（身份证号；33028319900322xxxx）
摘要：近几年，随着国家经济发展、社会进步，城市化进程不断加快，致使交通拥堵成为各大城市的普遍问题。作为新型交通工具，地铁飞速发展，其中综合监控系统是地铁的重要组成部分，为地铁车站提供了一个集中操作、运营管理的平台，直接关系着地铁的正常运行与维护。本文地铁综合监控系统的应用及发展进行了论述。
关键词：地铁；综合监控系统；应用
进入21世纪后，随着城市化进程的加速和大中城市规模的快速扩张，为了满足城市内快速方便出行的民生需求和经济规模稳步提高的社会需求，城市地铁和城轨进入了一轮爆发式增长的过程。从2000年三个城市拥有百余公里的地铁，发展到2014年底有22个城市超过3000公里的城市轨道交通总里程。地铁建设事业的蓬勃发展带动了多个行业的发展和技术进步，地铁信号控制、调度和监控等专业系统设备从最开始的全部进口到现在的国产化，从众多独立的子系统到大系统集成融合，实现了安全性、可靠性、自动化水平和效率的不断提高，随着通用技术的不断升级和基于“大数据”、“云计算”的大众用户体验需求的不断增加，专业设备的深度集成、高效快速的联动反应和最大化的数据使用效率是发展的趋势。
1地铁综合监控系统功能
目前，地铁机电设备主要可分为的三大类：信号系统、通信系统和综合监控系统。信号系统负责指挥列车运行，保证行车安全；通信系统负责全部机电设备之间的信息传输，提供数据通道服务；综合监控系统实现对电力、设备、调度和通信等众多基础设备的监督控制，监督系统各结点的实时运行状态，当出现局部故障情况下实现整体的联动控制，保证整个地铁系统的运行正常，提高设备故障应急响应速度，实现运行数据共享的最大化。
在地铁发展的初期阶段，存在较多独立的监控子系统，主要有电力监控系统（SCADA）、环境与设备监控系统（BAS）、火灾报警系统（FAS）、屏蔽门或安全门系统（PSD、SD），信号系统（SIG）、自动售检票系统（AFC）、闭路电视系统（CCTV）、广播系统（PA）、门禁系统（ACS）、乘客资讯系统（PIS）、车载信息与安全防灾系统、有线电话系统、无线通信系统、时钟系统（CLK）。各系统采用独立的服务器、通信接口设备和人机交互软件，系统间数据交互极少，没有实现互联互通，更缺少故障应急情况下的联动控制机制。监控功能完整但缺少集成共享平台的情况下，面向用户存在多个人机界面，靠人工实现联动控制，造成基础设备的重复设置、建设成本增加、使用管理头绪复杂、效率低下，无法发挥监控系统的设计功能。
2地铁综合监控系统应用
随着系统应用的深入和问题的提出，综合监控的机制得以实现，并经过了由浅入深、由局部到整体的应用过程。
上海明珠线最早将电力和环控两个专业集成在一个平台上。2002年，北京地铁的“西直门--东直门”线实现了“供电、环控和防灾报警综合自动化监控系统”。2004年建成的深圳地铁1号线首次采用了综合自动化监控系统，将机电监控系统，电力监控系统，火灾报警系统集成在一起。广州地铁4号线建成了最大的综合监控系统，称为主控系统，集成和互联的系统达到12个。
初期的综合监控采用顶层信息集成的模式，在保留完整的原子系统结构的基础上通过专用通信通道从各子系统的人机交互层提取共享信息，在综合监控信息集成平台进行汇总处理和信息显示，也可以实现部分的联动控制功能，系统结构如图1（1）。这种信息集成的模式只是对操作用户提供了一个统一的界面，并没有实现综合监控的实质功能，更没有简化系统结构和降低成本，并且兼容众多系统的通信接口方式和通信协议，技术实现的复杂度高，数据的实时性和可信度大大降低。目前的系统应用逐渐向深度系统集成模式发展，该模式对可集成的监控子系统进行统一设计，采用统一制式的采集控制终端设备，一个车站范围内各种类型设备的监控信息统一进行通信封包传输，共享使用统一的服务器和通信通道，综合监控中心进行数据信息的统一处理和显示，系统结构如图1（2）。发生异常情况时，比如发生火灾，综合监控中心直接控制相关设备联动动作，比如直接控制电动扶梯和屏蔽门等相关设备操控到安全状态。简单的说，深度集成模式下综合监控系统由一家企业、一套大系统实现对电力、环境、火灾、门禁等各种辅助外围设备的监督控制。
除了对电力、环境、火灾和屏蔽门门禁系统的深度完全集成监控，综合监控系统还与信号系统、自动售票、旅客引导、闭路电视和广播等系统实现深度互联，作为一条地铁线路的综合信息平台，获取整条线路地铁运行状态的实时数据信息并进行显示和发布。
3关键技术
3.1分布式实时数据库
基于地铁系统运行的高安全性和可靠性要求，综合监控系统软件系统一般采用分布式实时数据库技术。综合监控系统中不仅中央服务器、域服务器作为服务器为系统提供部分或全部实时数据访问，而且I/O站和配置了软件进程的操作员站都可以作为服务器为系统提供部分或全部实时数据访问，实时数据分散地分布于各个层次之中。因此，软件应用进程可以高速而有效地存取数据。分布式实时数据库使散布在一定地理范围的各域（即各车站）的全部信息形成一个全局数据库，从而支持任何操作员站都可以访问任一服务器，完成对本地或远程的监控。
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3.2软件总线
通用软件总线系统是运用硬件总线的思想构建的一种“支持多主服务、统一接口标准、统一权限控制、具有数据存取控制、易于扩充维护的软件平台”。综合监控系统中，因为存在对多个不同功能、不同安全限制级别和不同地域的子系统数据库的数据访问，所以构建软件总线平台实现系统应用与数据库之间统一专业的数据存取处理是一种理想的技术方案，软件体系结构如图2。使用软件总线可直接访问本地实时数据库，实现同步读写，软件总线负责将应用请求定位于可用的服务器。正常情况下，首先选择本域服务器，如本域服务器故障，将请求转向下一级服务器。建立软件总线平台使得真正的客户应用专心于应用本身，而不用关心数据来自哪里，也无须考虑网络层的应用协议。同时对服务器的旁路能力也使各级服务器不再成为瓶颈，即使服务器故障，也不影响人机界面对设备的直接访问。监控中心服务器、操作员站都可对车站服务器、操作员站直接访问，它们又都可直接访问底层I/O服务器。
3.3监控终端设备选择
综合监控系统与被监控设备之间的接口设备选择，实现对FAS控制器、屏蔽门主机、冷水机控制器、自动扶梯、电梯、照明控制系统（包括应急电源）的监控，不同类型的被控设备，监控接入的接口制式也不尽相同，有串口接入、现场总线接入、网络接口接入、数字或模拟式的输入输出接入等多种方式。针对不同的接入方式选择适当的终端接入设备，可以针对性的开发各种类型的电子化监控模块，但对于集成方来说技术难度大、工期长、通用性差。目前主流采用可编程逻辑器PLC（ProgrammableLogicController），它是一种以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并可通过各种数字、模拟和通信接口方式，控制各种类型的机电设备动作。PLC具有高可靠性、通用性强、设计使用方便、兼容性和封装性高的特点，还可以提供冗余的Controlnet接口接入车站冗余控制网络。PLC的使用大大简化了综合监控系统的开发复杂度，通用设备的使用使系统投入应用后的可维护性也大大提高。
4发展趋势
地铁综合监控系统的发展趋势无疑是高集成度、智能化和数据应用的更加丰富。目前来看，综合监控系统和信号系统还是完全独立的两大系统，但系统之间也存在大量的数据交互共享。今后，两大系统是否有可能集成融合为一个系统是大胆的设想，传统观念认为信号系统是涉及行车安全的系统，关乎旅客人生安全，系统的研发设计遵循最高的安全性指标，国内地铁应用的信号系统均通过第三方欧标SIL4级安全认证，如此封闭严苛的一个安全系统，完全开放与综合监控系统集成是不现实的。信号控制需要雄厚的专业基础和技术积累，但是由信号系统集成商集成综合监控系统的难度会小很多，国内部分主流的信号系统集成商具备高级别的系统集成资质，有能力完成这项大系统的集成。
实现大集成的地铁机电设备系统的优势，系统内部数据完全透明，联动机制更加完善高效，系统内部的响应更加快速准确。设备运行状态信息、列车运行信息、售票信息、客流信息、视频监控信息等等，无所不包的地铁信息在系统内的整合，不仅能提高信息使用效率，不同渠道的信息相互校核，更能提高系统决策的准确度。综合信息整合的平台更可以延伸为信息发布的平台，相关运行信息通过平台发布至互联网，参与大数据运作，可以通过各种应用提供互联网信息服务，帮助旅客更准确的掌握地铁运行状况，可以通过移动互联网手段购票和安排出行的时间与路线。
结语
信息技术和通信技术的发展使系统的深度集成成为可能，系统的集成度越高，人工参与指挥协调的工作量大大减少，系统闭环反馈联动控制，安全性和可靠性大幅提高，综合监控系统的功能得以充分的发挥。但深度集成不仅只是技术问题，打破系统提供商原有的市场与产品布局，改变地铁的运营维护模式和参与者固有的思维定势需要一定的魄力和过程。但随着互联网的发展，大众越来越习惯和需要通过互联网及时准确的获取交通相关的信息，并且可以参与其中，这种需求会促使地铁综合监控系统构建更加完整的数据信息共享和处理平台，向下面向设备运营，向上面向公众用户，系统之间无缝的融合和最大的效能是发展的必然。
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作者简介：
“杨浩杰（1990.3-），男，浙江宁波人，宁波大学科学技术学院学士，身份证号：330283199003227235
论文作者:杨浩杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
标签：系统论文; 监控系统论文; 地铁论文; 数据论文; 信息论文; 服务器论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第5期论文;