城市轨道交通综合监控系统的技术发展

1 引言

随着我国国民经济的发展，已经进入到城市轨道交通的大发展时期，2011年我国已建成地铁480公里，2020年总里程将达6100公里。北京、上海、天津、武汉、大连、南京、重庆、青岛、沈阳、哈尔滨、杭州、苏州、成都、西安、长春等以及以广州和深圳为中心的珠江三角洲、长江三角洲地区都已经或将要陆续开工几十条地铁、轻轨线。到时候城市内甚至城市与城市之间，将组建成为一个庞大的地铁、轻轨网络。在这样一个轨道交通大发展的背景下，推动了各种新技术，特别是自动化技术与信息技术在轨道交通中的应用融合，有利于建成从运营自动化、单线路运营到线网运营管理及决策的完整的城市轨道交通自动化集成系统，符合城市轨道交通“人文交通、科技交通、绿色交通”的战略发展要求。

城市轨道交通综合监控系统(Integrated Supervisory Control System，简称ISCS)是指对城市轨道交通线路中所有电力和机电设备进行监控的分层分布式计算机集成系统，包含了内部的集成子系统，并与其他专业自动化系统互联，实现信息共享，促进城市轨道交通高效率运营。作为通用SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，即数据采集与监视控制系统)系统在城市轨道交通行业的具体应用，综合监控系统用系统化方法将各分散的自动化系统联结为一个有机的整体，实现轨道交通各专业系统之间的信息互通、资源共享，提高各系统的协调配合能力，高效地实现系统间的联动，提高了轨道交通的整体自动化水平，增强应对各种突发事件的应变能力，提高轨道交通的运营管理水平，提高轨道交通服务质量和服务水平，更好地为广大乘客服务，为建设数字化轨道交通打好基础，有利于改进轨道交通资源管理水平，提高经济效益。

按照IEC 62264(GB/T 20720)企业控制系统集成(Enterprise-control system integration)标准推荐的层次模型，SCADA系统正逐步与MES(Manufacturing Execution System，即制造执行系统)系统融合，逐渐从实时监控向工厂生产计划调度方向延展。同时，在我国“国民经济和社会发展十二五规划”中，明确提出“有序推进轻轨、地铁、有轨电车等城市轨道交通网络建设”和“推动信息化和工业化深度融合”。现有综合监控系统为工业化和信息化在轨道交通领域的深度融合奠定了基础，通过信息化可扩展综合监控系统的范围和提升综合监控系统的层次，支撑和引领综合监控系统向智能化方向发展，实现管控一体化。

2 综合监控系统的技术现状

2002年，北京地铁13号线首次实施“供电、环控和防灾报警综合监控自动化系统”。至今，深圳、广州、北京、上海、武汉、西安、成都、重庆、天津等地铁线路均设置了以供电设备监控和机电设备监控为核心的综合监控系统。综合监控系统一般以电力监控、环境与设备监控为核心进行集成;通过与屏蔽门、广播、闭路电视等系统进行界面集成，显示其系统信息的同时，具备对其底层设备的控制功能;另外，还与列车自动监控系统、时钟系统、火灾防护系统、乘客信息系统等系统进行互联，只接收相关信息，在必要的情况下，由人机界面推出窗口进行显示，而不进行控制。典型的综合监控系统构成如下图1所示，包括控制中心系统、各车站管理系统、停车场和车辆段监控系统、网络管理系统、设备管理系统以及培训管理系统等组成。

综合监控系统采用主备、冗余、分层、分布式C/S结构，分为车站级综合监控系统、中心级综合监控系统以及骨干网三层，实现为热备、冗余、开放、可靠、易扩展的计算机系统。系统提供的主要功能有：

1)ISCS基本功能：包括数据采集与处理、数据点管理、通用图形界面、监视、远程控制和操作、联动、报警和事件列表、雪崩过滤、时间同步、系统安全与权限管理、统计和报表、历史数据存档和查询、历史和实时趋势记录、冗余设备切换、系统备份和恢复、降级模式;

2)电力监控功能：

• 监视电力设备的运行状态，如开关位置、故障状态、电压、电流等;

• 通过单控、顺控命令对开关设备(例如750V、10KV开关设备)进行分、合操作;

• 对开关保护装置进行保护复归操作;

• 根据系统运行方式的需要，对供电系统设备的保护软压板进行投退操作;

• SOE事件记录、故障录波显示

3)环境与设备监控功能

• 远程控制功能。可对单个设备或成组设备进行单设备控制或系统组控，其中控制命令包括：风机的启动、停止控制;风阀开、关控制;照明回路合、分控制;电扶梯的启、停和方向控制;系统组控启动、停止控制等。