軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的接口管理及在綜合聯(lián)調(diào)中的應(yīng)用實(shí)踐

張海尚，李劍波

0 引言

綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）[1-4]近年來已成為各個(gè)城市軌道交通機(jī)電自動(dòng)化領(lǐng)域的主要建設(shè)系統(tǒng)之一，直接服務(wù)于電調(diào)、環(huán)調(diào)、站務(wù)等各個(gè)崗位，以保證全線所有機(jī)電系統(tǒng)“正常工況下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、緊急工況下安全運(yùn)行”的主要目的，并且逐漸向著更加系統(tǒng)化、集成化的方向發(fā)展，其目的是用系統(tǒng)化方法將各個(gè)分散的自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)各個(gè)專業(yè)、各個(gè)系統(tǒng)之間的信息互通和資源共享，以提高各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合能力，高效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成和互聯(lián)數(shù)十個(gè)系統(tǒng)和專業(yè)，并且隨著電能質(zhì)量管理系統(tǒng)、視頻分析系統(tǒng)、智能疏散系統(tǒng)、供電安全管理系統(tǒng)等新系統(tǒng)的建設(shè)，接口[5-6]數(shù)量和形式越來越多，因此接口管理是否合理是保證整個(gè)系統(tǒng)順利實(shí)施的首要任務(wù)。當(dāng)前項(xiàng)目實(shí)施中，接口管理中主要存在物理接口多樣化、軟件協(xié)議私有化、通訊介質(zhì)不統(tǒng)一等現(xiàn)象，導(dǎo)致接口管理難度大，維護(hù)困難等問題出現(xiàn)。為此，本文主要分析綜合監(jiān)控系統(tǒng)外部接口的特點(diǎn)，提出接口標(biāo)準(zhǔn)化[3]建議、接口臺(tái)賬管理和接口測試的基本方案，以及在綜合聯(lián)調(diào)[2，5]中接口調(diào)試的主要應(yīng)對(duì)策略和建議等。

1 接口標(biāo)準(zhǔn)化

1.1 接口關(guān)系

綜合監(jiān)控系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)地鐵所有機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視和控制，并且實(shí)現(xiàn)信息共享和協(xié)同工作。從數(shù)據(jù)資源的耦合性角度將接入方式區(qū)分為集成和互聯(lián)兩類。常規(guī)集成系統(tǒng)包括：環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）等；互聯(lián)系統(tǒng)包括：乘客資訊系統(tǒng)（PIS）、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)（AFC）、綜合安防系統(tǒng)（ISDS）、廣播系統(tǒng)（PA）、屏蔽門系統(tǒng)（PSD）、信號(hào)系統(tǒng)（SIG）、時(shí)鐘（CLK）等[1，3]。

圖1以地鐵典型車站綜合監(jiān)控系統(tǒng)為例示意了接口各系統(tǒng)之間的接口關(guān)系。綜合監(jiān)控系統(tǒng)將所有機(jī)電系統(tǒng)整合為一個(gè)有機(jī)的數(shù)據(jù)中心，對(duì)全線自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)電設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)節(jié)能、安全高效的控制和運(yùn)營。

1.2 接口分析

根據(jù)接口位置的不同，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的外部接口常見的接入位置包括：交換機(jī)、前置機(jī)、工作站、光電轉(zhuǎn)換裝置，以及專用的協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備處。

圖1 ISCS主要數(shù)據(jù)接口關(guān)系示意圖

根據(jù)接口介質(zhì)的不同，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的外部接口線纜介質(zhì)種類包括：超五類屏蔽雙絞線、單模光纜、多模光纜、RS485總線、RS422總線、視頻線纜、音頻線纜等等。

根據(jù)應(yīng)用層接口協(xié)議的不同，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的外部接口協(xié)議常見類型有：ModbusTCP、ModbusRTU、OPC、IEC104、NTP、常用PLC系統(tǒng)的工業(yè)協(xié)議（AB EtherNet、Siemens ProfiBUS等），以及某些設(shè)備和系統(tǒng)廠家提供的自定義非標(biāo)協(xié)議（常見于信號(hào)系統(tǒng)、車輛等接口）或者SDK開發(fā)包（常見于CCTV接口）等。

同時(shí)，考慮車站規(guī)模的大小、接口設(shè)備間的距離等因素，對(duì)于同一個(gè)接口系統(tǒng)在線路的不同節(jié)點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)不同的接口位置和接口介質(zhì)，例如：大型換乘站內(nèi)由于設(shè)備房距離較遠(yuǎn)，BAS系統(tǒng)通過光纜接入ISCS系統(tǒng)，但在常規(guī)的車站內(nèi)使用超五類屏蔽雙絞線接入即可。

綜上分析，綜合監(jiān)控系統(tǒng)外部接口較多，且接口介質(zhì)、協(xié)議、位置等存在個(gè)性化因素，會(huì)造成接口調(diào)試時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)通訊不暢甚至無法通訊的問題出現(xiàn)，加之國內(nèi)項(xiàng)目工期緊張，這些問題通常都由工程人員提供現(xiàn)場摸索和臨時(shí)現(xiàn)編程序代碼等方式臨時(shí)應(yīng)付解決，最終增加了運(yùn)營對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口的維護(hù)難度。

1.3 接口標(biāo)準(zhǔn)化

鑒于長沙1號(hào)線和2號(hào)線的項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，建議在綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，例如：光纜統(tǒng)一采用單模而不是單多?；煊谩⒋锌偩€統(tǒng)一采用RS485方式而不是RS232/422/485混用、采用統(tǒng)一的工業(yè)級(jí)通訊協(xié)議替代某些廠家的自定義非標(biāo)協(xié)議等，同時(shí)接口方式在接口技術(shù)規(guī)格書中得到固化和落實(shí)。

設(shè)計(jì)單位、集成商、施工單位和用戶單位均應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo)，力爭在設(shè)計(jì)、招標(biāo)、接口聯(lián)絡(luò)等各個(gè)環(huán)節(jié)中嚴(yán)把技術(shù)關(guān)，采用標(biāo)準(zhǔn)通訊介質(zhì)，推廣標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議，固化接口位置。同時(shí)，依托綜合監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)有規(guī)范，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行完善和修訂接口相關(guān)的條款，或者加快制定綜合監(jiān)控系統(tǒng)的接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。也可嘗試以運(yùn)營為主體制定適應(yīng)于工程實(shí)際的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在技術(shù)規(guī)范書中明確接口規(guī)范，根據(jù)自身運(yùn)營實(shí)際情況，形成具有延續(xù)性的標(biāo)準(zhǔn)化特色。

只有逐步推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化接口，才更有利于ISCS系統(tǒng)項(xiàng)目的快速實(shí)施和部署，才能有效降低運(yùn)營人員的接口日常維護(hù)工作量以及增強(qiáng)維護(hù)人員快速定位故障點(diǎn)的能力，系統(tǒng)穩(wěn)定性才能得到最充分而有力的保障，才能將地鐵建設(shè)向全自動(dòng)無人駕駛的目標(biāo)順利推進(jìn)。

2 接口規(guī)范化

2.1 接口臺(tái)賬管理

除了在技術(shù)方面推進(jìn)接口標(biāo)準(zhǔn)化外，建立規(guī)范的接口臺(tái)賬是綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口管理規(guī)范化的一項(xiàng)必要措施，有助于實(shí)現(xiàn)接口的細(xì)化管理，易于實(shí)現(xiàn)集成商與運(yùn)營之間的交接過渡。

接口臺(tái)賬包括：接口廠家通訊錄、接口規(guī)范和協(xié)議簽訂統(tǒng)計(jì)表、類表跟蹤進(jìn)度、點(diǎn)表跟蹤進(jìn)度、實(shí)驗(yàn)室協(xié)議測試進(jìn)度表、實(shí)驗(yàn)室點(diǎn)表測試進(jìn)度表、數(shù)據(jù)庫開發(fā)進(jìn)度表、HMI（人機(jī)交互的軟件界面）開發(fā)進(jìn)度表、接口設(shè)備安裝進(jìn)度表、接口單機(jī)調(diào)試進(jìn)度表、接口對(duì)點(diǎn)調(diào)試進(jìn)度表、功能測試進(jìn)度表、聯(lián)動(dòng)測試進(jìn)度表等。

不同供應(yīng)商或者不同的建設(shè)方對(duì)臺(tái)賬的細(xì)節(jié)內(nèi)容有可能要求不一，只要能體現(xiàn)接口實(shí)施各個(gè)階段的主要內(nèi)容即可實(shí)現(xiàn)有效管理，例如接口規(guī)范和協(xié)議簽訂統(tǒng)計(jì)表中建議包括以下內(nèi)容：接口名稱、站點(diǎn)、傳輸介質(zhì)、接頭形式、接口數(shù)量、協(xié)議、是否冗余、類表確認(rèn)、點(diǎn)表確認(rèn)、當(dāng)前存在問題、后續(xù)計(jì)劃摘要等。

通過在接口實(shí)施的不同階段建立一系列的接口臺(tái)賬表，可以實(shí)現(xiàn)接口進(jìn)度的有效管理，便于各方及時(shí)掌握接口進(jìn)度，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)接口推進(jìn)和實(shí)施中的一些問題，也可以作為項(xiàng)目資料在后期移交給運(yùn)營進(jìn)行接口管理。

2.2 接口測試

接口測試主要在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場進(jìn)行，主要包括協(xié)議測試、類表測試、點(diǎn)表測試和冗余測試，是對(duì)接口功能和性能的有效驗(yàn)證手段，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，修訂接口設(shè)計(jì)規(guī)范和調(diào)整接口措施。

實(shí)驗(yàn)室接口測試的前提必須是接口雙方完成實(shí)驗(yàn)室測試平臺(tái)的完整搭建工作，完成完全模擬接口現(xiàn)場條件的硬件、軟件開發(fā)工作。

務(wù)必重視實(shí)驗(yàn)室接口測試工作，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的遺漏和不足，有充足時(shí)間進(jìn)行修訂和采取改正措施。另外由于當(dāng)前各條線路都存在趕工期的情況，如果能做到實(shí)驗(yàn)室接口100%對(duì)點(diǎn)測試，將大幅度減少現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間，有助于更加順利推進(jìn)聯(lián)調(diào)工作進(jìn)行。

現(xiàn)場測試主要用于在現(xiàn)場施工完成從HMI到終端設(shè)備的整個(gè)接口鏈路情況下對(duì)接口功能和性能的再次驗(yàn)證，在單機(jī)和單系統(tǒng)調(diào)試完成后進(jìn)行現(xiàn)場接口測試。實(shí)踐中在此階段通常只是進(jìn)行功能和性能驗(yàn)證工作，在細(xì)節(jié)方面做查缺補(bǔ)漏工作，而極少進(jìn)行大幅度接口功能調(diào)整。

3 接口綜合聯(lián)調(diào)

綜合聯(lián)調(diào)是城市軌道交通工程建設(shè)階段中的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)，是對(duì)信號(hào)、車輛、供電、環(huán)控、自控等各個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、性能、功能和系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)功能進(jìn)行綜合測試、調(diào)整、優(yōu)化和驗(yàn)證，使整體性能和功能達(dá)到設(shè)計(jì)要求和試運(yùn)行開通標(biāo)準(zhǔn)。合理組織和開展以綜合監(jiān)控系統(tǒng)為檢驗(yàn)終端的站內(nèi)設(shè)備和自控相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、以信號(hào)系統(tǒng)為檢驗(yàn)終端的軌行區(qū)設(shè)備和車輛系統(tǒng)聯(lián)調(diào)是綜合聯(lián)調(diào)的主要工作內(nèi)容和方式。

3.1 聯(lián)調(diào)目的和任務(wù)

綜合聯(lián)調(diào)是地鐵工程從建設(shè)期向運(yùn)營期過渡的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，開展聯(lián)調(diào)工作的主要目的：（1）驗(yàn)證設(shè)備和系統(tǒng)的全功能；（2）驗(yàn)證設(shè)備和系統(tǒng)的接口參數(shù)最優(yōu)化配置；（3）驗(yàn)證各個(gè)系統(tǒng)在正常和緊急工況下的運(yùn)行狀態(tài)以及各個(gè)系統(tǒng)的性能是否滿足設(shè)計(jì)要求；（4）驗(yàn)證系統(tǒng)和設(shè)備整體運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性；（5）培養(yǎng)運(yùn)營人員操作技能，制定和檢驗(yàn)規(guī)章制度的合理性和可操作性等。

考慮到各地和各條線路的實(shí)際特點(diǎn)，建設(shè)方和運(yùn)營方共同制定合乎線路建設(shè)特點(diǎn)的綜合聯(lián)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化方案勢在必行，既有利于縮短聯(lián)調(diào)周期，又能提供聯(lián)調(diào)效率。

3.2 聯(lián)調(diào)組織

綜合聯(lián)調(diào)不僅是對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備之間的功能和性能驗(yàn)證，也是各方人員、制度和設(shè)備之間的一次大整合，因此聯(lián)調(diào)的組織工作尤為重要。

聯(lián)調(diào)的組織規(guī)劃主體必須是建設(shè)方，所有參建方協(xié)同開展工作。只有建設(shè)方才能具備協(xié)調(diào)所有設(shè)計(jì)單位、設(shè)備廠家、施工單位、運(yùn)營公司等單位的權(quán)力和能力。在某些新建線路城市，將聯(lián)調(diào)責(zé)任主體歸為第三方調(diào)試咨詢公司、信號(hào)廠家、車輛廠家、綜合監(jiān)控廠家等，都是不科學(xué)和不可取的方案。

制定合理的調(diào)試科目和詳細(xì)的聯(lián)調(diào)方案以及制定調(diào)試進(jìn)度計(jì)劃表和嚴(yán)格的整改閉環(huán)機(jī)制，都是在聯(lián)調(diào)組織中必須重點(diǎn)堅(jiān)持的原則。

3.3 聯(lián)調(diào)重難點(diǎn)

綜合聯(lián)調(diào)除了信號(hào)系統(tǒng)相關(guān)的行車設(shè)備類和綜合監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的非行車設(shè)備類等主要聯(lián)調(diào)項(xiàng)目外，由于不同線路的特點(diǎn)，需要側(cè)重考慮以下因素：（1）各個(gè)站點(diǎn)的建設(shè)進(jìn)度不同，各個(gè)聯(lián)調(diào)科目的進(jìn)度不同，如何合理調(diào)配各方資源；（2）協(xié)調(diào)各系統(tǒng)參與大小交路、列車調(diào)停、單邊和大雙邊供電、火災(zāi)模式、主變退出等極端工況下的系統(tǒng)能力驗(yàn)證；（3）與已投入運(yùn)營的換乘站交互、延長線接入等線間聯(lián)動(dòng)；（4）如何統(tǒng)籌規(guī)劃人力、調(diào)試設(shè)備等資源，落實(shí)聯(lián)調(diào)前置條件，避免重復(fù)調(diào)試和窩工等現(xiàn)象，提高聯(lián)調(diào)效率；（5）充分發(fā)揮運(yùn)營人員的積極性，提前進(jìn)入試運(yùn)營角色等。

3.4 聯(lián)調(diào)總結(jié)

綜合聯(lián)調(diào)完成后，及時(shí)開展聯(lián)調(diào)總結(jié)，深入分析聯(lián)調(diào)中暴露的問題，有利于快速閉環(huán)消缺整改，提供聯(lián)調(diào)質(zhì)量。建議從5方面入手進(jìn)行總結(jié)：（1）針對(duì)聯(lián)調(diào)過程中發(fā)生安全事故、弄虛作假等問題的項(xiàng)目，直接判定聯(lián)調(diào)不通過，并嚴(yán)肅追責(zé)，重新進(jìn)行聯(lián)調(diào)；（2）對(duì)于影響行車安全、乘客安全等聯(lián)調(diào)項(xiàng)，通過率必須＞99%，遺留問題必須立即整改和各方重測；（3）將聯(lián)調(diào)其他問題客觀分類，落實(shí)責(zé)任承包單位進(jìn)行整改，由運(yùn)營人員復(fù)測銷項(xiàng)；（4）總結(jié)聯(lián)調(diào)過程中各方的主觀問題，并進(jìn)行通報(bào)，落實(shí)獎(jiǎng)懲制度；（5）綜合分析聯(lián)調(diào)中的通病，減少后續(xù)線路的質(zhì)量隱患，優(yōu)化各項(xiàng)制度和流程化。

4 結(jié)語

綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，積極推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化建設(shè)，組織高效有序的綜合聯(lián)調(diào)，制定詳盡的閉環(huán)問題整改措施，推進(jìn)行業(yè)和企業(yè)級(jí)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的建立，都將有助于提高建設(shè)和運(yùn)營服務(wù)水平，為城市軌道交通行業(yè)的發(fā)展有所貢獻(xiàn)。