关注节能的地铁综合监控系统

关注节能的关注节能的地铁地铁综合监控系统综合监控系统新技术应用探讨新技术应用探讨深圳达实智能股份有限公司深圳达实智能股份有限公司林木青林木青2010.1.212010.1.21VV地铁综合监控系统发展现状及趋势展望地铁综合监控系统发展现状及趋势展望　　地铁综合监控系统新技术应用探讨地铁综合监控系统新技术应用探讨　　达实达实公司公司地铁综合监控业务介绍地铁综合监控业务介绍地铁综合监控新技术应用地铁综合监控新技术应用综合监控系统平台ISCS/AISPSCADABASFASAFCISDSPATSSIGPISCCTVACSRCATSCLKPSDUPSEPSDLPOAMCC1.纵观地铁综合监控系统的发展，从二十世纪80年代中后期至今20多年来，出现了几个颇具代表性的城市轨道交通综合监控系统：•东京帝都高速交通营团综合监控中心---日本日立HITACHI公司研发；•加拿大多伦多地铁综合控制中心---法国阿尔斯通ALSTOM公司研发；1.美国纽约地铁综合控制中心---德国西门子SIEMENS公司研发；•新加坡东北线综合自动化中心---法国泰雷兹THALES公司研发；•美国费城市交通管理指挥中心---美国通用电气GE公司研发；2.地铁综合监控系统的应运而生，是城市轨道交通机电设备管理，从单纯的面向设备管理，向面向运营管理为主，提升地铁服务理念方向发展的必然结果，也是地铁信息化建设的核心内容；3.我国城市轨道交通综合监控系统软件平台的选择经常出现几个焦点之争：•系统集成软件平台选择进口的还是国产的？•系统集成软件平台选择UNIX操作系统还是Windows操作系统？4.机电设备国产化发展之路：•已实现国产化的系统及产品：PSCADA、PIS、ACS、服务器、工作站、网络设备•基本实现国产化的系统产品：CCTV、PA、PSD、AFC、DLP、变频器•尚需依赖进口的系统及产品：SIG、BAS的PLC控制器、FAS的火灾报警控制器5.随着我国城市轨道交通线网的逐渐形成，综合监控系统或自动化集成系统必然朝着面向运营管理、面向乘客服务、面向整个城市交通综合指挥管理的方向发展；三大发展趋势•建设：聚焦投资成本控制及国产化进程•运营：关注节能及全系统运营维护管理•服务：面向全方位提升为乘客服务质量VV地铁地铁综合监控系统综合监控系统发展现状及趋势展望发展现状及趋势展望　　地铁综合监控系统新技术应用探讨地铁综合监控系统新技术应用探讨　　达实达实公司公司地铁综合监控业务介绍地铁综合监控业务介绍地铁综合监控新技术应用地铁综合监控新技术应用五大技术应用•环境节能控制•车站群组监控•星型网络应用•统一换乘管理•软件集中维护发展低碳经济、大力倡导节能减排已成为我国的一项基本国策。环境节能控制环境系统的主要不匹配“大马拉小车”：A.机组按照建筑物昀大热负荷的110%～120%设计；B.冷冻水泵、冷却水泵按空调机组额定工况匹配；C.末端系统按总负荷量110%～120%匹配。设计容量Q负荷曲线昀大负荷Qmax平均负荷Qh昀小负荷Qmin时间TΔQ1ΔQ2“小温差、大流量”：季节/昼夜/末端负荷变化+水泵定流量Æ主机进出水温差2-3℃环境系统的次要不匹配经典PID和模糊控制算法优化控制算法模糊控制规则对应的曲面图基于变温差专利的模糊控制规则表I温差变化ê输出u温差e模糊控制算法的来源：1、专家理论——预设2、操作实践——调试3、自学习规则——CEMP制冷主机启停变频调节冷却水泵冷却塔风机启停控制变频调节冷冻水泵能效管理中心室内外温湿度焓值、CO2浓度冷却水温差流量、压差冷冻水温差流量、压差环境工质参数设备运行参数主机群控控制设备启停模糊控制柜管理自上而下信息从下至上环境整体节能控制系统图空调风柜变频控制环境负荷设备能耗条件参数控制策略新回风调节风机时序控制条件参数控制策略主机群控出水温度调节主机/水泵系统COP风道风速/风口气象参数/室外焓值/客流状况CO2参数/室内焓值系统保养提示中央空调群控节能车站群组监控传统的车站监控模式各个车站设置功能独立的车控室，运营管理人员在各自车站完成机电设备监控模式；运营控制中心（OCC）直接连接所有车站，另外加设后备控制中心与每个车站连接。当OCC设备发生故障或需紧急撤离时，后备控制中心接替OCC负责全线的监控。问题：客流量不足的车站，站务人员未能充分利用；站务人员须长期驻守车站控制室，无法走到一线以提升顾客服务质量；设备的投资与维护成本高。群组车站监控模式考虑各站的客流量和组别大小后，把沿线车站分为若干群组，每一群组大约二到四个车站。每一群组将有一指定「轴心站」，而其它同一组别的车站则称为「卫星站」。卫星站不设置车站控制室，只有轴心站才设置车站控制室。轴心站的选择尤为关键，除了需要考虑车站的重要性以外，还需要进行风险评估，列出在线路紧急运营安全和降级运营服务时的风险考虑因素，再进行评分，得出各站对线路运营的风险影响程度，然后比较选出轴心站。一般来说，终站和换乘站都会被选为轴心站。卫星站没有车站控制室以后，系统设备也相对减少了。轴心站设置车站冗余服务器，并在控制室设双工作站；卫星站则不设冗余服务器，只需在其他机房提供维护工作站，故此整体系统设备也减少了。群组车站监控模式车站的设备主要透过综合监控系统在轴心站控制。由于综合监控系统分散式处理的结构，监控内容是以控制权指派，并且全线联网，因此可以把综合监控系统操作员的控制权也配置成群组的模式，让轴心站的运营人员一并控制群组内其它卫星站设备，这样一个车站群组只需一个轴心站控制室（GSCR）就足够了。后备线控车站有了上面的群组车站监控模式的观念以后，就可以更进一步，让其中一个轴心站控制室充当线路的后备控制中心的角色。也就是说，当OCC设备发生故障或需紧急撤离时，可以把中央控制权移交各线路指定的轴心站控制室的运营人员。这样就省却了设置一个独立后备控制中心的需要。香港铁路在2001年开始研究群组车站监控方式，并已全面应用干新线的设计中，包括西港岛线、迪斯尼线、机场线和将军澳线的延伸线以及南港岛线和沙中线等。港铁还计划在既有线上实施群组监控方式改造。群组车站监控模式及后备线控车站的优点1、采用群组车站监控模式后，卫星站无需设置车站控制室，大大节省了相关的资源；•减少相关系统设备的提供；•减少建筑空间；•减少车站运营人员。2、采用后备线控车站后，无需另外设置后备控制中心，节省了相关的资源；•减少相关系统设备的提供；•减少建筑空间。3、运营人员可以充当多种角色，如车站维护人员、查票员、顾客服务员等，达到充分利用人力资源的协同效应。4、卫星站的站务员毋须驻守车站控制室，也可以调派去其它职务，集中改善顾客服务水平。5、对于无人驾驶的运营模式也很重要。地铁运营游动队伍可以第一时间提供列车的紧急事故处理。中央级AIS系统轴心站AIS系统„冗余通信前置机：配置Citect全功能无限点服务器版软件包（每台一套）；„冗余实时服务器：配置Citect全功能无限点服务器版软件包（每台一套）；„维护工作站：配置Citect无限点客户端版软件包（每台一套）；„值班站长工作站：配置Citect无限点客户端版软件包（每台一套）；„与各子系统之间的数据交换在通信前置机内通过各种通用协议开发完成（OPC/MODBUS/PROFIBUS/ODBC/API/CICODE/VBA等）；„与卫星站站及中央级AIS通过100M/1000M工业以太网实现无缝连接。卫星站AIS系统„冗余通信前置机：配置Citect全功能15000点服务器版软件包（每台一套）；„操作员工作站：配置Citect15000点客户端版软件包（每台一套）；„与各子系统之间的数据交换在通信前置机内通过各种通用协议开发完成（OPC/MODBUS/PROFIBUS/ODBC/API/CICODE/VBA等）；„与轴心站及中央级AIS通过100M/1000M工业以太网实现无缝连接。星型星型网络网络应用应用1.目前国内大部分轨道交通综合监控网络构架：双环型网+工业级交换机•构建在光传输环型网络上（如SDH/MSTP）•双光纤环型网络2.深圳地铁龙岗线AIS网络构架：“核心（OCC）+汇聚（轴心站）+接入（卫星站）”三层结构+SDH（灾备）+商业交换机优点：不需要单独敷设光纤，节省光纤资源；缺点：网络数据的骨干传输依赖光传输网（SDH/MSTP），光传输网带宽品种少，提供业务速度慢，带宽利用率低。1、构建在光传输环型网络上（如SDH/MSTP）利用光传输系统(主要是SDH/MSTP)作为骨干传输通道，在各站、车辆段、停车场、OCC等处提供连接综合监控网络交换机的接口，综合监控系统内的数据转发依赖光传输系统。2、独立光纤环型网络优点：各区间至少需要单独敷设八芯光缆，带宽及传输速率相对有保障，系统设备及结构相对单一，易于管理及维护。缺点：工业交换机数据转发性能较低，扩展性及与其他厂商产品的兼容性较差(主要采用各厂商的私有协议组环)，产品较单一，性价比较低。综合监控网络交换机之间不经过第三方传输平台，采用独立光纤线路作为骨干传输通道，利用综合监控网络交换机自身的协议组建双光纤环网。3.深圳地铁龙岗线网络构架：“核心（OCC）+汇聚（轴心站）+接入（卫星站）”三层结构+SDH（灾备）+商业交换机车站采用“轴心站+卫星站”的站群模式，骨干网络基本分为“核心（OCC）+汇聚（轴心站）+接入（卫星站）”三层结构；采用SDH传输环网做为轴心站之间的灾备传输通道。优点：分布式路由，传输带宽及效率高。网络设备均布置在环境优良的计算机房，采用商用交换机具有更高的性价比。采用SDH光传输环网（10M）作为关键线路的灾备通道，进一步提高了网络的可靠性。缺点：星型结构网络占用较多的光纤资源深圳地铁龙岗线综合监控深圳地铁龙岗线综合监控网络网络拓扑结构图拓扑结构图4.几种网络结构的简单对比网络结构类型交换机类型骨干传输介质性价比带宽扩展性可靠性管理维护占用光纤资源环型工业级SDH/MSTP低低低一般难不占用环型工业级光纤中中中高易少星型+环型（灾备）商业级光纤+SDH高高高高易（OCC核心设备瘫痪才会用到SDH）较多统一换乘管理一般城市的地铁网络都会产生两线或多线相交，为便于乘客换乘，必须考虑两线或多线换乘车站的设计，这样同一节点两线或多线的车站就有车控室等地下空间及机电设备信息及资源共享的问题。同时，换乘站多位于核心区域，客流量大且易发意外事故，更需统一指挥及时处理；实现轨道交通换乘车站机电系统的集成向标准化、模块化、人性化的方向发展，节省工程投资，加快建设进度，提高设计及运营管理水平，是地铁换乘站建设的重点目标；香港地铁“＝”型换乘，部分站实现同台换乘，方便旅客，分流能力强。内地地铁多为“十”型换乘，多层换乘，换乘繁琐，分流能力弱。也有“＝”型换乘，但没实现同台换乘。换乘站设计遵循几个原则：城市的总体规划、客流出行规律，还要考虑未来的需要，譬如要拉开城市布局，拓宽发展空间等。换乘站的多样性为综合监控系统的建设带来更高的要求。换乘站综合监控系统的建设，即要考虑各条线路的连续性，又要考虑换乘站的完整性。建议遵循以下原则：同期建设、站厅共用，建议车控室、综合监控系统合设，深度集成的BAS、FAS系统昀好采用同一选型；同期建设、站厅分设，建议车控室、综合监控系统分设，正常情况下各线路独立运营、灾害情况下实现联动功能；分期建设、站厅共用，建议车控室、综合监控系统由原线路扩容，为后建线路提供接口条件。深度集成的BAS、FAS系统昀好采用同一选型；分期建设、站厅分设，建议车控室、综合监控系统分设，正常情况下各线路独立运营、灾害情况下实现联动功能。如果采用香港同层换乘的模式，综合监控系统统一设置，并为换乘线提供接口条件即可。软件集中维护•统一的软件开发、操作、维护平台•统一管理•资源共享•操作方便•效率提高地铁综合监控系统维护的几个关键问题•集成平台软件维护–软件验证平台–培训系统–版本更新及维护–操作系统补丁及升级、部分注册表的升级•系统设备的运行状况–网络设备（交换机、路由器）–服务器、操作员工作站、打印机等外设–