地铁环控与综合监控工作站的权限移交

田小梅 蒋卫中

(国电南瑞科技股份有限公司 南京 210061)

1 环境与设备监控系统

在地铁运营过程中，环境与设备监控系统(building automation system，BAS)控制全线车站及区间的环控及其他机电设备安全、高效、协调的运行，对地铁车站及区间隧道内的空调通风、给排水、照明、电梯、自动扶梯、导向标识等机电设备进行全面的运行管理与控制。在发生火灾或列车阻塞等事故情况时，BAS能够及时迅速地进入防灾运行模式，极大地提高地铁运营的智能化水平，保证地铁设备的安全性。

对于一个典型地下车站的BAS系统，主要用可编程逻辑控制器(programmmed logic controller，PLC)来实现整个系统的监控，同时将监控信息或控制指令与其上层综合监控系统(integrated supervision and control system，ISCS)工作站进行通信，以达到设备控制和监视的要求。在北京地铁9号线中，BAS控制分为中央级、车站级、就地级3级，对全线机电设备进行监控，如果同一时刻在多处操作同一设备，将导致该设备频繁启停，或不能正确执行所需操作，控制混乱。为了避免这种问题，设置操作权限管理显得尤为重要。

2 权限位置及功能

为了实现控制唯一、权限清晰，对于某一个设备在同一时刻只能有一处能够对其进行控制操作，而为了实现不同工作站的人机界面(human machine interface，HMI)在不同时刻都可以对设备进行操作，就需要对设备设置操作权限，因此必然要涉及不同工作站之间的权限移交。这样，就可以保证在某一时刻、在某权限位置工作站进行设备控制，其他工作站没有权限，不能进行操作，从而实现控制唯一。

BAS监控设备的控制权限可以按系统划分，也可以按设备划分，具体根据实际需要划分。

对于BAS，相关的HMI操作共有5处:中心ISCS工作站、车站ISCS工作站、车站A端BAS监控工作站(大端)、车站B端BAS监控工作站(小端)、紧急后备盘(integrated backup panel，IBP)应急操作终端，其中IBP应急操作终端仅限于通风空调系统火灾模式的控制。操作权限相应地也有5处，同一时刻操作权限只能在其中一处。IBP应急操作终端的权限仅与IBP盘“允许/禁止”转换开关的位置有关:在“禁止”位时，IBP终端上的模式操作指令无效，有权限工作站上的指令才有效;在“允许”位时，IBP终端上的模式操作指令有效，其他工作站上通风空调系统的权限显示依然维持在上一时刻所在的位置，但实际权限已转移到IBP终端上。如此设置是因为IBP盘权限为硬权限，BAS工作站、ISCS车站权限为软权限，本文讨论的权限移交仅限于软权限。

为了使操作权限唯一，需要设置两个标签量T1、T2。T1为ISCS内部标签，只在ISCS工作站设置，其值只能在ISCS工作站上进行改变，取值为0～1。T2为BAS内部标签，在PLC程序内设置，可以在车站ISCS工作站、A端BAS工作站、B端BAS工作站上进行改变，原则上此值不在中心ISCS上进行改变，取值为0～2。两个标签量结合起来，确定操作权限位置。为方便说明，本文图表中记A端BAS工作站为A端BAS，记B端BAS工作站为B端BAS，记车站ISCS工作站为车站ISCS，记中心ISCS工作站为中心ISCS。标签值不同，机电设备各系统权限位置不同，如表1所示。

表1 各系统的权限位置

3 操作权限移交

3.1 操作权限交接

权限交接流程分为两部分:一是中心ISCS工作站与车站ISCS工作站之间的权限交接，二是车站ISCS工作站与BAS工作站的权限交接。权限移交的正常流程:B端BAS工作站→A端BAS工作站→车站ISCS工作站→中心ISCS工作站，此处按从下级到上级排序，上级可以强制收回下级权限，下级不可以强制收回上级权限。转移权限需要向对方发送交权指令，对方接受请求，权限即转移成功。原则上不能直接进行跨级权限交接，但强制收回权限例外。

3.2 权限移交方式

权限移交分为正常权限交接和异常权限交接。

正常权限交接就是在正常情况下由一方发起权限移交请求，另一方收到请求后接受权限。正常权限移交一般用于正常运营时需要转移操作权限的场合，如表2所示。

异常权限交接就是强制收回，在有特别事件发生时无需对方应答，可直接将操作权限收回至本地，如表3所示。

表2 正常情况下的权限移交

表3 异常情况下的权限移交

3.3 权限移交实现

对于单个系统而言，在每个权限所在处设置数字量输出(digital output，DO)和数字量输入(digital input，DI)标签点，用于权限移交流程。权限移交请求发出后，在一定时间内(如30 s)无回应，则权限移交请求标签位消失。在当前权限所在处HMI上按下相应的“权限移交至××”按钮，则PLC内发送请求给对方，××处HMI上相应的“接受权限”按钮突出显示，在一定时间内点击“接受权限”按钮，T1或T2值发生相应改变，表明权限移交成功。若强制收回，则无需对方接收权限移交请求，可直接将权限强制收回到当前所在处，同时设置相应的标签点。下面说明文中DO、DI点的含义。

1)点名DO-S-BTOA。第一个DO表示HMI上按钮指令;第二个 S表示发送 SEND，A表示接受ACCEPT，F表示强制收回FORCE;第三个B表示B端，A表示A端，S表示车站，O表示中心;TO表示方向。DO信号为短信号，HMI上操作一次只执行一个周期。

2)点名DI-R-BTOA。第一个DI表示标记位，用于HMI上接收权限方的“接收权限”按钮使能;第二个R表示REQUEST请求;第三个B表示B端，A表示A端，S表示车站，O表示中心;TO表示方向。DI信号为一定时间内的长信号，由程序事先设定。

3)PLC程序内设置了多个DO、DI点，以实现不同工作站之间的权限转移。B端BAS工作站有DO-S-BTOA、DI-R-BTOA、DO-S-BTOS、DI-R-BTOS、DO-A-ATOB、DO-ASTOB，A端BAS工作站有 DO-S-ATOB、DI-R-ATOB、DO-SATOS、DI-R-ATOS、DO-A-BTOA、DO-A-STOB、DO-F-BTOA，车站ISCS工作站有 DO-S-STOB、DO-S-STOA、DI-RSTOB、DI-R-STOA、DO-S-STOO、DI-R-STOO、DO-A-BTOS、DO-A-ATOS、DO-A-OTOS、DO-F-BTOS、DO-F-ATOS，中心 ISCS 工作站有 DO-S-OTOS、DI-R-OTOS、DO-ASTOO、DO-F-BTOO、DO-F-ATOO、DO-F-STOO。

4 工作站权限移交

各个工作站的权限移交画面均不相同，权限移交时画面中的字体为黑色表示可以操作，灰色表示不可以操作。以通风空调系统为例，此处仅列举A端BAS和车站ISCS上的权限画面。

4.1 A端BAS工作站的权限移交画面

1)当前权限在B端BAS工作站的权限移交画面，如图1所示。

图1 A端BAS工作站权限移交(权限在B端)

2)当前权限在A端BAS工作站的权限移交画面，如图2所示。

图2 A端BAS工作站权限移交(权限在A端)

3)当前权限在车站或中心ISCS工作站的权限移交画面，如图3所示。权限在车站或中心ISCS工作站时的画面相同，仅权限位置有所区别。

图3 A端BAS工作站权限移交(权限在ISCS)

4.2 车站ISCS工作站的权限移交画面

当前权限在B端或A端BAS工作站的权限移交画面，如图4所示;当前权限在车站ISCS工作站的权限移交画面，如图5所示;当前权限在中心ISCS工作站的权限移交画面，如图6所示。

图4 车站ISCS工作站权限移交(权限在BAS)

图5 车站ISCS工作站权限移交(权限在车站ISCS)

图6 车站ISCS工作站权限移交(权限在中心ISCS)

5 权限移交过程

5.1 正常情况下的权限移交

定义AA为当前权限所在方，定义BB为权限接收方，正常情况下的权限移交过程如图7所示。

图7 正常情况下的权限移交流程

以A端BAS工作站移交权限至车站ISCS工作站为例，正常情况下的权限移交过程如下。

步骤1:A端BAS工作站如图2所示，车站ISCS工作站如图4所示。此时，在A端BAS HMI上点击“移交至车站ISCS工作站”按钮。

步骤2:将A端BAS工作站上的权限画面变为图3所示的状态，但是控制权状态和ISCS-BAS位置依然在A端BAS工作站，车站ISCS工作站上权限画面中的从A端BAS工作站“接受权限”按钮凸显字体变黑。此时，点击车站ISCS工作站上A端BAS工作站的“接受权限”按钮。

步骤3:将A端BAS工作站上的权限画面变为图3所示的状态，车站ISCS工作站上的权限画面变为图5所示的状态。于是，权限交接完成。

5.2 异常情况下的权限移交

只要点击相应画面上的“强制收回”按钮即可，无太多限制条件。画面变化过程仅为上述正常流程中的步骤1和步骤3，无步骤2的确认过程。

6 结语

在北京地铁9号线中，通过上述权限控制及移交策略，成功实现了BAS工作站和ISCS工作站之间的权限转移，该线已于2011年底顺利开通运营。

权限正常移交因为涉及中心、车站、环控室等不同位置的工作站，尚需要其他辅助手段来完成。目前一般为事先电话约定，日后可以加强运营操作管理和计算机辅助工具等，在计算机局域网内直接完成。

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