地鐵主控系統(tǒng)及機電設備監(jiān)控系統(tǒng)接口分析

林立峰

摘 要 近年來，關于地鐵主控系統(tǒng)的相關研究一直是地鐵從業(yè)人員的研究重點和熱點，該項研究對于維護地鐵穩(wěn)定運行，及市民便利出行、綠色出行，提供了積極的作用。綜上所述，本文以“地鐵主控系統(tǒng)及機電設備監(jiān)控系統(tǒng)接口”為主要研究對象，總結了目前地鐵主控系統(tǒng)的特點、結構以及地鐵機電設備監(jiān)控系統(tǒng)的特點、結構，并對相關接口展開一定程度的分析。通過分析總結，筆者認為現(xiàn)階段與地鐵主控系統(tǒng)及機電設備監(jiān)控系統(tǒng)相關的接口一共包括兩種形式，即管理級接口和系統(tǒng)級接口，只有加強對這兩種接口的理解和認知，才能為地鐵主控系統(tǒng)的順利運營提供有力保障。

關鍵詞 地鐵 主控系統(tǒng) 機電設備 監(jiān)控系統(tǒng) 接口分析

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）10-0013-02

之所以會存在地鐵主控系統(tǒng)，關鍵原因是希望通過其將地鐵系統(tǒng)當中各個分散的模塊借助互聯(lián)網(wǎng)以及計算機技術進行整合，讓多個原本孤立的模塊可以信息共享、資源互通，提高多方面的資源整合能力，在切實提高自動化水平的基礎上，讓城市軌道交通得以生成快速、高效的信息通道。以此為基礎，地鐵機電設備監(jiān)控系統(tǒng)的存在，能夠從技術層面切實提高地鐵對各類突發(fā)事件的應對能力，特別是今年鄭州特大暴雨所引發(fā)的地鐵事故造成社會各界高度關注的情況下，主控系統(tǒng)及機電設備監(jiān)控系統(tǒng)的分析顯得尤為重要。

1 地鐵主控系統(tǒng)及機電設備監(jiān)控管理系統(tǒng)的結構及特點

地鐵主控系統(tǒng)即Main Control System，簡稱為“MCS”，是近年來城市軌道交通關聯(lián)甚廣的技術性話題，根據(jù)實現(xiàn)方案以及設計目標的不同，該系統(tǒng)的結構體系可以做如下劃分。

1.1 以香港機場為代表的地鐵主控系統(tǒng)結構

香港機場的MCS包括了地鐵運行現(xiàn)場控制系統(tǒng)的所有關鍵環(huán)節(jié)，能夠實現(xiàn)不同環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集與專業(yè)監(jiān)控管理。[1]從內容來說，香港機場MCS主要包括操作員站、主控系統(tǒng)服務器、遠程終端單元等接口設備，主要特點集中在以下幾個方面。

首先，香港機場子系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)不允許通過前端處理器直接進入到MCS當中，但是和MCS系統(tǒng)一樣，必須按照一定的通信協(xié)議進行工作轉換。從其他角度嘗試將子系統(tǒng)接入到MCS現(xiàn)場通信網(wǎng)絡的辦法包括：通過遠程終端設備轉化后的數(shù)據(jù)，以及現(xiàn)場過程控制系統(tǒng)直接送來的通信數(shù)據(jù)兩種方式。

其次，香港機場MCS與現(xiàn)場控制系統(tǒng)的接口界面包括就地設備以及現(xiàn)場控制系統(tǒng)。

最后，香港機場MCS內部以服務器為分界，劃分為2層網(wǎng)絡、3層服務結構，通過現(xiàn)場通信網(wǎng)絡分離服務器以及現(xiàn)場子系統(tǒng)，借助監(jiān)控通信網(wǎng)絡聯(lián)系MCS服務器與監(jiān)控顯示單元。如此可以在MCS內部最終生成采集、處理以及監(jiān)控于一體的服務體系。

1.2 傳統(tǒng)地鐵機電設備監(jiān)控管理系統(tǒng)

系統(tǒng)結構簡述：傳統(tǒng)地鐵機電設備監(jiān)控管理系統(tǒng)分為監(jiān)控系統(tǒng)控制中心以及車站管理中心，其中監(jiān)控系統(tǒng)控制中心屬于主控級（可以劃分為控制中心、車站以及就地三個級別），車站管理中心則為分控級，二者具體的功能如下所示。

1.2.1 監(jiān)控系統(tǒng)控制中心功能闡釋

首先，要對地鐵運輸線路所涉及的各個車站站點，其內部的通風、排水、照明等設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控;其次，收集各個車站站點的試測溫度、二氧化碳濃度、濕度參數(shù)，并對全線的用水量進行全程監(jiān)測;再次，與中央列車的自動監(jiān)控系統(tǒng)進行銜接，即使接受地鐵在隧道等位置滯留所釋放的信息;再次，對各個車間設備的運行狀態(tài)、運行時間進行記錄;最后，和防災報警系統(tǒng)進行接口，一旦出現(xiàn)災害時，要即刻命令環(huán)境控制系統(tǒng)嚴格按照災害控制模式行使報警命令。

1.2.2 車站管理中心功能闡釋

首先，要對車站的照明、透風、空調、給排水等系統(tǒng)進行監(jiān)控管理，針對其運行狀態(tài)及時提供報警措施;其次，需要向控制中心及時傳送設備信息，并執(zhí)行相應的命令;再次，接收地質災害或其他突發(fā)性災害報警，并且緊急啟動防災救治模式;最后，協(xié)調整個地鐵站的設備運行，必要時可以委派人工對其進行修整。

1.3 地鐵主控系統(tǒng)的主要特點

正常情況下，地鐵主控系統(tǒng)主要負責各個子系統(tǒng)的調度以及管理，借此對相關業(yè)務臺的工作進行合理統(tǒng)籌，對各個設備的運行狀態(tài)進行全方位的監(jiān)控。[2]

1.3.1 阻塞模式中央聯(lián)動功能

一旦出現(xiàn)阻塞的情況，可以結合現(xiàn)場施工的實際情況制定相應的緊急處理措施，要協(xié)調指揮中心的工作人員及時作出工作決策、有效進行指揮工作。如果地鐵在站臺或者隧道間的運行受到阻礙，此時主控系統(tǒng)會受到來自ATS的信號，隨即自動進入到阻塞模式。此時，大屏幕會同步出現(xiàn)阻塞的消息，告知各個車間的運行管理人員系統(tǒng)已經(jīng)進入阻塞模式，并在顯示屏上明確標注地鐵的位置、運行方向以及狀態(tài)，促使各個地區(qū)的子系統(tǒng)以及工作能源能夠及時協(xié)調互動、消除阻塞。

1.3.2 荷載模式之下的聯(lián)動控制功能

一旦出現(xiàn)火情，需要及時根據(jù)地鐵現(xiàn)場的情況制定緊急措施，并對車站的應急措施進行有效的監(jiān)控管理和及時指揮。當車站以及控制中心接收到突發(fā)事件的信息指令時，系統(tǒng)就會自動應變?yōu)榉罏目刂坪椭笓]中心，自動切換至全系統(tǒng)災害防治模式。在這樣一種情況下，主控系統(tǒng)可以將列車位置、現(xiàn)場報警信息等進行高度整合，讓各方面工作得到高度協(xié)調。[3]

1.3.3 固定模式之下的中央聯(lián)動功能

如果系統(tǒng)設備出現(xiàn)故障，直接影響到設備以及人身安全時，主控系統(tǒng)就會進入到相應的故障處理模式，此時大屏幕也會及時進入故障處理模式，各個相關的子系統(tǒng)彼此之間也會進行相應的協(xié)調與互動。

2 接口互聯(lián)及分析

2.1 系統(tǒng)級接口

系統(tǒng)級接口主要是針對子系統(tǒng)信息產(chǎn)生相應的功能，涉及眾多的子系統(tǒng)。需要有目的性地針對系統(tǒng)結構、功能以及性質進行子系統(tǒng)的整合以及安排，切實解決信息組織結構規(guī)范化、存儲結構分布以及信息流動等現(xiàn)實問題。

除此之外，系統(tǒng)級接口還涉及到子系統(tǒng)的權責和義務問題。系統(tǒng)必須把握嚴格的系統(tǒng)接口規(guī)范對子系統(tǒng)進行接入，滿足信息集成所需的相關設計要求，及時解決各個子系統(tǒng)之間在分布和信息結構方面的問題，不同結構在系統(tǒng)運行過程中所扮演的角色、具體呈現(xiàn)出的作用等。[4]

2.2 管理級接口

其主要是指系統(tǒng)開發(fā)過程中所需要提供支持的各種管理功能，通過多個廠家合作構成的集成系統(tǒng)內部所需的各種軟硬件離不開各個廠家的協(xié)同與配合。 而且一個具體接口的技術規(guī)范出臺之后，各方面也就存在了共同的目標，成功開發(fā)管理級接口也就有可能變成現(xiàn)實。為了切實達到監(jiān)控管理和控制的目的，地鐵主控系統(tǒng)需要和地鐵機電設備監(jiān)控管理控制系統(tǒng)的接口進行必要的數(shù)據(jù)交換。地鐵主控系統(tǒng)不僅借助全段處理器獲得互聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而且還可以借助前端處理器將被繼承和互聯(lián)的數(shù)據(jù)、命令進行連接。鑒于目前地鐵主控系統(tǒng)以及機電設備監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展水平，接口分析可以從主控系統(tǒng)互聯(lián)和集成兩個角度來展開。

2.2.1 借助地鐵主控系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡和機電設備監(jiān)控管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)關聯(lián)和交換

如果僅僅進行數(shù)據(jù)的交換，那么通信介質的選擇一般是以太網(wǎng)。但是因為傳統(tǒng)以太網(wǎng)的帶寬只有10M，很有可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)阻塞或者丟失的情況，往往需要中間設備來進行實現(xiàn)。但是因為近年來以太網(wǎng)發(fā)展的速度比較迅猛，很多帶寬已經(jīng)達到了100M以上，再加上IPV6技術的發(fā)展和應用，地鐵主控系統(tǒng)讓機電設備的應用成為現(xiàn)實，其必將成為主流的控制方式。

如此可以讓兩個看似獨立的系統(tǒng)之間擁有銜接的方式，即使獨立的系統(tǒng)出現(xiàn)故障和問題，也不會影響到整體的運行和管理。

2.2.2 將機電設備控制系統(tǒng)作為主控系統(tǒng)的一個被控端

這意味著地鐵主控系統(tǒng)可以直接對機電設備監(jiān)控系統(tǒng)的設備進行操作管理，此時不同的系統(tǒng)之間大多并不會采用以太網(wǎng)的連接方式，而是設置專門的控制器設備。這樣的操作方式可以讓地鐵主控系統(tǒng)直接對機電設備系統(tǒng)的設備進行監(jiān)控和控制，能夠有效調度資源，降低管理成本。但是如果地鐵主控系統(tǒng)發(fā)生故障，那么機電設備監(jiān)控系統(tǒng)則很難實現(xiàn)現(xiàn)場控制，而是必須配備相應的后備措施。也就是說，兩個系統(tǒng)之間的關聯(lián)性過高，很難實現(xiàn)真正意義上的獨立運行。此時機電設備控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)高度集成，讓地鐵主控系統(tǒng)與機電設備監(jiān)控管理系統(tǒng)之間的連接借助控制器來有所實現(xiàn)。[5]對于地鐵主控系統(tǒng)以及機電設備監(jiān)控系統(tǒng)的接口，其主要有這樣兩種方式：首先，局域網(wǎng)數(shù)據(jù)接口，其主要采用RJ45類接口;其次，串行數(shù)據(jù)接口，其主要采用RS422和 RS485類型接口。

3 結論與展望

總而言之，步入新時期，很多城市的地鐵交通建設進入到全新的發(fā)展階段，為其構建相應的集中管理和信息共享平臺是一種趨勢，也慢慢發(fā)展成為必需品。在技術不斷發(fā)展和革新的情況下，可以預見的是未來作用于這一系統(tǒng)當中的技術還會有更為廣闊的發(fā)展前景。當下，主控系統(tǒng)已被全面應用于地鐵機電設備監(jiān)控管理和控制的過程中，相關研究也處在有條不紊的推進過程中，這對于行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了一定的促進和推動作用。

參考文獻：

[1] 齊陸露.關于BAS系統(tǒng)監(jiān)控的機電設備管理研究[J].名城繪，2020（01）：1.

[2] 田小梅，鄢春輝.地鐵車站環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)的用電分析[J].工業(yè)控制計算機，2020，33（11）：137-138，142.

[3] 竺方輝，華寅飛，方暉，劉宏燦，王揚.地鐵環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)能控制的設計與實現(xiàn)[J].城市軌道交通研究，2020，217（10）：56-59.

[4] 李鑫.地鐵通信電源系統(tǒng)技術及安全控制研究[J].科學與信息化，2019（13）：152.

[5] 董麗麗.軌道交通地鐵車站主體結構質量控制[C].江蘇：2015年度江蘇省城市軌道交通建設學術年會，2016.