淺談城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計

賀天龍

【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市軌道交通是解決城市交通緊張、市民出行困難、汽車污染環(huán)境等問題的有效方式之一。城市軌道交通自動化系統(tǒng)是整個城市軌道交通工程中的重要組成部分。城市軌道交通系統(tǒng)自動化的程度直接影響到整個工程的水平。而綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）是城市軌道交通自動化系統(tǒng)中非常重要的系統(tǒng)之一，本文重點闡述ISCS的總體設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通;綜合監(jiān)控系統(tǒng);設(shè)計原則

引言：隨著科技的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了城市軌道交通系統(tǒng)自動化的不斷發(fā)展。本文主要內(nèi)容是結(jié)合目前地鐵行業(yè)所使用的監(jiān)控軟件的現(xiàn)狀，對于一個完整的綜合監(jiān)控系統(tǒng)是需要考慮眾多因素的，以下就“數(shù)據(jù)采集”、“設(shè)備控制”、“人機(jī)界面設(shè)計原則”等幾個方面分別進(jìn)行闡述。

一、數(shù)據(jù)采集：

一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集的可靠性和準(zhǔn)確性是最重要的因素，要做到對所有監(jiān)控范圍內(nèi)的設(shè)備的運行狀態(tài)及報警狀態(tài)，能夠及時準(zhǔn)確的反應(yīng)到綜合監(jiān)控系統(tǒng)中。

現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)分為開關(guān)量輸入信號和模擬量輸入信號。

開關(guān)量輸入信號通過BAS系統(tǒng)DI模塊直接接收，并且模塊內(nèi)部進(jìn)行光電隔離，并且轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制信號，用于PLC進(jìn)行邏輯運算;模擬量輸入信號一般來自現(xiàn)場的傳感器，如溫度、濕度、流量和壓力等，PLC控制器接收輸入信號并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、濾波、線形化等處理過程，將其轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC內(nèi)部可處理的浮點數(shù)值用于運算并將運算結(jié)果傳輸給ISCS的服務(wù)器，最終顯示在HMI的人機(jī)界面上。

二、設(shè)備控制：

一個完整的控制系統(tǒng)是需要考慮眾多因素的，要做到對各個控制部分的保護(hù)工作和在緊急狀況下的可以通過手動的方式來進(jìn)行操作的系統(tǒng)。

對設(shè)備的控制命令信號主要由現(xiàn)場設(shè)備完成，操作過程是，通過點擊ISCS界面上的設(shè)備圖符，經(jīng)過用戶權(quán)限的優(yōu)先級別判斷是否具有控制權(quán)限，如果具有控制權(quán)，那么會將控制命令下發(fā)到PLC控制器，通過現(xiàn)場總線或者接口模塊下發(fā)給現(xiàn)場設(shè)備，完成了現(xiàn)場設(shè)備的動作。

在中央控制室，車站控制室及車輛段控制室內(nèi)，各操作員的工作站上采用同一套友好的圖形用戶界面，實現(xiàn)所有地鐵線路的界面圖標(biāo)一致，讓各操作員可藉此更方便及有效率地操作及監(jiān)控各系統(tǒng)。

HMI人機(jī)界面根據(jù)人體工程學(xué)原理，采用字母、數(shù)字、字符、彩色圖表進(jìn)行靜態(tài)及動態(tài)顯示，顯示是連貫、一致和清晰的。

HMI更具有包含了各類豐富工程圖形的圖形庫，此圖形庫還可按用戶的具體要求進(jìn)行增加和優(yōu)化。

HMI采用統(tǒng)一的圖形用戶界面，用層次化、生動豐富的畫面，諸如：動態(tài)畫面、多層次畫面等，將系統(tǒng)和各子系統(tǒng)接線圖、總貌圖、流程圖、趨勢圖等顯示出來。

三、人機(jī)界面設(shè)計原則

l人機(jī)界面色彩顯示設(shè)計原則

人機(jī)界面的顯示顏色保持一致性，如紅色代表報警、亮灰色代表停止、中海綠色代表運行、背景則采用中亮度的淡藍(lán)色（R：90 G：130 B：180）等等。

在事件發(fā)生時人機(jī)界面通過畫面色彩的閃爍、聲光報警、自動推圖等多種手段把發(fā)生的事件迅速通知操作員，并提出相應(yīng)的可選擇性的處理建議和提示。

l人機(jī)界面菜單設(shè)計原則

根據(jù)ISCS層次結(jié)構(gòu)、組織體系，系統(tǒng)的菜單結(jié)構(gòu)保持邏輯性和簡單性。

在緊急情況下必須使用的功能，其菜單項始終保持在屏幕固定區(qū)域，以便在任何時候都可以直接進(jìn)入。

l人機(jī)界面圖形顯示設(shè)計原則

所有ISCS的各個操作員操作站均采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的圖形用戶界面，并具有一致的顯示界面和操作風(fēng)格。

人機(jī)界面提供基于窗口的，友好的圖形編輯器，用于建立圖形顯示界面。

l人機(jī)界面文字顯示設(shè)計原則

在操作員操作站上出現(xiàn)的任何文字包括信息、提示、幫助、對象標(biāo)識等都采用漢字（簡體中文）表示，采用統(tǒng)一的國標(biāo)字體。

對多步驟操作的每一步，人機(jī)界面都將通過文字信息來提供操作結(jié)果的反饋并通過文字進(jìn)行下一步動作的提示。

l報警的顯示及處理設(shè)計原則

當(dāng)報警出現(xiàn)時報警系統(tǒng)會進(jìn)行可視和發(fā)聲的報警提示，并且在報警欄顯示報警內(nèi)容。

人機(jī)界面可以提供不同級別的報警信息查詢功能。

人機(jī)界面可以將報警信息進(jìn)行分層展現(xiàn)并通過過濾功能，在多類別報警信息出現(xiàn)時，系統(tǒng)能優(yōu)先、明確、有主次地處理關(guān)鍵的報警信息[13]。

l人機(jī)界面安全性設(shè)計原則

每個車站的操作員站具有相同的功能，但同一時刻只能一臺操作站發(fā)出指令。

在進(jìn)入、退出系統(tǒng)以及關(guān)鍵的控制操作，人機(jī)界面均進(jìn)行必要的權(quán)限檢查和確認(rèn)提示以確保操作的安全性。

根據(jù)操作人員不同的權(quán)限將對應(yīng)不同的功能界面，無權(quán)訪問或無必要訪問的功能和數(shù)據(jù)通過預(yù)先定義予以過濾。

l人機(jī)界面操作方式設(shè)計原則

操作員與系統(tǒng)的交互對話通過鼠標(biāo)以及鍵盤來完成。

對于以圖形顯示的任何對象，都可以通過點選設(shè)備調(diào)出相應(yīng)的設(shè)備窗口，窗口中的內(nèi)容包括該設(shè)備相關(guān)的動態(tài)和靜態(tài)信息，如描述、標(biāo)識、狀態(tài)、以及保存在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息。

完成一個控制命令時，操作步驟不超過5次點擊。

以鼠標(biāo)操作為主，采用鼠標(biāo)彈起事件作為操作動作的觸發(fā)。系統(tǒng)鼠標(biāo)可以在雙屏（多屏）之間自由漫游。

l信息內(nèi)容顯示區(qū)域設(shè)計原則

為便于操作，在任何一個在線監(jiān)控界面上至少劃分具有如下信息內(nèi)容的區(qū)域：

當(dāng)前時間區(qū)：年月日時分秒。

登錄人員信息區(qū)：登錄名稱、操作權(quán)限。

最新緊急報警信息區(qū)：三條最新的未確認(rèn)的報警。

選站線：車站選擇。根據(jù)用戶權(quán)限允許/禁止可選的車站。

彈出窗口：臨時彈出窗口，可關(guān)閉。包括操作窗口、信息編輯窗口、緊急報警窗口等等。

人機(jī)界面合理安排各種信息區(qū)域，按照人機(jī)工程學(xué)原理設(shè)計畫面，畫面色調(diào)盡可能避免視覺疲勞，減少閃爍感，采用明顯區(qū)分的顏色表示報警設(shè)備。

四、軟件平臺的設(shè)計框架及數(shù)據(jù)流層次關(guān)系

軟件平臺的設(shè)計框架采用“平臺設(shè)計+應(yīng)用設(shè)計+工程設(shè)計”三層結(jié)構(gòu)，具有良好開放性。具體項目應(yīng)用中軟件包由平臺包、應(yīng)用包和工程數(shù)據(jù)三部分組成本項目對應(yīng)ISCS的子系統(tǒng)。工程數(shù)據(jù)可直接針對ISCS系統(tǒng)要求進(jìn)行組態(tài)，完全能夠滿足對ISCS系統(tǒng)的每項需求。

數(shù)據(jù)流的層次關(guān)系如圖1所示。

結(jié)束語

總之，科技高速發(fā)展的新時代，控制技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)等高度發(fā)達(dá)的時代，綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一個系統(tǒng)集成方式的自動化控制系統(tǒng)，隨著城市軌道交通事業(yè)的迅速發(fā)展，必然加速綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，促進(jìn)向國際高水平系統(tǒng)的看齊速度。因此，綜合監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)備控制上有著非常嚴(yán)格的要求，能夠正視地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的專業(yè)要求并能夠不斷的加強(qiáng)與世界各地之間的交流與合作，為我國的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計注入新的生機(jī)與活力。

參考文獻(xiàn)

[1]張發(fā)明;王穎.北京地鐵10號線綜合監(jiān)控系統(tǒng)簡介[J].《城市軌道交通研究》，2007-01-30 .

[2]潘慰.北京地鐵二號線的環(huán)境與設(shè)備自動化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用 [J].《軟件》，2009-08-10 .