一種基于綜合監控系統的模式順控方法研究

張長開，劉 佩

（南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇南京 211102）

1 引言

軌道交通綜合監控系統[1-5]（ISCS）通過采用先進的計算機技術和控制技術實現城市軌道交通控制系統的集成化、數字化和智能化，大幅提高了城市軌道交通運營的安全性和高效性。而城市軌道交通環境與設備監控系統（BAS）作為綜合監控系統深度集成的一個重要子系統，對車站的日常運營起著重要的作用，其中模式控制尤為突出。BAS的模式控制[6-7]屬于一種特定的設備組控制，根據工藝設計要求，使一組機電設備按照控制要求和一定順序完成動作，實現通風、排煙等特定目的。在城市軌道交通行業飛速發展的今天，便捷、高效、安全的模式控制方式越來越受到眾多地鐵運營單位的重視。

針對模式控制繁雜的特點，目前已有時間表功能來輔助運營人員進行日常的模式控制，時間表功能通過預先定義不同模式的執行時間和要執行的模式號，將時間表下發到車站端的可編程邏輯控制器（PLC），由PLC根據設定的時間執行相應的模式。由于時間表是提前下發于車站，如果遇到臨時情況需要修改，修改和下發過程較為麻煩；如果直接進行模式控制則需要切換模式控制方式，再下發模式控制命令，則給調度增加了額外的負擔；如果多個車站出現同樣的需求，效率就會大幅的降低。因此調度人員急需一種新的模式控制方式來滿足日常運營的需要。

基于以上需求，本文提出了一種基于綜合監控系統的模式順控方法（以下簡稱“模式順控”），首先建立好針對不同應用場景的模式順控卡片，可由調度員隨時進行在線下發，同時提供人機界面監視預控模式的執行狀態、執行結果，極大地方便了調度員的日常模式操作，提高了運營的效率。相對于傳統的時間表控制功能，順控卡片功能有如下優點：①方便運行模式執行，利用模式順控卡片進行模式控制時，不需要對控制方式進行切換，方便快捷的實現全線車站BAS子系統運行模式的下發和執行；②方便查看執行結果，利用模式順控卡片可以查看全部模式的執行情況，包括當前的模式號，目標模式號，模式執行狀態，模式別名，可以實時了解目標模式的執行情況。

2 模式順控功能設計與實現

模式順控功能針對特定的運行場景，通過預設一組目標模式來完成整條線路某個運行場景的切換。模式順控的控制對象可以是整條線路所有車站的BAS系統，也可以是BAS系統下面單獨的某一個系統或多個系統。模式順控功能可以通過人機界面（HMI）進行手動觸發，也支持定時觸發。利用模式順控功能，調度員可以快速方便地實現對全線車站BAS系統模式的控制和切換，提高日常運營效率和突發情況應對效率。

2.1 模型建立

2.1.1 BAS系統組別模型

BAS系統監控的設備有通風空調系統設備、給排水設備、二通閥、射流風機等，進而實現對全線車站及區間環境的全面、有效、自動化監控及管理。BAS系統根據季節、負荷、突發事件（火災、列車阻塞）等情況，將互相之間有工藝聯系的設備歸成一組，同時劃分了通風大系統、通風小系統、隧道通風系統等，因此，需要通過設置BAS系統組別模型來針對不同的子系統進行區分，一方面是同一個子系統只能運行一種模式的需要，另一方面通過設置BAS系統組別模型，可以方便調度員更快速的選擇需要執行的模式，BAS系統模式組別模型信息見圖1。

圖1中，下發執行模式測點名稱，表示下發執行模式測點的名稱，下發執行模式是一個模擬量輸出點，用于下發模式號；模式執行結果測點名稱，表示模式執行結果測點的名稱，模式執行結果是一個模擬量輸入點，是模式下發后該模式執行的結果對應測點的名稱，模式執行結果一般為執行中、執行成功、執行失敗；模式投入狀態測點名稱，表示模式投入狀態測點的名稱，模式投入狀態測點是一個開關量輸入測點，用于表示當前模式是否投入；當前運行模式測點名稱，表示當前運行模式測點的名稱，當前運行模式測點是模擬量輸入點，表示當前執行模式結果的測點。

2.1.2 模式組別模型

BAS系統下面的通風大系統、通風小系統、隧道通風系統等每個子系統里面又設計了不同的模式來完成不同的運行場景，例如，大系統里面有小新風空調季、全新風空調季、通風季、排熱工況，隧道通風系統里面包括夜間停運狀態、正常運行狀態、通風換氣狀態等模式，每種場景都對應一個特殊的模式號，因此，在BAS系統組別模型下面設置模式組別模型來存儲相應的模式信息，建立一套完整的描述BAS系統各個模式的模型，包括模式ID號、模式名、模式號和模式描述，實現對各個模式具體描述和實際展示的功能。模式組別模型信息見圖2，圖2中，模式名稱，表示各個模式名稱；模式號，表示各個模式對應的模式號；模式描述，表示各個模式的描述。

BAS系統組別模型下面包含模式組別模型，共同構成了模式順控功能的模型基礎。例如，某個車站下面的BAS系統分成了通風大系統、通風小系統、隧道通風系統，則系統組別模型里面就包含通風大系統、通風小系統、隧道通風系統，而通風大系統下面可以有多個模式，則模式組別模型就對應多個模式，其中一個模式叫小新風空調系統，它的模式名是D2，模式號是101，模式描述就是小新風空調系統。基于這個模型，就可以對BAS系統下面各個子系統的各個模式有一個非常清晰的認識。

2.1.3 模式順控模型

模式順控功能是針對全線所有車站的BAS系統進行模式控制，為方便調度員能夠實時監視模式的執行情況，模式順控模型除了目標模式號之外，還要包含該模式的其他信息以實現對該模式運行情況的全景監控，模式順控的具體信息見圖3，圖3中，車站名，表示被控模式所在的車站；子系統名，表示被控模式所在的子系統；目標模式名，表示被控模式對應的目標模式的名稱；目標模式值，表示目標模式對應的數值，是系統需要下發的實際控制值，比如，目標模式值199對應模式名“D0”；當前模式別名，表示被控模式對應的目標模式的常規描述，模式別名是對模式名的一個補充，代表其具體的模式，例如，模式名叫“D0”，模式別名叫“清零狀態”；工況，表示被控模式對應的名稱；當前模式執行結果，表示被控模式實際的執行結果，一般是失敗、執行中、執行成功；當前模式投入狀態，表示被控模式當前的投入狀態。

基于以上模式順控模型信息，調度員可以快速了解每個車站、每個模式的具體信息，在實際的操作中也可以快速發現問題并解決問題。

2.2 模式順控編輯

模式順控功能以模式順控卡片的形式體現在實際的綜合監控系統里面。針對不同的運行場景，系統可以增加不同的模式順控卡片來進行應對。在新增順控卡片之前，首先按照各個車站預先定義好的模式信息將每個車站的BAS系統組別模型和模式組別模型定義完整，方便調度員快速選擇不同車站的不同目標模式。

定義完模式相關的信息之后，可以開始進行順控卡片的編輯。調度員可以利用綜合監控系統提供的在線監視工具新增一張順控卡片表，用于某種特定的模式控制場景，例如，“全線大系統開啟”。新增完順控卡片之后，再在卡片里面針對不同的車站添加對應的目標模式。新增模式控制命令時，在線工具會自動到上述BAS系統組別模型和模式模型里面查找相關信息，依次選擇車站、該車站BAS系統組別下面的對應子系統、該子系統下面的目標模式，選擇完目標模式之后進行信息保存，之后上述信息將被保存在綜合監控系統里面，調度員可以按照這個順序依次將各個車站的目標模式添加進去，形成一張完整的順控卡片。

順控卡片編輯功能見圖4，其具有沖突執行檢查的功能，它可以允許單個車站內多個子系統的模式號同時運行，而不允許同一個子系統的多個模式號同時運行。

2.3 模式順控下發

綜合監控系統采用分層分布式系統，因此模式順控功能中目標模式的下發也是分層執行的。調度人員在針對不同應用場景定制好不同的模式順控卡片之后，在HMI上選擇需要下發的順控卡片進行模式控制的下發。

模式控制命令首先下發到控制中心的綜合監控系統，控制中心的綜合監控系統的順控服務收到模式順控卡片的控制命令后會對控制命令進行解析和梳理，并進行模式投入狀態的校驗和控制權限的校驗，如果控制權限校驗不通過，則不會對相應車站的綜合監控系統下發控制命令；如果校驗通過后，則將各個車站的目標模式控制命令下發到對應車站的綜合監控系統，車站的綜合監控系統收到控制中心下發的模式控制命令后，只對模式控制命令本身進行簡單的校驗，如果滿足控制條件則將其發送到對應的BAS系統，由BAS系統執行相應的模式；BAS系統收到模式控制命令后開始執行目標模式，并將執行信息返回到車站的綜合監控系統，車站的綜合監控系統再將模式執行信息返回到控制中心的綜合監控系統。以上就是一個完整的順控卡片的控制過程和信息的返回過程流程，見圖5。經此流程，調度員可以通過控制中心的HMI查看到各個車站的目標模式執行的具體過程和具體結果信息，包括目標模式號、當前模式號、工況和模式的執行狀態。

3 模式順控應用

通過上述模式順控功能及流程的設計和實現，就可以在城市軌道交通的綜合監控系統上實現模式順控功能。

3.1 在環控系統中的應用

在實際的環調工作中，每天早晨調度員需要對全線車站的大系統進行通風，以便做好線路運營前的準備。調度員可以利用綜合監控系統的HMI，添加一個模式順控卡片，名為“全線大系統早間啟動”，將所有車站的大系統模式添加到模式順控卡片中去。

每天早晨，調度員可以打開模式順控卡片的控制界面，選中“全線大系統早間啟動”卡片，點擊下發按鈕，則全線所有車站BAS系統的大系統都會執行目標模式，調度員可以在線監視每個車站的大系統模式控制的執行情況，當出現執行失敗時，可以聯系車站值班人員快速檢查問題，保證每個車站的模式控制順利執行。

如果遇到特殊情況，例如，應對假日的大客流或者惡劣天氣的情況，調度員可以利用綜合監控系統提供的 HMI，快速地新增一張新的模式順控卡片用于這些特定的運營場景，利用簡單的操作就可以實現這些場景的應對。

正常情況下，模式順控卡片功能主要實現全線多個車站的并行模式控制，因此僅有中央調度員有權限進行編輯和下發。實際使用時，系統也支持車站內不同子系統的多個模式同時下發，中央級和車站級模式控制的控制權限可以通過權限移交功能進行切換。

3.2 與時間表功能比較

綜合監控時間表功能一般針對特定車站編輯特定的時間表，排定當天各個時間點需要執行的模式。例如，在早上開站時執行大系統通風模式，在晚間關站時執行夜間停站的模式，這些內容都需要提前固定好，以方便調度員的實時調整。當出現突發情況，需要執行特殊模式時，尤其是多個車站或者整條線路需要執行特殊模式時，時間表則無法實現模式的快速下發。模式順控功能很好地解決了這些問題，本文針對模式順控與時間表功能進行對比，結果見表1。

表1 模式順控與時間表功能對比

4 結束語

模式順控功能作為綜合監控系統的另一種高級應用，可以使調度員快速簡單地在線添加、修改、控制全線車站的BAS系統模式，操作過程簡單，操作結果查詢方便，遇到問題可以快速反應，體現了綜合監控系統的核心價值。實踐證明，模式順控卡片功能大幅簡化了模式管控的過程，使得綜合監控系統可更好地服務于地鐵運營。