地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的研究

摘 要：地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)將所有的地鐵機(jī)電設(shè)備集成在同一個(gè)平臺(tái)上，將地鐵機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)的提供給地鐵運(yùn)營(yíng)管理人員，不僅提高地鐵管理的效率，而且也提高了地鐵設(shè)備運(yùn)行的可靠性。因此，研究地鐵設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：地鐵；機(jī)電設(shè)備；監(jiān)控系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.115

1 前言

隨著機(jī)電技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，機(jī)電設(shè)備在地鐵系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，無(wú)論是地鐵機(jī)電設(shè)備的種類(lèi)還是數(shù)量都達(dá)到了空前的規(guī)模，這就給地鐵系統(tǒng)的可靠性提出了越來(lái)越高的要求。地鐵機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)能夠可靠地監(jiān)控地鐵機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況，協(xié)調(diào)機(jī)電設(shè)備之間的工作，從而保證地鐵系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)。近年來(lái)，地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)已成為軌道交通相關(guān)研究機(jī)構(gòu)研究的重點(diǎn)。針對(duì)這樣的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用現(xiàn)狀，本文主要研究地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)。

2 地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象及系統(tǒng)功能

地鐵系統(tǒng)中的機(jī)電設(shè)備可分為通用機(jī)電設(shè)備、車(chē)載專(zhuān)用設(shè)備、車(chē)站專(zhuān)用設(shè)備。通用機(jī)電設(shè)備可用于機(jī)車(chē)和車(chē)站，包括供電系統(tǒng)、災(zāi)情報(bào)警系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)、給水排水設(shè)備、消防設(shè)備等。車(chē)站專(zhuān)用設(shè)備包括車(chē)站環(huán)控系統(tǒng)、區(qū)間環(huán)控系統(tǒng)、電梯和扶梯、自動(dòng)售票系統(tǒng)、自動(dòng)檢票系統(tǒng)等。車(chē)載專(zhuān)用設(shè)備包括屏蔽門(mén)系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、車(chē)載空調(diào)、動(dòng)力設(shè)備、道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備等。地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采用通用的、符合國(guó)標(biāo)的、可靠的工控機(jī)、交換機(jī)和服務(wù)器等來(lái)實(shí)時(shí)集中監(jiān)測(cè)這些地鐵機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，控制并協(xié)調(diào)系統(tǒng)各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行，從而保障整個(gè)地鐵系統(tǒng)的正常運(yùn)行。現(xiàn)代的地鐵運(yùn)營(yíng)要求地鐵系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)信息實(shí)時(shí)共享和交互，故地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的功能主要分為兩大部分，一方面用于實(shí)時(shí)集中監(jiān)控各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，另一方面用于協(xié)調(diào)不同機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行。地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)集中監(jiān)控功能，使中央調(diào)度部門(mén)和各分部門(mén)能夠通過(guò)對(duì)應(yīng)層次的監(jiān)控系統(tǒng)方便的獲取各自關(guān)注的信息，從而能夠采取針對(duì)性的措施控制地鐵通用機(jī)電設(shè)備、車(chē)載專(zhuān)用設(shè)備、車(chē)站專(zhuān)用設(shè)備的運(yùn)行。正常運(yùn)營(yíng)、夜間停止運(yùn)營(yíng)和緊急運(yùn)營(yíng)是地鐵系統(tǒng)的三種基本運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)功能能夠控制不同機(jī)電設(shè)備的工作順序，保證地鐵系統(tǒng)在日間正常運(yùn)行期間、夜間停運(yùn)期間和緊急狀態(tài)下的正常、高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成分為硬件和軟件兩大部分。系統(tǒng)硬件使用的是性能可靠的工業(yè)級(jí)控制器、交換機(jī)和服務(wù)器，系統(tǒng)軟件使用的是模塊化的軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)的，使用硬件接口將各個(gè)功能模塊按集成或互聯(lián)的方式組到監(jiān)控系統(tǒng)中。這些功能模塊由ISCS控制模塊、車(chē)站級(jí)ISCS控制模塊、車(chē)輛段ISCS控制模塊、MMS維護(hù)管理模塊等模塊組成，各模塊之間按照通信協(xié)議完成信息交換，最終完成地鐵機(jī)電設(shè)備運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能和不同設(shè)備之間控制協(xié)調(diào)功能。

地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分采用層次化的設(shè)計(jì)，分層介紹地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成。地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分的第一層是中央級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，由服務(wù)器、外部磁盤(pán)陣列、磁帶機(jī)、調(diào)度員工作站、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、FEP、OPS、UPS等組成，其中服務(wù)器又可分為實(shí)時(shí)服務(wù)器和歷史服務(wù)器兩類(lèi)，調(diào)度員工作站又可分為電調(diào)工作站、總調(diào)工作站、維調(diào)工作站、環(huán)調(diào)工作站等，打印機(jī)有用于報(bào)表的，也有用于打印彩色圖形的。地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分的第二層由車(chē)站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、車(chē)輛段監(jiān)控系統(tǒng)組成，其硬件組成與中央級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)組成類(lèi)似，也分為實(shí)時(shí)服務(wù)器、調(diào)度工作站、前端處理器、IBP等，不同系統(tǒng)的配置并不完全相同。所有硬件都采用冗余設(shè)計(jì)方式，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分也采用層次化的設(shè)計(jì)，按照數(shù)據(jù)流程可分為數(shù)據(jù)接口層、數(shù)據(jù)處理層和人機(jī)接口層。數(shù)據(jù)接口層一般采用嵌入式操作系統(tǒng)，主要用于驅(qū)動(dòng)前端處理器FEP，負(fù)責(zé)收集從外部輸入的數(shù)據(jù)并進(jìn)行初步加工。數(shù)據(jù)處理層主要用于驅(qū)動(dòng)各級(jí)服務(wù)器，負(fù)責(zé)完成第二次和第三次的數(shù)據(jù)收集和處理，并將處理結(jié)果顯示在用戶終端，用戶根據(jù)這些信息采取相應(yīng)的操作。值得注意的是，不同級(jí)別的服務(wù)器處理的數(shù)據(jù)范圍是不同的，車(chē)站服務(wù)器處理的是車(chē)站范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，中心服務(wù)器處理的是全線范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。人機(jī)接口層主要用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，向用戶提供機(jī)電設(shè)備的信息，向設(shè)備輸入操作指令，以實(shí)現(xiàn)地鐵機(jī)電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。

4 地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

接口是地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，監(jiān)控系統(tǒng)與集成在系統(tǒng)中的各機(jī)電設(shè)備通過(guò)各種接口完成信息交換，常用的數(shù)據(jù)接口有串口、局域網(wǎng)CAN接口、RS232接口、RS485接口等。地鐵機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)接口介紹輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，也能向各機(jī)電設(shè)備發(fā)送控制指令。為了保證數(shù)據(jù)交換的可靠性，地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的接口采用冗余設(shè)計(jì)的方式，當(dāng)默認(rèn)的接口設(shè)備無(wú)法工作時(shí)使用備用接口。

根據(jù)功能的不同，地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接口可分為系統(tǒng)級(jí)接口、設(shè)備級(jí)接口和管理級(jí)接口。系統(tǒng)級(jí)接口用于中央控制系統(tǒng)和各級(jí)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，從系統(tǒng)層面處理數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息組織、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐?wèn)題。系統(tǒng)的設(shè)備級(jí)接口用于采集儀器和傳感器收集的現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)，涉及多廠商的各種設(shè)備。管理級(jí)接口用于規(guī)范接口信息，統(tǒng)一協(xié)調(diào)和管理不同廠家、不同設(shè)備發(fā)布的信息。

5 結(jié)論與展望

綜上所述，地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)提高地鐵運(yùn)營(yíng)和管理的效率有巨大的作用。本文在概述了地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象、系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件構(gòu)成，最后簡(jiǎn)要介紹了地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的進(jìn)一步研究打下了基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：鄭峰（1968-），男，重慶忠縣人，本科，副教授，主要研究方向：電氣工程、自動(dòng)化、機(jī)電一體化方向。