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綜合監控系統介紹

城市軌道交通作為大運量、高密度的快速交通方式，對城市交通的重要作用日益顯現。在城市軌道交通運營中，為了保證旅客安全、列車有效運營、設備正常工作，必須對系統各個環節進行監控管理。

最初，國內軌道交通監控大多處于由多個計算機網絡系統輔助監控的狀態，各分立系統按照自身的技術特點，不同程度地應用了計算機技術和網絡技術。然而，它們的硬件平臺與軟件平臺是分立的，聯絡困難且成本高，有些系統間甚至難于溝通，無法適應軌道全自動無人駕駛的發展需要。近年來，隨著科學技術的進步和計算機集成技術的發展，通過統一平臺將多個地鐵機電系統進行集成的設想成為了可能。它是通過建立單一的軟硬件平臺，將城市軌道交通的上述分立系統的管理和監控功能集中起來，形成統一的運行平臺和綜合監控體制，實現各種基礎數據的統一管理，以及相關系統之間的數據共享。進而增強系統內部及系統之間的業務關聯與聯動處理的效率，提高城市軌道交通監控系統的自動化程度以及對突發事件的反應能力和處理速度。該系統在國際上，例如香港、新加坡、歐美都已有多個成功運營案例。近年來，國內也已經在上海、廣州、北京等多條軌道交通線路上設置了綜合監控系統，并取得了豐富的建設和運營經驗。

城市軌道交通的綜合監控系統包括電力監控與數據采集(PSCADA)、環境監控(BAS，機電設備監控EMCS)、火災自動報警(FAS)、廣播(PA)、閉路電視(CCTV)、無線通信(RADIO)、門禁(ACS)、自動售檢票(AFC)、乘客信息(PIS)、時鐘(CLK)、屏蔽門(PSD)等系統。根據各子系統的分布和功能，城市軌道交通綜合監控系統的功能可分為控制中心級、車站監控級和車站現場級監控系統，它們與調度指揮、信號、車輛信息等系統均有接口：

(1) 控制中心級監控系統

位于控制中心，主要完成線路運營、控制列車的安全運行，確保乘客的安全，保證與乘客的通話、車站信息牌和乘客監控。當系統處于正常工作模式時，中央級具有最高控制級別。

(2) 車站級監控系統

位于各車站、車輛段及變電所，主要服務對象是車站值班員。當系統處于正常工作模式時，車站級只起監視作用。當控制中心下放控制權和緊急事件發生時，車站級可以對管轄范圍內的環境、設備和乘客進行監控。

(3) 現場級監控系統

由各種智能監控對象和通過通信控制模塊監控的非智能監控對象組成，位于各監控對象附近，具備接口轉換、信息采集、傳送、匯聚、命令接受、執行和反饋等功能。現場級控制主要用于系統/設備試驗、維修調試和緊急情況。

綜合監控系統網絡需求

為了保證綜合監控系統各級監控系統內部及子系統之間的數據的交換，需要為綜合監控系統建立一套可靠的網絡平臺。綜合監控通訊網絡平臺需要具有以下的特點：

冗余及容錯性：

綜合監控系統內部子系統眾多，數據交換方式復雜，難免會出現不可預測的問題。為了保證綜合監控系統數據正常傳輸，要求綜合監控網絡具有一定的冗余能力，并且在局部出現故障時仍然能夠正常的工作。

• 確定性

確定性包括兩個層次，第一是數據傳輸的確定性，也就是數據包能夠在確定的時間內到達，滿足控制系統對數據實時性的要求；第二是故障恢復的確定性，在系統出現故障時，能夠在確定的時間內恢復正常，保障系統數據的完整性。

• 安全性

網絡應可以實現分布式的安全布署，能夠進行訪問控制，MAC地址綁定和過濾，系統隔離等。

可擴展性：

對于網絡的擴展，應該靈活、方便，并且不能影響其他系統的正常工作，系統擴展時，其他網絡設備無需更改設置，網絡路由依然是明確的。系統升級時，和原有設備應該是兼容的，不至于浪費原有的投資。

• 可管理性

網絡管理對于系統的運營至關重要，對于本系統，采用圖形化的網管，能夠管理到所有的網絡設備的每一個端口，包括整個端口的配置，告警，流量監控、分析，以便網絡管理員能快速、準確地檢查整體網絡的運行情況，有效找到網絡熱點，快速診斷并在故障蔓延以前加以排除。該網管還要有通用軟件接口，便于集中監控系統對通信網絡設備的監控。

• 系統統一性

系統應采取一體化的網絡通信方案，整體設計；避免由于系統不同層次之間的技術分離，帶來網絡資源充分利用和管理等的不便

MOXA針對綜合監控系統提出自己的最佳化方案，整套網絡細分為骨干傳輸網，負責控制中心和各車站之間的站間通訊；車站局域網，負責車站內不同子系統間的通訊；車站現場網絡，負責車站子系統內通訊。根據綜合監控網絡的不同部分的特點，MOXA選擇了最適合的拓撲和產品來組建。

骨干傳輸網采用雙網架構，產品選用MOXA高端模塊化三層交換機EDS-828系列。每個節點（控制中心、車站、停車場等）部署兩臺MOXA的EDS-828千兆骨干交換機，不同節點之間采用千兆光纖連接，構成雙環網。環網上運行 MOXA專利冗余環網協議- Turbo Ring協議，為綜合監控骨干傳輸網提供冗余機制。在滿負荷運行的情況下，任意節點出現故障或者節點間任意一條鏈路出現故障時，環網都能夠在20ms以內完成通訊鏈路的切換，保證環網通訊的連續性。此外，骨干傳輸網采用雙網熱備份機制，兩個千兆環網同時工作，從主備切換時可以立即使用，無需啟動時間。

EDS-828系列交換機采用模塊化設計方式，可以根據車站和控制中心的具體需求來選擇配制不同模塊，即滿足了現有系統設備接入的要求，又能夠在系統擴容時提供足夠的端口。EDS-828交換機支持豐富的路由協議，可以將車站局域網和骨干傳輸網隔離，避免單一車站故障時影響到骨干傳輸網。

在車站網絡中，為了避免不同子系統互相產生影響，并不適合直接將不同子系統接入到車站局域網。MOXA的DA-682系列嵌入式計算機，采用模組化設計，可以根據需要選擇網口串口組合。DA-682用于連接車站子系統，在子系統之間實現隔離，并且對數據進行前置處理減輕車站服務器的負載。為了實現更高的冗余度，DA-682通常采用冗余配置。

車站現場網路采用導軌式安裝的EDS系列交換機，通過光纖組成冗余環網。環網上運行MOXA Turbo Ring協議，具有線路冗余的特點，在線路發生故障時，能夠在20ms內切換到備份路徑，保證數據傳輸的不間斷。

MOXA綜合監控網絡方案采用在地鐵系統有著成熟應用的工業級以太網設備EDS-828系列交換機組建骨干傳輸網，建立站間通訊平臺。采用DA-682系列嵌入式計算機實現車站子系統的接入，通過EDS系列交換機組建現場環網連接現場設備，通過MOXA智能化的MXview網絡管理軟件實現對綜合監控網絡的全局監控。MOXA方案實現了地鐵綜合監控系統對冗余性、可靠性、安全性、可擴展性和系統一致性的要求，為地鐵綜合監控系統提供最佳化的通訊平臺。