广州地铁二十一号线综合监控系统数据处理研究

林祥辉

广州地铁集团有限公司运营事业总部 广东省 广州市 510000

摘要

本文以广州地铁二十一号线为案例，首先讲述了综合监控系统（ISCS）的概念。并以综合监控系统对环境与设备监控系统（BAS）的监控接口为典型，说明综合监控系统的数据处理流程。

本文分析了系统的接口构成，主要包含的硬件设备和系统软件。从硬件组成上，数据流中设备主要构成前置处理器（FEP）、服务器、工作站。从数据流涉及软件组成上，包含BasAgent（BAS进程）、DataAgent（数据处理进程）、HMIServer（人机界面服务）、MicsOpcAdapter（主控数据适配软件）、组态界面。并详细地讲述了综合监控系统中BAS的采集数据流、控制数据流。

本文讲述了最终用户：综合监控工作站的主要界面图组成，分析了在综合监控工作站上面操作进行BAS设备监控的完整流程。

本文通过详细叙述以上的数据处理方法，可以供其它类似项目作参考。

关键词：地铁；综合监控系统；环境与设备监控系统；数据处理；

1. 综合监控系统简介

广州地铁是中国广东省广州市的城市轨道交通系统，广州地铁二十一号线(Guangzhou Metro Line 21)是广州地铁运营中的线路之一。广州地铁二十一号线，线路起于员村站，途经天河区、黄埔区和增城区，贯穿东部新城区域，止于增城广场站，大致呈"厂字形"走向。线路全长约61.5km，其中地下线长约42.5km，穿山隧道6.8km，地上线12.2km；共设21座车站，其中地下车站17座，高架车站4座。全线设置一段两场，在萝岗区水西村南侧设水西停车场，在增城市山田村东侧设象岭停车场，在萝岗区与增城交界处，镇龙站北侧设镇龙车辆段。

广州地铁二十一号线综合监控系统（ISCS）由中央级综合监控系统、车站级综合监控系统、车辆段综合监控系统和其他辅助功能子系统（例如培训管理系统、集中告警系统、仿真测试平台和网络管理系统等）等多个部分组成。通过综合监控骨干传输网将以上各部分联接起来，形成一个有机整体。

综合监控系统是根据轨道交通线路特点和技术发展情况量身定制的大型综合自动化项目，通过综合监控系统可实现城市轨道交通信息互通、资源共享，并能够提升自动化水平和提高城市轨道交通运营的安全性、可靠性和响应性，最终达到减员增效的目的。

综合监控系统是热备、冗余、开放、易扩展的计算机系统。本线全线车站（含车辆段、停车场）的车站级综合监控系统包含互为冗余的带路由功能的冗余以太网交换机、互为冗余的服务器、磁盘阵列、车站综合监控工作站、前置处理器（FEP）、打印机和车站综合后备盘（IBP）等组成。其中，服务器主要功能是完成实时数据的采集与处理，向分布在车站内的被监控对象和被集成系统发送模式、程控、点控等控制命令。

2. 与环境设备监控系统接口功能

下面以综合监控系统与环境设备监控系统（BAS）的接口为典型，说明综合监控系统的数据处理流程。

本线综合监控系统（ISCS）集成了环境与设备监控系统（BAS）。本线21座车站、1座车辆段、2座停车场、1座控制中心内设有相对独立的环境与设备监控系统（BAS），负责全线正常、阻塞工况下的通风空调系统、水系统、给排水系统、照明系统、电扶梯等设备的运行状态监视和控制管理。

BAS实现中心级、车站级两级管理，中心级、车站级、就地级三级控制方式。ISCS通过网络把各站点的BAS集成起来，完成对全线机电设备的中央监控功能和车控室监控功能。机电设备的就地级监控功能由BAS系统自身完成。

1. 1. 系统接口构成

ISCS-BAS通过图形用户画面（GUI）和人机界面（HMI）实现其功能。BAS系统的人机界面（HMI）用于显示当前设备的状态，如风机运行/停止状态和故障状态等；除此之外还有运行状态，如本站的BAS隧道通风模式。

从硬件组成上，数据流中设备主要构成前置处理器（FEP）、服务器、工作站。

从BAS到综合监控工作站人机界面的数据流涉及软件组成上，包含BasAgent（BAS进程）、DataAgent（数据处理进程）、HMIServer（人机界面服务）、MicsOpcAdapter（主控数据适配软件）、组态界面。

为了说明应用程序之间的相互关系，主控子系统组件如下图所示。

图1 ISCS-BAS子系统组成模型

BAS接口数据流原理图如下图所示：

图2 ISCS-BAS的数据流

1. 2. BAS系统采集数据流

      1. BAS子系统将动态数据传送给BASAgent

      2. BASAgent接收到消息后进行解析，把解析出来的数据送到RdbAgent；

      3. RdbAgent根据数据点的配置信息生成报警和事件，报警发送给AlarmAgent，事件发送给DataAgent，同时把设备状态数据写入内存数据库（同步到备份服务器的内存数据库）和车站数据库（同步到中央历史服务器的历史数据库）；

      4. AlarmAgent接收到报警数据后，把报警推送到订阅的工作站，同时把报警数据写入到车站数据库（同步到中央历史服务器的历史数据库）；

      5. DaraAgent接收到状态变化事件后，把设备状态变化推送到注册的工作站。

1. 3. 控制数据流

      1. 操作员在工作站上发送设备选择命令；

      2. DataAgent接收到设备选择命令请求后，判断操作员的权限、设备启动条件检查，检查通过后，向BASAgent发送遥控选择请求；

      3. BASAgent接收到遥控选择后向BAS发送遥控选择命令，待接收到BAS的遥控选择确认响应后，把结果返回给DataAgent；

      4. DataAgent接收到遥控选择结果后，把结果发送回工作站；

      5. 工作站接收到设备选择成功后，显示对话框，提示操作员是否执行控制，操作员按确定按钮后，工作站向DataAgent发送设备控制请求；

      6. DataAgent接收到设备控制请求后，向BASAgent发送设备遥控执行请求；

      7. BASAgent接收到遥控执行请求后，向BAS发送遥控执行命令，待接收到BAS的遥控结束响应后，执行返回结果校验，把结果返回给DataAgent；

      8. DataAgent把遥控执行结果返回给工作站；

      9. 工作站控制面板界面上显示遥控操作结果信息。

2. 综合监控工作站的显示

ISCS-BAS子系统在工作站软件上的主要组件为BAS设备界面、BAS维护界面和大屏幕界面图。车站的主要界面图组成包括：

• 大系统界面;

• 小系统界面;

• 水系统界面;

• 电梯扶梯界面;

• 排水系统界面;

• 低压照明配电界面;

• 导向系统界面;

• 全线隧道通风界面（只在OCC）;

• 全线水系统界面（只在OCC）;

• 全线站厅/站台平均温度列表汇总界面（只在OCC）;

• 全线区间水泵界面（只在OCC）;

• 全线车站执行模式汇总图（只在OCC）;

• 全线冷冻机组汇总（只在OCC）;

1. 1. BAS设备的监控

ISCS允许操作员通过ISCS-BAS发送控制命令到可控的BAS设备。该控制命令经由控制面板上的控制页面来发送。只有具有相关权限的操作员可发送控制命令。

可控的数据点将显示在控制选项里，每个数据点将有1个控制按钮，每个按钮将标上适当的名称。

ISCS根据”BAS控制优先权”对BAS设备进行控制。BAS控制优先权（P0是最高级而P4是最低级）：

• P0：站点设备现场控制 （某些设备可能无P0位）

• P1：由环控电控柜控制

• P2：IBP盘控制

• P3：由BAS控制

• P4：由ISCS 控制

1. 2. 监视ISCS-BAS通讯链接

BAS维护界面监视ISCS与BAS系统之间的网络链接状态。车站通讯界面显示BAS与ISCS系统之间的网络链接状态。当FEP与Bas子系统通信链路异常时，FEP与Bas子系统连接将进行通信异常处理，如FEP重试N次轮询Bas子系统，若不能恢复正常通信，FEP将端开与Bas子系统的连接，并重新建立新连接，继续定时轮询数据，并且将上报给BasAgent进行告警。

参考文献：

1. 轨道交通综合监控系统架构设计与实现 吉林大学 2010年

2. 轨道交通综合监控系统智能化设计研究 电子测试 马燕妮 2021年16期