构建轨道交通指挥中心的综合管控平台

胡丰荣，孟琮凯

（北京瑞拓电子技术发展有限公司）

1 概述

轨道交通指挥中心集中了北京地铁的线路调度中心（OCC）、路网指挥中心（TCC）、票务清算中心（ACC）、信息中心（ICC）和检测中心等轨道交通的控制、调度、管理功能，智能化系统为轨道交通指挥中心提供一个安全、高效、便捷的保障环境。

指挥中心智能化系统包含一期工程和二期工程的信息设施系统（ITSI）、信息化应用系统（ITAS）、建筑设备管理系统（BMS）、公共安全系统（PSS）、机房工程（EEEP）五大类系统，以及二期的3D展示系统、资产管理系统。面对众多智能化子系统迫切需要建设一个集集成、管理、控制于一体的综合管控平台（ISCS），从而实现子系统间的信息共享、集中管理、系统联动等功能。这是一个复杂程度高、涉及面较广、系统接口众多、实时性要求强、实施难度大的综合项目，在智能建筑行业及交通枢纽建设项目中，该项目的集成要求为国内罕见。

2 需求分析

2.1 集成需求

轨道交通指挥中心的智能化系统由信息设施系统（ITSI）、信息化应用系统（ITAS）、建筑设备管理系统（BMS）、公共安全系统（PSS）、机房工程（EEEP）五大类系统组成，具体可以分为以下子系统：

2.1.1 一期工程子系统

包括计算机网络系统、楼宇自控系统、火灾自动报警及联动系统、闭路电视监视系统、安全防范系统（入侵报警系统、门禁系统、巡更系统）、停车场自动化管理系统、机房环境监控系统。

2.1.2 二期工程子系统

包括计算机网络系统、楼宇设备监控系统（BAS）、机房环境监控系统、能源计量与管理系统、变配电监控系统（PSCADA）、漏电火灾报警系统、电梯监控系统、火灾自动报警系统（FAS）、智能一卡通系统（ACS）、视频监控系统（CCTV）、入侵报警系统（IAS）、LED信息发布系统、3D展示系统。

要求上述系统首先实现一、二期对应子系统的融合，并在此基础上完成与综合管控平台的深度集成、互联集成和服务集成。

2.2 监视、控制、管理需求

根据综合管控平台对子系统集成方式的不同，综合监控平台应能实现对各子系统的监视、控制、管理功能。平台应支撑灵活开发的各种应用管理功能，主要包括设备运行及维修管理、安全防范、突发事件应急预案管理。

2.3 联动需求

根据管理需求，依托综合管控平台，在不同的运行模式下可实现子系统间不同的联动功能，同时，根据需要可灵活调整子系统间的联动关系。

3 总体设计方案

3.1 系统架构

3.1.1 硬件构成

综合管控系统由2台冗余的实时数据服务器、2台冗余的历史数据服务器、1套历史数据磁盘阵列、4台前置处理机、1台Web服务器、1套维护管理操作站、1套安防及消防操作站、1套设备管理操作站、1套保安管理操作站、1套值班主任操作站、3套远程复示操作站、2台系统交换机、1台事件报表打印机以及设置于安防中心的1套大屏幕显示系统等组成。

3.1.2 软件构成

软件采用C/S与B/S一体化设计，由一套C/S系统和一套B/S系统组成，两套系统构建在统一的数据模型与数据库之上，可满足不同用户的需求。

软件由三部分构成：

1）客户端：免安装的C/S客户端和浏览器。

2）服务端：由C/S支撑平台和基于Weblogic的B/S服务端组成。支撑平台采用A/S两层结构，通过代理过滤非法的请求和身份认证，保证系统的安全性；B/S服务端包括B/S服务发布和EJB3服务，B/S服务通过ESB调用EJB3服务。

3）数据库：面向对象实时库和关系型历史数据库Oracle。

3.2 子系统集成模式

子系统集成模式包括深度集成子系统、互联集成子系统和服务集成子系统三部分。

3.2.1 深度集成子系统

包括计算机网络系统（NMS）、楼宇机电设备监控系统（BAS）、机房环境监控系统、能源计量与管理系统和变配电监控系统（PSCADA）。

3.2.2 互联集成子系统

包括漏电火灾报警系统、电梯监控系统、火灾自动报警系统、智能一卡通系统（ACS）、视频监控系统（CCTV）报警系统、入侵报警系统（IAS）、LED信息发布系统。

3.2.3 服务集成子系统

包括3D展示子系统、企业资产管理系统（EAM）。

4 系统功能

4.1 深度集成功能

4.1.1 计算机网络系统（NMS）

综合管控系统（ISCS）对计算机网络系统的集成功能包括：配置管理、拓扑关系、综合信息、跳线路径、运维管理、IP管理、DNS管理和面板管理等。

1）配置管理：包括网络设备配置读取规则的描述、自动定时读取网络设备的配置文件、提供对配置数据的保存、对不能读取配置文件的网络设备进行告警。

2）拓扑关系：网络拓扑自动发现功能、潮流分析、扑图查看功能、扑图导航功能。

3）综合信息：交换机、路由器、服务器和工作站的运行、状态、巡视、告警等信息。

4）跳线路径：系统通过可视化的方式表达跳线路径，便于网络管理人员在网络出现问题时进行排查。

5）IP管理：包括对网络设备的所处网段进行统一管理、提供可视化的IP地址分配表。

4.1.2 楼宇设备监控系统（BAS）

综合管控系统（ISCS）对楼宇设备监控系统的集成功能包括监视、控制和管理。

1）监视功能：系统具有多级动态图形显示功能，可综合显示机电设备的运行状态、报警信息、维护状态、设备运行累计、设备开启次数等信息。

2）控制功能：通过单点控制、模式控制、时间表控制、日程表控制、事件控制等模式对机电设备进行控制；系统具有联动控制其他子系统的功能。

3）管理功能：具有工艺模式管理、节能管理、设备维护管理、数据查询管理、报表及打印管理等管理功能。

4.1.3 机房环境监控系统

综合管控系统（ISCS）对机房环境监控系统的集成功能包括监控和管理。

1）监控功能：检测机房温/湿度、地板下漏水，监控精密空调、UPS设备及配电系统工作状况、报警信息，调控环境舒适度及节能管理。

2）管理功能：设备维护管理、紧急预案管理、数据查询管理、报表及打印管理。

4.1.4 能源计量与管理系统

综合管控系统对能源计量系统的集成功能包括监视和管理。

1）监视功能：检测暖通计量表、给水计量表、电力计量表等计量设备，实现水、电、暖通等能源消耗的分区、分部门计量。

2）管理功能：统计分析、能耗对比、提供节能策略、数据查询管理、报表及打印管理、收费管理。

4.1.5 变配电监控系统（PSCADA）

综合管控系统（ISCS）对变配电监控系统的集成功能包括监视、控制和管理。

1）监视功能：监视建筑内供电系统及变电所的高压侧、变压器、低压侧相关供电设备的运行状态；对设备保护跳闸、设备故障、异常信号、越限等信息进行故障报警显示、存储。

2）控制功能：发生紧急事件时，可提供对电力设备的操作接口，对可控对象进行单控及顺序控制。

3）管理功能：提供设备维护管理、统计分析、数据查询管理、报表及打印管理功能。

4.2 互联集成功能

4.2.1 漏电火灾报警系统

综合管控系统（ISCS）对漏电火灾报警系统的集成功能包括：对各监测点漏电电流的监控、寻址、信息处理、控制等功能，并对整个建筑低压电气漏电系统进行分析、管理，最终实现漏电安全保护的功能。

1）监视功能：实时检测每个受控回路的工作状态，显示各个受控回路的电流、剩余电流、温度等；报警、显示并存储受控回路异常信息（电流过流、剩余电流故障、温度过高等）。

2）控制功能：监控探测器进行遥控操作，控制被监控回路的分闸。

3）管理功能：设备维护管理、紧急预案管理、数据查询管理、报表及打印管理。

4.2.2 电梯监控系统（ECS）

综合管控系统（ISCS）对电梯监控系统的集成功能包括电梯运行情况的集中监视及管理。

1）监视功能：实时监视各电梯的运行状态、运行方向、到达楼层；监测电梯的故障状态、电梯平层情况、门机工作状态等。

2）管理功能：设备维护管理、应急预案管理、统计分析、数据查询管理、报表及打印管理。

4.2.3 火灾自动报警系统（FAS）

综合管控系统（ISCS）对火灾自动报警系统的集成功能包括消防设施及设备的集中监视及管理。

1）监控功能：监视并存储建筑FAS系统主要设备（探头、模块、防火阀、控制盘、电源等）的运行状态；监测所有FAS系统的通信状态；以声光报警、报警画面弹出等方式警示火灾信息；联动消防灭火系统；联动智能一卡通系统、视频监控系统等功能。

2）管理功能：设备维护管理、应急预案管理、数据查询管理、报表及打印管理。

4.2.4 智能一卡通系统（ICS）

综合管控系统（ISCS）对智能一卡通系统的集成功能包括智能一卡通系统相关子系统的集中监控及管理。智能一卡通系统包含门禁子系统、电子巡更子系统、停车场管理子系统、电梯控制子系统、POS消费子系统、访客子系统与身份查验子系统等。

1）监视功能包括以下内容：

（1）门禁子系统：监视门禁控制器的工作状态、门磁状态；监控门禁报警事件、门禁出入事件；自动显示持卡人信息及图像；查阅门禁点信息、门禁点授权详细信息；查阅历史门禁报警事件、出入事件。

（2）停车场管理子系统：监视停车场出入口控制设备的工作状态、报警信息；查阅车卡信息；查看车位剩余信息；查阅车辆出入明细记录；进行出入口图像抓拍、对比。

（3）巡更子系统：设置巡更路线和巡更报警时限；从门禁系统实时提取巡更记录；从巡更读卡机实时采集巡更记录，自动按照巡更设置核对巡逻情况。

（4）POS子系统：监视POS系统设备的运行状态、故障报警。

（5）访客子系统与身份查验子系统：与门禁系统实现联动，实现访客卡的授权管理；监视POS系统设备的运行状态、故障报警；查询访客信息及刷卡记录。

（6）电梯控制子系统：监视电梯内控制器的运行状态；对电梯进行时段管理；监视系统运行状态、故障报警；可对刷卡人及刷卡控制记录进行查询。

2）控制功能：远程控制门锁、道闸；联动控制门锁、道闸；按时间表控制门锁、道闸。

3）管理功能：设备维护管理、系统联动及应急处理预案、数据查询管理、报表及打印管理。

4.2.5 视频监控系统（CCTV）

综合管控系统（ISCS）对视频监控系统的集成功能包括视频监控系统的实时监视、控制和管理。

1）监视功能：对视频图像的实时监视、切换、轮巡、存储、录像回放、视频查询、设备运行状态等功能。

2）控制功能：云镜控制功能、联动控制功能、访客跟踪功能。

3）管理功能：设备维护管理、数据查询管理、报表及打印管理功能。

4.2.6 入侵报警系统（IAS）

综合管控系统（ISCS）对入侵报警系统的集成功能包括安全防范的监控管理功能、入侵报警系统的监控管理功能和满足相关系统联动的监控管理功能。

1）监视功能：监视入侵信息；监视入侵报警系统设备运行状态；监视入侵报警系统故障信息、报警线路被切断信息；通过声光报警的形式警示报警信息。

2）控制功能：对防区进行布防、撤防操作；联动相关子系统。

3）管理功能：设备维护管理、应急预案管理、数据查询管理、报表及打印管理。

4.2.7 LED信息发布系统

综合管控系统（ISCS）对信息发布系统的集成功能包括：

1）监视LED系统设备各种运行状态数据。

2）信息发布功能。

3）联动功能：在应急情况下，根据应急预案要求，自动发布预定义的信息。

4）设备维护管理：包括设备的日常保养管理和维修管理。

4.3 服务集成功能

4.3.1 3D展示子系统

3D展示系统与综合管控系统（ISCS）采用同库同模的设计思想。ISCS整合了各子系统的监控管理功能，内置2D数字化管理模块，3D展示子系统是ISCS高级功能的3D可视化展现。基础数据采用同一数据库存储，ISCS与3D展示系统的展现是基于同一数据库上的两套展现方式，故基础数据不需要通信，运行数据、告警数据、控制数据和拓扑数据等采用基于TCP/IP的Modbus进行数据交互。

4.3.2 企业资产管理系统（EAM）

综合管控系统（ISCS）通过与企业资产管理系统（EAM）进行数据通信，实现设备台账管理、设备运维管理等功能，设备运维管理包括设备运维信息、设备运维流程。

5 子系统接口解决方案

系统在设计及开发中，遵循国际标准，采用开放式、分层分布式体系结构，以及面向服务的设计思想，组成一套易于维护和使用的开发和运行平台。系统具有长期可维护性及与其他系统间的互通性，并支持二次开发。系统具有对外开放接口，支持IEC 60870-5-104、Modbus TCP/IP、API、标 准ODBC、OPC Server、WebService、SDK软件包等多种接口规约及方式，也可实现其他定制规约系统间的接口互联。

5.1 ISCS系统与计算机网络系统接口协议

基于TCP/IP、SNMP标准协议，计算机网络系统交换机通信端口处提供RJ45形式10M/100M以太网电口。

5.2 ISCS系统与变配电监控系统接口协议

基于TCP/IP的Modbus或IEC 60870-5-104标准协议，变配电监控系统对外提供RS232或RJ45的通信接口。

5.3 ISCS系统与一期楼宇设备监控系统接口协议

采用标准OPC通信协议，楼宇设备监控系统OPC转发服务器处提供RJ45形式10M/100M以太网电口。

5.4 ISCS系统与二期楼宇设备监控系统接口协议

基于TCP/IP的Modbus标准协议，楼宇设备监控系统对外提供RS232或RJ45的通信接口。

5.5 ISCS系统与电梯监控系统接口协议

基于TCP/IP协议的Socket通信方式，电梯监控系统组网交换机通信接口处提供RJ45形式的10M/100M以太网电口。

5.6 ISCS系统与火灾自动报警系统接口协议

火灾报警主机侧提供RS232通信接口。

5.7 ISCS与智能一卡通系统接口协议

基于TCP/IP的 Modbus标准协议和基于ODBC的数据库抽取，智能一卡通系统对外通信端子或通信接口处提供RJ45通信接口。

5.8 ISCS与视频监控系统接口协议

基于TCP/IP的Modbus或SDK控件标准协议，视频监控系统组网交换机通信接口处提供RJ45形式10M/100M以太网电口。

5.9 ISCS与入侵报警系统接口协议

基于TCP/IP的Modbus标准协议，入侵报警系统对外通信端子或通信接口处提供RS232或RJ45通信接口。

5.10 ISCS与LED信息发布系统接口协议

采用API通信方式，LED信息发布系统组网交换机通信接口处提供RJ45形式10M/100M以太网电口。二期工程弱电系统接口关系如图1所示。

6 结束语

综合管控系统（ISCS）通过深度集成、互联集成和服务集成三种模式完成了对轨道交通指挥中心众多智能化子系统的集成，建立起管控一体化的功能平台。具体做到：

1）实现了一个数据库、一个平台、一个桌面的集中管理模式。

2）实现了各子系统监视、控制和管理功能。

3）实现子系统间不同的联动功能，并可根据需求灵活调整相应的联动关系。

4）依托3D展示系统，实现了一体化全景监视、辅助决策可视化、设备场景可视化及事故三维仿真可视化等功能。

综合监控系统遵循集中管理、分散控制、优化运行、高效管理的设计思想，以子系统集成为载体，为建筑的管理提供高效、便捷的手段，实现整个建筑的智能化、信息化、流程化，并通过与3D展示系统无缝集成实现3D的综合管理，极大地提高了楼宇运维效率。

图1 北京市轨道交通指挥中心二期工程弱电系统接口关系图