深圳地铁3号线PIS系统紧急信息联动显示优化研究

李凯凯

深圳市地铁集团有限公司 运营总部 广东 深圳 518055

引言

地铁乘客资讯（信息）系统简称PIS系统是重要的地铁通信系统之一，它的主要功能是通过设置在车站和列车上的各种显示终端，为乘客提供以运营信息为主、商业广告为辅的多媒体综合信息显示平台。另外在紧急情况下，乘客资讯还可以迅速、直观、优先播放紧急疏散和防灾等文本和图像信息，以便预先告之和引导乘客，起到辅助防灾、救灾的作用。因此PIS系统紧急信息的正常显示功能对突发事件的应急处置效率十分重要。

自2017年以来，在全国上下各层级对消防安全、反恐等工作等十分重视，因此地铁作为公共交通运营单位，提供在突发事件方面的应急处置效率显得尤为重要[1]。在2017年，深圳地铁3号线PIS系统配合深圳市公安局公交分局的各系统消防联动功能测试中，出现了紧急信息联动显示不稳定、不响应等问题，随后我们组织技术人员一起对此问题进行了研究攻关，后续本文也将重点将围绕如何提高3号线PIS系统紧急信息联动显示的稳定性进行论述，以介绍本次攻关的成果。

1 3号线PlS系统紧急信息显示的触发方式

紧急信息显示是指在发生突发事件时，在各地铁车站PIS系统终端显示屏进行推送显示的信息，能对乘客提高提醒告知作用的媒体信息。目前3号线PIS系统的紧急信息显示功能的触发方式，主要可以分为人工触发和联动触发两种。

1.1 人工触发

人工触发是指可以通过各类操作人员操作台进行触发，可以进行操作的人员主要有调度、车站人员、维护人员等。操作人员可以操作PIS系统网管工作站、后备PIS工作站、AIS工作站等操作终端进行显示。

1.2 联动触发

就3号线PIS系统而言，联动触发是通过PIS系统与3号线自动化集成系统（简称AIS系统）进行接口连接，可以实现当触发FAS系统、AIS工作站的联动模式时，由FAS系统、AIS工作站自动触发PIS系统显示紧急信息。

2 3号线PlS系统紧急信息联动显示的工作原理

2.1 联动触发显示原理

关于3号线PIS系统紧急信息的联动显示，简而言之就是通过与自动化集成系统AIS系统的接口，实现通过AIS系统触发PIS系统显示紧急信息的功能。

3号线PIS系统是通过TCP/IP与自动化集成系统的前置机进行连接，在双方通过MOBUS接口协议的方式进行通信，在PIS系统侧的每个车站服务器安装了ISCSInterface接口软件进行接收和解析信息。当某个车站发生火灾等紧急情况并触发车站联动模式时，AIS系统的前置机会通过接口软件向PIS系统的车站服务器发生显示进行信息的指令，由PIS车站服务接收后进行解析，解析出需要显示的区域、显示的方式、显示内容等信息，再转发至对应的PDP或LED控制器，由控制器触发播表中的紧急模块，推送紧急信息进行显示。

2.2 联动显示的接口协议原理

3号线紧急信息显示的通信接口采用MOBUS接口协议，Modbus协议是目前广泛应用于电子控制器上的一种通用语言。它可以使控制器相互之间、控制器经由网络和其他设备之间可以通信。此协议的报文格式由报头+功能码+数据三部分组成。报头的信息主要包含AIS系统前置机和PIS车站服务器之间的接收和应答方式的信息，即规定是读取还是发生数据。功能码用于定于寄存器地址和类型，数据则代表需要传送的数据。

在AIS前置机与PIS车站服务器的接口之间，一共只有3个寄存器起作用来控制紧急信息的显示，分别是在对应点表中的第36位、39位和40位寄存器。第36位寄存器定义为是否选择向进行全站信息发送。第39位定义为信息的优先级和显示模式，即正常或紧急模式。在PIS系统车站服务器中，对应的紧急模式的解析是将信息优先最上层显示，并进行全屏方式进行显示。第40为寄存器定义为要发送的紧急信息ID，将对应的ID号发送至PIS车站服务器，有车站服务器选择对应ID的信息进行显示，且寄存器定义为开关量信号，即以0和1来分别判别不同的模式。下图3即为3号线AIS系统与PIS系统接口的寄存器点表。

当车站发送紧急情况，并由车站值班员在AIS工作站上确认启动联动模式后，此时AIS系统前置机会向PIS系统车站服务器依次发送这3个寄存器的信息，依次是选择为全站显示方式、显示模式为紧急模式、显示信息ID号为20的信息，由此当PIS车站服务器依次接收到此信息后，解析并转发至PDP/LED控制器，在对应的播表软件上实现进行信息的显示。

3 3号线PlS系统紧急信息联动显示的运行现状

目前3号线相关设备维护人员对PIS系统的紧急信息联动显示的测试中，发现实际运行过程中，当通过AIS联动触发显示紧急信息的时候不时会出现PIS系统紧急信息显示不成功的问题[2]。而且此类问题偶发性高，具体即表现为设备显示不出问题。以单个站点为例，若进行此项联动显示多次测试，显示成功率最高仅为85%，某些站点的显示成功率也仅为50%左右。在2017年3号线配合公交分局开展消防联动功能测试工作中，此问题暴露尤为突出，因此此问题急需研究解决。

进行深入分析，我们发现主要原因出现在PIS系统与AIS系统接口信息上。具体表现为当联动模式触发后，虽然从AIS前置机上依次按照顺序将信息进行发送，但是当PIS车站服务接收解析是会出现信息颠倒，顺序出错的问题，由于PIS系统的信息显示机制已经设定一定要按照全站显示方式、显示模式、显示信息ID号这3个信息进行接收，方能送达显示终端正常显示，因此接收信息的顺序问题，导致了本联动显示功能的问题。经统计，紧急信息在联动显示不成功的案例中，此类问题的故障率高达到90%左右，5%为软件权限设置不合理问题，5%为PIS系统运行软件崩溃无法显示的问题。因此我们必须找到以上故障原因的解决方案，方能解决PIS系统紧急信息联动显示不稳定的问题。

4 3号线PlS系统紧急信息联动显示优化研究

4.1 接口联动顺序优化

经过对比分析，我们发现大多数故障AIS前置机是有将信息依次按照顺序将信息进行发送，但是到接收侧的PIS系统就会出现接收信息顺序出错的问题。从接口协议上分析，并没有进行顺序转变的控制，AIS前置机依次发送，PIS车站服务器也依次接收。然而当在AIS系统前置机将进行按照全站显示方式、显示紧急模式、显示信息ID号的顺序进行发送后，到PIS侧接收有时会先接收到显示信息ID号，在接收到全站显示方式、显示紧急模式的内容，而且此类问题具有偶发性，时而正常时而异常。

对此我们的第一种解决方案是在每个寄存器的信息发送程序之间加延时子程序，AIS系统的前置机即在发送第一个寄存器信息后，程序上延时后在发送第二个寄存器信息，依次类推完成三个寄存器信息的顺序发送。经过测试，各寄存器信息发送之间加入延时，可以基本解决顺序发送的问题。

虽然在我们的第一种方案中基本可以解决信息接收顺序不稳定的问题，但是其也存在缺陷，即是延长整体程序的总执行时间。因为我们加入延时的程序为AIS系统中执行的一段子程序，目前3号线AIS系统其他所有程序的执行都需要先调用这个子程序，用于判别是否启动紧急联动模式。若反复调用该子程序，那么加入延时就会使AIS系统整体的程序执行时间过长，导致影响AIS系统其他功能的正常运行。如在3号线加大行车密度时，导致列车的报站信息计算时间过长，影响报站显示功能。

为了解决这个问题，我们从3号线的联动紧急信息内容入手进行分析。我们分析发现3号线从AIS系统的紧急信息联动显示无论在车站火灾、车站疏散等模式时有有以下特点[3]：①是每次的紧急信息显示都是向全站进行推送显示；②每次都是全屏覆盖显示固定的文字信息。因此我们完全可以用一个寄存器实现携带所有的信息，以解决信息接收顺序的问题。随后我们通过修改AIS系统与PIS系统之间接口软件，定义一个寄存器的标志位，通过这个标志位置0和1来区分不同的模式，当车站发送火灾、恐怖事件等紧急情况且触发联动模式时，将此标志为置1，表示已经触发紧急模式，当PIS车站服务器接收到1的标志信息后，将预置的固定紧急信息进行全站全屏信息推送显示。此方案PIS系统与AIS系统双方要修改软件的部分内容较少，较容易实现。当然其也有缺点，即不能选择发送信息的内容和模式为全屏信息还是滚动信息显示。但从3号线目前紧急信息显示内容和方式的实际情况来看，此方案是当前最能够解决信息接收顺序问题的最佳方案。经过测试成功率达100%。

4.2 触发权限优化

在紧急信息联动出现不成功的故障中，我们还分析出有5%的故障为软件权限设置不合理问题而导致的问题，

我们发现目前权限设置的情况是将OCC调度的PIS工作站权限设置为最高，AIS工作站其次，当出现PDP屏发送滚动条信息，由OCC信息调度下发的滚动条紧急信息是，由于其权限大于了火灾模式的权限，当车站发生紧急情况需启动联动模式时，此时车站的紧急信息由于权限问题是无法覆盖OCC调度发送的信息，因此在软件上就会出现发送错误的代码。

表1 修改前权限设置（数值越大代表权限越高）

我们要研究解决权限优先级问题的方案，我们也有从前面优化发送顺序的两种方案入手。由于第一种方案只是增加了延时，并没有改变紧急信息联动触发的方式，因此从根本上也无法解决权限问题。第二种方案可以将紧急信息的联动触发显示方式独立设置，设置单个寄存器进行触发，因此可以从权限上进行优化，因此我们对权限做了以下调整。

表2 优化修改后权限设置（数值越大代表权限越高）

通过调整权限值，我们进行权限优化后，使得紧急联动触发方式为本站的较高权限，此权限高于OCC工作站的权限，可以解决无法覆盖OCC信息的问题，因为当车站发送紧急情况时，当站的紧急信息时尤为重要的。另外，将维护人员的权限设置为最低至最高可调，可以实现在不同情况下含故障情况时的维护使用，保证不会出现显示信息无法撤销的问题。因此，我们通过实施方案二后再进行权限的修改，基本上就可以解决以上紧急信息联动显示的不稳定问题。

5 结论及后续研究方向

为解决3号线存在的紧急信息显示问题，可以从前面的论述看到我们开展了大量的研究对比的工作。目前从3号线联动紧急信息显示的方式来看，目前优化为采用设置单独寄存器进行触发的方式为最佳方案，且配合我们进行的权限优化，基本上是可以解决目前3号线PIS系统存在的紧急信息联动显示不稳定的问题。通过对此类问题的攻关，总结出最佳的方案和经验，这样也可以为我们后续线路的建设积累丰富经验。