专利名称：一种用于轨道交通系统的深度集成和互联方法
技术领域：
本发明涉及轨道交通的系统控制技术，特别是一种用于轨道交通系统的深度集成和互联 方法。所述方法结合了我国城市轨道交通自动化综合监控系统的特点，采用了适用于地铁 和轻轨的深度集成和互联模式，有利于对机电设备的实时集中监控和各系统之间的协调联 动。
背景技术：
城市轨道交通的运营管理要求自动化系统能提供一个可实现信息互通和资源共享的平 台，涉及众多厂商的大量机电设备和复杂的子系统。综合监控系统是典型的自动化系统集 成与互联项目。综合监控系统采用通用性好、符合国际标准或行业标准的、高可靠性的网 络交换机、服务器和工控机等网络和计算机产品来构建统一硬件集成平台，采用模块式、 类似积木结构的多层软件开发平台定制应用软件，采用通用开放的硬件接口及软件通信协 议，以集成和互联的方式与各接入系统实现信息交换，最终实现对各相关机电设备的集中 监控功能和各系统之间的信息互通、信息共享和协调互动功能。
城市轨道交通的实际运营需要多个专业的协调配合。综合监控系统的主要功能包括对机 电设备的实时集中监控功能和各系统之间协调联动功能两大部分。 一方面，通过综合监控 系统，可实现对电力设备、火灾报警信息及其设备、车站环控设备、区间环控设备、环境 参数、屏蔽门设备、防淹门设备、电扶梯设备、照明设备、门禁设备、自动售检票设备、 广播和闭路电视设备、乘客信息显示系统的播出信息和时钟信息等进行实时集中监视和控 制的基本功能；另一方面，通过综合监控系统，还可实现晚间非运营情况下、日间正常运 营情况下、紧急突发情况下和重要设备故障情况下各相关系统设备之间协调互动等高级功 能。
但是，现有集成模式存在以下不足
(1) 各系统软硬件相互独立，接口困难。
(2) 难于资源共享、信息互通。
(3) 不同专业的运营人员只能通过电话或手工方式沟通，降低了响应性和运营效率。
(4) 系统之间的信息关联不够，处理突发事件的综合应变能力较差，影响行车与救灾调度工作的效率。
(5)界面不一致，全面掌握难度较大，系统间互不了解，运行与维护成本较高。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种用于轨道交通系统的深度集成和互 联方法。所述方法结合了我国城市轨道交通自动化综合监控系统的特点，采用了适用于地 铁和轻轨的深度集成和互联模式，有利于对机电设备的实时集中监控和各系统之间的协调 联动。
本发明采用的深度集成和互联模式，是在总结国内外城市轨道交通建设经验教训的基础 上，对现有集成模式的一种继承和发展。其指导思想就是将原来分层设置的多个监控系统 作为一个大规模的综合自动化系统，进行统一设计、招标、实施和调试。深度集成与互联 模式的综合监控系统的内容也相应扩大，包括了原来集成模式的综合监控系统、电力监控 子系统(PSCADA)、环境与设备监控子系统(BAS)、火灾自动报警子系统(FAS)和门禁子系统 (ACS)等多个部分。其主要特点为将分立监控系统上下位机结构作为一个整体进行考虑，原 来分立系统的功能统一在综合监控系统软硬件平台上完成。深度系统集成模式在接入方式 上进行了优化设计，多个控制层设备(如PSCADA控制器、BAS控制器、FAS报警盘和 ACS控制器等)皆直接连接到综合监控系统的站级局域网络上，这样的设计在简化网络层次 的同时，还满足相关子系统设备异地通信和远程访问等功能需求。
本发明的技术方案如下
一种用于轨道交通系统的深度集成和互联方法，其特征在于，建立综合监控系统车站级 局域网络，将处于上下位机结构中的若干个控制层设备直接接入综合监控系统车站级局域 网络；这样控制层设备之间的站间通信功能和远程访问、下载和维护功能，能够通过综合 监控系统车站级局域网络来实现，这在以往顶端信息集成模式中是无法实现的。
所述若干个控制层设备包括电力监控子系统控制器，环境与设备监控子系统控制器， 火灾自动报警子系统报警盘，以及门禁子系统控制器。
本发明的技术效果如下
本发明的一种用于轨道交通系统的深度集成和互联方法，采用了深度集成与互联模式， 这是对现有集成方式的一种继承和发展，可以克服现有集成模式自身存在的缺陷。相对于
现有集成模式而言，深度系统集成模式具备以下优势
(l)在控制整体投资成本的同时，强化系统功能和实现网络资源共享。由于该模式的综采用主要控制层设备直接接入综合监控系统站级局域 网的方式，这样控制层设备之间的站间通信功能和远程访问、下载和维护功能，皆可以通 过综合监控系统构建的全线网络来实现，这在以往顶端信息集成模式中是无法实现的。采 用深度系统集成模式的综合监控系统，既满足运营指挥调度人员的功能需求，又兼顾运营 维护管理人员的功能需求，系统实现功能更加强大。同时，由于共享网络资源，集成子系 统不需要再单独组网，因此整体工程的投资略有下降，系统性价比也更高。
(2) 系统性能更强大。从软件数据采集和处理方面来看，由于该模式的综合监控系统釆 用开放性软件集成平台，使得大多数监控数据可以采用一次数据采集、数据处理和数据表 示的处理方式，而不需要进行现有模式常见的数据转换和数据再处理等过程，因此减少了 中间环节，系统实时响应性得到了保证，系统监控点数的规模也可相应扩大，从而导致实 现功能更加完善和强大。
(3) 降低了整体工程的实施难度。由于该模式的综合监控系统采用一体化设计思路，具 有系统构架简约、层次简化和软件平台一体化等特点，因此在工程实施过程中，调试工作 易于协调和统筹安排，部分调试工作安排在实验室即可进行，从而使整个系统的现场调试 工作量减少，现场调试时间相应縮短，现场联调次数也减少，故障诊断和系统维护较为方 便。此特点正好与目前大规模和工期较短的国内城市轨道交通的建设特点相适应。
具体实施例方式
本发明的一种用于轨道交通系统的深度集成和互联方法在于，建立综合监控系统车站级 局域网络，将处于上下位机结构中的若干个控制层设备直接接入综合监控系统车站级局域 网络；这样控制层设备之间的站间通信功能和远程访问、下载和维护功能，能够通过综合 监控系统车站级局域网络来实现，这在以往顶端信息集成模式中是无法实现的。所述若干 个控制层设备包括电力监控子系统控制器，环境与设备监控子系统控制器，火灾自动报 警子系统报警盘，以及门禁子系统控制器。
综合监控系统(ISCS)整合下述系统电力监控系统(PSCADA)、机电设备监控系统
(BAS)、门禁系统(ACS)、火灾自动报警系统(FAS);包含这4个系统的中心级、车站 级、现场级设备与功能。
在中心界面集成广播系统(PA)、闭路电视系统(CCTV)、无线通信系统(RC)。 在中心互联信号系统(ATS)、时钟系统(CLK)、通信集中告警系统。 在车站界面集成广播系统(PA)、闭路电视系统(CCTV)、无线通信系统(RC)、安
5全门控制系统(PSD)、乘客信息系统(PIS)、自动售检票系统(AFC)。 在车站互联时钟系统(CLK)。 在车辆段界面集成广播系统(PA)。 在车辆段互联时钟系统(CLK)。
1、 深度集成深度集成即将PSCADA、 BAS、 ACS等系统的全部设备、全部功能纳入 到综合监控系统ISCS中。
2、 界面集成即将CCTV、 AFC、 PIS等系统的人机界面功能纳入综合监控系统中。人 机界面还可进一步细分为监控界面、显示界面、报警界面等。界面集成不含被集成系统的 现场级设备、后台设备，但包含被集成系统的部分功能。
实质上界面集成是指一套标准界面元素和交互技术。界面考虑三方面内容机器到用户 的通信方式、用户到机器的通信方式和用户理解界面的方式。机器到用户的通信方式是工 具(应用)使用显示语言控制信息的存取，根据这些信息进行计算，把计算的结果转换成 可理解和可使用的形式。用户到机器的通信方式是用户必须看懂计算机显示的信息，并做 出适当的应答。应答可用交互技术，如键盘选择和移动鼠标。在界面研究中，交互技术就 是界面语言。
界面的第三部分是用户对整个过程的理解，即用户概念模式。用户对计算机界面是什么、 做什么以及如何工作都有一定要求。其中一些要求是用户在其它机器系统上工作时得出的 经验，而更多的要求是用户使用界面本身得到的经验。
在现行的深度集成研究中，用户界面的设计和实现采用了先进的面向对象技术，它首先 保证了整个系统在统一的概念模型和数据模型的基础上实现数据、工具和界面维的集成， 同时为界面的集成和实现也提供了良好机制。用户界面的设计主要是窗口和交互技术的设 计，把集成方法和机制引入界面设计，首先对组成界面的公共构件进行对象抽象和定义。 具体地讲，就是把窗口和组成窗口的公共元素标题窗、菜单窗、控制窗、窗体、滚动条、 按钮、字符和图符等都作为对象来抽象，然后根据各对象的用途将其结构属性和行为特征 封装到各自的对象中，形成用户界面的基本构件对象，也称之为显示对象。这样界面的组 装可利用对象的继承、引用和聚类等机制把相关的界面构件对象按照它们之间的相互关系 和作用组织在一起，构成一个完整的自集成的界面系统。用户与界面之间的交互实际上就 是对组成界面的各个界面构件对象的操作，用户界面结构模型而构件对象的全部功能都已 封装在对象之内，用户只需要使用定位设备(键盘、鼠标等)通过菜单或按钮向对象发送 需要的操作消息，便可完成特定的工作任务。
63、 互联即与某系统通过数据接口、或硬线接口，获取其数据或测控信号。与某系统 的互联，综合监控系统并不包含互联系统自身的设备及功能。
4、 系统互联的中心硬件配置综合监控系统在数据管理层上采用集中式数据处理，在 中心设置一对综合监控数据处理服务器。电力监控系统相对独立，设置一对PSCADA实时 服务器。机电设备监控系统相对独立，设置一对BAS实时服务器。火灾自动报警系统相对 独立，设置一对FAS实时服务器。设置一对核心工业级以太网交换机，组建中心综合监控 局域网，并为每个专业系统划分VLAN。设置一对工业级接入交换机，用于接入以太网类 集成、互联系统。设置一对接入通信处理前置机，用于接入串口类集成、互联系统。中心 为各类调度员配置工作站。设置调度大厅的调度台、大屏幕。
5、 系统互联的主干网络配置主干网连接控制中心、车辆段和全线各个车站的监控系 统网络，用于传输被控设备的状态信息和控制信息，在ISCS中起着传输大动脉的作用，主 干网作为ISCS全线数据传输的支柱，其安全性、可靠性、可扩展性直接影响到整个系统的 运行。主干网由综合监控提出要求，综合监控系统自建或通信专业构建提供。主干网分不 同专业分别设置，划分为多个相对独立的子网，划分如下电力监控网；机电设备监控网
(合并门禁、安全门、互联系统)；FAS监控网；综合监控网(用于连接中心ISCS与车辆 段DMS、 TMS)。各系统通过逻辑上各自独立的网络，与本系统站级设备、现场级设备相 连。
6、 系统互联的车站级硬件配置车站级设服务器2台，但可降低配置。FAS主机。主 流PC工作站。工业级局域网设备。综合操作台、IBP。
7、 系统互联的现场级设备配置变电所(包括主变电所，牵引降压混合所，降压所， 跟随所)综合自动化系统综控屏、通信处理机、监控计算机、工业级网络设备、1/0采集 设备。机电设备监控系统主PLC、 1/0模块、通信设备。FAS现场设备探头、手报、报 警电话等。门禁系统控制器、门锁、开门按钮、读卡器、通信设备。
8、 系统互联的软件配置方案综合监控系统总的软件平台。电力监控软件。机电设备 监控软件。火灾自动报警软件。门禁系统管理软件。网管软件。设备管理软件。培训软件。 备用控制中心软件。
权利要求
1.一种用于轨道交通系统的深度集成和互联方法，其特征在于，建立综合监控系统车站级局域网络，将处于上下位机结构中的若干个控制层设备直接接入综合监控系统车站级局域网络；这样控制层设备之间的站间通信功能和远程访问、下载和维护功能，能够通过综合监控系统车站级局域网络来实现，这在以往顶端信息集成模式中是无法实现的。
2. 根据权利要求1所述的用于轨道交通系统的深度集成和互联方法，其特征在于，所述 若干个控制层设备包括电力监控子系统控制器，环境与设备监控子系统控制器，火灾自 动报警子系统报警盘，以及门禁子系统控制器。
全文摘要
一种用于轨道交通系统的深度集成和互联方法，所述方法结合了我国城市轨道交通自动化综合监控系统的特点，采用了适用于地铁和轻轨的深度集成和互联模式，有利于对机电设备的实时集中监控和各系统之间的协调联动，其特征在于，建立综合监控系统车站级局域网络，将处于上下位机结构中的若干个控制层设备直接接入综合监控系统车站级局域网络；这样控制层设备之间的站间通信功能和远程访问、下载和维护功能，能够通过综合监控系统车站级局域网络来实现，这在以往顶端信息集成模式中是无法实现的。
文档编号B61L27/00GK101492062SQ200910079439
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者锋 何, 杨国文, 苏德军 申请人:卓越信通电子(北京)有限公司