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核心提示:为了保证各级综合监控系统内部及子系统之间的数据交换，需要为综合监控系统建立一套可靠的网络平台。为了保证综合监控系统的可靠运行，综合监控通信网络平台必须具有容错性、
　　为了保证各级综合监控系统内部及子系统之间的数据交换，需要为综合监控系统建立一套可靠的网络平台。为了保证综合监控系统的可靠运行，综合监控通信网络平台必须具有容错性、数据传输的确定性、网络的安全性、可扩展性及网络的可网管性等特点。
　　综合监控系统介绍
　　城市的轨道交通作为大运量、高密度的快速交通方式，对城市交通的重要作用日益显现。在城市轨道交通运营中，为了保证旅客安全、列车有效运营、设备正常工作，必须对系统各个环节进行监控管理。
　　最初，国内的轨道交通监控基本处于由多个计算机网络系统辅助监控的状态，各分立系统按照自身的技术特点，不同程度地应用了计算机技术和网络技术。然而，正因为各系统的硬件平台与软件平台是分立的，所以会出现联络困难且成本高，有些系统间甚至难于沟通，无法适应轨道全自动无人驾驶的发展需要等问题。
　　近年来，随着科学技术的进步和计算机集成技术的发展，通过统一平台将多个地铁机电系统进行集成的设想成为了可能。此设想是通过建立单一的软硬件平台，将城市轨道交通的分立系统的管理和监控功能集中起来，形成统一的运行平台和综合监控体制，实现各种基础数据的统一管理，以及相关系统之间的数据共享。进而增强系统内部及系统之间的业务关联与联动处理的效率，且可提高城市轨道交通监控系统的自动化程度，以及对突发事件的反应能力和处理速度。该系统在国际上已有多个成功运营案例。现在，国内也已经在上海、广州、北京等多条轨道交通线路上设置了综合监控系统，并取得了丰富的建设和运营经验。
　　城市轨道交通的综合监控系统包括电力监控与数据采集(PSCADA)、环境监控(BAS，机电设备监控EMCS)、火灾自动报警(FAS)、广播(PA)、闭路电视(CCTV)、无线通信(RADIO)、门禁(ACS)、自动售检票(AFC)、乘客信息(PIS)、时钟(CLK)、屏蔽门(PSD)等系统。根据各子系统的分布和功能，城市轨道交通综合监控系统的功能可分为控制中心级、车站监控级和车站现场级监控系统，它们与调度指挥、信号、车辆信息等系统均有接口。
　　控制中心级监控系统位于控制中心，主要完成线路运营和控制列车的安全运行，确保乘客的安全，保证与乘客的通话、车站信息牌和乘客监控。当系统处于正常工作模式时，中央级具有最高控制级别。
　　车站级监控系统位于各车站、车辆段及变电所，主要服务对象是车站值班员。当系统处于正常工作模式时，车站级只起监视作用。控制中心下放控制权后，当紧急事件发生时，车站级可以对管辖范围内的环境、设备和乘客进行监控。
　　现场级监控系统由各种智能监控对象和通过通信控制模块监控的非智能监控对象组成，位于各监控对象附近，具备接口转换、信息采集、传送、汇聚、命令接受、执行和反馈等功能。现场级控制主要用于系统/设备试验、维修调试和紧急情况。
　　综合监控系统网络需求
　　为了保证各级综合监控系统内部及子系统之间的数据的交换，需要为综合监控系统建立一套可靠的网络平台。综合监控通信网络平台需要具有以下特点。
　　冗余及容错性：综合监控系统内部子系统众多，数据交换方式复杂，难免会出现不可预测的问题。为了保证综合监控系统数据正常传输，要求综合监控网络具有一定的冗余能力，并且在局部出现故障时仍然能够正常的工作。
　　确定性：第一是数据传输的确定性，也就是数据包能够在确定的时间内到达，满足控制系统对数据实时性的要求;第二是故障恢复的确定性，在系统出现故障时，能够在确定的时间内恢复正常，保障系统数据的完整性。
　　安全性：网络应可以实现分布式的安全布署，能够进行访问控制，MAC地址绑定和过滤，系统隔离等。
　　可扩展性：对于网络的扩展，应该灵活、方便，并且不能影响其他系统的正常工作，系统扩展时，其他网络设备无需更改设置，网络路由依然是明确的。系统升级时，和原有设备应该是兼容的，不至于浪费原有的投资。
　　可管理性：网络管理对于系统的运营至关重要，对于本系统，采用图形化的网管，能够管理到所有的网络设备的每一个端口，包括整个端口的配置，告警，流量监控、分析，以便网络管理员能快速、准确地检查整体网络的运行情况，有效找到网络热点，快速诊断并在故障蔓延以前加以排除。网管还要有通用软件接口，便于集中监控系统对通信网络设备的监控。
　　系统统一性：系统应采取一体化的网络通信方案，整体设计，避免由于系统不同层次之间的技术分离，带来网络资源充分利用和管理等的不便。
　　MOXA综合监控系统方案
　　MOXA针对综合监控系统提出自己的最佳化方案，整套网络细分为骨干传输网，负责控制中心和各车站之间的站间通信(如图)。车站局域网，负责车站内不同子系统间的通信;车站现场网络，负责车站子系统内通信。根据综合监控网络的不同部分的特点，MOXA选择了最适合的拓扑和产品来组建。
　　骨干传输网采用双网架构，产品选用MOXA高端模块化三层交换机EDS-828系列。每个节点(控制中心、车站、停车场等)部署两台MOXA的EDS-828千兆骨干交换机，不同节点之间采用千兆光纤连接，构成双环网。环网上运行 MOXA专利冗余环网协议——Turbo Ring协议，为综合监控骨干传输网提供冗余机制。在满负荷运行的情况下，任意节点出现故障或者节点间任意一条链路出现故障时，环网都能够在20ms以内完成通讯链路的切换，保证环网通讯的连续性。此外，骨干传输网采用双网热备份机制，两个千兆环网同时工作，从主备切换时可以立即使用，无需启动时间。
　　EDS-828系列交换机采用模块化设计方式，可以根据车站和控制中心的具体需求来选择配制不同模块，即满足了现有系统设备接入的要求，又能够在系统扩容时提供足够的端口。EDS-828交换机支持丰富的路由协议，可以将车站局域网和骨干传输网隔离，避免单一车站故障时影响到骨干传输网。
　　在车站网络中，为了避免不同子系统互相产生影响，不应直接将不同子系统接入到车站局域网。MOXA的DA-682系列嵌入式计算机，采用模组化设计，可以根据需要选择网口串口组合。DA-682用于连接车站子系统，在子系统之间实现隔离，并且对数据进行前置处理减轻车站服务器的负载。为了实现更高的冗余度，DA-682通常采用冗余配置。
　　车站现场网路采用导轨式安装的EDS系列交换机，通过光纤组成冗余环网。环网上运行MOXA Turbo Ring协议，具有线路冗余的特点，在线路发生故障时，能够在20ms内切换到备份路径，保证数据传输的不间断。
　　MOXA综合监控网络方案采用在地铁系统有着成熟应用的工业级以太网设备EDS-828系列交换机组建骨干传输网，建立站间通讯平台。采用DA-682系列嵌入式计算机实现车站子系统的接入，通过EDS系列交换机组建现场环网连接现场设备，通过MOXA智能化的MXview网络管理软件实现对综合监控网络的全局监控。MOXA方案实现了地铁综合监控系统对冗余性、可靠性、安全性、可扩展性和系统一致性的要求，为地铁综合监控系统提供最佳化的通讯平台。
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成长中的轨道交通自动化
北京四方继保自动化股份有限公司研发中心轨道交通集成部经理& 周云蔚
&&& 在轨道交通行业，北京四方继保自动化股份有限公司（简称四方公司）近年来表现卓越，凭借在电力行业的15年研制开发、工程实施经验，于2007年成立专门的业务团队，进一步加强专业技术研发及市场运作的力度，通过科技创新不断推出满足我国轨道交通建设需要的高性能产品，打开轨道交通业务新的局面。&&& 四方公司目前应用在轨道交通行业的主要产品为电力监控及变电所综合自动化系统（CSGC-3000/MA轨道交通电力监控系统），同时提供变电所综合自动化自主的配套产品（如测控保护装置、通信控制器、智能测控采集单元、接口转换设备等）。CSGC-3000/MA轨道交通电力监控系统基于分层、分布、高可靠性、高安全性等设计思想，达到行业实用性、先进性、可扩展性及开放性要求，具有强大的集成能力。适用于地铁、轻轨、城铁等城市轨道交通的电力监控系统，包括调度控制中心及复示系统（主站系统）、主变电所、车站（车辆段）牵引降压混合变电所、车站降压变电所、跟随所等场所。其CSGC-3000/MA子站系统（各类变电所综合自动化系统）可有效地与轨道交通综合监控系统（ISCS）紧密集成，实现其电力监控子系统（PSCADA）功能。四方公司的产品从上世纪90年代后期以来，已在轨道交通领域得到应用并得到用户的好评，如北京地铁复八线变电所自动化、北京地铁八通线综合自动化系统、北京地铁既有线控制中心改移项目，以及为北京地铁1、2、13、5号线等地铁供电的多个电源站综合自动化系统。在电气化铁路上也有相关的应用，如成都铁路、西南电铁、武嘉铁路、青藏铁路、郑州铁路等等。尤其在2007年中标的北京地铁八通线控制中心（PSCADA+EMCS）改移工程项目实施及应用中，四方凭借公司的总体技术实力及优质的工程服务，使此工程成为北京地铁的样板工程之一，得到用户的一致好评，引起行业竞争对手的关注。该项目充分汲取北京地铁30多年的运营管理经验，最大程度满足了调度运行及管理需要，为电力调度及环调提供基于自动化的现代运行管理方式，同时为日常操作、事故分析、故障处理提供科学的依据，从而更好地保障地铁的安全运营。&&& 采访中，研发中心轨道交通集成部经理周云蔚经理表示：“四方公司根据公司整体实力及相关的技术优势，当前在牵引直流测控保护装置、综合监控软件平台等受国外垄断的城市轨道交通机电设备方面，也在不断加大科研投入，为提高的国产化率、降低工程造价及为用户取得更大的利益而努力。相信不久的将来，随着产品技术的成熟、可靠性的提高，加之价格优势及优质的服务，同类国内产品将会得到轨道交通用户的认可而大量应用。”
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