城市地铁综合监控系统集成方案的研究.doc

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摘　要：本文从地铁综合监控系统的定义、组成及发展趋势出发，结合城市地铁的设计和运营，重点分析了地铁综合监控系统的集成方案。并通过对比集成方案的优缺点，得出了深度系统集成方案较优的结论，为以后地铁的综合自动化集成工作提供了一定的参考和借鉴依据。
关键词：地铁； 综合监控集成；系统集成

0引言
随着社会和经济的飞速发展，城市建设步伐的加快，城市人口的快速膨胀，使城市面临越来越严重的交通压力。城市地铁进入快速建设时期，如何建设综合监控的地铁集成系统对保证地铁的安全可靠运行具有不可忽视的作用。本文重点对地铁综合监控集成系统方案进行分析，对城市地铁的建设具有一定的参考价值。

1地铁综合监控集成系统概述
地铁综合监控集成系统 I S C S（ I n t e g r a t e d Supervisory Control System）是指采用信息化深度集成综合监控系统的设计理念，将电力自动化系统SCADA、机电设备监控系统BAS、防灾自动报警系统FAS的各类型设备系统集成为一个大型综合监控系统。同时接入更多的互联子系统，不同专业系统之间可方便地进行数据交互，共享信息，以集成的方式构建地铁数字信息共享平台。将中央调度人员关注的信息与地铁的值班人员关注的监控信息融合在一起，实现了图形化的操作界面，极大地方便了有关工作人员有效地监控和管理整条地铁线路的相关机电和支撑系统的运作状态。

2国内地铁综合监控集成系统方案
根据目前国内外地铁综合监控集成系统的发展状况,地铁综合监控集成的系统方案主要有两类：一类是顶层信息集成的方案，另一类是深度系统集成的方案。
2.1顶层信息集成方案
顶层信息集成方案是国内外地铁前期建设地铁综合监控集成系统普遍采用的方案。这种方案建设的系统首先将中央站控制中心、车站以及车辆段的集成与互联系统的信息与资源统一集中起来处理，然后再将处理的信息显示到控制中心与车站的图形化界面上，它的服务对象是控制中心的调度人员与车站的值班人员。其主要特点是将各个站点上原来分离的各个集成子系统分成两个独立的部分，上位机的控制由综合集成系统完成，各集成子系统完成下位机的控制，这种结构建立的综合监控集成系统通常会通过设置专门的前端处理器来完成各个系统的信息与资源的隔离。
这种方案虽然技术成熟，但存在着以下一些缺陷：第一，从数据处理的方式来分析，顶层信息集成方案通过专门的前端处理器将两个独立分开的平台联系起来，致使原可一次完成数据处理的处理模式转化为首先由集成方式的子系统完成数据处理，然后再由综合控制系统接收数据、处理数据及转发数据。这样将原本一次就可完成的工作，分成几个步骤和程序来完成，会对整个系统的监控处理带来一定的时延，同时还会导致各个子系统之间通信的故障与响应的不及时。第二，从对网络和现有资源的使用情况来分析，顶层信息集成方案综合控制和处理的资源信息量比较大，但同时各个子系统各个站点之间的通信与访问等又都需要大量的资源，这样会导致综合监控集成系统不能及时提供这些资源，不仅会导致资源的大量浪费，同时还会带来子系统原有部分功能不能起到作用。第三，从整个工程的实施情况来分析，顶层信息集成方案会导致整个地铁综合监控集成系统中的各个子系统间的层次繁多、各个设备之间接口繁杂以及各个接口之间的协调工作量巨大，从而带来大量的调试与实施、维护工作，使系统的后期维护成本大大增加。
2.2深度系统集成方案
地铁深度集成综合监控系统是相对于顶层信息集成综合监控系统而言的。深度集成综合监控系统使用同一软件平台，将被集成子系统完全集成在系统之内，而一般的综合监控系统则是车站级被集成子系统采用与综合监控主系统不同的独立软件平台。在车站、子系统通过通信控制器或网关接入综合监控系统，如此结构产生两软件平台在车站对接将破坏综合监控系统的整体性能，为调试、故障诊断和系统维护带来一系列问题。
图1说明了两类不同系统结构方式。采用深度集成方式构建起了综合监控系统，系统保持了从顶到底的完整结构，可保证综合监控系统实现远动功能。而一般国外的综合监控系统在车站级将系统拦腰截断，采用软件平台对接的方式将综合监控的两级系统连接起来，使大系统结构不合理，数据处理无谓地增加了层次，降低了系统的相应性能，甚至使综合监控系统的远动性能极大降低。采用了深度集成技术、中央综合监控系统与车站牵引变电站系统采用统一软件平台，在控制中心OCC可直接控制底层设备，实现了遥控时间和遥信时间小于两秒的响应性指标。车站被集成子系统与中央综合监控系统采用的是同一数据库，使得数据处理、数据表达同一性增强，综合监控能力大大增强。

3深度集成系统方案
深度系统集成方案的总体思想是通过一个综合的大规模的监控系统，来对原来独立分开、分层次的多个子系统进行统一的实时设计、实施、调试和管理。由这种方案构建的地铁综合监控集成系统的规模和内容也比原来的顶层集成方案的要大，它将顶层集成方案的多个系统包括在内。它最大的特点是将以前独立分开的上、下位机结构统一在综合的控制系统平台上完成。同时该方案优化了设备的接入，使多种控制设备都可直接地接入到综合监控集成系统的各个层级的网络上。该方案的示意图如图2所示。

相较于顶层信息集成方案，深度系统集成方案具有如下优点：第一，从数据处理的方式来分析，深度系统集成方案的系统功能变得更加的强大，该方案采用同一个厂商平台的软件和硬件，使数据的处理和控制可以一次完成，而不需要先进行子系统的处理再进行控制系统转化处理等，大大减少了中间的转化和处理设备，使系统的及时响应得到保障，同时深度系统集成方案的规模和内容比顶层信息集成方案的系统更大，因而实现的功能就会更强，性能更优。第二，从对网络和现有资源的使用情况来分析，深度系统集成方案采用核心的控制层的各种设备对各级网络中的直接接入与控制，这样方便了各个站点之间的直接通信和资源的共享等，避免了顶层信息集成方案中的浪费；同时，深度系统集成方案中实现了大量资源的共享，使得集成系统之中的各个子系统不需再单独地组网寻找资源，使系统的性价比得以提高。第三，从整个工程的实施情况来分析，深度系统集成方案采用的是统一设计、统一安排、软硬件平台一体化的思路，在实施过程中，运行和调试管理工作更加易于协调，现场调试的时间和次数会大大减少，提高了地铁建设调试的效率。
深度集成系统方案由于深度集成的特点，在实际运营维护中对维护人员的专业要求高，维护难度较大。同时在控制中心，不同专业间接口之间的划分不便，中心服务器数据的共享模式也使得不同专业间存在相互干扰。但是这些特点可以通过员工的深度技能培训和管理的优化手段加以克服。
综上所述，地铁综合监控集成系统两种集成方案中，深度系统集成方案比顶层信息集成方案的性能优秀。

4小结
在城市地铁建设过程中，地铁综合监控集成系统中的深度集成系统方案将地铁的各个子系统深度集成为一个综合的大系统，是现在和未来地铁建设和发展的方向。在国内外也有比较成功的运行案例，是国内地铁建设值得重点考虑的方案。

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