国内外地铁综合监控系统比较及技术发展分析

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

国内外地铁综合监控系统比较及技术发展分析

施小敏

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

通过比较已建成的国内外地铁综合监控系统类型，结合计算机技术、网络信息处理技术、大数据采集处理技术的发展方向，分析地铁等城市轨道交通工程监控元素的业务特点，提出地铁综合监控系统及相关信息化建设的理念。

地铁；综合监控系统；信息化

随着专业技术领域的发展，我国的地铁建设相继装备了乘客信息显示系统（PIS）、自动售检票系统（AFC）、环境与设备监控系统（BAS）、火灾自动报警系统（FAS）等众多高新技术装备。由于各个系统需要协同动作时，一般操作都是通过人工方式沟通协调，显示出操控速度慢、效率低、人为错误几率高的问题,所以，跨系统集成的综合系统呼之欲出。21世纪初，供电系统与机电系统整合为统一平台的监控系统在我国地铁行业首现，实现了以电调、环调为核心的综合监控系统，并与广播系统、闭路电视系统、火灾自动报警系统、列车自动监控系统、时钟系统、乘客信息显示系统、自动售检票系统、门禁系统进行接口,实现信息互联。

由于国内的综合监控系统建设，受系统研发单位自身成熟传统技术的发展制约，使得综合监控系统的技术概念在国内城轨领域建设发展，甚至运营岗位配属上显得很模糊。因此，需借助“人工智能”、“云存储”、“云处理”等其他领域先进技术，对国内外地铁综合监控系统的技术概念做一些对比分析，以利于该项技术的快速发展。

1 国外综合监控系统建设方式分析

1.1 系统软硬件架构

国外综合监控系统通常包含控制中心综合监控系统、车站综合监控系统和车辆段综合监控系统3个部分。

1）控制中心综合监控系统自组内部网络，连接所有设备；配置2套服务器，分别用于全线的实时运算和历史数据存储，并根据运营需要，配设相应的监控终端及大屏幕；位于控制中心的各机电子系统通过直连或FEP连接的方式，接入控制中心综合监控系统网络，完成控制中心机电子系统的监控数据交换。

2）车站综合监控系统通过自组站内网络，连接所有设备；配置1套服务器，完成站内的实时运算和历史数据存储；根据运营需要配设必要的监控终端；位于车站的各机电子系统，通过直连或FEP连接的方式接入车站综合监控系统网络，进行车站机电子系统的监控数据交换。

3）车辆段综合监控系统的架构与各车站综合监控系统基本相似，仅在监控终端数量以及接口子系统的数量和数据交换内容上有所区别。

国外综合监控系统采用的是统一、面向地铁运营的软件平台，而非通用组态平台。通过专用面向地铁的软件平台，解决地铁信息系统建设的“信息孤岛”问题。因为在统一的软件平台上可以完全以地铁运营的目的、功能来构架，实现所有关联系统的日常运营管理功能，完成对地铁系统运行的统筹管理，实现功能的“全面整合”，完成联动。

虽然在通用组态平台上堆建综合监控系统是不理想的，但是组态平台仍然是综合监控系统的一个基础组成部分。即该面向地铁运营的平台应包括一个高效、稳定、大容量的组态平台，对各子系统的设备状态监控实现统一管理。该面向地铁运营的平台还应该具备多系统集成能力，把各个子系统有机地结合在一起，实现“互联、互通、互操作”。

1.2 整合方式

国外综合监控系统对于机电系统整合原则是，尽可能由综合监控系统来完成该机电系统的日常监控管理操作，即深度集成方式最为优先，其次为全部互联方式和界面互联方式，最后为部分互联方式。国外典型综合监控系统的整合方案如表1所示。

表1 国外典型综合监控系统的整合方案

1.3 接口方式

国外综合监控系统与各机电子系统的接口，根据子系统不同特点分别进行定义，没有统一的模式。

对于电力监控系统、环境与设备监控系统和火灾自动报警系统，由于其设备数量众多、数据量大、接口方式较为复杂，通常采取通过FEP/RTU连接的方式，由FEP/RTU负责完成协议解析、数据隔离和防火墙工作；对于其他子系统，则进行直接联系，由服务器完成相应的协议解析、数据隔离以及防火墙工作。国外典型综合监控系统接口方案如表2所示。

表2 国外典型综合监控系统接口方案

2 国内综合监控系统建设方式分析

国内综合监控系统的建设方式，基本存在4种形式。

2.1 深度集成子系统

这种方案中，被集成子系统只有末端硬件设备，不存在1套独立计算机管理子系统的应用程序。末端硬件设备完全依赖综合监控系统管理，一旦综合监控系统失效，将导致被集成子系统无法工作。

2.2 全面互联子系统

在这种方案中，被关联子系统由1套完整的应用程序来管理。综合监控系统与被关联子系统的应用程序（服务器端）相连，完成2个系统间的双向数据交互。综合监控系统完成被关联子系统的全部日常功能，日常调度管理工作在综合监控系统的终端完成。只有在综合监控系统失效时，可通过被关联子系统的终端完成日常工作。

2.3 界面互联子系统

在这种方案中，被关联子系统由1套完整的应用程序来管理。综合监控系统与被关联子系统的应用程序（服务器端）相连，完成2个系统间的双向数据交互，实现联动功能。在综合监控系统的终端，嵌入被关联子系统的应用程序，完成被关联子系统的全部日常功能。只有在综合监控系统失效时，可通过被关联子系统的终端完成日常工作。

2.4 部分互联子系统

在这种方案中，被关联子系统由1套完整的应用程序来管理。综合监控系统与被关联子系统的应用程序（服务器端）相连，完成2个系统间的双向数据交互，实现联动功能。在综合监控系统中，只完成关联子系统的设备监视功能以及部分被关联子系统的日常功能，不具备对关联系统的完全管理功能。被互联子系统的全部日常功能，通过被关联子系统的终端完成。

上述4种建设方案，是对机电系统顶层监控系统的集成或整合，成为不同的系统建设方式。其各自的机电系统分类，与国外相同。

在国内综合监控系统构建上，硬件结构基本同于国外，但软件结构却有所差别。国内系统软件结构多适用于组态平台的应用，对于闭路电视、广播、列车运行监控和无线电系统，则出于组态平台的处理能力，选择了信息必要部分的互联。而大多利于运营动态状况的机电设备信息，则未进入国内综合监控系统范围。

3 国内外已建成综合监控系统对比分析

国内的综合监控系统架构与国外基本相同，但在基础软件平台的选择上，具有较大的差异。

国内综合监控系统通常的实现形式为在通用组态平台上搭建，所谓通用组态平台,即SCADA，是一个面向设备点控制的平台。但是，对于列车自动监控系统、广播系统、闭路电视系统等非面向设备点控制的系统时，SCADA因自身的业务逻辑和功能局限，将使这类系统被整合的功能受到限制。因此，国内在建设综合监控系统时，对这类业务系统多采取部分互联的整合方式，由此因环节的增加，可靠性有所降低；同时，硬件设备的增加，也将导致实现功能系统的运营功耗增高。

国内外地铁综合监控系统的整合方案比较如表3所示，从中可以看出，国内地铁综合监控系统由于缺乏同等业务层数据的共享及同一处理器处理，多采用部分互联或者人工介入信息，导致数据信息共享的不全面，自动链路的不完整，因此在针对地铁运营的一致性、完整性方面，还有技术进步完善的空间。

表3 国内外典型综合监控系统集成方案比较

4 分析结论及技术发展

综上所述，国内的地铁综合监控系统建设从理念角度讲，与国外的先进理念仍有不小的差距。在建设目的上，仍旧以整合电力及设备遥控为目的，没有真正引入以行车为核心，面向地铁运营的概念。

学习吸收国外先进系统建设理念，能够更好地帮助加速地铁运营的信息化建设，达到提高地铁运营效率，实现减员增效，保障安全，妥善应急的目的。

具体的系统技术发展实施措施建议如下。

1）构建性能稳定，具备处理能力强的城轨综合控制业务专用平台

作为业务功能的承载环境软件平台，城轨综合控制业务专用平台有着远大的未来意义，没有Windows、DOS等操作系统的原始根基性质操作系统的神秘，而拥有着支撑城轨综合控制业务功能应用软件逻辑运算、信息共享及程序单元同步、异步运算的重要意义。

国内城市轨道交通综合监控系统的软件平台，多为引进型SCADA组态平台，是国外综合监控系统供应商的二流技术平台。虽然部分国内系统供应商历经多年实现引进、消化、吸收及再创新，但无法突破组态平台对非组态业务功能的承载，直至今日，在该专业领域技术上，受制于平台工作稳定性的困难，难有长足发展。

国内城市轨道交通机电系统的工程设计日渐成熟，业务功能描述和联动需求逐渐清晰，业务知识足以支持平台构建之初的目标对象量化、运算数据量统计及逻辑流程推导，在充分准备及合理分工的前提下，清晰定义平台研制需求，基于稳定可开发操作系统、通用软件协议构建城轨综合控制业务专用平台，只是时间的问题。

2）中国制造2025时代技术发展催生新广域集成城轨综合监控系统

中国制造2025时代的城轨综合监控系统是工业4.0时代的中国版城轨综合监控，其实现的措施途径在于工业4.0时代的信息技术、控制技术的普遍和广泛，以及中国城市轨道交通运营监控领域的智能化技术需求。

中国制造2025时代的工业控制乃至自动控制系统的技术发展平台是国家战略，平台技术以国家技术进步为依托，必将使中国制造的计算机网络及其控制系统应运而生，满足智能化、网络信息需求的平台业务将由此不断在各个领域产生。

城市轨道交通的发展代表着科学技术的不断进步，城轨机电系统控制、客流疏导监控也将是未来工业4.0时代智能化控制的行业领域课题，借助中国制造2025时代智能平台技术的成熟，新广域集成城轨综合监控系统也将日益广泛应用。

3）功能需求的数据挖掘

中国制造2025城轨综合监控系统的研制，不应简单拼凑现今的监控系统，而应结合信息共享、智能控制技术的应用，对城市轨道交通运营综合监控业务的需求，开展更多的功能拓展。在正常运营条件的节能智能控制、设备工况趋势监测分析、数据安全防范上，深度实施；在运营事故或突发事件条件下，由实现应对选项措施的智能选判，适应型多重预案的实施。

上述这些功能，需要在系统平台开发初期及系统应用软件开发时，实施概念设计和需求设计，结合当前综合监控业务功能及其功能拓展，更高功能等级的实施定义，以完善系统结构及功能构成。

具体措施在于，由城市轨道交通风、水、电等常规设备监控系统、强电控制系统、弱电控制系统的工程设计人员，开展中央监控功能的现状穷举及智能化拓展，由系统定义及概念设计的架构师采集需求，挖掘数据。

4）综合监控运营岗位业务适应调整

新型城轨综合监控系统的应用，也将导致城轨中央调度岗位人员及职责因功能深度集成、信息共享平台的建立而出现必要的适应性调整，调度人员的综合业务要求更加广泛，打破以往的“行调、电调、客调、维调”种类划分和界限，向中央集中式综合运营调度技术发展，调度岗位也随之适应调整。

[1]潘芳芳，夏洪川，邹思杰. 地铁综合监控系统作为信息共享平台的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5 （29）：99-101.

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Through comparison among existing metro comprehensive monitoring systems at home and abroad, the paper analyzes monitoring elements characteristics of urban mass transit in consideration of developing trends of computer technologies, network information processing technologies and big data acquisition and processing technologies, and puts forward the concepts of metro comprehensive monitoring systems and relevant information construction.

metro; comprehensive monitoring systems; informatization

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.06.017

2016-07-01）