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摘要：綜合监控系统是一个功能强大的分布式控制系统，集成和互联了多个子系统。本文以地铁的综合监控系统为研究背景，详细介绍了地铁综合监控系统的构成、主要功能及存在的问题，在对存在的问题进行深入思考研究的基础上，为地铁综合监控系统建设提出合理化的建议，并为该类课题的进一步研究奠定了基础。
关键词：综合监控系统，软件，网络结构
中图分类号：TN711 文献标识码：A 文章编号：
0引言
随着我国社会经济的发展，我国地铁发展为了顺应经济发展潮流和城市环保的要求，进入一个高速发展的时期。而地铁综合监控系统作为一种新技术，在新建地铁线路中得到越来越多的应用，给居民出行提供一个运行良好，安全完备，服务优良的地铁系统是十分必要的。因此，很有必要对在地铁综合监控系统建设中出现的争议问题进行研究分析。
1.地铁综合监控系统的构成
1.1综合监控系统硬件设备
地铁综合监控系统（简称ISCS系统）的硬件分为两个部分：一是中央综合监控系统，二是车站综合监控系统。
为了实现对地铁全线各车站及车辆段运行系统的监控，中央综合监控系统由以下几个部分组成：中央级监控网络、工作站、服务器、网络管理系统(NMS)以及大屏幕系统(OPS)等。冗余配置的以太网交换机是中央级监控网络的核心配置。
地铁车站级监控系统设置在地铁车站，相应的地铁车辆段监控系统位于车辆段。为了实现对地铁车站及车辆段各子系统运行状态的监控，并完成地铁车站的操作控制功能，车站综合监控系统由以下几个部分组成的：车站监控网络、前端处理器、服务器、综合后备盘(IBP)以及操作员工作站等。
1.2 综合监控系统软件
综合监控系统软件采用深度集成的方法，由以下三个主要部分构成：基础软件、应用软件和接口软件。数据的处理和管理功能主要是由基础软件实现的；而应用软件的主要功能是完成系统管理、使用和维护；各个设备之间以及子系统之间的通信功能主要是由接口软件实现的。从而满足地铁良好运营、满足对工程的适用性的要求。地铁综合监控系统软件由以下三层构成：
(1)集成和互联系统中实现采集数据和转换协议的数据接口层。
(2)由以下几个部分:地铁车站、车辆段和停车站服务器构成的数据处理层，利用实时和历史数据库从而实现地铁综合监控系统的应用功能和实时、历史数据管理。
(3)人机接口层的主要构成元素是操作员工作站，是完成操作员与机器设备的接口层，利用控制中心、地铁车站、车辆段及服务器获取信息，人机界面通过操作站处理之后显示，从而实现地铁系统的监控功能。
1.3综合监控系统网络结构
由于社会经济的发展，城市规模不断扩大，这就造成一个城市内地铁线路较长，地铁综合监控系统分布范围较广，通常分布在几十公里的广域网内。综合监控系统采用双冗余的工业以太网支持着无论是构建在OCC（地铁中央运营中心）内的CISCS（中央级系统），还是分布于各地铁车站的SISCS（车站级系统）。
以下三个部分构成综合监控系统的网络:主干网、局域网以及基础现场层设备通信网。（1）主干网：为了传达网络信号，控制中心局域网需要与各车站、车辆段及停车场局域网连接起来，以双路冗余的百兆以太网电接口为网络形式，通信专业负责完成主干网的互联；（2）局域网：即由控制中心系统、地铁车站、车辆段、停车场服务器、TMS、DMS、NMS等系统组成的。（3）基础现场层设备通信网：它是指使用现场总线或者工业控制网络的包括AFC、PSD、FAS的各子系统执行层面上的网络。下图1为地铁综合监控系统的构成图。
图1 综合监控系统构成图
2.地铁综合监控系统的主要功能
2.1综合监控系统功能的概念
由第一部分我们可以看到地铁综合监控系统是一个综合的系统，它是由多个子系统集成和互联在一起的分布式控制系统，具有模块化，功能齐全等特点。将各个自动化系统应用系统化方法连接起来，从而使地铁各系统之间相互协调，相互配合，相辅相成。
2.2综合监控系统主要功能描述
综合监控系统主要有以下几个功能：（1）通用功能：是综合监控系统最基本的功能，包括数据库管理、时间同步以及内部运算等功能来实现综合监控系统的使用和管理。（2）新型功能：包括NMS(网络管理)系统功能、DMS(设备维护)系统功能、TMS(培训管理)系统功能和UA(联动)功能。（3）集成子系统的具体功能包括5个方面：具有中心和车站控制监控功能且是供电监控系统核心组成部分的PSCADA(供电监控)系统；有效监控及管理各种车站设备，能够保证设备的正常运行和乘客的BAS (安全的环境与设备监控)系统；能够将乘客隔离在行车区域之外的PSD (站台屏蔽门)系统；由车站级和中心级监控功能共同组成的具有对相应管辖区域进行监视功能的闭路电视监控系统；具有控制优先权的有线广播系统。（4）互连子系统的功能包括FAS (火灾自动报警)、ATS (列车自动监控)和AFC (自动售检票)等功能。
3.地铁综合监控系统建设中存在的问题
利用现代自动化技术完备运营管理手段，降低人工操作管理的难度，从而实现运营管理者的管理要求，是包括综合监控系统和自动化集成信息系统的核心。由于综合监控系统在我国投入运营时间不长，我国在相关的技术上还相对薄弱，根据目前我国使用的地铁综合监控系统在运营过程中出现的一些问题，相关专家在某些技术问题的概念和细节上有不同的看法，主要存在以下几个方面的争议和问题。
3.1集成与互联的概念与分寸
通过对目前地铁综合监控系统出现的问题进行分析，不难发现有一些是对集成与互联的概念和分寸上的不同观点。关于对集成的认识，有以下几种看法：（1）集成是综合监控系统在信息接入之后原有接口的功能实现。（2）若接口系统与综合监控系统不再是深度耦合的关系称之为集成，反之称之为互联。两者的主要区别是信息的耦合程度。（3）集成是接口系统不在综合监控系统中单独存在和实施。上面三种关于集成概念之差的本质,是为了证明监控系统的先进性是和集成系统的数量成正比的。比如说实现相同功能的接口系统，有的专家认为是集成，但是有的认为是互联。
3.2系统操作系统与软件平台之争
综合监控系统究竟是基于WINDOWS还是UNIX系统运行的，一直存在争议，并且综合监控系统关于软件平台也没有达到统一的意见，有的地方认为是采用国产平台，但也有的认为是采用国外专用软件平台或者是通用的监控软件平台。
但无论是采用什么样的操作系统和软件平台，国内地铁不能一直依靠国外技术引进来实现，以目前我国地铁监控的技术水平来看，我们完全有实力自己开发出一套适合国内地铁运营的系统。
3.3网络构建方案的选择
以下两个原因是影响综合监控系统网络选择的主要因素：一是由于工业交换机的无故障时间远远大于民用交换机，所以考虑到整个系统的安全可靠性通常选用工业交换机。二是由于工业级以太网交换机具有良好的自愈和环网组建的能力，且设备选型确定了工业级以太网交换机的使用，所以，一般选择单独组建的综合监控系统网络。
4.结语
地铁的综合监控系统在国内地铁建设和技术服务进步的基础上，渐渐摆脱引进吸收国外先进技术的阶段，通过对地铁综合监控系统硬件、软件系统深入了解，并认清当前综合监控系统存在的问题，随着技术的提高，国内监控系统集成商必能赢得越来越大的市场份额，从而进一步提高地铁监控系统的运营管理水平及技术服务，为我国地铁的综合监控系统的发展提供有力的保证。
参考文献
[1] 张越，徐小燕. 地铁综合自动化系统的研究[J].南京林业大学学报：自然科学版，2007(5)：97.
[2] 魏晓东. 地铁综合监控系统建设的关键问题分析[J].自动化博览，2009(5)：14-37.
[3] 刘共华，陈辉. 地铁综合监控系统的几点技术争议[J]. 百家论坛，2010(12)：9-11
[4] 张发明，王颖. 北京地铁10 号线综合监控系统简介[J]. 研究简报，2007(01)：71-74
[5] 彭辉，徐志修，周文华，等.城市轨道交通智能综合监控系统设计[J].铁道工程学报，2006(1)：15.
[6] 王开满，王军，张慎明.城市轨道交通自动化综合监控系统的集成模式[J].城市轨道交通研究，2007(3)：57.
关键词：综合监控系统，软件，网络结构
中图分类号：TN711 文献标识码：A 文章编号：
0引言
随着我国社会经济的发展，我国地铁发展为了顺应经济发展潮流和城市环保的要求，进入一个高速发展的时期。而地铁综合监控系统作为一种新技术，在新建地铁线路中得到越来越多的应用，给居民出行提供一个运行良好，安全完备，服务优良的地铁系统是十分必要的。因此，很有必要对在地铁综合监控系统建设中出现的争议问题进行研究分析。
1.地铁综合监控系统的构成
1.1综合监控系统硬件设备
地铁综合监控系统（简称ISCS系统）的硬件分为两个部分：一是中央综合监控系统，二是车站综合监控系统。
为了实现对地铁全线各车站及车辆段运行系统的监控，中央综合监控系统由以下几个部分组成：中央级监控网络、工作站、服务器、网络管理系统(NMS)以及大屏幕系统(OPS)等。冗余配置的以太网交换机是中央级监控网络的核心配置。
地铁车站级监控系统设置在地铁车站，相应的地铁车辆段监控系统位于车辆段。为了实现对地铁车站及车辆段各子系统运行状态的监控，并完成地铁车站的操作控制功能，车站综合监控系统由以下几个部分组成的：车站监控网络、前端处理器、服务器、综合后备盘(IBP)以及操作员工作站等。
1.2 综合监控系统软件
综合监控系统软件采用深度集成的方法，由以下三个主要部分构成：基础软件、应用软件和接口软件。数据的处理和管理功能主要是由基础软件实现的；而应用软件的主要功能是完成系统管理、使用和维护；各个设备之间以及子系统之间的通信功能主要是由接口软件实现的。从而满足地铁良好运营、满足对工程的适用性的要求。地铁综合监控系统软件由以下三层构成：
(1)集成和互联系统中实现采集数据和转换协议的数据接口层。
(2)由以下几个部分:地铁车站、车辆段和停车站服务器构成的数据处理层，利用实时和历史数据库从而实现地铁综合监控系统的应用功能和实时、历史数据管理。
(3)人机接口层的主要构成元素是操作员工作站，是完成操作员与机器设备的接口层，利用控制中心、地铁车站、车辆段及服务器获取信息，人机界面通过操作站处理之后显示，从而实现地铁系统的监控功能。
1.3综合监控系统网络结构
由于社会经济的发展，城市规模不断扩大，这就造成一个城市内地铁线路较长，地铁综合监控系统分布范围较广，通常分布在几十公里的广域网内。综合监控系统采用双冗余的工业以太网支持着无论是构建在OCC（地铁中央运营中心）内的CISCS（中央级系统），还是分布于各地铁车站的SISCS（车站级系统）。
以下三个部分构成综合监控系统的网络:主干网、局域网以及基础现场层设备通信网。（1）主干网：为了传达网络信号，控制中心局域网需要与各车站、车辆段及停车场局域网连接起来，以双路冗余的百兆以太网电接口为网络形式，通信专业负责完成主干网的互联；（2）局域网：即由控制中心系统、地铁车站、车辆段、停车场服务器、TMS、DMS、NMS等系统组成的。（3）基础现场层设备通信网：它是指使用现场总线或者工业控制网络的包括AFC、PSD、FAS的各子系统执行层面上的网络。下图1为地铁综合监控系统的构成图。
图1 综合监控系统构成图
2.地铁综合监控系统的主要功能
2.1综合监控系统功能的概念
由第一部分我们可以看到地铁综合监控系统是一个综合的系统，它是由多个子系统集成和互联在一起的分布式控制系统，具有模块化，功能齐全等特点。将各个自动化系统应用系统化方法连接起来，从而使地铁各系统之间相互协调，相互配合，相辅相成。
2.2综合监控系统主要功能描述
综合监控系统主要有以下几个功能：（1）通用功能：是综合监控系统最基本的功能，包括数据库管理、时间同步以及内部运算等功能来实现综合监控系统的使用和管理。（2）新型功能：包括NMS(网络管理)系统功能、DMS(设备维护)系统功能、TMS(培训管理)系统功能和UA(联动)功能。（3）集成子系统的具体功能包括5个方面：具有中心和车站控制监控功能且是供电监控系统核心组成部分的PSCADA(供电监控)系统；有效监控及管理各种车站设备，能够保证设备的正常运行和乘客的BAS (安全的环境与设备监控)系统；能够将乘客隔离在行车区域之外的PSD (站台屏蔽门)系统；由车站级和中心级监控功能共同组成的具有对相应管辖区域进行监视功能的闭路电视监控系统；具有控制优先权的有线广播系统。（4）互连子系统的功能包括FAS (火灾自动报警)、ATS (列车自动监控)和AFC (自动售检票)等功能。
3.地铁综合监控系统建设中存在的问题
利用现代自动化技术完备运营管理手段，降低人工操作管理的难度，从而实现运营管理者的管理要求，是包括综合监控系统和自动化集成信息系统的核心。由于综合监控系统在我国投入运营时间不长，我国在相关的技术上还相对薄弱，根据目前我国使用的地铁综合监控系统在运营过程中出现的一些问题，相关专家在某些技术问题的概念和细节上有不同的看法，主要存在以下几个方面的争议和问题。
3.1集成与互联的概念与分寸
通过对目前地铁综合监控系统出现的问题进行分析，不难发现有一些是对集成与互联的概念和分寸上的不同观点。关于对集成的认识，有以下几种看法：（1）集成是综合监控系统在信息接入之后原有接口的功能实现。（2）若接口系统与综合监控系统不再是深度耦合的关系称之为集成，反之称之为互联。两者的主要区别是信息的耦合程度。（3）集成是接口系统不在综合监控系统中单独存在和实施。上面三种关于集成概念之差的本质,是为了证明监控系统的先进性是和集成系统的数量成正比的。比如说实现相同功能的接口系统，有的专家认为是集成，但是有的认为是互联。
3.2系统操作系统与软件平台之争
综合监控系统究竟是基于WINDOWS还是UNIX系统运行的，一直存在争议，并且综合监控系统关于软件平台也没有达到统一的意见，有的地方认为是采用国产平台，但也有的认为是采用国外专用软件平台或者是通用的监控软件平台。
但无论是采用什么样的操作系统和软件平台，国内地铁不能一直依靠国外技术引进来实现，以目前我国地铁监控的技术水平来看，我们完全有实力自己开发出一套适合国内地铁运营的系统。
3.3网络构建方案的选择
以下两个原因是影响综合监控系统网络选择的主要因素：一是由于工业交换机的无故障时间远远大于民用交换机，所以考虑到整个系统的安全可靠性通常选用工业交换机。二是由于工业级以太网交换机具有良好的自愈和环网组建的能力，且设备选型确定了工业级以太网交换机的使用，所以，一般选择单独组建的综合监控系统网络。
4.结语
地铁的综合监控系统在国内地铁建设和技术服务进步的基础上，渐渐摆脱引进吸收国外先进技术的阶段，通过对地铁综合监控系统硬件、软件系统深入了解，并认清当前综合监控系统存在的问题，随着技术的提高，国内监控系统集成商必能赢得越来越大的市场份额，从而进一步提高地铁监控系统的运营管理水平及技术服务，为我国地铁的综合监控系统的发展提供有力的保证。
参考文献
[1] 张越，徐小燕. 地铁综合自动化系统的研究[J].南京林业大学学报：自然科学版，2007(5)：97.
[2] 魏晓东. 地铁综合监控系统建设的关键问题分析[J].自动化博览，2009(5)：14-37.
[3] 刘共华，陈辉. 地铁综合监控系统的几点技术争议[J]. 百家论坛，2010(12)：9-11
[4] 张发明，王颖. 北京地铁10 号线综合监控系统简介[J]. 研究简报，2007(01)：71-74
[5] 彭辉，徐志修，周文华，等.城市轨道交通智能综合监控系统设计[J].铁道工程学报，2006(1)：15.
[6] 王开满，王军，张慎明.城市轨道交通自动化综合监控系统的集成模式[J].城市轨道交通研究，2007(3)：57.