综合监控系统集成平台比选方案的探讨

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摘要：根据宁波市轨道交通建设规划，2020年宁波市将建成轨道交通3条线路共计102公里，从而基本形成城市轨道交通网络，营运里程达到173公里。随着多线路的网络运输格局形成，为保证轨道交通路网的安全、集约、高效运营，实现信息互通、资源共享、运营组织协调和突发事件应急处置，建立高效的综合监控系统十分必要，而综合监控系统集成平台设计又是系统设计的重中之重。

关键词：轨道交通、综合监控、集成平台

中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号：

1 综合监控系统集成模式背景

轨道交通综合监控系统接入的子系统主要分为两大类型：集成、互联。综合监控系统通过对车站各相关机电系统的集成和互联，实现信息互通和协调互动。对子系统集成，是指综合监控系统完全取代子系统层次的监控功能，子系统的数据处理、监控、HMI通过综合监控系统完成，被集成的子系统成为综合监控系统的一部分；对子系统互联，是指综合监控系统与各子系统之间存在数据交换但其数据处理相对独立，被互联子系统具有独立的监控和管理功能，综合监控系统与子系统存在接口，通过接口完成信息交换，实现联动等功能，互联子系统具有完整的操作界面和功能实现，可以脱离综合监控系统独立运行。

综合监控系统的集成模式，即分别集成和互联哪些子系统，这综合监控系统设计中要首先考虑的问题。从目前国内外城市轨道交通综合监控系统设置情况来看，主要有两类比较典型的系统集成模式：以机电设备监控等为核心的集成模式和以信号系统为核心的集成模式。

1.1方案一、采用以机电设备监控为核心的集成平台

该方案采用以机电设备监控为核心的集成平台作为综合监控的系统平台。相关监控系统如：电力监控系统（SCADA）、环境与设备监控系统（BAS）、火灾自动报警系统（FAS）、屏蔽门（PSD）和防淹门（FG）等可在一个统一的平台上进行集成。而轨道交通的最重要系统-信号系统则采用独立构建方式。此模式下，ATS系统与综合监控系统分开构建，但通过通信接口进行双向信息交换，ATS的必要信息全部接入综合监控系统，综合监控系统可利用这类信息实现必要的联动功能，基本满足运营管理的需要。

目前北京、上海、杭州、广州、西安、成都等各地实施的已建和在建轨道交通工程中综合监控系统都采用了这种平台构成方式。

1.2方案二、采用以信号系统为核心的集成平台

该方案采用以信号系统的ATS为核心作为综合监控系统的集成平台基础，在此基础上将SCADA、BAS、FAS等系统也纳入综合监控系统的集成范围，综合监控系统应能实现ATS原有上位机监控功能。车站信号系统轨旁现场设备和ATP/ATO控制设备独立构成一个相对完整的系统，信号系统车站控制器通过通信接口接入车站级综合监控系统。集成功能包括监视列车位置信息、列车在轨道发生故障信息、列车到站和离站信息、列车门故障屏蔽门关闭预报警信息、信号系统设备的运作等信息；对列车日常运行进行管理功能，包括扣车、越站、退出服务和停运等功能；提供对列车日常的辅助功能；通过决策支持系统发出决策控制命令等功能。

采用以行车调度为核心模式的综合监控系统在国外轨道交通已有成功的范例，例如法国巴黎轨道交通、新加坡轨道交通和香港轨道交通等。

2 综合监控系统集成模式方案对比

上述方案一和方案二集成范围、实现功能、软件平台、调试难度等方面各有不同，现将上述两方案进行各方面比选。

2.1方案一、采用以机电设备监控为核心的集成平台。

① 机电设备监控系统是轨道交通工程中分布最为广泛的系统，SCADA、BAS、FAS三大子系统监控点数占了总监控点数的80% 以上。无论是环境与设备监控系统、火灾自动报警系统和电力监控系统，还是屏蔽门和安全门，这些监控系统的功能具有通用性，所以综合监控系统平台以机电设备监控系统为基础，在技术上是可行的、成熟的。

② 从工程实施经验上来说，现在从事综合监控系统实施的集成商大都有从事SCADA、BAS工程的丰富经验，可考虑与综合监控系统进行捆绑招标，减少系统间的接口工作量，为工程实施带来方便。此外，综合监控系统的通用功能基本满足SCADA、BAS子系统要求，软件的通用性好，开发难度少，具有很高的工程效率和性价比。③ 采用以机电设备监控为核心的集成平台与当前我国轨道交通管理水平相适应。从早期的北京13号线到集成互联范围基本涵盖轨道交通所有系统的广州三、四号线，都将供电系统、环境与设备系统和其他机电设备系统集成在一起，并且成为后续线路的重要借鉴，用户大多也以此建立起成熟的、配套的管理机构和制度。

因此，综合监控系统以机电设备监控为核心进行构建，集成SCADA、BAS能够给系统功能设计、调试、运营维护管理带来方便。

2.2方案二、以信号系统为核心的集成平台模式。

通过信号系统，可有效提高综合监控系统的集成广度，提高运营行车效率，综合监控系统和信号系统能更加紧密有机地结合在一起协调工作，从而推动宁波市轨道交通的整体自动化水平迈上一个新的台阶，达到国际先进领先水平。

但信号系统作为集成平台的基础是受到本地运营的实际需求、投资成本、技术水平、工程周期和工程难度等方面因素制约，应根据本线路的实际情况进行选择。目前，以宁波市轨道交通的实际情况和国内外集成技术水平的发展状况，实现以信号系统作为平台基础还存在以下几个难点：

① 从技术水平和投资成本上来看，ATS系统的国产化尚待时日，具备ATS功能的国内软件平台还不成熟，如果需要集成ATS系统，则只能采用国外成熟的具备ATS功能的软件平台，这样会造成投资成本大大增加，性价比不高。

② 从工程实施难度上来看，由于集成ATS系统的前提条件是信号系统必须完全开放协议。目前主要的信号设备供货商（例如西门子、阿尔卡特、阿尔斯通等）采用的通信协议都基本是专有协议，非国际或行业标准，技术开发难度很高。

③ 从工程建设周期控制上来看，根据国外潜在集成商的成功经验，如采用集成ATS的方案，综合监控与信号系统的接口的开发量很大，约占所有接口开发总量的1/3－1/2，接口点数约5-6万点（以新加坡东北线为例），这样应用软件整体开发及调试周期必然较长，约4-5年（以新加坡东北线为例）。而根据目前宁波市轨道交通建设速度，系统调试工期安排较紧，一般对集成商的软件开发及调试周期要求约2-3年。因此正常的软件开发周期与工期安排的不适应性会导致工程实施周期加长、难度加大。

④ 从轨道交通运营的实际需求上来看，集成ATS系统将对运营管理人员的素质要求更高，而目前我国运营管理人员的水平与全能操作员或跨专业操作员大要求还存在一定的差距。通过控制中心的接口，综合监控系统与信号系统进行双向信息交换，ATS的信息有选择的接入综合监控系统，综合监控系统可利用这类ATS信息实现一些必要的联动功能，也可满足国内轨道交通运营管理的日常需要。

因此在国内轨道交通项目集成ATS的必要性值得进一步研究探讨。

3 结论

根据国内外轨道交通综合监控系统发展趋势与集成平台选型分析，结合宁波轨道交通建设现状，采用以机电设备监控为核心的集成平台的综合监控系统是较为稳健的可行方案，同时也得出如下结论：

① SCADA、BAS、FAS这三个系统监控点数占了总监控点数的80% 以上，是基本的底层实时元素，应该集成到综合监控系统中，并作为综合监控系统信息平台的集成基础。

② 鉴于以SIG系统为基础的集成平台的实施存在诸多问题、为保证行车安全应保持SIG的独立性，不宜作为信息共享平台的基础，只宜通过接口装置与综合监控系统互联。

4 结束语

本文以宁波市轨道交通建设为背景，介绍了国内外轨道交通综合监控系统集成平台方案，对国内外两种典型集成平台从技术水平、实施难度、运营需要等方面进行了具体的分析与讲解，给出了适合宁波市轨道交通现状的综合监控系统集成模式及集成与互联范围的建议 ，对后续的轨道交通综合监控系统集成平台建设具有一定的参考价值。

参 考 文 献

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