地铁综合监控系统的构成及优化

胡松斌

摘要：随着城市化进程的加快，地铁在人们日常生活中的地位也在不断提升。在地铁建设过程中，地铁综合监控系统扮演着十分重要的角色。本文立足于地铁综合监控系统的构建现状，首先探讨了地铁综合监控系统的构成情况，其次对地铁综合监控系统的优化策略进行了探讨，提出了优化方案与解决策略，希望可以有效改进地铁运行安全性与稳定性，满足人们的乘坐需求。

Abstract： With the acceleration of urbanization， the status of the subway in people's daily lives is also constantly improving. In the subway construction process， the subway comprehensive monitoring system plays a very important role. Based on the construction status of the subway integrated monitoring system， this paper first discusses the composition of the subway integrated monitoring system， and then discusses the optimization strategy of the subway integrated monitoring system， and proposes the optimization plan and solution strategy， hoping to effectively improve the subway operation safety and stability to meet people's needs.

关键词：地铁综合监控;系统构成;优化

Key words： comprehensive monitoring of subway;system composition;optimization

0  引言

地铁综合监控系统属于复杂性很强的综合理想系统，其包括了网络、信息、计算机以及自动化等多个技术类型，通过大型计算机集成系统来进行控制和输出。在地铁综合监控系统的施工设计过程中，需要考虑到运行的整体外部环境，考虑到地铁的运行因素，同时做好地铁运行安全的保障工作。为了进一步探讨地铁综合监控系统的构建策略，现就地铁综合监控系统的定义与构成简单介绍如下。

1  地铁综合监控系统概述

地铁综合监控系统借助于互联模式来综合多种子系统，以此来完善子系统各个设备的运行状态，对其进行实时监控与管理，从而实现地铁信息互通、资源共享，同时也实现了自动化水平的有效提升，得到了很好的可靠性与响应性。不过，即使是有数据处理还是运行空间的储备，如果没有很好的选择、采集和优化管理，那么运行效率也依然得不到满意。所以，监控系统的关鍵任务在于信息的采集优化以及管理升级，这样才能够最大限度的发挥地铁综合监控系统的功能与价值。

2  地铁综合监控系统构成

2.1 常见结构类型

地铁综合监控系统的常见结构包括基于数据服务模式的结构，叫做集中式地铁综合监控系统以及基于分布式数据服务的模式结构，叫做分布式地铁综合监控系统。其中，集中式地铁综合监控系统的优势在于以中央级为核心的服务模式特征，所以其大部分的数据都是通过中央服务器负责处理的，所以这些数据需要从各个分布平台以及监控体系收集到中央系统当中再进行处理，所以这个过程中数据的颗粒度较大，信息也大多都是高层决策，所以属于集权管理的模式体系。分布式地铁综合监控系统的特征是基于网络进行的数据服务，所以整个服务环节中系统的数据核心相对比较独立，网络仅仅进行数据的传播，而数据处理是分别进行的。这样一来，车站级系统会讲收集的信息进行分析、处理，中央综合监控设备需要集中处理，而分布式则可以各自解决，通过实时数据进行分析控制，效率也相对较高。

2.2 两种结构分析对比

地铁综合监控系统在形式上可以划分为两种模式，其各自都具有不同的优点与特色。随着信息技术的快速发展，目前分布式作为最为主要的应用模式，在地铁综合监控系统中应用较为广泛。实际上，集中式地铁综合监控系统具有数据整体性强的特征，所以对于提升中央资源的共享水平具有一定的帮助。不过，由于集中式地铁综合监控系统需要将数据集中在中央系统进行处理，当地铁的建设规模较大、设备众多的时候，难免会导致中央处理器的功能受到阻碍，或者承受过大的压力，从而导致信息处理效率低下。除此之外，中央系统还需要进行各个服务器的连接，这样的连接规模大、成本高，导致建设方面的不适应。在中央系统以及周边通信系统出现问题的时候，很有可能会导致系统死机和瘫痪。相比之下，分布式系统并不存在这个问题，各个系统独自运行，所以即使单个出现故障，影响面也很小。不过，分布式系统也存在维护困难、难以管理的问题，当规模较小的时候，不如集中式管理灵活，成本以及效率都不如集中式管理模式。

3  地铁综合监控系统可靠性分析

地铁综合监控系统按照功能可分为以下几个小系统：监控工作站系统、车站网络系统、现场总线系统、串口通讯系统等。现在主要对监控工作站系统和现场总线系统的可靠性进行分析。

3.1 监控工作站系统

系统功能：在车站综合控制室内安装的地铁工程师站应具备车站级的监控系统维护与检修管理功能，并具有对全部车站级监控对象予以监控操作管理功能。在正常运行及出现事故情况下，地铁内的综合监控工作站会对车站级监控系统设备予以高度的监视、控制与管理。通过以太网或总线接口与车站级监控主控制器相连接，可以有效对不同现场设备状态所产生的数据进行接受、存储与梳理;而且在地铁工程师站可以显示出车站内所有设备的运行状态及模式控制。并且还可以在工作站上对所有车站级的软件功能进行操作、控制系统组态、设定参数并生成相应数据库等。另外，在车站级工程师站上能够监视到该站级向综合监控系统所发送的数据信息;同时实现不同故障及报警信息所具有的声光报警功能。

可靠性分析：车站内的监控工作站现阶段所采用的方式主要有：将1台工业计算机当作监控工作站，或是将2台工业计算机并联当作监控工作站。按照1台工业计算机进行计算时，其失效率为6.7×10-6。

采用2台工作站以并联的方式进行监控，可以增强其可靠性，但是从造价、安装实施以及风险分散等多个因素上综合考虑，最好采取在车站两端分别安装1台触摸屏的方式替代在综控室内并联2台工业计算机的做法，利用此种方式可以避免工作站因同种原因产生故障问题，而且在两端分别安装触摸屏，对设备进行针对性监控，可以分散故障风险，提升系统运行的可靠性与可行性。

3.2 现场级控制网络可靠性分析

现场总线属于一种网络系统与控制系统，其网络节点具有分散化、智能化以及数字化的特征，而且节点之间运用了数字通信总线方式进行连接，可以实现信息交换与自动控制功能的发挥。大规模的集成电路建设推动了智能仪表与相关执行机构的快速发展，并且其通信技术的发展又促进了连续生产过程中所需的现场总线技术发展，依照相关协议，控制器需要以串行数字通信的方式对现场设备进行监控。

现场总线具备以下几种特征，可以确保其现场级功能具有较强的可靠性。

首先，实时性。数据传输率高，总线资源的分配合理，各个节点都能够及时收发信息。其次，确定性。对于现场总线控制的数据而言，可预测其传输时间。然后，开放性。开放系统所述的通信协议处于公开状态，不同设备厂家之间可以互连并交换信息。而且现场总线属于工厂底层的开放系统。此开放系统能够和遵守相同标准协议的所有设备或是系统相连。有关用户可按自身实际需要与对象将来自各个地区的供应商产品组合成不同大小的系统。最后，适应性。现场总线能适应恶劣环境，抗干扰能力强。除此之外，现场总线的接线十分简单，只需一对双绞线或是一条电缆上就能够与多台设备相连接，极大的减少了电缆与端子等使用量，还降低了系统复杂性及其不可靠因素的产生几率，系统可靠性得以增加。

4  地铁综合监控系统优化策略应用分析

4.1 工况概述

选择某地铁项目作为分析对象，该地铁项目的地铁综合监控系统采用了中央存储模式，信息过多导致存储容量不足，设备的一些关键信息被筛除，这主要是由于服务器长期高负荷导致的结果，特别是滑动门状态事件出现时占用了综合监控磁盘的空间，通过收集数据的方式可以在各个点位进行管理，以此来对监控数据的管理模式进行优化、改善。该地铁综合监控系统的控制模式如图1所示。

4.2 优化方案

结合地铁综合监控系统中数据记录的模式以及问题，选择合适的优化解决方案。首先，结合联调期间的具体情况进行状态的调试，确保信息的合理性与安全性;然后，采用专业的现场设备进行管理与规划;其次，结合综合监控系统中滑动门有图元的显示情况，对于PSD中的各种重要事件的控制情况进行分析，在不影响到操作人员观看的情况下进行调度、分析。最后，通过结合联调过程中的运营数据对比分析，事件的需要程度和减轻服务器数据的处理方法以及不影响PSD正常监视的情况下对数据进行调取，这样一来才能够制定更为合理的技术方案来解决滑动门状态失常导致数据量过大的问题。在制定方案过程中可以对一部分数据进行处理，或者仅保留图元显示，这样就可以优化系统空间。在系统存储的过程中，需要形成一个更长区间内的运行趋势图，通过直观反应设备运行情况的方式来提供更为合理有效的技术支持。

4.2.1 电源监控优化措施

地铁行业电力监控子系统与地铁行业的综合监控系统（ISCS）紧密集成，实现PSCADA子系统功能，共同完成变电站主要供电设备与接触网（轨）等多个电力设备的运行情况及其分层分布远程实时监视与控制，还可处理供电系统所产生的各种异常事故与报警事件，确保系统能够正常运行。与此同时，供电系统调度及其管理维修自动化程度提升，供电质量得以保障，系统能够安全、可靠地运行。图2为PSCADA系统典型结构。

4.2.2 相关应用技术方面优化策略

针对综合监控系统当中所分布的相关子系统而言，在对冗余故障进行切换的过程当中，所需要遵循的原則是：遵循优先原则，尽量不切换FEP以及总控单元，故障分析中仅纳入对单点故障的考虑。图3为监控系统正常运行下的数据流流向。结合图3流向，分析如下常见故障：

在FEP（a）出现运行故障后，（b）切换为工作机，通过激活通讯连接的方式，实现与工作端口的通讯功能，同时在FEP心跳报文的支持下实现对整个集群的故障冗余。若后背FEP无法及时收到主模块发送的心跳报文，则判定其发生失效问题，后备模块会在一定延时基础之上切换至主模块。

4.3 优化成果

技术优化升级后，地铁综合监控系统的工作效率得到了明显改善，也没有再次出现过类似的问题。开门的状态不会再继续记录，直接减少了对于存储量的需求。从整体事件的比例上来看，由于这一项优化，使得整体比例从74%下降到了22%。与此同时，其他设备的关键信息得到了补充，整体的平衡性得到了满足，也没有再次出现过存储量不充足的情况。通过这样的优化，操作的便利性也得到了优化改善。具体地铁综合监控系统的整合方案优化成果如表1所示。

5  总结

综上所述，地铁综合监控系统在地铁自动化进程中扮演着十分重要的角色，其不但需要完善行车、电力管理以及票务和信号服务等功能，同时还需要保障行车基本安全，提供必要的乘车服务，以此来确保行业的进步与发展。立足于现状，地铁综合监控系统需要根据实际情况选择相应的结构类型，通过对比优化，选择合适的技术方案，以此来实现数据服务为核心的监控系统建设目标，处理并传递服务信息，确保服务效果。

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