城市軌道交通綜合監控系統智能發展分析

武澤東

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司）

1 引言

目前，我國的城市軌道交通正在朝著全面數字化、自動化、高度智能化的方向發展。綜合監控系統為城市軌道交通的運行提供了一個高效、統一的運行平臺，特別是通過高效的分層、分散的計算機集成技術。應改為通過分層、分散的計算機集成技術，綜合監控系統為城市軌道交通的運行提供了一個高效、統一的運行平臺。城市軌道交通綜合監控系統是一種以主干網絡為基礎的大規模監測系統，能夠在監測系統軟件平臺上實現對多個專業的數據采集與控制。

2 城市軌道交通綜合監控系統的應用現狀概述

智能化的綜合監控系統是指將彼此孤立的各設備控制系統通過網絡化的方式進行連接，并監控或協調各子系統設備的工作，為乘客提供一個便利、快捷、舒適的乘車環境。在災害來臨時，最大程度地保障人身和財產安全，以達到“安全、高效、優質服務”的智慧城市軌道交通系統。智能綜合監控系統包括電力監控、環境監控、車站輔助設備監控、通訊監控、列車運行監控、決策支持等6大系統。

3 綜合監控系統的結構

在綜合監控系統中，多采取分層管理的基礎結構。一般采用二級管理、三級控制模式，將整個系統劃分為中心控制層、車站控制層和現場控制層。

1）中央級綜合監控系統

通過對各個分系統中心級的功能進行集成，實現了對綜合監控系統的數據采集和二次處理，使其具有統計報表、中心聯動、程序控制等多種功能。隨著信息與資源的日益增長，集中式綜合監測系統能夠提供穩定、方便地數據共享與傳輸，為路網指揮中心、供電局地方調度中心提供數據支持。通過這些技術的綜合運用，可以確保高品質的城市軌道交通運行[1]。

2）車站級綜合監控系統

在每個站點都配備一個綜合的站級監測系統，實現了自動整合和聯網。綜合監控系統能夠從被控系統中讀出數據，并對其進行處理、存儲等操作，從而真實地反映出現場設備的工作狀態；車站級綜合監控系統具有相對獨立的監測功能，為日常運行提供了更多的可能性，并使各站點的值班人員可以單獨地進行監控。

目前，在軌道交通工程中，多采用分層、分布式的綜合監控系統，但由于不同的運營要求，不同的系統會有不同的應用，比如中央集中式的系統，依靠以太網的連接功能，與各個站點的自動化子系統進行互聯，避免了總投入加大。

3）綜合監控系統與自動化子系統的集成、互聯

通過集成方式或互聯方式的應用，可以對各個自動化子系統進行數據采集，并基于數據分析的結果，產生相應的解決方案。

首先，集成子系統能夠實現中央、站兩級的上位機的監控，但是一旦脫離了本系統，就很難完成上述功能。為使一體化子系統具有更好的上位機功能，必須有一套完整的監測系統來支撐，對各專業信息進行整合。其次，相互連接的子系統其特點與集成監控系統無關，但是通過監測數據交互，使操作人員能夠根據綜合監測系統進行目標操作，并能實現信息的交流與互聯。

為了達到有效的一體化、互聯的目的，必須將電力監控系統、環境與設備監控系統有機結合起來，并結合其他系統的運行要求，以互聯的形式連接。但是，隨著綜合監控系統的不斷發展，各種功能子系統如門禁系統、信號系統等必須與綜合監控系統結合起來，否則會極大影響到系統的實際應用。

4 關于智能綜合監控系統的關鍵技術分析

4.1 網絡通信平臺技術

網絡通訊平臺是各個分支系統傳輸各種信息的平臺，包括語音、文字、圖像、數據等。該系統由網絡監控中心的平臺進行分析和集成，并將其分配給對應的外接裝置。同時，在平臺上建立信息傳遞參數，對多余的信息進行篩選，使其在平臺上進行透明傳遞，從而確保各種信息的準確、高效、智能化。因此，城市軌道交通的一體化監測系統就是通過各個分支網絡將采集到的數據傳輸到一個能夠實現語音、視頻、圖像、數據采集和分析的平臺[2]。

4.2 數據信息共享平臺技術

在采用共享平臺的數據技術之前，首先在平臺上設定適當的參數，從而實現對各子系統的實時采集和分析。信息共享平臺是一種廣泛應用于各行各業的技術，它可以讓多個用戶在同一時間內進行數據交互。另外，對城市軌道交通而言，通過對其數據庫的數據進行研究，可以對其安全性、保密性、完整性等諸多問題進行分析，包括數據的安全提取、數據存儲的安全、數據的安全利用等方面。

4.3 數據整合挖掘技術

當今社會，信息與智慧并存，城市軌道交通通過共享平臺的數據技術，對采集到的數據進行了集中處理，從多個角度進行對比和分析，把隱藏在數據后面的全部信息都挖掘出來，運用大數據技術，將數據驅動與模型分析結合起來，對數據和信息進行收集，從而對城市軌道交通綜合監控系統做出正確的預測。

5 綜合監控系統在城市軌道交通領域的發展展望

5.1 應用廣度的拓展

綜合監控體系在應用領域的擴展主要表現在兩個方面。一方面，綜合監控系統的數據監控范圍不斷擴大，以國內早期建設的北京地鐵5號線為例，其集成的系統有：電力監控系統、環境監控系統、PSD、ATS、火災報警系統、TS、廣播系統、CCTV、時鐘系統CLK、乘客信息系統、PIS、TEL/ALARM 等系統。隨著城市軌道交通系統中各種應用技術的不斷進步，以及自動化、智能化程度的不斷提高，綜合監控系統在設計和應用上都得到了革新和發展，例如：AFC、門禁、綜合辦公網絡、TIMS、UPS、電力質量管理、POSS、安全防護系統等。另一方面，由于綜合監控系統所獲得的信息和監測數據不斷增多，勢必要借助綜合監控平臺，向廣大的使用者提供更多的信息和數據，從而使其表現形式更加多樣化。在我國軌道交通建設工程中，已經有了對電力公司、城市電扶梯管理中心、消防指揮中心、軌道交通指揮中心等多個部門和單位進行數據傳輸的系統。在智能移動平臺、智能終端和無線通信技術的快速發展下，物聯網技術已經不再是單純的概念。基于B/S結構的集成監測系統，為各種智能終端的監測數據提供了可能性[3]。

5.2 應用深度的拓展

隨著綜合監控技術的發展，綜合監控系統需要接收和處理更多的數據，因此，綜合監控系統對監測數據的要求也越來越高。綜合監控系統的可靠性、實時性和自動化程度都是高層次綜合監控系統的顯著特點。

分層集成監測系統必須滿足系統的實時性要求。由于缺少深度整合和子系統聯接方式，無法將數據采集、處理、呈現、傳輸等一次完成，需要在數據處理中加入轉化和再處理環節，直接影響了系統的實時響應和控制性能。

在可靠性方面，MTBF 是指系統的平均失效時間，由n個子系統構成的串聯系統，其平均無故障時間為1/MTBF1+1/MTBF2+1/MTBF3+1。從公式可以看出，串聯的系統或裝置的增多，會顯著減少系統的無故障時間。綜合監控系統與專業系統的一體化，既可以降低系統的資源消耗，又可以大大提高系統的可靠性和實時性。

通過將各專業子系統與綜合監控系統進行整合，使其能夠獲取更加完整的子系統監測信息，從而使系統能夠更加迅速、穩健地進行系統之間的協同管理，提高對災害與緊急事件的反應能力和處理速度。就國內軌道交通綜合監控系統的應用現狀而言，可以將電力監控系統、環境與設備監控系統整合到綜合監控系統中，使其他專業子系統與監控系統之間通過互聯的方式實現數據信息共享[4]。

當然，在軌道交通上，隨著各種監控系統的發展，廣播控制、視頻控制、應急廣播控制等都在不斷地被開發出來，但各子系統之間的聯系效果并不是很好。

綜合監控系統的應用深度擴展，不僅體現在對各子系統的深度整合上；還表現在從最初的支持調度管理，到后來逐漸發展到對調度管理、維護管理、第三方數據支持等。其中最具代表性的就是智能分析和輔助決策以及能源效率管理[5]。

1）智能的數據分析和決策支持

隨著城市軌道交通的全面發展，城市軌道交通的綜合監控逐漸成為一個立體的監測網絡。大數據的出現，改變了商業、科技、醫療、政府、教育等各個領域。大數據技術與應用研究是社會、經濟、科學發展的必然要求。隨著數據不斷“膨脹”，需要對大數據進行分析，并逐步將其用于數據的分析與處理。從全面的監測管理、維護管理、第三方數據支持等幾個方面來看，數據分析、處理、支持是未來的發展方向。

2）能源效率的管理

能源效率管理是一個涉及面很廣的綜合概念，它的核心內容就是通過對系統內部的各種信息進行綜合分析，使各個子系統之間的操作方案得到最優化，并進行合理的協調控制，從而獲得最大的環境效益和經濟效益。目前，節能減排已經成為人們生產生活中必須重視的問題。在電力系統中引入電能質量管理系統、環境與設備監控系統可以針對不同季節、不同時段設計控制模式，是節能管理的典型應用。綜合監控系統在軌道交通節能管理中的一個重要任務，就是通過對大量、全面的系統數據進行深入挖掘和分析，使子系統的優化操作更全面、更靈活。

6 結語

綜上所述，本文根據城市軌道交通綜合監控系統的特點，基于信息技術和數據挖掘技術，對城市軌道交通進行分析研究。城市軌道交通綜合監控系統可以有效地保證信息的全面傳遞，保證旅客的人身安全，保障地鐵的運行和發展，建設更高效、更完善的智能軌道交通，實現智慧化地鐵運營與管理。