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1、引言
综合监控系统（ISCS）在保证系统安全、可靠的前提下，通过网络的开放性和互联性，实现地铁相关系统信息互通、资源共享和快捷的自动化联动控制功能。14号线综合监控系统与广播系统（PA）通过接口双方约定的通信协议，实现了系统互联，综合监控系统具备对广播系统监视、控制、联动等功能。
2、接口设计
2.1物理接口
14号线综合监控系统与广播系统的接口采用10/100M以太网RJ45电口，由主备2条物理链路组成，接入综合监控系统FEP前端处理器经过交叉冗余形成4条逻辑链路，接口通信协议采用Modbus TCP协议。
2.2接口功能
14号线综合监控系统与广播系统之间采用Modbus通信协议，通过接口双方约定的通信协议，综合监控系统具备对广播系统监视、控制、联动等功能。
（1）广播监视功能：通过向广播系统发送状态轮询报文，接收并显示广播系统的运行状态，包括后备操作台状态，广播系统故障状态、广播区域状态等。
（2）广播控制功能：通过综合监控系统广播管理器界面，可以操作下发日常预存广播、设置循环广播，开启外接广播、人工广播、广播监听等功能。
（3）广播联动功能：①预到站广播，根据信号系统推送的列车到站信息（到站时间、到站站台、快慢车标志等），在列车进站前1分钟，综合监控系统软件判断并下发相应车站站台区域的列车预到站广播命令。②到站开门广播，根据站台门系统推送的站台门全开启信号，触发相应车站站台区域的列车到站广播命令。③火灾联动应急广播功能，火灾联动应急广播采用半自动执行的方式，当综合监控系统接收到防灾报警系统的火灾模式报警时，自动触发启动该车站的火灾联动应急预案执行框，车站人员选择是否执行应急预案联动应急广播。
3、接口协议
综合监控系统与广播系统之间采用Modbus TCP协议进行数据交换，其中综合监控系统作为主机，广播系统作为从机。
3.1报文格式
Modbus TCP报文由业务标识符、协议标识符、长度、单元标识符、功能码、用户数据等字段组成。功能码字段分别使用到读取寄存器（0x04）、写入寄存器（0x10）2种类型。
3.2用户数据
（1）广播状态轮询
广播状态轮询数据中，第一个字表示广播系统的后备盒状态及通信故障状态，接下来每两个字表示一个广播区域的信息，包括操作员ID、广播区域播音状态、正在播放的语音编号。
①操作状态，第1个字的第0位表示后备盘操作台钥匙开启状态：0=关闭，1=开启;第一个字的第1位表示通信故障状态：0=正常，1=故障。②是否占用，第2个字的第0位表示表示广播区域是否占用：0=空闲，1=占用。③播音状态，第2个字的第1～3位表示广播区域播音状态：000=无广播，001=人工广播，010=日常预存广播，011=外接广播。④操作员ID，第2个字的第8～12位表示广播操作员ID：00001=中心值班主任，00010～00011=环调1～2，00100～01000=行调1～5， 01100=车站火灾， 01111=车站值班站长，10000=到站自动广播。⑤语音编号，用第3个字的第0～15位表示表示广播区域正在播放的语音编号。⑥广播区域n，往后的每两个字表示一个广播区域的信息，参照第2、3个字信息。
（2）广播控制命令
综合监控系统向广播系统发送的控制命令，包括指定车站广播区域，广播语音编号、操作员ID、消息源、是否循环以及循环次数。
①区域编号，第1～40个字表示全线广播区域编号：一个站使用1个字定义每个广播区域。②语音编号，用第41个字表示广播语音编号：广播系统最多支持定义700条消息。③消息源编号，第42个字的第0～2位表示消息源：000=人工广播，001=日常预存广播，010=外接广播，011=停止人工广播，100=停止日常预存广播，101=停止外接广播，110=开始监听广播，111=停止监听广播。④操作员ID，第42个字的第8～12位表示广播操作员ID：00001=中心值班主任，00010～00011=环调1～2，00100～01000=行调1～5， 01100=车站火灾， 01111=车站值班站长，10000=到站自动广播。广播优先级依次递减，高优先级能自动打断低优先级的广播，同级别后语音打断原语音，优先级的控制由广播系统实现。⑤是否循环，第43个字的第0位表示是否循环广播：0=禁止循环广播，1=启动循环广播。⑥循环次数，第44个字表示循环广播次数。
3.3通信过程
综合监控系统作为主机定期向广播系统发送查询广播状态的请求命令（功能码0x04），轮询周期为500ms/次。当操作人员在综合监控工作站下发广播控制或到站自动广播触发时，综合监控系统向广播系统发送相应广播控制命令（功能码0x10）。
1）轮询过程分析
综合监控系统向广播系统发送轮询请求报文，请求查询21个寄存器（字）状态数据，广播系统回复响应报文，回复的数据包括当站的广播系统操作状态及各广播区域状态，如下：
2）控制过程
综合监控系统可根据列车到站信息联动控制广播系统播放到站自动广播，控制信息包含指定车站广播区域、广播语音编号、操作员ID、消息源编号以及是否循环等。另外也可以根据运营需要手动操作，开启日常广播、人工广播、外接广播、广播监听等功能。
5、总结
本文介绍了综合监控系统与广播系统的物理接口设计、系统软件功能，解析了接口协议的报文格式及广播轮询、控制信息的含义，并针对Modbus TCP协议在综合监控系统与广播系统接口通信过程中的应用，分别对轮询过程及控制过程的报文进行了详细的分析，让读者对综合监控系统与广播系统接口设计有一个清晰全面的认识。
作者简介：肖一莹（1991.04—），女， 汉族 ，广东省广州市人（籍贯），广东省广州市海珠區广州地铁集团有限公司运营事业总部自动化专业 技术主办
广州地铁集团有限公司 运营事业总部 广东 广州 510006
综合监控系统（ISCS）在保证系统安全、可靠的前提下，通过网络的开放性和互联性，实现地铁相关系统信息互通、资源共享和快捷的自动化联动控制功能。14号线综合监控系统与广播系统（PA）通过接口双方约定的通信协议，实现了系统互联，综合监控系统具备对广播系统监视、控制、联动等功能。
2、接口设计
2.1物理接口
14号线综合监控系统与广播系统的接口采用10/100M以太网RJ45电口，由主备2条物理链路组成，接入综合监控系统FEP前端处理器经过交叉冗余形成4条逻辑链路，接口通信协议采用Modbus TCP协议。
2.2接口功能
14号线综合监控系统与广播系统之间采用Modbus通信协议，通过接口双方约定的通信协议，综合监控系统具备对广播系统监视、控制、联动等功能。
（1）广播监视功能：通过向广播系统发送状态轮询报文，接收并显示广播系统的运行状态，包括后备操作台状态，广播系统故障状态、广播区域状态等。
（2）广播控制功能：通过综合监控系统广播管理器界面，可以操作下发日常预存广播、设置循环广播，开启外接广播、人工广播、广播监听等功能。
（3）广播联动功能：①预到站广播，根据信号系统推送的列车到站信息（到站时间、到站站台、快慢车标志等），在列车进站前1分钟，综合监控系统软件判断并下发相应车站站台区域的列车预到站广播命令。②到站开门广播，根据站台门系统推送的站台门全开启信号，触发相应车站站台区域的列车到站广播命令。③火灾联动应急广播功能，火灾联动应急广播采用半自动执行的方式，当综合监控系统接收到防灾报警系统的火灾模式报警时，自动触发启动该车站的火灾联动应急预案执行框，车站人员选择是否执行应急预案联动应急广播。
3、接口协议
综合监控系统与广播系统之间采用Modbus TCP协议进行数据交换，其中综合监控系统作为主机，广播系统作为从机。
3.1报文格式
Modbus TCP报文由业务标识符、协议标识符、长度、单元标识符、功能码、用户数据等字段组成。功能码字段分别使用到读取寄存器（0x04）、写入寄存器（0x10）2种类型。
3.2用户数据
（1）广播状态轮询
广播状态轮询数据中，第一个字表示广播系统的后备盒状态及通信故障状态，接下来每两个字表示一个广播区域的信息，包括操作员ID、广播区域播音状态、正在播放的语音编号。
①操作状态，第1个字的第0位表示后备盘操作台钥匙开启状态：0=关闭，1=开启;第一个字的第1位表示通信故障状态：0=正常，1=故障。②是否占用，第2个字的第0位表示表示广播区域是否占用：0=空闲，1=占用。③播音状态，第2个字的第1～3位表示广播区域播音状态：000=无广播，001=人工广播，010=日常预存广播，011=外接广播。④操作员ID，第2个字的第8～12位表示广播操作员ID：00001=中心值班主任，00010～00011=环调1～2，00100～01000=行调1～5， 01100=车站火灾， 01111=车站值班站长，10000=到站自动广播。⑤语音编号，用第3个字的第0～15位表示表示广播区域正在播放的语音编号。⑥广播区域n，往后的每两个字表示一个广播区域的信息，参照第2、3个字信息。
（2）广播控制命令
综合监控系统向广播系统发送的控制命令，包括指定车站广播区域，广播语音编号、操作员ID、消息源、是否循环以及循环次数。
①区域编号，第1～40个字表示全线广播区域编号：一个站使用1个字定义每个广播区域。②语音编号，用第41个字表示广播语音编号：广播系统最多支持定义700条消息。③消息源编号，第42个字的第0～2位表示消息源：000=人工广播，001=日常预存广播，010=外接广播，011=停止人工广播，100=停止日常预存广播，101=停止外接广播，110=开始监听广播，111=停止监听广播。④操作员ID，第42个字的第8～12位表示广播操作员ID：00001=中心值班主任，00010～00011=环调1～2，00100～01000=行调1～5， 01100=车站火灾， 01111=车站值班站长，10000=到站自动广播。广播优先级依次递减，高优先级能自动打断低优先级的广播，同级别后语音打断原语音，优先级的控制由广播系统实现。⑤是否循环，第43个字的第0位表示是否循环广播：0=禁止循环广播，1=启动循环广播。⑥循环次数，第44个字表示循环广播次数。
3.3通信过程
综合监控系统作为主机定期向广播系统发送查询广播状态的请求命令（功能码0x04），轮询周期为500ms/次。当操作人员在综合监控工作站下发广播控制或到站自动广播触发时，综合监控系统向广播系统发送相应广播控制命令（功能码0x10）。
1）轮询过程分析
综合监控系统向广播系统发送轮询请求报文，请求查询21个寄存器（字）状态数据，广播系统回复响应报文，回复的数据包括当站的广播系统操作状态及各广播区域状态，如下：
2）控制过程
综合监控系统可根据列车到站信息联动控制广播系统播放到站自动广播，控制信息包含指定车站广播区域、广播语音编号、操作员ID、消息源编号以及是否循环等。另外也可以根据运营需要手动操作，开启日常广播、人工广播、外接广播、广播监听等功能。
5、总结
本文介绍了综合监控系统与广播系统的物理接口设计、系统软件功能，解析了接口协议的报文格式及广播轮询、控制信息的含义，并针对Modbus TCP协议在综合监控系统与广播系统接口通信过程中的应用，分别对轮询过程及控制过程的报文进行了详细的分析，让读者对综合监控系统与广播系统接口设计有一个清晰全面的认识。
作者简介：肖一莹（1991.04—），女， 汉族 ，广东省广州市人（籍贯），广东省广州市海珠區广州地铁集团有限公司运营事业总部自动化专业 技术主办
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