基于大尺寸觸摸屏的電子IBP盤設計與實施

吳泰峰++江開雄++肖小峰

摘要：針對傳統馬賽克IBP盤的缺點，武漢軌道交通4號線綜合監控系統在國內首次采用大尺寸觸摸屏作為IBP盤面，本文重點研究電子IBP盤的設計和實施方案。整套設備采用一體化結構，由觸摸屏、馬賽克盤面、梯形機柜、操作臺組成，柜內預留空間安裝PLC控制器、FAS網關、IO模塊、繼電器；根據運營功能需求和大尺寸觸摸屏特點，采用虛擬三維場景盤面和少量馬賽克盤面相結合的方案，監視、控制車站重要機電設備；系統數據通過冗余Ethernet、Controlnet進行傳遞。根據性能分析和投入地鐵運營效果顯示：基于觸摸屏的電子IBP盤具有外觀美觀、狀態直觀形象、冗余可靠、畫面可柔性布置與擴展等優點。

關鍵詞：城市交通；電子IBP盤；一體化結構；三維場景；冗余；柔性化布置

中圖分類號：U491.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0138-02

1 引言

IBP盤（Integrated Backup Panel，綜合后備盤）是為提高緊急情況下車控室值班人員的防災救災能力而設置[1]。正常情況下，由控制中心調度人員指揮全線路的運行，在特殊情況下，由控制中心授權車站來完成運營管理，此時IBP盤發揮作用。通過IBP盤對本車站進行應急管理，為故障處理或搶險爭取第一時間。

當前地鐵項目中IBP盤普遍采用的馬賽克盤面，馬賽克盤面具有安裝方便、維護成本低、技術成熟等優點[2]。但也存在如下缺點：需要布置大量按鈕、指示燈來滿足功能要求；一些按鈕因布置過高引起操作不便；指示燈不能直觀、逼真顯示出監控設備的狀態，不利于緊急情況下車控室值班人員做出正確判斷與處理；盤面布置方案一旦實施就很難調整。針對傳統馬賽克盤面的不足，目前武漢軌道交通4號線綜合監控系統，在國內首次采用電子觸摸屏作為IBP盤面[3]，本文重點研究電子觸摸屏IBP盤的設計和實施方案。

2 電子IBP盤的組成設計

電子IBP盤結構三維結構詳細分述如下：

（1）IBP盤采用落地式結構，其中IBP盤體的前上部安裝3塊觸摸屏（55英寸，液晶觸摸屏），中部由3塊1325×125mm（寬*高）馬賽克盤面拼接組成，表面安裝按鈕、狀態指示燈、鑰匙開關，雕刻文字。

（2）落地柜體連接IBP盤體和操作臺，采用梯形箱體設計，其內部可安裝控制器、通訊模塊、PLC輸入輸出模塊、繼電器等設備，同時安裝線槽和端子排。

（3）每個車站控制室一體化控制臺（綜合操作臺）呈U型布置，由觸摸屏、馬賽克盤面、梯形機柜、操作臺。操作臺上可放置相關系統顯示器、標準鍵盤（小），并提供操作人員工作的平臺。

（4）充分考慮IBP盤柜內設備的需求，設置安裝背板、工作站主機固定式安裝板，線槽、接線端子、電源插座、接地排、防塵蓋板等配件。

（5）IBP盤一體化柜總體按5°夾角弧形布置，機柜前、后設快卸門。

3 電子IBP盤的功能設計

3.1 系統描述

IBP盤主要由三個觸摸屏和一部分馬賽克組成，工作原理如圖1所示，詳細分述如下：

（1）電子IBP盤由2臺觸摸屏和1臺無觸摸功能顯示屏組成。1#和2#觸摸屏分別配有1臺工作站，每臺工作站都裝有ezISCS軟件平臺和數據庫軟件，每臺工作站同時與現場BAS主PLC進行數據連接，保證2臺工作站的數據一致性，同時每臺工作站中都裝有2個觸摸屏所需的畫面，若有其中1臺觸摸屏或者工作站發生故障，在另1臺的觸摸屏和工作站上可以通過畫面切換的功能實現緊急操作，實現冗余配置。3#屏不具備觸摸功能，只用于顯示實時監控錄像。

（2）2塊觸摸屏盤面內所包含的專業通過硬線與IBP盤端子建立連接，信號進入到IBP盤內的IO模板中，然后通過IBP盤PLC進行數據處理，處理后的數據通過車站的網絡傳到2臺工作站中的軟件中。

（3）馬賽克盤面所包含與行車安全聯系緊密的系統。馬賽克盤面所包含的專業通過硬線與IBP盤端子建立連接，通過IBP盤內的繼電器和硬線來達到顯示和控制目的。

3.2 功能分區設計

1#電子屏區域三維圖元直觀顯示安全門、電扶梯各種狀態，另外畫面配置左右畫面切換按鈕，實現系統冗余備份功能；2#電子屏區域布置圖元緊急模式按鈕，并通過三維圖元顯示車站和隧道緊急模式執行狀態，另外畫面配置上下切換大大按鈕降低操作高度；3#電子屏區域不具備觸摸功能，用于顯示CCTV監控錄像，視頻源來自CCTV專業的四畫面分割器DVI輸出接口；馬賽克區域布置按鈕和指示燈用于緊急情況下監控列出信號專業。

馬賽克區域布置旋鈕、按鈕和指示燈用于緊急情況下監控安全門、門禁、閘機和消防泵專業，并在設置模式使能開關、觸摸屏使能開關和試燈按鈕。

4 電子IBP盤的性能分析

軌道交通綜合監控系統的UPS供電分站級集中式（專設UPS集中對各子系統供電）UPS供電和站級分散式（各子系統設獨立UPS）UPS供電兩種，本案例采用站級集中式UPS對電子IBP盤進行不間斷供電，保證了系統設備運行環境的可靠性。

馬賽克盤面所包含的專業通過硬線與IBP盤端子建立連接，各專業的控制指令下發與狀態指示不經過PLC模塊，直接通過繼電器和指示燈來工作，中間環節少，減少了故障率，可靠性較高。

如圖2所示，電子屏硬件、數據流采用全冗余配置。

（1）電子IBP盤由2塊觸摸屏構成，每臺觸摸屏都配有1臺工作站主機，每臺工作站都配置相同的圖形軟件和數據庫軟件。（2）對于網絡，每臺工作站配置雙網卡，保證網絡的冗余性。（3）對于接口數據，電子屏所包含的專業通過AB的IO模塊進入到IBP盤的PLC中，進行數據處理后通過冗余的現場總線和冗余的以太網將信息傳到工作站中，可以保障數據流的可靠性。（4）對于硬件設備，任一觸摸屏或者工作站發生故障，都可以通過其他的觸摸屏和工作站完成工作，保證整個系統的可靠性。

5 結語

在國內首次將電子觸摸屏應用于武漢軌道交通4號線綜合監控系統IBP盤，針對傳統馬賽克盤面不直觀、操作不便等缺點，基于觸摸屏的電子IBP盤具有外觀美觀、狀態直觀形象、盤面冗余可靠、畫面可柔性布置與擴展等優點，武漢軌道交通4號線已于2013年12月28日正式通車，自電子IBP盤交付兩月以來，運營一切正常。

參考文獻

[1]魏曉東.城市軌道交通自動化系統與技術[M].電子工業出版社，2004.[Wei X D.Urban rail transit automation systems and technology[M].Electronic Industry Press，2004.]

[2]劉曉軍，吉榮燕，馬筱燕.綜合后備控制盤（IBP）設計問題的探討[J].都市快軌交通，2007，20（2）：44-46.[Liu X J，Ji R Y， Ma X Y.Discussion on the Design of the Integrated Backup Panel[J].URBAN RAPID RAIL TRANSIT，2007，20（2）：44-46.]

[3]李愛軍，張發明.城市軌道交通車站IBP盤功能實現分析[J].現代城市軌道交通，2009（1）：10-12.[Li A J，Zhang F M.Function and realization of station IBP in Urban rail transit[J].Modern Urban Transit，2009（1）：10-12.]