城市轨道交通综合监控系统工程两国家标准系列讲座（三）

2013-09-10深圳地铁集团有限公司张建保

自动化博览 2013年3期

深圳地铁集团有限公司张建保

铁科院（北京）工程咨询有限公司张建国

全国城市轨道交通标准技术委员会魏晓东

1 概述

《城市轨道交通综合监控系统工程施工与质量验收规范》共分为10章：总则、术语、基本规定、施工安装及质量验收、系统调试、系统功能验收、系统性能验收、系统不间断运行测试、初步验收、竣工验收。它是2012年6月1日施行的一部国家法规性文件。有法必依，违法必究，发生工程质量问题，发生工程安全问题，往往是违犯了规范。既然国家规范出来了，大家就应该好好学习它并应用它。

此前，综合监控系统本身没有施工与质量验收规范，地铁弱电系统（除信号系统外）陆续发布了各自的验收规范，但没有哪一个适合综合监控系统的验收。综合监控系统施工与质量验收规范的发布有利于规范工程验收和评估的程序及内容，有利于控制其建设质量。工程实际中，综合监控系统的验收是比较乱的，尤其试运营评估、安全评估时，往往是请其它地铁公司的专家来评审，如果没有国家验收规范，他只能参照自已公司的验收规范来做，他们自已的验收规范又是承包商做的，所以说试运营评估、安全评估时，业主不知道怎么准备资料，专家不知道怎么查问题，各个承包商都自已制定验收程序（当然要经过业主的批准），最终验收时各执一词、莫衷一是，将给施工单位、监理单位业主单位、产权单位验收和评估时造成混乱和困惑。

2 基本规定

本规范的基本规定共11条，其中第二条到第六条是最核心的条款，它们是：

3.0.2 综合监控系统施工与质量验收应分两个阶段进行。第一阶段：施工安装及验收；第二阶段：系统调试、测试及系统验收。

3.0.3 综合监控系统施工安装范围应包含安装材料及系统设备的施工准备、管线敷设、设备安装验收。

3.0.4 综合监控系统的施工安装及验收应按现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300划分单位工程、分部工程、分项工程和检验批，并宜符合下列规定：

（1）综合监控系统的施工安装及验收宜作为一个单位工程；

（2）控制中心、车站、车辆基地等站点宜作为分部工程；

（3）站点综合监控系统的各集成子系统宜作为分项工程；

（4）线槽安装、缆线布放、设备安装等安装工序宜作为检验批。

3.0.5 综合监控系统的系统调试范围应包括单点调试、单机调试、集成子系统调试和综合联调。

3.0.6 综合监控系统的系统验收范围应包括系统功能验收和系统性能验收，系统功能验收包括：系统通用功能验收、中心功能验收、车站功能验收和车辆基地功能验收。

本规范对于综合监控系统工程的验收创新性地分为两个阶段：第一阶段：施工安装及验收；第二阶段：系统调试、测试及系统验收，具有十分重要的意义，解决了工程实践中的难题，也为类似的计算机工程的验收提供了参考。

为什么要分两个阶段进行？原因之一：两个阶段承包人不同，所以要分开。这主要是根据目前各地合同签定和合同执行的实际情况来划分的（施工及材料供货签定一个合同，调试及系统供货签定为另一个合同，或者材料供货及施工和系统供货及调试尽管签定为一个合同，但二者必定有一个为分包）。原因之二：两个阶段的工作内容相差较大，所以要分开。综合监控系统的建设是一个计算机应用的系统工程，它不同于土建工程、不同于机电设备安装工程、也不同于综合布线工程。系统整个建设过程包含：管线安装、设备安装、硬件调试、软件调试。管线安装、设备安装可以参照土建、机电设备安装、综合布线等验收规范执行（也有很大的不同），但软硬件调试的验收却是本规范的特点和灵魂所在。

2.1 第一阶段施工安装及验收

施工安装验收应完成的步骤主要是施工材料检验、检验批的验收、分项工程的验收、分部工程的验收、单位工程的验收、初步验收、竣工验收。

安装工程要划分单位工程、分部工程、分项工程。

参照GB50300对单位工程的定义“具有独立施工条件并能形成独立使用功能的建筑物及构筑物为一个单位工程”，定义综合监控工程的单位工程如下：

（1）综合监控系统安装工程为一个独立的合同时，划分为一个单位工程。

（2）综合监控系统安装与设备采购为一个合同时，也划分为一个单位工程。

（3）综合监控系统安装工程包含在通信安装、信号安装等多个系统设备综合安装工程中时，可划分为一个单位工程，也可划分为一个子单位工程。

规范中推荐将控制中心、车站、车辆基地等站点作为分部工程。综合监控系统安装工程的分项工程在规范中推荐将站点综合监控系统的各集成（功能）子系统作为分项工程。综合监控系统安装工程的分部工程在规范中推荐将线槽安装、缆线布放、设备安装、电源与接地等安装工序作为检验批。

为了说明这种划分举一已实施成功的案例：深圳地铁一期综合监控系统工程安装及验收的划分：

（1）单位工程：综合监控系统安装工程。

（2）分部工程：控制中心、29个车站、车辆段、停车场。

车站分项工程：集成部分、IBP盘、BAS子系统、SCADA子系统（集成部分）、FAS子系统（集成部分）、UPS、OA系统、风机振动检测子系统、能源管理子系统。

车辆段分项工程：集成部分、SCADA子系统（集成部分）、UPS、能源管理子系统、软件测试平台、综合维修中心、培训系统。

停车场分项工程：集成部分、SCADA子系统（集成部分）、UPS、能源管理子系统、综合维修中心。

控制中心分项工程：集成部分、UPS、综合维修中心。

（3）检验批：设备安装、线槽安装、缆线布放、电源与接地。

2.2 第二阶段系统调试、测试及系统验收

第二阶段分为六个步骤：系统调试验收阶段、系统功能验收阶段、系统性能验收阶段、系统不间断运行测试、初步验收阶段和竣工验收。本标准第5章系统调试，第6章系统功能验收，第7章系统性能验收第8章系统不间断试运行，第9章初步验收，第10章竣工验收分别对他们进行了详细规范。

3 系统调试

综合监控系统的系统调试分为三阶段：单机调试、集成子系统调试和综合联调。

单机调试的目的是确定设备安装到现场后是否正常，设备配置是否正确。单机调试的基本要求，规范描述为：

（1）上电后各设备、模块工作指示灯状态应正常；

（2）设备的硬件配置、软件配置、网络地址设置、预置参数应符合设计要求；

（3）设备中预装的软件登录正常，应用程序、调试工具软件应运行正常。集成子系统调试的目的是确认各集成子系统是否连通，集成各子系统是否具备其基本功能。

集成子系统调试的目的：集成各子系统是否连通，集成各子系统是否具备其基本功能。重点解释两点：第一点：规范“5.2.7 集成子系统的接口调试应从人机界面至现场监控对象一次完成，点到点测试和端到端测试应同时进行”应理解为：“点到点测试”应在工厂完成，“端到端测试”完成时应当做“点到点测试”也同时完成。所以在施工现场不需要单独进行“点到点测试”项目。第二点：规范“5.2.8 集成子系统与现场监控对象的点对点测试应按测点清单进行100%测试”应理解为：在工厂应进行100%“点到点测试（综合监控系统工程中，检查接口双方系统数据库对应关系正确性的测试）”，在安装现场应进行100%“端到端测试（综合监控系统工程中，检查接口双方从综合监控系统人机界面经接入系统至现场设备数据传送正确性的测试）”。这个过程是建设综合监控系统工作任务“最繁重、最痛苦、最难熬”的过程，也就是我们经常所说的“对点”，需要有系统集成商、系统安装承包商、常规安装承包商、环控设备各厂家、设计院等多家单位密切配合才能顺利完成。

综合联调的目的：综合监控系统与其互联的系统是否连通，是否具备基本功能。综合联调的基本要求为规范5.3全部条文，重点解释两点：第一点：规范“5.3.3 综合监控系统与互联系统的接口调试应在参与综合联调的各互联系统已经完成本系统调试后进行”。如果被互联的系统本身没有完成调试，综合联调就不能进行，仅这一点就决定了综合监控系统是地铁机电系统的“扫尾工程”，至少在试运营开通半年以上才能完成综合联调（互联功能及联动功能），这是制定综合监控系统建设工期的依据。第二点：联动功能调试举例（火警联动功能），当火灾发生，FAS报警、联动BAS启动排烟控制模式命令、联动广播播放火灾信息、联动AFC闸机打开、联动门禁打开、联动摄像机启动录像、联动PIS显示火警信息。从上面的举例可以看出，联动功能的调试是相当复杂的，牵动的人和系统相当多。第三点：联动功能调试处理方法，对于综合监控系统的验收，与互联系统接口调试、互联专业功能调试必须严格按规范5.3执行。但联动功能是综合监控系统的精华，联动功能调试应与运营演练结合起来，也是运营不断总结经验不断丰富的功能库，可以在以后的运营实践中不断的增加不断的修改完善。因此在综合监控系统建设验收阶段，应只考虑简单的、功能确定的联动功能进行调试和验收，以利于节省人力物力，节省建设成本。

4 系统功能验收与性能验收

系统调试结束，进行系统验收包括功能验收与性能验收。标准在第6章和第7章对此做了规范。

系统功能、性能验收由监理单位组织，参加单位有建设单位、系统集成商、安装承包商。在集成服务商完成系统调试及完工测试，提交完整的调试记录后，由监理单位组织各相关单位进行系统功能和性能验收，形成完整的验收记录；集成服务商应提供测试工器具和测试环境。

验收前，监理单位应编制完成验收大纲和验收用表格。集成服务商准备用验收仪器仪表，并派遣参加验收人员。验收时，人员以系统集成服务商和监理人员为主，操作人员一般为监理人员或系统集成服务商，现场设备动作确认和操作也由监理单位和集成服务商承担。这一点与调试和测试不同，在系统调试和测试时，一般是集成服务商操作，现场设备安装单位或供货单位在现场确认和操作。验收一般按照以下顺序展开，如图1所示。

4.1 基本功能验收

在设计规范中综合监控系统的基本功能有7个条款。对此的验收方式是：在工作站人机界面上，通过各功能的调用和设置进行验收。上述功能均为最基本的功能，在实际验收时，还需根据设计及合同文件进行细化验收。譬如，用户操作权限的验收、报警级别的验收等。

（1）用户操作权限应按操作员角色设定，除各级别的权限不同，同级别不同岗位允许监控的设备范围也应不同，例如环调不得具有电调的操作权限。登录用户的身份等级一般包括监视员、操作员、管理员、维护工程师四个等级。

（2）应设置不同报警级别，每个报警级别可关联到操作员站扬声器的不同声音，并使用不同颜色加以显示，每一个级别应对应一种原则和处理方法。

（3）人机界面功能。

（4）系统应提供应用配置组态工具，具有对应用软件的维护修改，当数据库或用户画面由于某些原因发生数据变化或显示有误，维护人员能调出数据库定义程序或画面编辑程序，对有关内容进行修改调整。当系统需增扩一些对象时，维护操作人员可根据数据库及画面编辑原则，对系统进行扩容。

4.2 综合监控系统中央级功能

中央综合功能：综合监控系统中央级功能分为：综合功能，中央级电力监控功能，中央级环境与设备监控功能，中央级火灾自动报警功能。综合功能验收规范提了7条。本部分验收内容需根据设计文件进行细化，验收涉及到控制中心、车站控制室、设备现场等位置。在联动功能验收时，需在多处配置人员验收。本章的验收重点包括：中央ISCS的联动功能验收，联动分为全自动、半自动和手动三种。联动包括日常操作联动和紧急联动，日常操作联动一般是按照时间表自动激活或操作员手动启动执行，紧急联动一般由事故触发或操作员手动触发。ISCS联动功能中，与安全相关的联动功能宜采用半自动执行方式，启动反应时间小于2秒的子系统间联动可采用系统间直接连接。

中央电力监控功能：本部分相当于综合监控系统SCADA集成子系统功能（因为SCADA功能主要在中央）。规范要求有6条。主要验收：

（1）实时数据采集功能：变电所控制信号屏将变电所内各保护测控单元、智能电子设备的信息实时地传递到OCC，电力调度系统通过LCD装置和大屏幕对各供电设备运行状态进行监视。

（2）遥信功能：遥信数据分为位置遥信及保护遥信。位置遥信包括供电系统中的各种断路器、隔离开关、接触器的合、分状态，开关手车的工作、实验位置状态等。

（3）遥测功能：对变电所的主要电流、电压、功率、电度等参数进行实时采集，并在监视器上通过窗口、曲线、棒图等方式动态显示。对变压器过负荷情况和出现时间、各种模拟电量的极值和出现时间进行统计，对每个遥测信号进行超限检查，并对超限量报警记录。

（4）控制功能：控制对象包括供电系统中可以远方控制的断路器、电动隔离开关、自动装置、变压器分接头以及保护整定值切换、保护复归等。电力调度人员可在LCD屏上安全可靠、直观、方便地操作，实现对系统的远方控制和操作。为了保证控制输出的安全性，在同一时间内，只允许操作员工作站主、备两台计算机中的一台具有控制权，当一台操作站进行遥控操作时，另一台操作站控制权自动取消，不能进行任何控制操作，只有具有控制权的计算机完成遥控操作后，另一台操作员工作站方可进行控制操作。

中央环境与设备监控功能：本部分为综合监控系统BAS集成子系统中央功能，规范要求有7条。本部分验收的重点有：

（1）在OCC环调工作站上可以完成多种参数设置，主要包括大系统控制方式、隧道系统控制方式、照明系统控制、系统运行时间、模式执行超时时间、各种设备报检预报警设定时间、空调区域温度设定值和报警阈值等：

（2）控制功能应包括点动控制、模式控制、时间表控制、点控制功能。

（3）在OCC环调工作站上应具有设备列表功能。设备列表包括系统设备列表和现场工艺设备列表。设备列表的信息应至少包括：设备编号、设备名称、设备放置位置、设备所属控制柜、设备的实时运行状态、设备故障次数、设备累计运行时间、设备报检状态。应按状态、系统、类型、日期查询。

（4）在OCC的环调工作站上可以集中监控全线的设备和系统，应包括以下画面和功能：全线隧道系统图：应可以在两个显示器上监视全线隧道系统的主要设备，以及全线隧道系统的控制方式（手动、自动）。通过鼠标点击可以直接调出某区间的模式表，进行模式控制，并应可以监视到模式在相关车站的执行状态和设备的运行状态。全线大系统关键设备画面：应可以在两个显示器上监视全线大系统的所有关键设备的状态。全线冷水系统画面：应可以在两个显示器上监视到全线所有冷水机组的运行状态，并可以通过鼠标点击查看其详细的运行参数。全线屏蔽门画面：应可以在两个显示器上监视到全线所有屏蔽门的运行状态，并可以通过鼠标点击查看其详细的运行参数。全线公共区温湿度画面：应可以在两个显示器上监视到全线所有公共区平均温湿度的值。

中央火灾自动报警功能：当综合监控系统将FAS集成到系统中时，参见规范规定的3条要求。本部分的验收重点有：

（1）火灾报警具有最高优先级，当同时存在火灾及其它报警时，FAS系统优先报火警，防灾报警主机应能自动弹出相应报警区域的平面图，并发出声光报警。

（2）环调值班员应能通过闭路电视系统切换装置和显示终端确认火灾灾情，或者通过有线或无线调度电话，由车站综合控制室值班人员现场确认火灾灾情。根据火灾发生的实际情况，应自动或手动选择预定的解决方案，向车站综合控制室发出消防救灾指令和安全疏散命令，指挥救灾工作的开展。

4.3 综合监控系统车站级功能

综合监控系统车站级功能分为：综合功能，车站级电力监控功能，车站级环境与设备监控功能，车站级火灾自动报警功能。

车站级综合功能：本部分规范规定了4条。验收的重点内容有：

（1）火灾及隧道阻塞联动功能。

（2）系统自诊断程序应显示网络的负荷情况，可以监视主要模块和控制网络的运行情况，当出现故障时发出报警，并将故障的信息传达至综合监控系统。

车站电力监控功能：综合监控系统SCADA集成子系统车站级功能本标准规定了5条。本部分验收的重点内容有：（1）车站综合监控系统工作站显示车站供电系统一次图，车站值班员应可通过此画面监视车站35kV系统主要设备（断路器、三工位隔离开关）位置信号，各回路主要测量值（电压、电流、功率、电能）。牵引降压混合所值班员应可监视到直流1500V设备（进线断路器、馈线断路器、上网隔离开关）位置信号，以及母线电压和馈线负荷电流。（2）车站综合监控系统工作站应显示车站0.4kV低压系统图，包括0.4kV低压系统主要设备（进线、母线分段开关、三级负荷总开关）位置信号以及低压系统进线电压。

车站环境与设备监控功能：本部分为综合监控系统BAS集成子的主要功能系统功能，规范了7条。验收的重点内容有：

（1）当系统初次启动时，控制器可以自动从控制中心、车控室监控工作站或其他控制系统接收或采集信息。

（2）应根据热焓计算对车站大系统空调设备实现运自动控制。各现场设备通过现场总线和控制器相连接，实现数据的通讯。各通信接口应实现不同通信要求的转换，并保证通信数据的实时采集和安全传输。

（3）车站（包括车辆基地）的环境与机电设备是地铁环境与机电设备的主要部分，因此，BAS集成子系统的功能主要在此实现，验收也以此为重点。

车站火灾自动报警功能：本部分为综合监控系统FAS集成子系统车站功能。本部分验收的重点内容有：

（1）火灾报警控制器应监视和控制防火卷帘，并将信息上传至防灾指挥中心。

（2）监控消防泵、喷淋泵的启动、停止，监视设备的故障状态，并将信息传至防灾指挥中心。

（3）监视消火栓按钮和消防水电动蝶阀的状态，并将消火栓按钮启动消火栓泵的信息传至防灾指挥中心。

4.4 互联系统功能验收

互联系统的验收标准规定了9条要求，分别针对设计规范中几个互联系统的功能要求而设置。互联系统功能验收及时综合监控系统功能总体的一部分，也是验收综合监控系统接口开发与管理水平的。是对系统集成商系统集成能力的验收，因此在验收中要更加细致、严格，要能解决系统接口中存在的问题。

4.5 系统性能验收

对于设计规范中提出的三方面性能要求本标准只要求了两方面，对于RAMS应参照有关国际标准执行。对响应性验收方式（时钟同步精度达到1微秒）如下：

对现场设备的控制时间小于2秒。控制命令响应时间是指从操作员在工作站上发出控制执行命令开始、到该控制命令发到被控设备的外部接口为止所经历的时间。控制命令响应时间不包括综合监控系统之外的处理时间，如设备的机构执行时间等。如图2所示。

图2 对响应性验收方式图

状态变化响应指从综合监控系统与外部接入系统的接口收到数据开始，到综合监控人机界面更新完该数据为止所经历的时间。状态变化时间不包括数据在综合监控以外系统或设备中的处理时间。（使用与综合监控系统严格对时的计算机从接口网络层获取ISCS与相关系统接口的通讯报文，以该报文中显示相关信号接收时间与ISCS人机界面中相应设备状态发生预期改变的时间间隔为准）。

画面调阅响应时间是指从操作员点击键盘或鼠标调阅画面开始，到工作站显示屏上完全显示出画面的静态图形和动态实时数据所需的时间。

冗余、热备综合监控系统服务器（包括控制中心和车站）：当主服务器发生故障（包括软件或硬件故障），备份服务器自动接管主服务器功能。服务器切换时，没有数据丢失。切换对控制中心操作员完全透明，切换延时取决于备份服务器检查主服务器故障需要的时间（默认的延时是2秒）。（从断开控制中心综合监控系统主服务器与综合监控系统骨干网的网络连接开始计时，控制中心人机界面在2秒后可保持顺畅无障碍运行为准。

冗余系统网络：系统网络上每台关键设备都至少和两个网络连接，避免一个网络故障，影响数据通信。当一台交换机故障时，另一台交换机根据网络拓扑，动态切换到网络中最短的路径。在这种情况下，没有信息丢失。但是，由于网络重构，信息传输可能出现延时。（网络切换时间：500ms）。

冗余、热备通信处理机：当主通信处理机发生故障，或主通信处理机和子系统无法通讯时，备份通信处理机自动接管主通信处理机的功能。通信处理机切换时，没有数据丢失。切换对车站操作员完全透明。切换延时取决于备份通信处理机检查主通信处理机故障需要的时间（默认的延时：1 秒）两个通信处理机通过一条专用串口线连接，相互间定时检查工作状态，以避免当LAN网故障，两台通信处理机同时成为主通信处理机。

在工程实际中，还应该结合工程情况提出其它的指标（如现场设备状态发生的变化应在 3秒钟内完成在事件日志中的存档；键盘响应时间小于0.3秒等）。在验收时根据合同文件、设计文件进行验收。

4.6 系统功能和性能验收重点与难点

系统功能和性能验收重点：影响运营安全的系统功能应作为验收重点，进行100%功能检查验收，如：SCADA报警功能；FAS报警功能，FAS广播、电扶梯联动功能；给排水监控和水位报警功能；防排烟系统功能。

影响系统安全运行的功能和性能应作为验收重点，进行100%的检查验收，如：骨干网传输功能和网络性能，包括传输带宽、速率、网络响应性能等；车站网络性能，如网络报警功能；系统冗余功能，容错功能；IBP盘监控功能。

面向电调、环调的HMI人机界面功能和调度管理功能应作为验收重点，应进行全面性的检查验收，如：SCADA中央级遥控、遥信、遥测、遥调的功能；BAS中央级环境监控功能；FAS中央级HMI报警功能；中央网络管理功能。

系统功能和性能验收难点：供电设备在SCADA验收阶段通常已投入运行，带电操作需兼顾安全操作，验收难度大；水系统监控功能测试具有季节性，测试时间跨度大，验收难度大；设备监控点多，点对点、端对端测试要求100%完成，验收难度大；地铁线路长，站点多，骨干网网络节点测试、网络传输性能测试难度大；车站通风设备如风机、风阀类型多、数量多，防排烟系统对点测试验收难度大。

5 系统测试

综合监控系统通过功能验收、性能验收后，应进行不间断运行测试。不间断运行应保证综合监控系统功能和性能正常，并持续运转。运行时间不得小于144小时。综合监控系统因自身系统故障导致全部或部分系统功能丧失，且故障时间超过5分钟时，应重新开始不间断运行。一般来讲，系统144小时不间断运行测试是对包括中央级、车站级、现场级的完整系统进行测试。实际执行中，由于系统的现场设备监控受环境或其它专业限制，不能实现完整的功能。在测试时，应保证综合监控的中央级、车站级设备设施及网络通道达到完好状态。

6 初步验收

综合监控系统初步验收应在通过系统不间断运行测试通过后进行。初步验收应由监理或建设单位组织，设计、施工及质量检查监督站等单位参加。初步验收应包括资料验收和系统质量验收。

资料验收应包括如下内容：

（1）施工安装质量验收记录表；

（2）调试记录表；

（3）系统功能验收记录表；

（4）系统性能验收记录表；

（5）不间断运行记录表。

系统初步验收包括施工安装验收的抽验、系统功能验收的抽验和系统性能验收的抽检。

初步验收包括了安装初步验收和系统功能和性能验收。初验时，可以安排对中央级和车站级功能和性能进行抽查。

7 竣工验收

竣工验收应在初步验收后进行。竣工验收应由建设单位组织，监理单位、设计单位、施工单位、质量监督机构参加。竣工验收应提交竣工资料供审核。竣工资料应包括下列内容：

（1）移交清单；

（2）原材料和设备合格证、质量证明、说明书；

（3）图纸会审记录、变更设计或洽商记录；

（4）安装及质量验收记录；

（5）测试与调试记录；

（6）开工报告；

（7）竣工验收报告；

（8）竣工图。

验收以资料验收为主，可对综合监控功能和性能进行抽查。

8 验收表格介绍

规范中分别列出了系统功能验收、系统性能验收、不间断运行测试、初步验收、竣工验收5个验收用表格。表格看似简单，但实际使用起来，还需要做很多的工作。特别是系统功能验收和性能验收表格。还需要许多辅助表格支撑。首先要将每一功能形成验收记录表，然后根据不同位置、不同专业形成数份记录表；每一功能的测试步骤、测试条件、输入条件、输出结论均应有附表来记录。所以在综合监控专业验收前，应由监理单位牵头编制一套适用于工程的验收实施细则和验收表格，并得到建设单位的批准和集成服务商的认可。