城市轨道交通综合监控系统智能发展研究

2021-05-17

智能城市 2021年6期

（中国交通建设股份有限公司总承包经营分公司，北京 100000）

1 城市轨道交通综合监控系统的应用现状概述

综合监控系统集稳定性、全面性、高效性等多重应用优势于一体，是城市轨道交通发展中不可或缺的基础设施。在尚未采用综合监控系统时，地铁的机电系统通常采取独立配套、独立管理的方式，通常会导致资源的沟通效率下降，共享难度加大，难以发挥出机电设备的集群优势。

随着自动化技术水平的日益成熟以及城市轨道交通系统发展需求的刺激作用，综合监控系统应运而生，其有效整合软硬件平台，能够提供资源共享、设备集中管理、故障监测、紧急事故应急响应等功能，带动地铁运营水平提升至全新的层级。

2 综合监控系统的结构

综合监控系统具有层次化的特征，践行层级控制和层级管理理念，形成多层次的体系架构。纵观现状，以二级管理、三级控制的模式较为典型和常见，其包含中心控制层、车站控制层、自动化子系统就地设备层三大核心模块，彼此协同作用。

2.1 中央级综合监控系统

在实现部分子系统中心级功能集成的同时，综合监控系统还可接收源于车站综合监控系统的数据，以便对其执行二次处理操作，进而向用户提供更为丰富的监控功能，包含但不限于统计报表、中心级联动、程式控制。在数据与资源共享需求日益迫切的发展背景下，中央级综合监控系统也能够提供高度稳定、高度便捷的数据共享传输通道，对接路网指挥中心、供电局地方调度中心等，提供数据支持。通过多方配合，可有效确保城市轨道交通具有较高的运行水平。

2.2 车站级综合监控系统

各站点处配套的车站级综合监控系统，具有自动集成与互联的功能。该系统可以向被控系统读取数据，对其执行处理、存储等操作，用于反映现场设备的实际运行状况，同时车站级数据库持续完成对数据的记录、更新等操作，也可根据需求发布控制指令。车站级综合监控系统拥有一套相对独立的监控功能，给日常操作创设了更多的可能，辅助站点值班人员能够分别完成对子系统的监控操作。

在地铁工程建设领域，综合监控系统普遍采用分层分布式结构，但轨道交通系统的运行需求各异，因此部分情况下也将采用其他体系结构，例如中心集中式结构，其依托于以太网的连接作用，与各站点级自动化子系统互联，规避综合监控投资成本过高的问题[1]。

2.3 综合监控系统与自动化子系统的集成、互联

通过集成方式或互联方式的应用，能够向各自动化子系统采集数据，并根据数据分析结果生成处理策略。自动化子系统的类型丰富，例如电力监控系统、火灾报警系统、自动售检票系统、旅客信息系统、闭路电视系统、信号系统、时钟系统等。

（1）集成子系统：通过监控系统的应用，可以实现中央级、车站级上位机的监控功能，一旦脱离综合监控系统，各项功能将难以实现。集成子系统的上位机功能得以实现的关键前提在于得到综合监控系统的支持。非深度集成模式运行方式与之不同，通常以顶层信息集成的方式为主。

（2）互联子系统：具有独立性的特征，能够脱离综合监控系统，但彼此间会发生监控数据交互行为，运营人员能够依托综合监控系统完成针对性的操作，同时也可满足系统信息互通、联动的需求。

综合监控系统子系统若要实现高效集成和互联的关系，需要整合电力监控系统、环境与设备监控系统，将其统一融入综合监控系统中，同时兼顾其他子系统的运行需求，利用互联的方式接入。但需考虑的是，在综合监控系统日益发展的背景下，包含门禁系统、信号系统在内的各类功能化子系统也应当有效集成至综合监控系统中，否则将严重抑制该类子系统的应用优势。

3 综合监控系统在城市轨道交通领域的发展展望

经过长期的探索，综合监控系统在城市轨道交通领域的应用水平正逐步提高，且取得一系列显著的成果。随着综合监控系统的持续发展，可以增强各子系统的协调效果，从而切实提高地铁全线的自动化水平，且在人工智能等相关技术被引入后，还可推动综合监控系统朝智能辅助决策、效能管理等高层级方向发展[2-3]。

3.1 扩宽应用范围

综合监控系统的拓展方向主要体现在集成与互联子系统专业的层面，在该发展进程中，子系统之间的结合水平将得以提高。以某城市轨道交通工程为例，其综合监控系统所涵盖的互联系统有列车监控系统、电力监控系统、传输系统、乘客信息系统等。

随着城市轨道交通配套技术的发展，综合监控系统已逐步彰显出自动化与智能化的特征，由此也给综合监控系统的发展创设了全新的契机，创新式发展成果显著，例如门禁系统、列车信息管理系统、电能质量管理系统等均被集成至互联综合监控系统中。可以预见的是，综合监控系统所提供的规范化平台能够吸纳更多的专业子系统对接至其中，后续该发展趋势将更为明朗。

3.2 加大应用深度

综合监控系统应用初期，以支持调度管理为核心功能，在后续发展中，该功能得到拓展，衍生出维护管理、第三方数据支持等层面的多样化应用形式。纵观综合监控系统在应用深度层面的发展情况，可以总结出两个层面的内容。

3.2.1 数据智能分析与辅助决策

综合监控系统的数据监控范围较以往有所扩宽，并且子系统集成度也得以提升，整个系统所具有的监控数量较为可观，但同时也对综合监控系统的应用水平提出更高的要求，其需要高效完成数据的存储、处理等相关操作，且不可出现数据紊乱的局面，因此以何种方式提高数据的服务水平是值得探讨的内容[4-5]。

从发展方向来看，综合监控系统已经逐步形成立体式监控网络，数据处理的能力得以提高，所覆盖的处理范围延伸，例如多源异构的数据等均可得到有效处理，且能够彰显出大数据技术的应用特征。大数据的应用深度变革了生产、生活的方式，涵盖商业、科技、教育等多个领域，赋予生产、生活高度便捷化的特征，资源的利用水平也提升至全新的层级。

积极推动大数据的研究与应用进程具有可观的社会经济价值，具体至城市轨道交通领域，面对综合监控系统持续扩大的数据量，需要创建与之相配套的大数据分析模型，给综合监控系统的运行提供技术支撑。在发展综合监控系统时，调度管理、维护管理及第三方数据支持则成为重要的发展方向[6-7]。

3.2.2 能效管理

能效管理具有综合性特征，于轨道交通的综合监控系统而言，是指高效采集并分析信息数据源，对其运行方案进行优化，推动综合监控系统的高效运行，提高城市轨道交通系统的运行水平，给乘客提供优质的出行服务，创造可观的社会经济效益和环境效益。

社会经济快速发展的同时也逐步显现出环境污染以及能源紧缺的问题，节能减排是走可持续发展之路的重要举措，在城市轨道交通领域的综合监控系统建设中，也应当践行节能减排的理念。根据电力系统的基本特点，可以引入PQSS电能质量管理系统，提高环境与设备监控系统的灵敏度，使其能够适应各季节、各时段的气候特点，自动调整运行模式，在保证城市轨道交通系统整体运行品质的前提下，最大限度减少能源投入。鉴于综合监控系统具有数据体量大、类型丰富的特点，可以深度发掘信息的价值，在此基础上生成适用于各子系统的运行策略，此举应当成为业内人士的重点关注内容，需在此方面寻求突破口[8-9]。