基于綜合聯(lián)調(diào)的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口管理研究

覃洪波

（中國鐵建電氣化局集團(tuán)第五工程有限公司，成都 610031）

1 引言

新的發(fā)展環(huán)境下，伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展和普及，城市軌道交通設(shè)備的自動(dòng)化程度不斷提高，越來越多的城市在軌道交通項(xiàng)目建設(shè)管理過程中開始關(guān)注綜合聯(lián)調(diào)工作，強(qiáng)化對(duì)軌道交通不同建設(shè)階段、不同參與主體和不同子系統(tǒng)間工程接口的有效管理，以保障軌道交通系統(tǒng)的整體性能。在城市軌道交通建設(shè)中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Χ鄠€(gè)系統(tǒng)和專業(yè)進(jìn)行集成，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)、無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的支持下，綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以通過接口連接幾乎所有的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)，接口類型多種多樣。在綜合聯(lián)調(diào)過程中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)已基本完成，也實(shí)現(xiàn)了與各個(gè)子系統(tǒng)之間的有效對(duì)接，初步具備了運(yùn)營能力。通過有效的接口管理，可以最大限度地發(fā)揮綜合監(jiān)控系統(tǒng)的作用，為城市軌道交通的穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供良好的支撐[1]。

2 綜合監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

在城市軌道交通中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與各機(jī)電專業(yè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息共享，促進(jìn)軌道交通運(yùn)行系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化水平的提高。城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)體現(xiàn)在3 個(gè)方面。

2.1 接口眾多，數(shù)據(jù)量大

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量極大，這里以變電所自動(dòng)化系統(tǒng)綜合監(jiān)控接口數(shù)據(jù)為例，1 個(gè)車站中變電所需要處理的有效輸入輸出數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)約為2 000 個(gè)，這個(gè)數(shù)字的確不多，但如果加上連鎖運(yùn)算以及輔助處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)量將會(huì)達(dá)到數(shù)萬個(gè)乃至更多[2]。

2.2 主體眾多，工作量大

綜合監(jiān)控系統(tǒng)能夠整合軌道交通中所有的節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)的過程中，其與所有參建主體都存在大量的數(shù)據(jù)傳輸，而為了保障系統(tǒng)建設(shè)的效率，多數(shù)參建主體會(huì)選擇同時(shí)施工，因而，施工點(diǎn)位較多，存在大量交叉作業(yè)的情況。其中，軌道、車站通風(fēng)系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等項(xiàng)目交叉施工十分嚴(yán)重，這就導(dǎo)致了協(xié)調(diào)工作量的增加，管理難度也隨之增大。

2.3 成果精密，保護(hù)困難

綜合監(jiān)控系統(tǒng)中含有大量的高端信息設(shè)備，包括電子元器件、精密儀器以及專業(yè)系統(tǒng)軟件等，電子元器件本身精密度較高，要求在無塵環(huán)境下制作，但相比專門的制造工廠，軌道交通施工現(xiàn)場(chǎng)不能很好地滿足無塵作業(yè)的需求。同時(shí)，由于交叉作業(yè)的存在，導(dǎo)致在對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)的過程中，施工現(xiàn)場(chǎng)依然有土建、裝修等工程施工，會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，使機(jī)房難以達(dá)到預(yù)期的交付要求，如何做好成果的保護(hù)工作，是需要重點(diǎn)解決的問題[3]。

3 綜合監(jiān)控系統(tǒng)在綜合聯(lián)調(diào)中的作用

3.1 能夠反映機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的建設(shè)情況

綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以通過集成以及互聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)與其他接入系統(tǒng)之間的信息交互和協(xié)調(diào)互動(dòng)。在深度集成系統(tǒng)中，很多城市都會(huì)將電力監(jiān)控系統(tǒng)作為互聯(lián)子系統(tǒng)集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)的各種功能。在這種情況下，只需要完成綜合監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)試即可，不需要對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，也不需要設(shè)置獨(dú)立監(jiān)控系統(tǒng)。相應(yīng)的，互聯(lián)子系統(tǒng)需要設(shè)置能夠獨(dú)立運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)，借助網(wǎng)絡(luò)接入綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的互通互傳。在這種情況下，綜合監(jiān)控系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的部分功能。但是，這些功能一般都是核心功能，能夠很好地體現(xiàn)系統(tǒng)整體的完成情況。因此，在綜合聯(lián)調(diào)中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以直觀地反映機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的建設(shè)情況[4]。

3.2 能夠反映建設(shè)項(xiàng)目的整體進(jìn)度

城市軌道交通工程系統(tǒng)建設(shè)中，包含設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)、接口洽談會(huì)、系統(tǒng)單體調(diào)試以及站級(jí)功能調(diào)試等工作，其間可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，可以將問題整理后，向相應(yīng)的系統(tǒng)承包商反饋，要求其做好整改工作。在綜合聯(lián)調(diào)實(shí)施前，必須確保所有的問題都已經(jīng)得到整改，同時(shí)，系統(tǒng)必須能在模擬運(yùn)營條件下實(shí)現(xiàn)帶負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)前，軌道交通機(jī)電系統(tǒng)存在的一個(gè)普遍性問題就是缺少人機(jī)界面，或人機(jī)界面本身的交互性不足，導(dǎo)致在綜合聯(lián)調(diào)過程中無法通過簡(jiǎn)單的測(cè)試對(duì)問題是否得到整改進(jìn)行測(cè)試，回歸測(cè)試的難度也會(huì)有所增大。綜合監(jiān)控系統(tǒng)的存在能夠提供直觀便捷的人際界面交互功能，幫助技術(shù)人員更好地對(duì)測(cè)試場(chǎng)景進(jìn)行驗(yàn)證。在實(shí)施綜合聯(lián)調(diào)的過程中，可以在綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)上，對(duì)問題庫中需要整改的問題進(jìn)行相應(yīng)的回歸測(cè)試，驗(yàn)證整改效果。若整改效果不理想，可以要求承包商繼續(xù)整改，直至達(dá)到理想效果[5]。

3.3 可以作為運(yùn)營演練的關(guān)鍵平臺(tái)

城市軌道交通建設(shè)完成正式運(yùn)營前，可以通過運(yùn)營演練的方式對(duì)運(yùn)營過程中可能發(fā)生的緊急情況進(jìn)行模擬，以此驗(yàn)證軌道交通工程設(shè)計(jì)方案的合理性，也可以有效驗(yàn)證綜合聯(lián)調(diào)功能。綜合監(jiān)控系統(tǒng)是城市軌道交通運(yùn)營階段最為關(guān)鍵的平臺(tái)系統(tǒng)，在軌道交通日常調(diào)度和車站運(yùn)營組織中發(fā)揮著積極的作用。基于此，在開展運(yùn)營演練過程中，應(yīng)將綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為基礎(chǔ)和前提，對(duì)工作場(chǎng)景進(jìn)行模擬，檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)營流程是否順暢、規(guī)章制度是否完善，人員能力是否達(dá)標(biāo)。

4 綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口管理

4.1 接口分析

在對(duì)接口進(jìn)行分析的過程中，可以關(guān)注幾個(gè)劃分依據(jù)。

4.1.1 系統(tǒng)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)屬于一種分布式監(jiān)控平臺(tái)，與軌道交通體系中的多數(shù)設(shè)備系統(tǒng)都存在著接口關(guān)系，接口數(shù)量眾多，形式也各不相同，是軌道交通工程中一種非常特殊的子系統(tǒng)。

4.1.2 接口位置與介質(zhì)

依照車站本身的規(guī)模以及設(shè)備之間的距離，同一個(gè)接口系統(tǒng)在線路的不同節(jié)點(diǎn)中，存在不同的接口位置和介質(zhì)。以外部接口為例，其位置包括工作站、前置機(jī)、交換機(jī)、專用協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備等。接口線纜的介質(zhì)類型可以是RS422 總線、RS485 總線、單模光纜、多模光纜、視頻及音頻線纜等[6]。

4.1.3 協(xié)議類型

在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中使用的外部接口協(xié)議有很多，如IEC104、NTP、OPC、ModbusRTU 等，部分機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)也會(huì)采用廠家自定義的非標(biāo)協(xié)議。

4.1.4 數(shù)據(jù)耦合

綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于軌道交通工程中所有的機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)的監(jiān)督管理，實(shí)現(xiàn)信息的協(xié)同與共享。根據(jù)數(shù)據(jù)的耦合性，可以將接入方式分成2 種：集成和互聯(lián)。系統(tǒng)集成一般是與電力監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的深度集成，以及與屏蔽門系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)的功能集成，系統(tǒng)互聯(lián)則主要體現(xiàn)在乘客信息系統(tǒng)、列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)以及時(shí)鐘系統(tǒng)等方面。

這種情況下，綜合監(jiān)控系統(tǒng)存在接口數(shù)量多，接口介質(zhì)、位置以及協(xié)議多樣化的問題，如果不能對(duì)這些問題進(jìn)行有效處理和應(yīng)對(duì)，很容易引發(fā)不同參與方之間的界面沖突。而且在對(duì)問題進(jìn)行處理的過程中，通常調(diào)試人員都是臨時(shí)編寫修正代碼，接口管理的信息化水平相對(duì)較低，導(dǎo)致了運(yùn)營階段維護(hù)難度的增大[7]。

4.2 接口管理

針對(duì)上述問題，想要最大限度保障綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口管理效果，必須采取有效措施對(duì)接口管理工作進(jìn)行優(yōu)化。

4.2.1 實(shí)現(xiàn)接口的標(biāo)準(zhǔn)化

在綜合監(jiān)控系統(tǒng)的建立過程中，無論是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、招標(biāo)環(huán)節(jié)，還是接口聯(lián)絡(luò)環(huán)節(jié)，都應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)的通信介質(zhì)和通信協(xié)議，通過規(guī)范的方式確定接口的位置并對(duì)其進(jìn)行固定，接口方式和接口規(guī)范需要依照接口技術(shù)規(guī)格書的要求進(jìn)行明確。以現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為指導(dǎo)，相關(guān)技術(shù)人員需要進(jìn)行接口相關(guān)條款的完善，加快綜合監(jiān)控系統(tǒng)以及綜合聯(lián)調(diào)系統(tǒng)接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，逐步形成以運(yùn)營為主體，能夠很好地適應(yīng)工程實(shí)際需求的接口標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.2 規(guī)范接口臺(tái)賬管理

通過對(duì)接口臺(tái)賬管理的規(guī)范，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)接口的精細(xì)化管理，加速集成和運(yùn)營之間的交接過渡，從而實(shí)現(xiàn)接口管理的優(yōu)化。從技術(shù)人員的角度，應(yīng)在不同接口實(shí)施階段建立相應(yīng)的臺(tái)賬，實(shí)現(xiàn)對(duì)接口建設(shè)的進(jìn)度管理，幫助所有參與方掌握準(zhǔn)確的進(jìn)度信息，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)接口實(shí)施過程中存在的各種問題。不僅如此，規(guī)范的接口臺(tái)賬還可以作為項(xiàng)目過程資料的一部分，在工程建設(shè)完成后，交付給運(yùn)營單位作為參考，以提升運(yùn)營管理效果[8]。

4.2.3 接口管理的信息化

為了對(duì)傳統(tǒng)接口管理方式進(jìn)行優(yōu)化，可以在城市軌道交通綜合聯(lián)調(diào)接口管理中引入信息化技術(shù)，以先進(jìn)的信息技術(shù)為支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)接口信息的收集、整理和分析，進(jìn)一步強(qiáng)化接口管理過程中相關(guān)參與方的協(xié)同性，提高綜合聯(lián)調(diào)的效率和效果，以避免后續(xù)出現(xiàn)返工問題。接口管理信息化包含了很多方面的內(nèi)容，如接口狀態(tài)定義和統(tǒng)計(jì)、接口信息體系構(gòu)建、信息關(guān)聯(lián)識(shí)別與構(gòu)建、綜合聯(lián)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)過程模塊構(gòu)建等。具體來講，綜合聯(lián)調(diào)接口管理信息化框架如圖1 所示。

圖1 接口管理信息框架

5 結(jié)語

在城市軌道交通建設(shè)中，綜合監(jiān)控系統(tǒng)是非常重要的組成部分，一旦出現(xiàn)問題，會(huì)直接影響軌道交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，在系統(tǒng)建設(shè)完成后，需要做好試運(yùn)行工作，而為了保證試運(yùn)行效果，可以針對(duì)綜合監(jiān)控系統(tǒng)開展綜合聯(lián)調(diào)工作，將機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的建設(shè)情況、系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)功能以及項(xiàng)目整體實(shí)施進(jìn)度等展示出來，找出其中存在的缺陷和問題，促進(jìn)綜合聯(lián)調(diào)效率的提高，保證項(xiàng)目中整體的運(yùn)營效果。另外，在對(duì)地鐵系統(tǒng)接口進(jìn)行管理的過程中，應(yīng)推動(dòng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化和接口管理的信息化，建立規(guī)范化的接口臺(tái)賬，對(duì)當(dāng)前綜合監(jiān)控系統(tǒng)接口數(shù)量多、接口位置、介質(zhì)、協(xié)議多樣化的問題進(jìn)行解決。在實(shí)踐中，軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的整體情況和接口情況會(huì)因城市發(fā)展、線路以及整體規(guī)劃設(shè)計(jì)的不同而不同，需要技術(shù)人員做好深入細(xì)致的分析，以保證系統(tǒng)運(yùn)行的效果。