基于城市轨道交通综合监控系统智能发展分析

孙 斌

（北京铁城建设监理有限责任公司 北京 100855）

0 引言

随着城市化进程的加快，城市轨道交通已成为城市交通系统中必不可少的组成部分，且目前正处于快速发展阶段。 随着城市轨道交通规模的不断扩大，对于城市轨道交通系统安全、稳定、高效运行的要求越来越多。 在计算机技术、信息技术、网络技术以及通信技术快速发展的基础上，综合监控系统中的计算机网络系统、综合监控系统与其他子系统之间实现了资源共享与信息共享，形成了一个完整的自动化控制体系。 为此，本文将深入探讨城市轨道交通综合监控系统的智能发展，为城市轨道交通正常运营提供参考。

1 城市轨道交通智能检测与控制系统概述

1.1 城市轨道交通智能检测

随着社会发展及信息化水平的提高，城市轨道交通作为重要的交通设施得到了广泛的应用。 城市轨道交通综合监控是我国重点研究开发的大型智能技术产品，能够有效地对轨道交通车辆运行状态进行实时监测、分析并报警。 城市轨道交通综合监控系统是以计算机网络技术、多媒体通信技术、智能控制技术、信息集成技术为基础，利用先进的智能监控设备，实现对城市轨道交通各种运营设备的集中管理、统一控制和高效运营，从而保障城市轨道交通安全运行。 城市轨道交通综合监控系统可实现对列车运行过程的监控、管理和控制，以及与车站的联动控制，实现对列车运行过程中各种设备运行状态及安全状态的实时监测、显示和记录，实现对车站内环境安全、设施设备状态、消防与应急预案等运营状况进行有效的监控，为运营管理人员提供科学的决策依据，从而保证城市轨道交通运输安全、可靠地进行［1］。

1.2 城市轨道交通控制系统

城市轨道交通控制系统是一个与通信、信号、信息有关的综合系统，是地铁列车运行的指挥控制中心，也是整个城市轨道交通系统的核心。 控制系统是轨道交通系统的核心部分，也是城市轨道交通系统的大脑和神经中枢。控制系统为实现安全、可靠、高效的运营提供了技术保障。其中，综合监控系统是控制系统的核心部分，在整合地铁各专业系统功能的基础上，对列车运行状态、通信状况、环境状况等信息进行实时监控和管理，并可为乘客提供各种服务信息，为列车驾驶员和地铁工作人员提供调度指挥、故障处理和设备维护等支持。 综合监控系统通过对车辆段及车站进行集中监控，使调度员如同置身于车站控制室指挥列车运行，从而有效地提高了车辆段及车站的运营效率［2］。

城市轨道交通控制系统主要功能包括：①对车站及车辆段的设备状态进行监视，对行车作业进行指挥控制，对故障进行报警。 ②收集并处理各种信息，对车站及车辆段进行作业指挥。 ③按照行车调度命令或有关规定，控制列车运行。 ④维护运营设备和车辆，保证正常使用和安全运行。 ⑤进行各种信息处理、统计、分析，为车站和车辆段提供管理手段。 ⑥向有关部门提供各类数据、报表及统计信息，供领导决策。 ⑦为维护运营设备提供各种技术支持。

2 智能综合监控系统的特点、结构和效果

2.1 智能综合监控系统的功能特点

智能综合监控系统在设计时，应根据城市轨道交通工程的特点，充分考虑运营需要，实现对城市轨道交通运营管理中各专业设备、系统的集中控制与管理。 在保证安全的前提下，实现对车站环境、设备系统、通信系统等运行状态和操作控制等功能的集中监测和管理，并且保证各系统之间能够协调工作、相互配合，发挥综合监控系统最大效益。 智能综合监控系统能够为城市轨道交通运营提供及时有效的数据支撑，并实现对综合监控系统运行状况的实时监测、数据存储与分析，保证设备设施状况以及各类控制功能与操作的实时可靠，实现综合监控系统对城市轨道交通运营管理的自动化、智能化和现代化［3］。

2.2 智能综合监控的系统结构

随着计算机技术和网络技术的发展，城市轨道交通综合监控系统已经发展为一个数字化、智能化、网络化的系统，在各子系统之间采用开放式、分层分布式体系结构，构成一个结构层次分明、功能完备、互联互通的综合监控系统。 智能综合监控系统基于网络的分布式结构，包含基础设备层与数据管理层。 基础设备层包括现场监控设备及数据采集设备，主要实现对各专业子系统及现场设备的监控。 数据管理层是基于基础平台，通过应用服务器将各类采集设备和系统数据集中起来，实现对各类系统和现场设备的综合管理［4］。

2.3 智能综合监控系统的联动效果

对于地铁而言，综合监控系统是为了保障安全运营而设置，其目的是将整个轨道交通的运营风险降到最低。 在智能综合监控系统中，主要是围绕着设备的运行状况来设置的，以便于快速准确地找到故障点。 对于综合监控系统主要的作用是在轨道交通运营过程中实现与其他各系统之间的联动。 从目前城市轨道交通综合监控系统的功能来看，主要包含了以下几个方面：一是能够在发生火灾、紧急情况时发出报警信号；二是能够在出现紧急情况时将设备信息与其他系统进行联动；三是能够对设备运行状态进行实时监测，并且在发生故障时及时报警［5］。

3 综合监控系统的结构

3.1 中央级综合监控系统

中央级综合监控系统是一个综合的信息集成与控制系统，是由地铁运营公司的监控中心、调度中心、车站监控中心等不同层次的网络组成，在保证各专业系统独立运行的前提下，实现对车站内及车辆段内各种设备设施、运营管理及行车调度的集中统一管理，为各专业提供统一的监控信息平台。 它是地铁运营管理人员实时对列车运行、车站设备设施状态、设备故障等进行控制和监视的有力工具。 系统架构不仅要实现中央与车站、车站与各设备间的信息交互和共享，而且系统功能要具有开放性和可扩展性，实现以“集中监控、分散管理”为原则的资源共享，实现数据集中存储和管理，实现信息统一发布、信息标准化、信息共享化、资源整合化，实现全网统一管理、统一调度，还要实现全网统一故障诊断，全网统一资源调度，全网统一运维管理［6］。

3.2 车站级综合监控系统

城市轨道交通车站级综合监控系统是为列车运行提供安全保障的重要系统，是实现列车运行状态实时监控和数据采集、分析、处理，为地铁运营提供运营指挥、安全保障、运营管理等功能的重要设备系统。 车站级综合监控系统是在对轨道交通车站的环控、电源、消防和环境监测等子系统进行监测，并对监测数据进行采集和分析处理的基础上，实现对车辆段、停车场、车站及附属设施设备的集中监视和控制。

3.3 综合监控系统与自动化子系统的集成、互联

城市轨道交通自动化系统通过对信号系统、通信系统、综合监控系统和防灾报警系统的有效集成，可以实现综合监控系统与自动化子系统的联动，形成一个完整的综合监控系统。 由于地铁线路长、车站多，设备众多，因此各子系统之间都存在一定的独立性，且缺乏统一的标准，在实际工程中各子系统独立建设，无法实现与综合监控系统的联动。 由于各子系统之间没有统一的标准，部分设备供应商提出了各自独立的接口，难以实现信息共享和集成。由于设备种类繁多，产品型号不同、技术参数不统一、接口标准不统一、通信协议不同等原因，造成接口转换工作量大［7］。

城市轨道交通综合监控系统是对城市轨道交通控制系统、信号专业设备等各子系统进行综合协调、集中监控的综合性系统。 由于城市轨道交通工程的复杂性，各个子系统的子系统结构各不相同，所以集成和互联是城市轨道交通综合监控系统的一项重要技术。 为此，应在各个子系统内部进行集成，采用软件平台，通过统一的数据接口格式和通信协议，将不同系统的数据统一到综合监控系统中，采用第三方软件平台，将各个子系统的功能模块进行集成。

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

为适应轨道交通规模不断扩大的发展趋势，综合监控系统也在向高集成度、高可靠性、高安全性的方向发展，从而满足城市轨道交通的自动化、网络化和智能化需求。 为此，需要引入一种先进的网络通信技术，该技术具有传输速率高、抗干扰性强、可靠性高等优势，可以实现海量数据的实时传输和远程控制。 目前，网络化综合监控系统发展已形成以IP 技术为基础的基于以太网的分层分布式网络架构，可满足不同业务类型对网络的需求。 主要包括以太网、远程控制、数字通信、视频监控、视频会议等多种应用，可广泛应用于轨道交通各个子系统之间的数据交换［8］。

4.2 数据信息共享平台技术

随着城市轨道交通的快速发展，人们对信息资源的需求也越来越大。 针对此现状，综合监控系统应具备能够提供有效、实时和丰富信息的能力。 为此，开发一个数据共享平台是非常必要的。 该平台主要包括以下几个功能：一是基础信息管理，包含企业资料、产品库、服务目录等。 二是基础信息查询，实现对相关数据进行检索并生成相应的统计报表。 三是信息汇总分析，根据用户权限设置相应的查询条件，并且按照对应的权重计算出结果。 四是地图导航，显示各车站站点信息、列车时刻表以及换乘线路图等。

4.3 数据整合挖掘技术

数据整合挖掘技术是在综合监控系统中应用的一种新型、高效的数据分析和处理方法。 主要通过对监测到的海量原始数据进行分析，从中发现新规律或趋势，并帮助人们做出正确决策。 目前，国内外关于数据整合挖掘技术的研究正在不断深入，并取得了较好的进展。 数据整合挖掘是一种用于对海量数据进行处理和分析的技术。 可以帮助企业了解市场上所处位置，发现潜在客户群体，并为营销计划提供重要依据。 数据整合挖掘的主要步骤包括：收集、整理相关信息，获取基本统计资料，对原始数据进行标准化和规范化处理，进行数据分析与研究等。

5 城市轨道交通综合监控系统智能化发展趋势

5.1 综合监控系统的集成优化扩展及面向对象的延伸

随着城市轨道交通的发展，综合监控系统已成为必不可少的重要组成部分。 由于目前我国地铁运营规模巨大、项目复杂程度高、维护难度大等特点，综合监控系统应该具备集成优化扩展能力来应对众多突发事故和自然灾害的影响。 为此，研究人员提出了一种基于数据融合技术的新型综合监控平台ECPI。 该平台通过对轨道交通沿线各站的传感器数据进行采集、分析与处理，并汇集到ECPI中统一管理，不仅可以为工作人员提供实时监测信息，而且还能帮助人们预测灾害可能发生的概率和位置，从而提高应急反应效率［9］。

5.2 综合监控系统的安全风险管控升级

随着城市轨道交通的快速发展，综合监控系统日益成为重要的基础设施。 然而，由于受到某些因素的影响，系统也面临着诸多安全风险。 其中最突出的是数据信息共享平台技术所导致的信息安全问题。 许多城市都采用分布式信息系统来管理城市交通网络，可以方便与其他城市交换车辆和人员信息。 但是，此方式也存在严重的信息安全隐患。 因为大量的数据信息都储存在集中式数据库中，一旦遭到黑客入侵，就会造成巨大损失。 此外，集中式管理系统还容易受到传统信息安全措施如防火墙、杀毒软件等的威胁。 为解决安全隐患，综合监控系统开始利用云计算技术来提高安全性。

5.3 综合监控系统的数据分析及应用扩展

随着我国城市轨道交通建设的飞速发展，综合监控系统已成为铁路运营、管理和维护工作中必不可少的重要技术手段。 为了进一步提高综合监控水平，需要进行数据分析与应用扩展。 在实际工程应用中，可以通过数据挖掘和人工智能等方法来实现智能分析功能。 要将集成优化后的各种历史监测信息存储起来，利用人工智能技术来学习海量数据并解决复杂问题，结合应用实例，提出针对不同地区、不同阶段、不同行业特点的解决方案。

5.4 综合监控系统的网络化运营管控发展

随着城市轨道交通的迅速发展，综合监控系统已成为保障轨道交通正常运营和安全运行的重要手段。 为实现地铁智能运营，综合监控系统应该具备良好的网络化运营管控能力。 综合监控系统的网络化运营管控发展主要体现在以下几个方面：一是对各类信息资源进行整合，实现资源共享；二是通过互联网技术与传统监控方式相结合，提高监管效率和管理水平；三是充分利用云计算等技术手段，提升数据存储、处理能力；四是充分发挥大数据时代“智能”作用，运用人工智能技术分析海量数据，及时发现问题隐患并采取有效措施加以改进。 随着科技的进步，城市轨道交通综合监控系统将不断得到完善，为乘客提供更加安全、便捷、舒适的乘车体验。 为此，城市轨道交通信号控制中心对原有视频编码、传输、存储等技术进行了升级改造，并在此基础上开发出了一套智能化、实时性强的综合监控系统。

6 结语

综上所述，综合监控系统是城市轨道交通智能化的重要组成部分，智能化发展在国内还处于起步阶段，正面临着前所未有的机遇和挑战。 随着物联网、云计算、大数据等新一代信息技术与城市轨道交通的深度融合，综合监控系统将迎来智能化发展的契机。 随着我国城市轨道交通行业的不断发展，综合监控系统也将迎来智能化发展的黄金时期：综合监控系统将随着互联网＋、人工智能、大数据等技术应用，结合自身发展规律，在网络安全、智能运维、设备管理等方面逐步向精细化、集成化方向发展，逐步实现运营管理的智能化。