论文部分内容阅读
摘要：目前在国内外许多地铁项目中对车站机电设备的监控都采用综合监控系统，这种新的监控方式较原来各系统独立设计的分立式监控系统功能有了显著的提升。文章结合深圳地铁一期续建工程及二期工程综合监控系统的建设经验，就综合监控系统的系统配置选型、集成子系统和互联子系统的选择范围、系统骨干网络的设置方案等进行全面分析，为后期地铁建设项目合理设计综合监控系统方案提供了比选依据。
关键词：综合监控系统；系统配置；集成与互联；综合监控方案比选
中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1009-2374-(2011)12-0024-02
一、地铁综合监控系统概述
综合监控系统(Integrated Supervision andControl System，简称为ISCS)，是随着现代计算机技术、网络技术、集成技术发展起来的一种监控设计系统，具有典型的大型分层分布式监控系统和CIMS(Computer Integrated Manufacture System)结构特点，一般由中央ISCS系统、车站ISCS系统、现场控制系统等部分组成，它把地理和管理上分散的各系统进行集中监控和管理，有效的解决了各子系统设备种类多，监控分散，人机界面平台、风格和操作不统一的问题，较原分立式监控系统的管理效率有了大幅度的提升。现在综合监控系统已经在国内外地铁建设中多有应用并且取得了不错的效果，实现各系统之间的信息共享与联动平台，提高了地铁系统运行的安全性、可靠性。此外，综合监控系统性价比较高，能够减少重复投资和后期维护成本，降低地铁线路的运营成本，因此深受地铁项目建设的欢迎。
国内外很多著名的地铁项目都采用了综合监控系统，国外的如西班牙毕巴尔巴额地铁、法国巴黎14号线、香港地铁将军澳线等；国内的如深圳地铁1号线续建工程、2号线、5号线及广州地铁3号线、北京地铁10号线等。鉴于综合监控系统在国内外地铁项目的成果应用，今后地铁建设车站机电等设备监控采用综合监控系统是大势所趋。
二、综合监控系统方案比选
虽然大多数地铁车站机电设备监控都采用综合监控系统，但是由于当前国内外在综合监控系统上尚未形成明确的标准和规范，受到计算机集成技术、网络技术、通信技术发展水平和运营管理水平的影响，已建成的综合监控系统的在系统配置、集成／互联范围、系统骨干网络的设置等方面存在明显的差异，因这些综合监控系统的核心构件存在着较大差异，因此系统性能也有较大区别。在后期的地铁建设中该如何去选定综合监控系统的核心构件，这是一个决定综合监控系统性能的重要课题，下面就对综合监控系统的系统配置、集成与互联范围、系统骨干网络的设置等进行方案比选分析：
(一)系统配置方案比选
综合监控系统的系统配置方案受运营管理模式、采集信息的处理方式以及中央级存储和管理数据量的大小等方面因素的影响，在构成中主要分为三种方案。
方案一：在中央级设置冗余的全局实时和历史数据服务器，将车站级的所有联网子系统的全部数据实时地采集到中央级来进行统一的管理和控制。由于数据量庞大，处理复杂，需要分别设置实时数据服务器和历史数据库服务器，以便监视和控制全线所有监控对象，实时反映现场状态并进行及时的响应和存储。车站级仅设实时服务器，仅保存本站所需的、常用的、重要的数据和参数。
方案二：综合监控系统不设置全局性控制服务器及实时数据服务器，车站级作为数据收集、处理和保存的核心；中央级综合监控系统仍设置冗余的实时服务器和历史服务器，但其软硬件配置上与车站级服务器属于同一档次。在中心数据库中不收集、保存和管理全局数据，仅保存控制中心监控所需的、常用的、重要的数据和参数，一般数据和参数根据所需临时访问各车站数据库。
方案三：车站分为集中站和分站，中央级综合监控系统设置冗余实时服务器和冗余历史服务器，中心不担负每个车站级实时数据处理，只负责必须由中央级实现的功能，而将大量实时数据处理功能下放到车站一级。车站一级又分为集中站和分站，每3～4个车站设置一个集中站(与信号系统集中站的设置一致)，其余为分站。集中站设冗余服务器，负责各站的数据处理，分站不设服务器。系统采用分布式数据结构，车站主要负责系统联动与模式控制功能。
从上述系统配置来看，方案一、三适合将来向更先进的无人管理模式过渡，而方案二不适合；综合考虑系统安全和成本方面，方案一的安全系数最高，可以有效解决数据丢失的问题，而方案二、三安全性要差一些；在成本上方案二的成本最高，方案一相对较少，方案三最少；在可扩展性方面，三个方案均应采用分布式模块化体系结构，其差别主要在方案一、三中央级结构庞大，扩展代价相对于方案二要高，由于方案三车站级采用集中站／分站结构，其扩展灵活性比方案一、二要低。综合考虑到地铁整体运营管理模式、维修管理模式及维护成本，推荐采用方案一。
(二)集成与互联方案比选
现在综合监控系统集成与互联方案上主要有三种类型，也就是全集成、准集成、信息集成，不同的方案有不同的特点和优势，其中准集成方案在国内的应用的最为广泛，广州地铁3号线、4号线、7号线，深圳地铁1号线续建工程、2号线及5号线等都使用这一方案。综合考量之下技术人员认为准集成方案在技术上有一定的先进性，建设成本较低，建设经验较多，技术上相对比较成熟，因此选择准集成方案作为综合监控系统的集成与互联方式。具体见下表：
(三)骨干网设置方案比选
在骨干网设置方案有两种选择，第一种方案也就是采用独立组建光纤直联的环形冗余的千兆以太网，该种设置方案系统相对独立、维护管理较为简单的特点。而缺陷也相对比较明显，在技术成熟度上相对还是比较欠缺，并且由于需要六芯光纤，系统物理层的冗余保护主要是由以太网络层承担的，该种设计方式一旦出现问题将会对整个综合监控系统产生致命的损害，在安全性上相对比较差。第二种方案是通信传输系统向综合监控系统开放网络资源，该种设计方案的优点比较突出，其物理层的冗余环保护由通信传输系统完成，且相对于网络层透明，在保证传输可靠的前提下回避了以太网技术冗余保护技术复杂、效果较差的矛盾，相对于第一种方案，在安全性上有了比较明显的改善，在系统维护管理想也相对比较简单。其缺点是逻辑独立以太网，占有了系统的部分通信通道，导致系统的通讯效果相比第一种效果要差一些，并且整体投资商要高于第一种方案。经过充分比对，认为第一种方案的安全性较差是系统本身设计的问题，该安全问题直接源于系统设计本身，一旦采用之后以现有的技术很难做到通过升级、改造等手段提高该方案的安全性，虽然成本较低，但应用安全风险较高。而第二种方案虽然成本较高，且是一种非独立光纤设计方式，占用通信通道之后通信效果会受到一定影响，但可以采取其它辅助通信手段弥补，而且骨干网的运行相对第一种方案要好一些，从长远来看后期维护费用低。因此，推荐选择了第二种方案作为骨干网设置方案。
(四)其它重要软件及硬件的比选
软件方面主要需注意组态软件的比选，目前流行的组态软件有MACS SCADA、CITECT、IFIx等，这些软件都是采用c/s结构，由浏览器、工程编辑器、图形编辑器、代码编辑器四个部分组成。深圳地铁一期工程采用CITECT组态软件，二期工程采用MACS SCADA(V3.0)组态软件，性能都较为稳定，价格适中，各设计人员可根据需要选择。
硬件方面主要注意服务器、互联通信设备(包括FEP、MOXA卡、通信控制器等)、PLC等，硬件的比选需注意产品的稳定性、兼容性，选择品牌产品可减少日后的维护量，当然品牌产品价格会相对偏高。
三、结论
1、做好综合监控系统配置、集成与互联子系统范围、骨干网设置方案等的比选是综合监控设计成功的基础。
2、在地铁综合监控系统比选的过程中应从项目设计阶段就做好方案技术选择工作，在具体选择的过程中一方面要考虑到综合监控系统设计方案的先进性与可靠性，还应该与地铁管理、技术未来发展需要相适应。另一方面，还应该考虑方案的设计成本以及后期的维护成本，实现综合监控系统经济型、适用性、技术性的有效结合，保证地铁通信系统的安全、高效。
3、后期的系统维护与升级是方案比选过程中必须考虑的一个问题，在系统维护方面要详细考察不同方案在系统组成、应用环境、通信方式、技术水平、技术发展等方面的情况，尽量选择技术上比较先进，后期升级、更新较为方便的综合监控系统方案。
(责任编辑：周加转)
关键词：综合监控系统；系统配置；集成与互联；综合监控方案比选
中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1009-2374-(2011)12-0024-02
一、地铁综合监控系统概述
综合监控系统(Integrated Supervision andControl System，简称为ISCS)，是随着现代计算机技术、网络技术、集成技术发展起来的一种监控设计系统，具有典型的大型分层分布式监控系统和CIMS(Computer Integrated Manufacture System)结构特点，一般由中央ISCS系统、车站ISCS系统、现场控制系统等部分组成，它把地理和管理上分散的各系统进行集中监控和管理，有效的解决了各子系统设备种类多，监控分散，人机界面平台、风格和操作不统一的问题，较原分立式监控系统的管理效率有了大幅度的提升。现在综合监控系统已经在国内外地铁建设中多有应用并且取得了不错的效果，实现各系统之间的信息共享与联动平台，提高了地铁系统运行的安全性、可靠性。此外，综合监控系统性价比较高，能够减少重复投资和后期维护成本，降低地铁线路的运营成本，因此深受地铁项目建设的欢迎。
国内外很多著名的地铁项目都采用了综合监控系统，国外的如西班牙毕巴尔巴额地铁、法国巴黎14号线、香港地铁将军澳线等；国内的如深圳地铁1号线续建工程、2号线、5号线及广州地铁3号线、北京地铁10号线等。鉴于综合监控系统在国内外地铁项目的成果应用，今后地铁建设车站机电等设备监控采用综合监控系统是大势所趋。
二、综合监控系统方案比选
虽然大多数地铁车站机电设备监控都采用综合监控系统，但是由于当前国内外在综合监控系统上尚未形成明确的标准和规范，受到计算机集成技术、网络技术、通信技术发展水平和运营管理水平的影响，已建成的综合监控系统的在系统配置、集成／互联范围、系统骨干网络的设置等方面存在明显的差异，因这些综合监控系统的核心构件存在着较大差异，因此系统性能也有较大区别。在后期的地铁建设中该如何去选定综合监控系统的核心构件，这是一个决定综合监控系统性能的重要课题，下面就对综合监控系统的系统配置、集成与互联范围、系统骨干网络的设置等进行方案比选分析：
(一)系统配置方案比选
综合监控系统的系统配置方案受运营管理模式、采集信息的处理方式以及中央级存储和管理数据量的大小等方面因素的影响，在构成中主要分为三种方案。
方案一：在中央级设置冗余的全局实时和历史数据服务器，将车站级的所有联网子系统的全部数据实时地采集到中央级来进行统一的管理和控制。由于数据量庞大，处理复杂，需要分别设置实时数据服务器和历史数据库服务器，以便监视和控制全线所有监控对象，实时反映现场状态并进行及时的响应和存储。车站级仅设实时服务器，仅保存本站所需的、常用的、重要的数据和参数。
方案二：综合监控系统不设置全局性控制服务器及实时数据服务器，车站级作为数据收集、处理和保存的核心；中央级综合监控系统仍设置冗余的实时服务器和历史服务器，但其软硬件配置上与车站级服务器属于同一档次。在中心数据库中不收集、保存和管理全局数据，仅保存控制中心监控所需的、常用的、重要的数据和参数，一般数据和参数根据所需临时访问各车站数据库。
方案三：车站分为集中站和分站，中央级综合监控系统设置冗余实时服务器和冗余历史服务器，中心不担负每个车站级实时数据处理，只负责必须由中央级实现的功能，而将大量实时数据处理功能下放到车站一级。车站一级又分为集中站和分站，每3～4个车站设置一个集中站(与信号系统集中站的设置一致)，其余为分站。集中站设冗余服务器，负责各站的数据处理，分站不设服务器。系统采用分布式数据结构，车站主要负责系统联动与模式控制功能。
从上述系统配置来看，方案一、三适合将来向更先进的无人管理模式过渡，而方案二不适合；综合考虑系统安全和成本方面，方案一的安全系数最高，可以有效解决数据丢失的问题，而方案二、三安全性要差一些；在成本上方案二的成本最高，方案一相对较少，方案三最少；在可扩展性方面，三个方案均应采用分布式模块化体系结构，其差别主要在方案一、三中央级结构庞大，扩展代价相对于方案二要高，由于方案三车站级采用集中站／分站结构，其扩展灵活性比方案一、二要低。综合考虑到地铁整体运营管理模式、维修管理模式及维护成本，推荐采用方案一。
(二)集成与互联方案比选
现在综合监控系统集成与互联方案上主要有三种类型，也就是全集成、准集成、信息集成，不同的方案有不同的特点和优势，其中准集成方案在国内的应用的最为广泛，广州地铁3号线、4号线、7号线，深圳地铁1号线续建工程、2号线及5号线等都使用这一方案。综合考量之下技术人员认为准集成方案在技术上有一定的先进性，建设成本较低，建设经验较多，技术上相对比较成熟，因此选择准集成方案作为综合监控系统的集成与互联方式。具体见下表：
(三)骨干网设置方案比选
在骨干网设置方案有两种选择，第一种方案也就是采用独立组建光纤直联的环形冗余的千兆以太网，该种设置方案系统相对独立、维护管理较为简单的特点。而缺陷也相对比较明显，在技术成熟度上相对还是比较欠缺，并且由于需要六芯光纤，系统物理层的冗余保护主要是由以太网络层承担的，该种设计方式一旦出现问题将会对整个综合监控系统产生致命的损害，在安全性上相对比较差。第二种方案是通信传输系统向综合监控系统开放网络资源，该种设计方案的优点比较突出，其物理层的冗余环保护由通信传输系统完成，且相对于网络层透明，在保证传输可靠的前提下回避了以太网技术冗余保护技术复杂、效果较差的矛盾，相对于第一种方案，在安全性上有了比较明显的改善，在系统维护管理想也相对比较简单。其缺点是逻辑独立以太网，占有了系统的部分通信通道，导致系统的通讯效果相比第一种效果要差一些，并且整体投资商要高于第一种方案。经过充分比对，认为第一种方案的安全性较差是系统本身设计的问题，该安全问题直接源于系统设计本身，一旦采用之后以现有的技术很难做到通过升级、改造等手段提高该方案的安全性，虽然成本较低，但应用安全风险较高。而第二种方案虽然成本较高，且是一种非独立光纤设计方式，占用通信通道之后通信效果会受到一定影响，但可以采取其它辅助通信手段弥补，而且骨干网的运行相对第一种方案要好一些，从长远来看后期维护费用低。因此，推荐选择了第二种方案作为骨干网设置方案。
(四)其它重要软件及硬件的比选
软件方面主要需注意组态软件的比选，目前流行的组态软件有MACS SCADA、CITECT、IFIx等，这些软件都是采用c/s结构，由浏览器、工程编辑器、图形编辑器、代码编辑器四个部分组成。深圳地铁一期工程采用CITECT组态软件，二期工程采用MACS SCADA(V3.0)组态软件，性能都较为稳定，价格适中，各设计人员可根据需要选择。
硬件方面主要注意服务器、互联通信设备(包括FEP、MOXA卡、通信控制器等)、PLC等，硬件的比选需注意产品的稳定性、兼容性，选择品牌产品可减少日后的维护量，当然品牌产品价格会相对偏高。
三、结论
1、做好综合监控系统配置、集成与互联子系统范围、骨干网设置方案等的比选是综合监控设计成功的基础。
2、在地铁综合监控系统比选的过程中应从项目设计阶段就做好方案技术选择工作，在具体选择的过程中一方面要考虑到综合监控系统设计方案的先进性与可靠性，还应该与地铁管理、技术未来发展需要相适应。另一方面，还应该考虑方案的设计成本以及后期的维护成本，实现综合监控系统经济型、适用性、技术性的有效结合，保证地铁通信系统的安全、高效。
3、后期的系统维护与升级是方案比选过程中必须考虑的一个问题，在系统维护方面要详细考察不同方案在系统组成、应用环境、通信方式、技术水平、技术发展等方面的情况，尽量选择技术上比较先进，后期升级、更新较为方便的综合监控系统方案。
(责任编辑：周加转)