tǒng)，全站PA 循環(huán)播放預(yù)錄制的關(guān)站廣播（廣播內(nèi)容：各工作人員請(qǐng)注意，車站即將關(guān)閉，請(qǐng)勿乘坐扶梯，遠(yuǎn)離卷簾門所在區(qū)域）。

3.6.3 ISCS 聯(lián)動(dòng)廣播10s 后，BAS 聯(lián)動(dòng)關(guān)閉出入口卷簾門，ISCS 聯(lián)動(dòng)關(guān)閉PIS 屏幕，同時(shí)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉站內(nèi)閘機(jī)。

3.6.4 PA 系統(tǒng)播放關(guān)站廣播10s 后，ISCS 自動(dòng)聯(lián)動(dòng)CCTV 系統(tǒng)；CCTV 工作站輪詢顯示站內(nèi)及出入口電梯、扶梯視頻；站務(wù)人員通過視頻信息確認(rèn)電梯、扶梯上無人、無異物后，在綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面，點(diǎn)擊“執(zhí)行當(dāng)前操作”，關(guān)閉站內(nèi)電扶梯。

3.6.5 電梯、扶梯全部關(guān)閉后，PA 停止播放，BAS 聯(lián)動(dòng)關(guān)閉站內(nèi)照明系統(tǒng)。

3.6.6 ISCS 在收到所有系統(tǒng)均聯(lián)動(dòng)成功后，綜合監(jiān)控人機(jī)界面顯示“一鍵關(guān)站模式執(zhí)行完成”。圖3為一鍵關(guān)站場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)示意圖。

圖3 一鍵關(guān)站場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)流程設(shè)計(jì)示意圖

4 具體實(shí)施方案

文章結(jié)合綜合監(jiān)控系統(tǒng)、BAS 與互聯(lián)專業(yè)接口方案、一鍵開關(guān)站場(chǎng)景模式及某地鐵換乘站一鍵開關(guān)站模式實(shí)施案例做進(jìn)一步說明。每座地鐵車站設(shè)置一套BAS，通過設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的RS485 通信模塊，與電梯、扶梯、卷簾門之間采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus-RTU 工業(yè)通信協(xié)議，通過設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的DI/DO 與AI/AO 模塊，同步采集照明系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)信息和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境參數(shù)（溫濕度、二氧化碳濃度），并對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)群控。在本實(shí)施方案中，BAS 通過新增DI/DO 硬線接口模塊，增加了對(duì)電梯、扶梯、卷簾門遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)控制功能。BAS 遠(yuǎn)程I/O 模塊通過以太網(wǎng)將采集到的數(shù)據(jù)傳送至車站大端的BAS，BAS 再通過通信網(wǎng)關(guān)（采用Modbus-TCP/IP 工業(yè)通信協(xié)議）與ISCS 進(jìn)行數(shù)據(jù)共享與交互[3]。

車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)了PIS、PA、CCTV、AFC、PSD 等接口系統(tǒng)，通過前置處理機(jī)（FEP），采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus-TCP/IP 工業(yè)協(xié)議與上述系統(tǒng)進(jìn)行通信，采集PIS、AFC、PSD 設(shè)備狀態(tài)信息，車站CCTV 視頻信息，再通過以太網(wǎng)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)服務(wù)器，綜合監(jiān)控服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理。在本實(shí)施方案中，增加了ISCS 對(duì)PIS、AFC 一鍵開關(guān)機(jī)控制功能，增加了ISCS 觸發(fā)PA一鍵開關(guān)站廣播信息功能，增加了CCTV 對(duì)應(yīng)電梯、扶梯輪詢顯示功能，通過ISCS 與CCTV 定義好的IP地址，分組調(diào)用CCTV 對(duì)應(yīng)電梯、扶梯視頻畫面。圖4為ISCS、BAS 與互聯(lián)接口系統(tǒng)示意圖。

圖4 ISCS、BAS 與互聯(lián)系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)示意圖

車站級(jí)綜合監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器采集到所有接口系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)信息數(shù)據(jù)和CCTV 視頻數(shù)據(jù)后，通過特定的組態(tài)，分類，計(jì)算，設(shè)定早晚一鍵開關(guān)站時(shí)間表，同時(shí)結(jié)合車站整體建筑結(jié)構(gòu)模型，將一鍵開關(guān)站功能形象地展示在綜合監(jiān)控人機(jī)界面，為站務(wù)人員提供更直觀、高效的管理手段。

針對(duì)車站一鍵開關(guān)站管理，還可以結(jié)合車站環(huán)境工況做進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。比如，在空調(diào)季，早上開站之前，如果站內(nèi)溫度過高或者長(zhǎng)時(shí)間未獲取新風(fēng)，可以通過BAS 自動(dòng)聯(lián)動(dòng)開啟車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，使站內(nèi)溫度和空氣質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，再進(jìn)行開站，從而為乘客提供更舒適的乘車環(huán)境。目前，基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)與BAS 的一鍵開關(guān)站管理功能已經(jīng)在廈門地鐵開始做試點(diǎn)，正在測(cè)試階段，筆者將繼續(xù)跟蹤和落實(shí)此功能在廈門地鐵線網(wǎng)的實(shí)施和運(yùn)營(yíng)情況。圖5 為五緣灣站一鍵開關(guān)站人機(jī)界面。

圖5 五緣灣站一鍵開關(guān)站HMI

5 結(jié)語

聯(lián)動(dòng)與群控功能是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要功能之一，地鐵一鍵開關(guān)站功能可作為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)管理模塊，嵌入在綜合監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面，使綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮更強(qiáng)大的作用。目前，我國(guó)城市軌道交通已經(jīng)邁入一個(gè)全新的發(fā)展階段，地鐵已經(jīng)從簡(jiǎn)單的保開通、重安全的基本需求，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿δ堋⒏哔|(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高可靠性發(fā)展階段，未來一鍵開關(guān)站功能還可基于車站BIM 技術(shù)，融合智慧車站、智慧地鐵理念，利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的大數(shù)據(jù)、多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)功能優(yōu)勢(shì)，為運(yùn)營(yíng)提供更加便捷、高效、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。