地鐵綜合監控系統關鍵技術的應用分析

楊照YANG Zhao

（中鐵建電氣化局集團第一工程有限公司，洛陽 471000）

0 引言

在一些經濟水平較高的城市當中，交通擁擠成為了城市發達的重要標志，特別是近些年來，我國開始大力推崇城鎮一體化建設，城市化發展速度極快，城市范圍持續性的擴張，其內部的交通系統并不是十分的完善，這就使得城市當中大部分地區會出現交通擁堵的問題。在地鐵系統中，綜合監控系統的存在尤為關鍵，這是因為地鐵是一類使用頻率較高且較為新穎的交通運輸方式，其行駛的環境位于地下，雖然其在安全檢驗以及建造階段能夠盡可能的保障其安全，但是在實際應用時期，如果地鐵系統產生故障問題，則會發生極大的安全事故，所造成的后果不堪設想。綜合監控系統是一類極為高效且科學性的監控模式，可以第一時間發現地鐵系統在運行時期可能產生的異常以及突發狀況，必須要及時的報警，讓人們能夠盡早的搶救并預防。

1 地鐵綜合監控系統的發展

分析現階段我國科學技術的發展現狀，大多數地鐵交通系統當中都會配置并安裝綜合監控系統（圖1）。在一些發達國家中，軌道交通綜合監控系統的發展態勢尤為迅猛，其已經能夠邁入了全面自動化系統的時代行列，雖然其仍舊會處于自動化系統范圍當中，但是其實際系統的集成性能以及程度會有很大的差異。集成程度，會受到國家財力、物力以及技術發展等因素的干擾和影響，大多數國家會實行半集成系統，僅用較少的一部分國家會應用全面集成系統，半集成式系統的應用優勢會比較明顯，其經濟效益會比較高，但是其在能力及精度方面和全面集成系統進行對比會稍顯遜色。其價格方面的優勢會比較強，國家應當盡可能的統一平臺，這樣才可以更為高效合理的管控監控系統，讓其信息保持良好的互通狀態，給相關的操作人員提供便捷化的條件，彰顯出我國信息技術的發展優勢。

圖1 地鐵綜合監控系統

2 地鐵綜合監控系統的構成

2.1 地鐵綜合監控系統硬件的構成

在地鐵綜合監控系統當中，硬件系統是一類極大的系統結構，分析地鐵綜合系統所設置的可靠性要求標準。地鐵綜合監控系統會存在一套較為完整的冗余制度，這是這一制度的設置，主要就是為了預防安全事故，以防系統中產生故障問題，及時的調整綜合監控系統，讓其系統能夠始終維持正常的狀態，繼續運行。地鐵綜合監控系統硬件的首層結構是中央級綜合服務器，其是系統當中最為關鍵的重要硬件組成部分，該服務器能夠讓各類硬件及軟件信息保持良好的互換狀態，就如同大型信息交換機一般、其次是車站級別的綜合控制系統，在該系統當中，會涵蓋一些完整的冗余實時服務器，該服務器的特征十分的顯著，哪怕系統以及部件全部損毀，但是只要冗余實時服務器沒有被徹底的破壞掉，那么就能夠及時的讀取其所收集錄入的信息，讓信息帶有較強的可繼承性，這些信息的存在對于地鐵系統的發展來說尤為關鍵，其會涵蓋全部地鐵系統的構成部分，了解其地鐵系統曾經所出現的故障問題以及安全隱患等，明確需要在何種地方進行重點監控，這部分都是冗余系統所記錄下的內容，并且其還涵蓋地鐵系統的各類信息，例如緊急安全裝置的放置地點以及地鐵的使用年限等。最后是硬件系統，其系統能夠在站內接收各類信息，大多數的信息來源都取決于這一系統，其系統會和軟件系統進行配合。這三層硬件系統是當前較為推崇的一類自動化監控系統結構模型，并且三成硬件系統相輔相成，不可或缺，由其構成龐大且十分復雜的綜合監控系統硬件模塊（圖2）。

圖2 系統硬件構成

2.2 地鐵綜合監控系統的軟件組成

在現階段電子信息技術當中，軟件的存在尤為關鍵，應用軟件能夠進一步的簡化調整硬件工作復雜性，同時還可以發揮出硬件無法起到的作用與價值。在地鐵綜合監控系統內，軟件的組成尤為復雜，想要梳理清晰不同軟件之間所存在的工作關系，就需要分層次的進行軟件的介紹。首先是中央級軟件，中央級軟件能夠較為完整且清晰的控制地鐵系統的各類清各類信息，同時智能化處理這部分信息內容，添加一些較為先進的智能技術。由中央級智能化處理的信息過度輸送到中央級軟件的信息內部，交由專門的管理人員，對其內容進行查看和處理。若中央及軟件發送的指令是錯誤的，那么管理人員也可以借助手動的方式追回其信息。其次是車站級別軟件，該軟件的應用能夠自主化的解決到一些海量的信息，其中大多數信息都會交由地鐵軟件所發送的日常信息，中央級軟件接受著監控網絡的全部信息，所以其軟件的響應時間相對來說會比較長，一般會以秒為單位，而地級和車站級軟件的實際接受吞吐的信息量相對來說會比較少，因此系統響應的速度極快，會以毫秒為響應單位。

3 地鐵綜合監控系統常見的功能

3.1 監視功能

監視功能是地鐵綜合監控系統當中最為基礎的一類功能模塊，同時也是監控系統設置的本質核心，大多數的工作都需要在監控的功能影響下分析得出。但是其監視功能和大眾思想方面所認知的監控功能會有所差異，地鐵綜合監控系統當中的監視功能并不是單一性的供給動態性的監視畫面，而是供給地鐵系統實時信息的監測反饋狀態，以其反饋結果來推斷地鐵軌道交通系統運行的正常狀態，同時記錄下排濕、排風等多項系統的各項參數，以其參數為主，評估其運行的正常情況。若在地級軟件檢測信息當中發現了其存在異常的問題，那么車站級別軟件并沒有處理問題的權限，需要將其信息及時的發送到中央級服務器，由中央級服務器對數據信息進行處理和判斷。想要防止其產生意外事故消除潛在性的風險，那么中央服務器的信息一般會交由專業的管理人員來監管，及時的處理并判斷異常狀況，給出相對應的反饋指令。如果發現其存在潛在的風險以及風險異常問題，則應當立即匯報給相關的部門，及時處理這部分異常情況。

3.2 控制和調節的功能

地級軟件缺少調節以及控制功能，車站級軟件以及中央級軟件能夠可以處理大量的指令信息，車站級軟件一般是依據正常的信息進行指令和反饋，但是在實際生活當中，大多數地級軟件所給的信息都隸屬于正常的范圍當中，車站級軟件能夠經由一些關鍵性的參數，比如外界環境以及顧客的反應信息，對這些參數進行調整和優化。比如冬、夏兩個季節的地鐵溫度設定是有所不同的，并且排風及排水系統都應當結合外界環境溫度的數值以及顧客的需求進行靈活的調整和推斷，針對現階段的車站級軟件來分析，只要加裝相應數量的智能程序，就能夠較好的完成各項工作任務。在發展智能程序之前，大多數指令反饋都需要結合工作人員，需要讓工作人員借助手動的方式進行處理，這就會使得工作人員實際工作量變得越來越大。應用智能技術可以進一步的緩解工作人員的壓力，給其所開展的各項機能應用工作提供便捷化的條件，新階段工作人員僅需要將其處理反饋至中央的異常指令即可，這就能夠有效地減少其工作量。

3.3 警報功能

現階段，我國地鐵監控系統工作可以劃分成為兩個模塊，其分別為全面監控地鐵系統，針對其參數及動態畫面調整其內容，以及地鐵系統產生危險事故的警報功能，這些警報功能的樣式以及適用范圍各不相同。對于地鐵的乘客來分析，警報功能通常會采取警報聲以及大屏幕播放等多種方式來提醒乘客，系統緊急調控，依據警報的危險系數以及類別，由地鐵系統自動調整為適合該危險逃離或者危險解決的方式，比如火災系統警報系統，會采取廣播以及警報聲的方式，公布其信息，同時啟動開啟相對應的管控措施，打開備用通風系統，停止運行地鐵，敞開鐵門便于乘客，及時的逃離疏散。對于一些沒有涉及到群眾的危險世界來說，警報系統并不需要全面的進行播報，可以采取特殊的形式反饋給中心監控人員，這是一類尤為復雜的綜合監控系統，所以需要依據其對象，選擇相適應的警報發布方式以及警報發布路徑。

4 關鍵技術分析與實現

4.1 控制權限移交技術方案及實現

想要防止操作員在作業時，設備受損或者出現其他故障等方面的問題，那么就需要明確設置好綜合監控系統的管控權限。站在綜合監控的立場上來分析，控制級別會劃分成為就地、車站及中心控制這三類，車站和中心控制存在著互斥關系，中心控制、車站控制和就地控制之間為互斥關系，受到設備維修養護以及應急狀況等方面的需求，致使就地管控的控制權限會比較高，若設施處于就地的狀態，那么車站和中心控制不可進行任何的操作，一般狀況下，設備在遠方位操作，人員僅在綜合控制界面能夠進行一系列的操作（圖3）。

圖3 方案流程

首先，結合需求，對軌道交通路線系統進行權限的劃分，將地級權限依次劃分成為單個設備以及整站變電站的控制，其中單個設備控制是最高控制權限，之后是變電所控制，變電所有權管控的控制權會集中在車站控以及中心控方面。這樣下來，綜合監控系統就能夠精確的判斷設備以及變電所的就地控制狀況，設定好界面控制的操作范圍，讓車站以及中心兩級權限進行功能方面的移交。PSCADA 權限設定在中心位置，電調操作員對其工作進行管控，再調試等多類狀況的影響下，電調能夠把其權限由中心位置轉交到車站中心，能夠強行的收回控制權。如果綜合控制產生了故障問題，那么就需要及時的下發命令，控制變電所的操作狀態，由其內部的工作人員，把權限收回至變電所進行作業。

其次，對于BAS 系統來分析，就地權限可以劃分成為單個設備及環控室控制兩方面，其設備就地控制權限比較高，然后是環控室控制。車站以及中心工作人員均需要同時操作環控設施，所以車站以及中心能夠移交控制權，同時還可以進行強制性的權限收回處理。

4.2 聯動技術方案及實現

綜合監控系統能夠讓各個子系統進行信息的交流和互動，所以這些系統之間能夠保持友好的聯動功能狀態，結合其類型，將其劃分成為阻塞、火災以及日常運營聯動（圖4）。依據其觸發的類型，可以把其劃分成為手動、半自動以及自動這三類。

圖4 聯動技術

首先，當車站火災聯動設計方案為車站全部區域火災產生火災時，火災報警系統能夠及時的發出警報信號，綜合監控在收到信號之后，采取半自動的方式觸動車站的火災聯動系統，由工作人員依據其接收到的界面信息去確認其執行的步驟，之后要開啟聯動作業方案，啟動PIS 以及PA 系統，重復性的播放人員疏散以及救援等相關的提示信息。應用埃菲爾思系統把這部分火災信息及時的傳遞給BAS 系統，由其系統執行相關的操作任務，實現連接等多種方式，疏散客流。在解決好火災隱患以及火災事件之后，要應用FAS 探測設施，及時的進行復位，同時把這部分信息傳遞給綜合系統，綜合監控系統讓其由自動的方式聯動PA 停止作業。

其次，阻塞聯動設計以及區間火災在控制中心位置，由相關的操作人員對其作業流程進行嚴苛的監管。在發生區間火災問題時，應該FAS 探測設施，及時的發出相關的信號。BAS 系統觸發應用區間火災管控模式，這時中心綜合監控界面上就會給出一系列的火災提示，在收到提示之后，界面能夠采取按鈕手動觸發相關的模式執行各項作業任務。若其處于區間阻塞的狀況，那么就會由ATS 系統及時的發出信號，由綜合監控系統接收這部分信號，手動開展模擬戰場的作業活動，也可以推行多兵種聯合演習等多種模擬活動，以其模擬工作為前提條件，分析訓練的實際狀況，借助這項技術，從根源上提升整體軍事訓練的效果，還可以讓軍事訓練的水準變得更高，降低軍事訓練所形成的經濟損失，規避各類風險問題。并且運用虛擬現實技術，將其投入到軍事領域方面，還可以正確的評估并分析作戰的狀況，合理的應用計算機技術，探究作戰工作當中存在的缺陷之處，調整戰術手段的運用。這一類技術研發相關的武器設施，讓武器設備可以處于不同環境狀況下，保持正常的運營狀態，對其設施的運作狀況進行評估和檢測，使得武器裝備變得更加的完善，防止資源能源浪費，提升軍事建設活動的成就。

5 結語

綜上所述，合理的應用地鐵綜合監控系統關鍵技術十分關鍵，這是因為地鐵綜合監控系統是一類大規模的網絡系統，其在應用階段的復雜性會比較強。要盡可能的簡化地綜合監控系統，同時完善地鐵監控系統的功能。隨著我國信息技術水平的提升，地鐵綜合監控系統有望突破較短的周期，精簡監控系統，賦予其更為豐富的功能，提高地鐵軌道交通系統的安全度。