（中铁十二局集团电气化工程有限公司天津300308）
摘要:为了研究地铁综合监控系统应用情况及其相关领域发展方向。首先对地铁综合监控系统进行概述，分别阐述中央综合监控系统、车站综合监控系统、综合监控主干网络、综合后备盘四项基本控制子路，通过对当前系统设计和实际运用方面做深入分析，提出当前情况下综合监控系统需重点解决的问题。最终得出数据处理与协议转换、人机界面整合、系统时钟同步、系统的可靠性与容错性、系统的可扩展性五方面的解决策略，为同行提供建设性意见。
关键词：地铁；综合监控系统；应用；问题；策略
1引言
随着社会的进步与人类的发展大城市的交通压力日益增大，为此相关专家开展了相应轨道交通建设。当前运用最为广泛且运力适中为地铁。地铁工程由轨道隧洞、机车、站台、配电动力系统及其相关信息自动化指挥系统构成。在该领域对于机车动力配电方式的选择与地铁隧道施工的研究已相对成熟，但对于地铁综合监控、调度系统等软件和管理方面缺乏深入探讨。本文基于此方面，在笔者多年工作经验帮助下展开相关研究，为同行提供建设性意见。
2地铁综合监控系统概述
地铁自动化发展初期，曾今发展过多种独立运行并具备单一功能的单机控制系统、例如原始地铁由于没有专网供电线路往往与市政用电并网，导致用电高峰时出现电网超载现象故最为早期的自动化系统为电力监控系统（SCADA）。而随着技术的发展与地铁网络的衍生，相应的信号系统（SIG）、设备监控系统（BAS）与屏蔽门或安全门系统（PSD、SD）也随着打了发展。但是随着网络化进程的发展，以上系统互补兼容，且功能较差现象不断突出。且各厂家、各国发展均不相同，缺乏参考标准。所以基于共享信息的通用综合监控平台就此诞生。
地铁综合监控系统是基于地铁运行工作方式来进行设计的（图1）。而地铁最主要的核心设备为机电设备。所以在系统设置上相关专业人员将其分为信号系统、通信系统和综合监控系统三大类。首先地铁的正常运行，边线与调度需要信号系统进行统筹指挥，保障车辆有序行驶，维持其安全稳定性。其次机车的运行需要各几点设备正常工作，所以就有了通信系统对机车各设备间的各种参数进行收集管理，并通过数据通道传递给调度中心和驾驶员仪表盘，方便相关操作人员实时掌握机车相关设备运行情况。最后将以上两种系统的各信息传递点与相关自动化探头参数进行各节点与数据串的收集与整理，形成联锁控制串集，并由综合监控系统进行电力、设备、调度和通信等众多基础设备的监督控制。最大限度提高操控反应响应速度实现数据共享与最优化控制[1]。
图1地铁综合监控系统构架
2.1中央综合监控系统
中央综合监控系统由中央监控网络、运行控制中心、冗余实时数据服务器、冗余历史数据服务器、磁盘数据阵列、磁带数据记录装置、各种操作人员工作站、冗余的数据互联系统的网关配置装置、相关服务设备等部分所构成的，一般是用于监视全线各个车站的具体子系统的工作运行状态，实现中央级的实际操作控制功能。地铁综合监控系统在中央监控中心主要设置了中央级别的监控网络管理工作站，中央级别的监控网络关键之处在于冗余配置形式的以太网交换机。
2.2车站综合监控系统
车站级与车辆段对应的监控系统通常主要位于车站处与车辆段。车站相应的综合监控系统一般是由车站监控网络、车站服务器、车站操作人员工作站、前端数据处理器、操作站、车站数据互联系统的网关配置装置、综合后备盘等部分所构成，通常用于监视车站中各个子系统的工作运行状态，可以有效地完成车站级的具体操作控制功能。
2.3综合监控主干网络
通信主干网络主要是连接车站级监控系统与中央级监控系统之间的主干信号传输通道，其可以把中央级监控系统、车站级监控系统以及车辆段监控系统相应地连接成为有机的整体结构。早期阶段我国的地铁综合监控网络主要是基于同步数字分级或者异步传输功能的通信模式[2]。然而目前伴随着电子通信技术的不断发展，大部分已经使用单独形式的光纤通道用于搭建地铁综合监控系统的主干网络，即为开放形式的传输网通讯方式。对于地铁综合监控系统的实际数据传输需求，现阶段地铁综合监控系统的主干网络大部分已经使用数据高速率传输的以太网交换机实现数据传输功能的单一通信网络节点。
4综合监控系统需重点解决的问题及策略
4.1数据处理与协议转换
地铁运行过程中会产生众多不同单位和不同格式的数据及数据串。如何进行数据的接受、缓存、处理与发出是系统首先需要解决的问题。在综合监控系统中一般有两种数据处理方式，一种是将所有数据进行初始化集成与互联，然后通过不同数据协议进行各算法的统一转换，然后并入数据库进行待用，当全部数据接收处理完毕后进行通用汇总分析。最终再次通过协议转换为人机交互式决策判断信息。另一种是将数据接收后先进行初始化分类，智能调配算法构件，在进行数据式动态分析，最后将数据演算结果进行统一后期处理，生产决策判断信息。该两种数据处理方式各有千秋，其第一种具备数据接收与缓存信息量大，减小了单个数据的转换协议。进行粗放式汲取后然后在进行分类运算，其前期工作节奏快总体上较为稳定，但运算过程稍慢。且需要统一演算完毕后生产决策判断信息。第二种方法需要较多复杂性转换协议进行支持，不接受大数据长时间传入，但中期运算过程快，可以进行良好的联锁反应，且后期决策判断信息也无需等数据演算完毕可以进行集成化或者条目化显示。整体技术速度较快，但稳定性不强。所以当前该领域首先要解决的是系统稳定性、算法快速、决策精确性与响应灵敏性之间的关系。通过协议和数据处理进行固定算法下的矢量优化。提供系统综合效率。
4.2人机界面整合
由于综合监控系统集成显示了以往所有系统功能，并将一些传统仪表盘显示数据也纳入其中。所以极大增大了软件页面占用位置，使其人机界面略显杂乱。在一些突发情况时使得相关操作人员无法第一时间找到相关页面数据，进行相应操作。所以在此方面要求软件具备简约化人机交互页面，并提供高扩展性和独立性的功能接口，方便客户进行二次开发[3]。
4.4系统的可靠性与容错性
综合监控系统因为集成了大多数自动化仪表终端与机车功能所以若发生故障损失较大。对于任何操控系统其可靠性与容错性都是评价其质量好坏的重要指标。所以在预先设计上应将相关服务器、交换机等采用冗余处理方式。利用运用后备线控站方式可极大提高系统可靠性，在控制系统故障后迅速接入综合监控系统工作站并切换为中央级用户进行继续控制。另外还可以将综合监控系统本身硬件设置多个备用软件模块。避免因为代码故障而导致的软伤害。充分运用备份软件进行系统容错性[4]。
4.5系统的可扩展性
在服务器控制机柜设计上应充分考虑系统的可扩展性，预留30%-40%的高性能插槽兼容软件的无限点扩展。为系统升级，硬件跟换和突发事件做好准备。在细节上还应区别同构系统与异构系统的差异。若是同构系统的扩展，只需简单将其数据域合并；而异构系统的扩展则建立网关。地铁综合监控系统的体系结构应适合系统动态扩展，可在线修改、扩充子系统而不干扰已经运作的其它子系统。新加入的子系统调试通过后，可以和原有的系统无缝地集成，共同实现整个地铁的各项任务[5]。
5结语
当前随着信息化的不断发展，在仪表自动化领域将会有更多数据进行自动化处理。在相关硬件和软件上要求上不断提高。针对具体运行系统需要进行耦合程度和集成深度、集成广度上的不断研究，确保综合监控系统适应未来地铁运输的发展。
参考文献
[1]夏益青,牛卫星.基于地铁综合监控系统的环境设备监控系统应用技术[J].城市轨道交通研究,2012,15(5):68-72.
[2]张文.地铁综合监控系统应用技术探讨[J].工程技术:全文版,2017(1):00127-00127.
[3]王晓伟.浅析地铁综合监控系统的应用技术[J].城市建设理论研究:电子版,2013(3).
[4]唐智金.地铁综合监控系统集成关键技术研究[J].科技创新与应用,2014(17):39-39.
[5]边少佳,常明.地铁综合监控系统集成关键技术研究[J].城市建设理论研究:电子版,2014(29).