城市轨道交通综合监控系统智能发展分析

2024-03-26武泽东

智能建筑与智慧城市 2024年1期

武泽东

（广州地铁设计研究院股份有限公司）

1 引言

目前，我国的城市轨道交通正在朝着全面数字化、自动化、高度智能化的方向发展。综合监控系统为城市轨道交通的运行提供了一个高效、统一的运行平台，特别是通过高效的分层、分散的计算机集成技术。应改为通过分层、分散的计算机集成技术，综合监控系统为城市轨道交通的运行提供了一个高效、统一的运行平台。城市轨道交通综合监控系统是一种以主干网络为基础的大规模监测系统，能够在监测系统软件平台上实现对多个专业的数据采集与控制。

2 城市轨道交通综合监控系统的应用现状概述

智能化的综合监控系统是指将彼此孤立的各设备控制系统通过网络化的方式进行连接，并监控或协调各子系统设备的工作，为乘客提供一个便利、快捷、舒适的乘车环境。在灾害来临时，最大程度地保障人身和财产安全，以达到“安全、高效、优质服务”的智慧城市轨道交通系统。智能综合监控系统包括电力监控、环境监控、车站辅助设备监控、通讯监控、列车运行监控、决策支持等6大系统。

3 综合监控系统的结构

在综合监控系统中，多采取分层管理的基础结构。一般采用二级管理、三级控制模式，将整个系统划分为中心控制层、车站控制层和现场控制层。

1）中央级综合监控系统

通过对各个分系统中心级的功能进行集成，实现了对综合监控系统的数据采集和二次处理，使其具有统计报表、中心联动、程序控制等多种功能。随着信息与资源的日益增长，集中式综合监测系统能够提供稳定、方便地数据共享与传输，为路网指挥中心、供电局地方调度中心提供数据支持。通过这些技术的综合运用，可以确保高品质的城市轨道交通运行[1]。

2）车站级综合监控系统

在每个站点都配备一个综合的站级监测系统，实现了自动整合和联网。综合监控系统能够从被控系统中读出数据，并对其进行处理、存储等操作，从而真实地反映出现场设备的工作状态；车站级综合监控系统具有相对独立的监测功能，为日常运行提供了更多的可能性，并使各站点的值班人员可以单独地进行监控。

目前，在轨道交通工程中，多采用分层、分布式的综合监控系统，但由于不同的运营要求，不同的系统会有不同的应用，比如中央集中式的系统，依靠以太网的连接功能，与各个站点的自动化子系统进行互联，避免了总投入加大。

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，可以对各个自动化子系统进行数据采集，并基于数据分析的结果，产生相应的解决方案。

首先，集成子系统能够实现中央、站两级的上位机的监控，但是一旦脱离了本系统，就很难完成上述功能。为使一体化子系统具有更好的上位机功能，必须有一套完整的监测系统来支撑，对各专业信息进行整合。其次，相互连接的子系统其特点与集成监控系统无关，但是通过监测数据交互，使操作人员能够根据综合监测系统进行目标操作，并能实现信息的交流与互联。

为了达到有效的一体化、互联的目的，必须将电力监控系统、环境与设备监控系统有机结合起来，并结合其他系统的运行要求，以互联的形式连接。但是，随着综合监控系统的不断发展，各种功能子系统如门禁系统、信号系统等必须与综合监控系统结合起来，否则会极大影响到系统的实际应用。

4 关于智能综合监控系统的关键技术分析

4.1 网络通信平台技术

网络通讯平台是各个分支系统传输各种信息的平台，包括语音、文字、图像、数据等。该系统由网络监控中心的平台进行分析和集成，并将其分配给对应的外接装置。同时，在平台上建立信息传递参数，对多余的信息进行筛选，使其在平台上进行透明传递，从而确保各种信息的准确、高效、智能化。因此，城市轨道交通的一体化监测系统就是通过各个分支网络将采集到的数据传输到一个能够实现语音、视频、图像、数据采集和分析的平台[2]。

4.2 数据信息共享平台技术

在采用共享平台的数据技术之前，首先在平台上设定适当的参数，从而实现对各子系统的实时采集和分析。信息共享平台是一种广泛应用于各行各业的技术，它可以让多个用户在同一时间内进行数据交互。另外，对城市轨道交通而言，通过对其数据库的数据进行研究，可以对其安全性、保密性、完整性等诸多问题进行分析，包括数据的安全提取、数据存储的安全、数据的安全利用等方面。

4.3 数据整合挖掘技术

当今社会，信息与智慧并存，城市轨道交通通过共享平台的数据技术，对采集到的数据进行了集中处理，从多个角度进行对比和分析，把隐藏在数据后面的全部信息都挖掘出来，运用大数据技术，将数据驱动与模型分析结合起来，对数据和信息进行收集，从而对城市轨道交通综合监控系统做出正确的预测。

5 综合监控系统在城市轨道交通领域的发展展望

5.1 应用广度的拓展

综合监控体系在应用领域的扩展主要表现在两个方面。一方面，综合监控系统的数据监控范围不断扩大，以国内早期建设的北京地铁5号线为例，其集成的系统有：电力监控系统、环境监控系统、PSD、ATS、火灾报警系统、TS、广播系统、CCTV、时钟系统CLK、乘客信息系统、PIS、TEL/ALARM 等系统。随着城市轨道交通系统中各种应用技术的不断进步，以及自动化、智能化程度的不断提高，综合监控系统在设计和应用上都得到了革新和发展，例如：AFC、门禁、综合办公网络、TIMS、UPS、电力质量管理、POSS、安全防护系统等。另一方面，由于综合监控系统所获得的信息和监测数据不断增多，势必要借助综合监控平台，向广大的使用者提供更多的信息和数据，从而使其表现形式更加多样化。在我国轨道交通建设工程中，已经有了对电力公司、城市电扶梯管理中心、消防指挥中心、轨道交通指挥中心等多个部门和单位进行数据传输的系统。在智能移动平台、智能终端和无线通信技术的快速发展下，物联网技术已经不再是单纯的概念。基于B/S结构的集成监测系统，为各种智能终端的监测数据提供了可能性[3]。

5.2 应用深度的拓展

随着综合监控技术的发展，综合监控系统需要接收和处理更多的数据，因此，综合监控系统对监测数据的要求也越来越高。综合监控系统的可靠性、实时性和自动化程度都是高层次综合监控系统的显著特点。

分层集成监测系统必须满足系统的实时性要求。由于缺少深度整合和子系统联接方式，无法将数据采集、处理、呈现、传输等一次完成，需要在数据处理中加入转化和再处理环节，直接影响了系统的实时响应和控制性能。

在可靠性方面，MTBF 是指系统的平均失效时间，由n个子系统构成的串联系统，其平均无故障时间为1/MTBF1+1/MTBF2+1/MTBF3+1。从公式可以看出，串联的系统或装置的增多，会显著减少系统的无故障时间。综合监控系统与专业系统的一体化，既可以降低系统的资源消耗，又可以大大提高系统的可靠性和实时性。

通过将各专业子系统与综合监控系统进行整合，使其能够获取更加完整的子系统监测信息，从而使系统能够更加迅速、稳健地进行系统之间的协同管理，提高对灾害与紧急事件的反应能力和处理速度。就国内轨道交通综合监控系统的应用现状而言，可以将电力监控系统、环境与设备监控系统整合到综合监控系统中，使其他专业子系统与监控系统之间通过互联的方式实现数据信息共享[4]。

当然，在轨道交通上，随着各种监控系统的发展，广播控制、视频控制、应急广播控制等都在不断地被开发出来，但各子系统之间的联系效果并不是很好。

综合监控系统的应用深度扩展，不仅体现在对各子系统的深度整合上；还表现在从最初的支持调度管理，到后来逐渐发展到对调度管理、维护管理、第三方数据支持等。其中最具代表性的就是智能分析和辅助决策以及能源效率管理[5]。

1）智能的数据分析和决策支持

随着城市轨道交通的全面发展，城市轨道交通的综合监控逐渐成为一个立体的监测网络。大数据的出现，改变了商业、科技、医疗、政府、教育等各个领域。大数据技术与应用研究是社会、经济、科学发展的必然要求。随着数据不断“膨胀”，需要对大数据进行分析，并逐步将其用于数据的分析与处理。从全面的监测管理、维护管理、第三方数据支持等几个方面来看，数据分析、处理、支持是未来的发展方向。

2）能源效率的管理

能源效率管理是一个涉及面很广的综合概念，它的核心内容就是通过对系统内部的各种信息进行综合分析，使各个子系统之间的操作方案得到最优化，并进行合理的协调控制，从而获得最大的环境效益和经济效益。目前，节能减排已经成为人们生产生活中必须重视的问题。在电力系统中引入电能质量管理系统、环境与设备监控系统可以针对不同季节、不同时段设计控制模式，是节能管理的典型应用。综合监控系统在轨道交通节能管理中的一个重要任务，就是通过对大量、全面的系统数据进行深入挖掘和分析，使子系统的优化操作更全面、更灵活。