地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成及優(yōu)化

付正陽(yáng)

摘要： 隨著當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)代城市化工程建設(shè)工作進(jìn)程的不斷發(fā)展加快，地鐵在這個(gè)現(xiàn)代城市人們的日常社會(huì)中和日常生活中已經(jīng)開(kāi)始扮演著越來(lái)越重要的一個(gè)主體角色。在當(dāng)前我國(guó)城市地鐵建設(shè)項(xiàng)目整體建設(shè)快速發(fā)展的大過(guò)程中，地鐵沿線車站使用綜合建筑工程在線監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)一直以來(lái)發(fā)揮著非常重要的技術(shù)主導(dǎo)作用。本文從關(guān)于我國(guó)地鐵沿線車站使用綜合建筑工程在線監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目整體建設(shè)的基本功能現(xiàn)狀及其要求，分別依次提出了具體車站優(yōu)化硬件解決措施方案和具體軟件解決優(yōu)化措施應(yīng)對(duì)策略，希望能有效提高地鐵運(yùn)營(yíng)的安全性和穩(wěn)定性，滿足人們的駕駛需求。

關(guān)鍵詞：地鐵綜合監(jiān)控;監(jiān)控系統(tǒng);構(gòu)成及優(yōu)化

引言

地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而理想的系統(tǒng)，它包括網(wǎng)絡(luò)和信息。計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化等許多技術(shù)都是由大型計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)控制和生產(chǎn)的。為了進(jìn)一步探索地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)策略，現(xiàn)將地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的定義和組成簡(jiǎn)述如下。

一、地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

1、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)類型

地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)包括基于數(shù)據(jù)服務(wù)模型的結(jié)構(gòu)，稱為地鐵集中綜合監(jiān)控系統(tǒng)，以及基于分布式數(shù)據(jù)服務(wù)模型的結(jié)構(gòu)。其中，地鐵集中軌道綜合交通監(jiān)控管理系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)之處在于以中央級(jí)為監(jiān)控核心的數(shù)據(jù)服務(wù)處理模式的主要特點(diǎn)，大量的部分監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由一個(gè)中央級(jí)的服務(wù)器進(jìn)行處理。因此，這些數(shù)據(jù)需要從各個(gè)配電平臺(tái)和監(jiān)控系統(tǒng)集中采集到中央系統(tǒng)中，因此該過(guò)程中的數(shù)據(jù)粒度相對(duì)較大。信息主要是高層決策，屬于集中管理系統(tǒng)，分布式地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)。因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)內(nèi)核在整個(gè)服務(wù)鏈路中相對(duì)獨(dú)立。網(wǎng)絡(luò)只對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行廣播，數(shù)據(jù)處理單獨(dú)進(jìn)行。集中式集中監(jiān)控設(shè)備，配電可單獨(dú)解決。通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析和控制，效率相對(duì)較高。

2、兩種結(jié)構(gòu)分析對(duì)比

地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)可分為兩種模式，每種模式都有各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，配電網(wǎng)作為地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的應(yīng)用模式，得到了廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上，地鐵集中處理綜合信息監(jiān)控處理系統(tǒng)本身具有數(shù)據(jù)完整性強(qiáng)的強(qiáng)大特點(diǎn)，有利于大大提高地鐵中央監(jiān)控資源數(shù)據(jù)共享處理水平。然而，由于采用地鐵集中處理綜合信息監(jiān)控處理系統(tǒng)通常需要將地鐵數(shù)據(jù)系統(tǒng)集中連接到地鐵中央監(jiān)控系統(tǒng)中并進(jìn)行集中處理，在我國(guó)地鐵前期建設(shè)工程規(guī)模較大的一些時(shí)候。此外，中央監(jiān)控系統(tǒng)中還需要進(jìn)行服務(wù)器之間的大量小規(guī)模成本連接。高昂的成本連接導(dǎo)致地鐵施工不難以適應(yīng)。如果地鐵中央監(jiān)控系統(tǒng)和外圍網(wǎng)絡(luò)通信控制系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)安全問(wèn)題，很大有可能就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)和網(wǎng)絡(luò)癱瘓。相比之下，分布式系統(tǒng)沒(méi)有問(wèn)題，每個(gè)系統(tǒng)都是獨(dú)立運(yùn)行的，因此即使發(fā)生一次故障，影響面也非常小。然而，分布式系統(tǒng)很難維護(hù)和管理。當(dāng)規(guī)模較小時(shí)，其靈活性不如集中管理，成本和效率也不如集中管理模式。

二、地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能

目前，地鐵有軌列車相關(guān)機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展主要技術(shù)組成部分包括三個(gè)主要組成方面：地鐵基礎(chǔ)通信系統(tǒng)控制信息系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)和有軌地鐵實(shí)時(shí)綜合車站數(shù)據(jù)通道監(jiān)控地鐵通信控制系統(tǒng)。其中，信號(hào)系統(tǒng)主要部門負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)控制地鐵列車運(yùn)行，主要部門負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)保證地鐵旅客行車安全;有軌地鐵列車機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)綜合地鐵數(shù)據(jù)通道實(shí)時(shí)傳輸和地鐵網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信由地鐵基礎(chǔ)通信系統(tǒng)控制信號(hào)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)完成，主要負(fù)責(zé)通信控制目的也就是為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)提供地鐵綜合數(shù)據(jù)通道實(shí)時(shí)通信控制服務(wù)。實(shí)時(shí)綜合地鐵數(shù)據(jù)通道監(jiān)控地鐵通信控制系統(tǒng)主要部門負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)完成對(duì)相關(guān)列車地鐵相關(guān)有軌地鐵列車基礎(chǔ)信息通信系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)時(shí)綜合數(shù)據(jù)監(jiān)控，包括實(shí)時(shí)控制地鐵相關(guān)有軌地鐵列車電氣設(shè)備、通信控制系統(tǒng)調(diào)度等各個(gè)方面，并向相關(guān)地鐵列車相應(yīng)基礎(chǔ)通信系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)及其用戶實(shí)時(shí)提供地鐵相關(guān)列車實(shí)時(shí)地鐵數(shù)據(jù)信息反饋。如果診斷出局部障礙物，則需要進(jìn)行全鏈路控制，以滿足地鐵正常運(yùn)營(yíng)的要求，縮短故障響應(yīng)處理時(shí)間，最大限度地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

在地鐵開(kāi)發(fā)初期，結(jié)合監(jiān)控子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，采用了獨(dú)立的通信接口、服務(wù)器及相關(guān)的交互軟件，具有一定的獨(dú)立性。在這種情況下，它們之間幾乎沒(méi)有交互數(shù)據(jù)，系統(tǒng)之間沒(méi)有通信，故障緊急情況下也沒(méi)有鏈路控制機(jī)制。雖然監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)完善，但沒(méi)有整合共享平臺(tái)的整體功能，因此會(huì)有多個(gè)面向用戶的PC接口，鏈路控制往往依賴于人工實(shí)現(xiàn)。這將增加基本配置的成本，增加管理的復(fù)雜性，工作效率低，無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

三、地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1、分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

通過(guò)對(duì)地鐵系統(tǒng)整體運(yùn)行性能要求的統(tǒng)計(jì)分析，綜合實(shí)時(shí)監(jiān)控的該系統(tǒng)已經(jīng)能夠充分滿足其可靠、穩(wěn)定、安全的系統(tǒng)運(yùn)行性能要求。一般建議采用分布式綜合實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)。對(duì)于嵌入式綜合監(jiān)控的該系統(tǒng)有多服務(wù)器，包括多個(gè)中央監(jiān)控服務(wù)器和多個(gè)區(qū)域監(jiān)控服務(wù)器。同時(shí)，通過(guò)相關(guān)的軟件配置，I/0站和相應(yīng)的操作員可以根據(jù)自己的需要實(shí)時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)。請(qǐng)注意，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分散在每一層。因此，通過(guò)優(yōu)化相關(guān)流程，可以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。對(duì)于分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)滿足一定地理范圍的要求，形成相對(duì)完善的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，以滿足各站點(diǎn)的信息需求。這樣，任何操作員都可以訪問(wèn)服務(wù)器請(qǐng)求并成功完成本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控任務(wù)。

2、軟件總線

借助硬件總線的思想，積極思考如何構(gòu)建一個(gè)通用的軟件總線系統(tǒng)，使整個(gè)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)、多總線服務(wù)、易于擴(kuò)展和維護(hù)等功能。以及可以快速實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和控制。在構(gòu)建軟件總線平臺(tái)系統(tǒng)的過(guò)程中，利用綜合監(jiān)控系統(tǒng)，考慮不同地域、不同功能、不同安全級(jí)別的影響，以及不同條件下數(shù)據(jù)訪問(wèn)的差異，應(yīng)該從本地域服務(wù)器開(kāi)始，并在出現(xiàn)故障時(shí)升級(jí)到下一級(jí)服務(wù)器。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，客戶可以更加關(guān)注數(shù)據(jù)的應(yīng)用，而不必考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理，也不必考慮網(wǎng)絡(luò)級(jí)應(yīng)用協(xié)議。

3、監(jiān)控終端設(shè)備選擇

在正確選擇網(wǎng)絡(luò)接口監(jiān)控設(shè)備時(shí)，充分考慮綜合控制監(jiān)控接口系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控接口設(shè)備之間的相互關(guān)系，考慮網(wǎng)絡(luò)控制接口設(shè)備的不同功能要求，做好綜合監(jiān)控設(shè)備接口系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)管理工作。結(jié)合不同用戶接入網(wǎng)絡(luò)方式又可選擇不同接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等并具有較強(qiáng)的技術(shù)針對(duì)性，可以合理化地進(jìn)行各種電子政務(wù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。同時(shí)，這種新型集成網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在設(shè)計(jì)通用性上往往仍然存在許多困難和技術(shù)問(wèn)題。目前，采用PLC技術(shù)可以大大降低嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性，并能更好地根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。

四、地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化

1、工況概述

選擇地鐵項(xiàng)目作為分析對(duì)象。地鐵工程綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用集中存儲(chǔ)模式。信息過(guò)多導(dǎo)致存儲(chǔ)容量不足，一些關(guān)鍵設(shè)備信息被屏蔽。主要原因是服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間負(fù)載過(guò)大。尤其是當(dāng)滑動(dòng)門狀態(tài)事件發(fā)生時(shí)，內(nèi)置監(jiān)控面板占用的空間。通過(guò)數(shù)據(jù)收集，可以優(yōu)化和改進(jìn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理模型。

2、優(yōu)化方案

結(jié)合我國(guó)地鐵現(xiàn)場(chǎng)綜合軌道監(jiān)控管理系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)采集記錄處理方式和目前存在的一些問(wèn)題，選擇合適的系統(tǒng)優(yōu)化解決方案。首先，在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試過(guò)程中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)控制調(diào)試，確保監(jiān)控信息的數(shù)據(jù)合理性和信息安全性;然后通過(guò)使用現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)監(jiān)控設(shè)備及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理和工程規(guī)劃;其次，結(jié)合嵌入式地鐵監(jiān)控管理系統(tǒng)中地鐵滑動(dòng)門監(jiān)控元件的狀態(tài)顯示，分析地鐵屏蔽門中各種重要發(fā)生事件的狀態(tài)控制運(yùn)行狀態(tài)，在不需要影響現(xiàn)場(chǎng)操作管理人員正常觀察的必要情況下即可進(jìn)行狀態(tài)調(diào)度。分析最后，通過(guò)對(duì)聯(lián)調(diào)過(guò)程中運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，在不影響PSD正常監(jiān)控的情況下，分析了事件的需求程度、衰減服務(wù)器的數(shù)據(jù)處理方法和數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式。從而制定了更合理的技術(shù)方案，解決了推拉門狀態(tài)異常導(dǎo)致數(shù)據(jù)過(guò)多的問(wèn)題。一些數(shù)據(jù)可以在圖案開(kāi)發(fā)過(guò)程中進(jìn)行處理，或者只保留元素的顯示，從而優(yōu)化系統(tǒng)空間。在系統(tǒng)的存儲(chǔ)過(guò)程中，需要形成長(zhǎng)期運(yùn)行趨勢(shì)圖，通過(guò)直接反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提供更合理有效的技術(shù)支持。

（1）電源監(jiān)控優(yōu)化措施

地鐵運(yùn)輸行業(yè)車站電力綜合監(jiān)控四個(gè)子系統(tǒng)與我國(guó)地鐵運(yùn)輸行業(yè)電站綜合電力監(jiān)控的子系統(tǒng)（iscs）系統(tǒng)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了ipscada四個(gè)子系統(tǒng)的綜合功能。共同完成對(duì)電力變電站主要設(shè)備供電電氣設(shè)備、接觸網(wǎng)（軌）等主要電氣設(shè)備正常運(yùn)行供電狀態(tài)及其供電分級(jí)功能分布的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)分析監(jiān)控。并對(duì)電站供電監(jiān)控系統(tǒng)可能產(chǎn)生的各種異常斷電事故和各種報(bào)警斷電事件情況進(jìn)行及時(shí)處理，確保供電系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，提高了電力系統(tǒng)調(diào)度、管理和維護(hù)的自動(dòng)化程度，保證了供電質(zhì)量，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。

（2）相關(guān)應(yīng)用技術(shù)方面優(yōu)化策略

對(duì)于分布在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的相關(guān)子系統(tǒng)，切換冗余故障時(shí)應(yīng)遵循的原則是：遵循優(yōu)先級(jí)原則，盡量不切換FEP和主控單元。故障分析僅考慮點(diǎn)故障。分析以下常見(jiàn)故障：

FEP（a）和（b）無(wú)法運(yùn)行后，切換到工作機(jī)，通過(guò)啟用通信連接實(shí)現(xiàn)與工作端口的通信功能，通過(guò)支持FEP心跳消息實(shí)現(xiàn)整個(gè)集群的故障冗余，確定存在故障問(wèn)題，備用模塊根據(jù)一定的延遲切換到主模塊。

3、優(yōu)化成果

經(jīng)過(guò)技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行效率有了很大提高，不存在類似問(wèn)題。無(wú)法記錄開(kāi)門狀態(tài)，直接減少存儲(chǔ)需求。從活動(dòng)的整體比例來(lái)看，優(yōu)化后的整體比例從74%降至22%，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了全局平衡，并且沒(méi)有存儲(chǔ)不足。通過(guò)優(yōu)化，操作的方便性也得到了提高。

結(jié)束語(yǔ)

本文從關(guān)于我國(guó)地鐵沿線車站使用綜合建筑工程在線監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目整體建設(shè)的基本功能現(xiàn)狀及其要求角度出發(fā)，首先簡(jiǎn)要論述討論了關(guān)于我國(guó)地鐵沿線車站使用綜合建筑工程在線監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)的基本功能組成，然后再次簡(jiǎn)要討論了關(guān)于我國(guó)地鐵沿線車站使用綜合建筑工程在線監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)的具體車站優(yōu)化硬件解決措施策略?？傊罔F綜合監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵自動(dòng)化過(guò)程中起著非常重要的作用。我們不僅要完善駕駛、能源管理、票務(wù)、信號(hào)等功能，還要確保行車的基本安全，提供必要的交通服務(wù)，保證行業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]周增惠，孔國(guó)權(quán)，張喜元.基于云計(jì)算技術(shù)的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)部署方案[J].現(xiàn)代城市軌道交通.2021，（6）.103-106.

[2]劉志宏.地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)系統(tǒng)研究[J].通訊世界，2018，（5）.21-22.

[3]穆懷遠(yuǎn).地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017，（5）.90-91，93.

[4]田燈旺.云架構(gòu)下的地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017，0（12）.22-23.