城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)全套教學(xué)課件

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)全套可編輯PPT課件第1章城市軌道交通概述第2章城市軌道交通系統(tǒng)組成及其信號與通信系統(tǒng)第3章城市軌道綜合監(jiān)控概述第4章城市軌道綜合監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)第5章城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)第6章環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）第7章電力監(jiān)控系統(tǒng)（PSCADA）第8章火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）第9章乘客服務(wù)相關(guān)系統(tǒng)第10章門梯和安防系統(tǒng)第1章城市軌道交通概述

1.1城市軌道交通的定義1.2城市軌道交通的主要類型1.3我國城市軌道交通的歷史1.4我國城市軌道交通的現(xiàn)狀和未來1.5我國城市軌道交通發(fā)展的人才需求全套可編輯PPT課件要求:

掌握城市軌道交通定義

熟悉城市軌道交通主要類型

了解城市軌道交通發(fā)展歷史了解我國城市軌道交通的現(xiàn)狀和未來

了解我國城市軌道交通發(fā)展的人才需求

1.1城市軌道交通

城市軌道交通定義為“通常以電能為動力,采取輪軌運(yùn)轉(zhuǎn)方式的快速大運(yùn)量公共交通之總稱”。

目前城市軌道交通已經(jīng)形成有軌電車、地鐵、輕軌、單軌(獨(dú)軌)、磁懸浮、自動導(dǎo)向交通系統(tǒng)和市域快速軌道系統(tǒng)等多種類型并存與發(fā)展的狀態(tài)。

1.2城市軌道交通的主要類型1.有軌電車有軌電車是一個由電力牽引、輪軌導(dǎo)向、單車或兩輛鉸接運(yùn)行在城市路面線路上的低運(yùn)量城市軌道交通系統(tǒng)。奧地利維也納的有軌電車武漢光谷有軌電車

大連有軌電車蘇州新型軌道有軌電車1.2城市軌道交通的主要類型2.地鐵交通系統(tǒng)地下鐵道(簡稱地鐵)泛指高峰時單向客運(yùn)量在3～7萬人次/h左右的大容量軌道交通系統(tǒng)。地鐵一般是指大運(yùn)量行駛在地下的鋼輪鋼軌系統(tǒng),但由于地下隧道的建設(shè)造價比較昂貴,許多城市的地鐵系統(tǒng)在城市外圍區(qū)域或在適當(dāng)?shù)奈恢靡膊捎玫孛婊蚋呒芫€路方式。

地鐵交通系統(tǒng)在市區(qū)間提供客運(yùn)服務(wù)，但有些線路也可延伸到市郊的運(yùn)輸線，它的車站間距較緊密，所有系統(tǒng)均為電力驅(qū)動，一般線路全封閉，實(shí)現(xiàn)信號自動化控制，具有運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)時、舒適、節(jié)約城市土地資源等特征，是發(fā)達(dá)國家主要城市中公共交通的骨干力量。8大連1號線美國洛杉磯地鐵濟(jì)南地鐵

寧波地鐵3.輕軌鐵路輕軌是在有軌電車基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由電氣牽引、輪軌導(dǎo)向，列車或車輛編組運(yùn)行在專用行車道上的中運(yùn)量城市軌道交通系統(tǒng)，輸送客流能力介于地鐵與有軌電車之間，單向高峰小時客運(yùn)量在15000-30000人次之間，是地鐵的1/3～1/2，其運(yùn)載在軌道上的負(fù)荷相對于市郊鐵路和地鐵更輕，因而稱為輕軌。4.單軌(獨(dú)軌)交通系統(tǒng)單軌交通，國外也稱為獨(dú)軌交通，是指車輛在一根軌道上運(yùn)行的一種軌道交通系統(tǒng)．通常區(qū)分為跨座式和懸掛式兩種，跨坐式是車輛跨坐在軌道梁上行駛。懸掛式是車輛懸掛在軌道梁下方行駛。荷蘭阿姆斯特丹的輕軌鐵路

重慶跨坐式單軌(獨(dú)軌)日本懸掛式單軌(獨(dú)軌)交通澳門輕軌5.磁懸浮系統(tǒng)磁懸浮列車是依靠磁懸浮技術(shù)將列車懸浮起來并利用直線電機(jī)驅(qū)動列車行駛的交通工具，它分為常速、中速、高速和超高速等幾種形式。城市軌道交通主要是利用中低速磁懸浮，它一般運(yùn)行距離較短。上海磁浮列車目前是全世界唯一條投入商業(yè)運(yùn)營的線路，在運(yùn)行速度、舒適性、能耗、環(huán)境、安全性和運(yùn)行維護(hù)等方面，具有鐵路車輛和飛機(jī)無可比擬的優(yōu)勢。12上海磁懸浮磁懸浮工作原理6.自動導(dǎo)向交通系統(tǒng)自動導(dǎo)向交通系統(tǒng)是一種車輛采用橡膠輪胎在專用軌道上運(yùn)行的中運(yùn)量軌道運(yùn)輸系統(tǒng)，其列車沿著特制的導(dǎo)向裝置行駛，車輛運(yùn)行和車站管理采用計(jì)算機(jī)控制，可實(shí)現(xiàn)全自動化和無人駕駛技術(shù)，線路形態(tài)在市區(qū)采用地下隧道，郊外采用高架結(jié)構(gòu)，占地面積小，自動化程度高，它是一種既節(jié)省人力也節(jié)省費(fèi)用的有軌快速客運(yùn)系統(tǒng)。7.市域快速軌道系統(tǒng)市域快速軌道交通系統(tǒng)是一種適用于城市群城際之間的中程距離客運(yùn)交通的軌道運(yùn)輸系統(tǒng),日單向客運(yùn)量可達(dá)50萬~80萬人次(一般不采用高峰小時客運(yùn)量的概念)。根據(jù)線路、車輛使用范圍和條件不同,可采用不同類型的車輛,在城市市郊或城市之間的地面或高架橋上運(yùn)行,必要時也可在隧道中運(yùn)行。14

上海地鐵浦江線濟(jì)萊高速鐵路（濟(jì)萊城際鐵路）各種城市軌道交通形式的技術(shù)特征各種城市軌道交通形式的技術(shù)特征1.3我國城市軌道交通發(fā)展歷史（1）起步階段(20世紀(jì)60～80年代)，我國開始籌備北京地鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以1965年開始建設(shè)，1969年10月1口建成通車的北京地鐵，全長23.6km和1970年開始建設(shè)，1984年建成通車的天津地鐵，全長74km為代表。該階段地鐵建設(shè)以人防功能為指導(dǎo)思想。（2）發(fā)展階段(20世紀(jì)80年代)，我國僅有北京、上海、廣州等幾個大城市規(guī)劃建設(shè)地鐵，該階段地鐵建設(shè)開始真正以城市交通為目的。（3）調(diào)控階段(20世紀(jì)90年代)，進(jìn)入90年代后國內(nèi)大批省會城市開始籌劃建設(shè)地鐵。由于項(xiàng)目多且造價高，1995年12月國務(wù)院發(fā)布國辦60號文，暫停了地鐵項(xiàng)目的審批，同時國家開始研究制定地鐵交通設(shè)備國產(chǎn)化政策。（4）建設(shè)高峰期(1999年以后)，國家政策逐步鼓勵大中城市發(fā)展地鐵交通，該階段地鐵建設(shè)速度大大超過之前的30年。1.4我國城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀和未來

中國當(dāng)前處于城鎮(zhèn)化高速推進(jìn)階段，城鎮(zhèn)化率以每年1個百分點(diǎn)的速度增加，這意味著每年有兩千萬左右的新增城市人口，由此將給中國現(xiàn)有城市交通基礎(chǔ)設(shè)施帶來巨大挑戰(zhàn)，另外中國城市建設(shè)的同時還需受到國家保護(hù)耕地政策的限制，因而決定了中國城市只能走土地集約型發(fā)展道路，城市軌道交通建設(shè)成為中國公共交通建設(shè)的首選。隨著城市化進(jìn)程的逐步加速，中國的城市軌道交通建設(shè)將迎來黃金發(fā)展期。在國家宏觀政策引導(dǎo)和扶持下，中國城市軌道交通進(jìn)入另一個蓬勃發(fā)展時期。近年來，中國各大城市地鐵建設(shè)速度加快，截至2020年底，中國內(nèi)地共有46個城市開通了地鐵線（含輕軌），地鐵總里程8500余公里。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城鎮(zhèn)化速度不斷加快，城市軌道交通需求增大，城市軌道交通規(guī)劃的范圍，延伸的里程已覆蓋了城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的大部分區(qū)域，為城市軌道交通發(fā)展注入了新的活力。城市軌道交通不再單單以發(fā)展地鐵為主，現(xiàn)代有軌電車、城市輕軌的加入加快了建設(shè)速度，不同類型的軌道交通進(jìn)入了并行發(fā)展時期，呈現(xiàn)多元化發(fā)展態(tài)勢，并開始注重軌道交通與城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

1.5我國城市軌道交通發(fā)展人才需求城市軌道交通作為新興行業(yè)，設(shè)備先進(jìn)，技術(shù)含量高，技術(shù)發(fā)展快，對從業(yè)人員技術(shù)水平要求也較高。根據(jù)測算，每公里軌道交通線路要投入運(yùn)營約需要50～60人。隨著全國各大城市軌道交通項(xiàng)目相繼開展，對軌道交通人才需求就更加可觀。目前城市軌道交通急需的人才有下列幾種：

（1）軌道交通運(yùn)營管理人才軌道交通需要大量能從事軌道交通運(yùn)營管理、調(diào)度、行車值班等工作的高等應(yīng)用型專門人才。

（2）軌道交通工程人才城市軌道交通工程涉及線路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、工務(wù)管理、線路日常維護(hù)等環(huán)節(jié)，直接影響城市軌道交通的順暢與安全，相關(guān)人才的重要性不言而喻。

（3）軌道交通通信信號人才城市軌道交通通信信號人才是保障城市軌道交通通信信號正常工作的高級工程技術(shù)人才。

211.5我國城市軌道交通發(fā)展人才需求（4）軌道交通技術(shù)(機(jī)電設(shè)備)人才城市軌道交通中的機(jī)電設(shè)備包含自動售檢票系統(tǒng)、電梯和自動扶梯、暖通和環(huán)控、給排水、消防安全、屏蔽門等設(shè)施。城市軌道交通技術(shù)(機(jī)電設(shè)備)人才正是為軌道交通運(yùn)營環(huán)節(jié)保駕護(hù)航的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。

（5）軌道交通技術(shù)(車輛技術(shù))人才城市軌道交通技術(shù)(車輛技術(shù))人才是負(fù)責(zé)城市軌道交通車輛駕駛、運(yùn)用與管理、車輛故障診斷處理、車輛保養(yǎng)與維護(hù)方面的一線工程技術(shù)人才。

（6）供電工程與接觸網(wǎng)人才供電工程與接觸網(wǎng)人才是指能從事軌道交通供變電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維護(hù)與維修、變配電等工種的高級應(yīng)用型人才。2223城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)第2章城市軌道交通系統(tǒng)組成及其信號與通信系統(tǒng)2.1城市軌道交通系統(tǒng) 2.2城市軌道交通信號系統(tǒng) 2.3城市軌道交通通信系統(tǒng) 要求:

掌握城市軌道交通系統(tǒng)的各子系統(tǒng)組成

熟悉城市軌道交通對信號系統(tǒng)的要求，城市軌道交通信號系統(tǒng)的作用、系統(tǒng)組成

熟悉城市軌道交通對通信系統(tǒng)的要求，城市軌道通信系統(tǒng)系統(tǒng)的作用、系統(tǒng)組成等內(nèi)容2.1城市軌道交通系統(tǒng)

城市軌道交通系統(tǒng)是由多個分別具有不同功能的子系統(tǒng)所構(gòu)成的，一般而言(以地鐵為例)，它主要包括地鐵車輛、地鐵信號、地鐵通信、地鐵供電、地鐵環(huán)境控制與車站設(shè)備、軌道線路和車輛段等幾大部分。城市軌道交通系統(tǒng)2.1城市軌道交通系統(tǒng)

（1）地鐵車輛。地鐵車輛是地下鐵道交通系統(tǒng)的重要組成部分，也是技術(shù)含量較高的機(jī)電設(shè)備。地鐵車輛在運(yùn)營時一般采用動拖結(jié)合、固定編組，形成電動列車組。

（2）地鐵信號系統(tǒng)。信號設(shè)備的主要作用是保證行車的安全和提高線路的通過能力，包括信號裝置、聯(lián)鎖裝置、閉塞裝置等。

（3）地鐵通信系統(tǒng)。地鐵通信是構(gòu)成地鐵各部門之間有機(jī)聯(lián)系、實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸集中統(tǒng)一指揮、行車調(diào)度自動化、列車運(yùn)行自動化、提高運(yùn)輸效率的必備工具與手段。通信系統(tǒng)主要有傳輸網(wǎng)絡(luò)、無線通信系統(tǒng)、公務(wù)通信系統(tǒng)、專用通信（含調(diào)度、站內(nèi)、站間及軌旁電話）系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、時鐘分配系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、UPS電源設(shè)備組成。

（4）地鐵供電系統(tǒng)。地鐵的供電系統(tǒng)是為地鐵運(yùn)營提供電能的。地鐵列車是電力牽引的電動列車，其動力是電能。此外，地鐵中的輔助設(shè)施包括照明、通風(fēng)、空調(diào)、排水、通信、信號、防災(zāi)報警、自動扶梯等，也都依賴電能。

（5）地鐵環(huán)境控制與車站設(shè)備。為了保證地鐵安全正常運(yùn)行，地鐵內(nèi)設(shè)置環(huán)境控制設(shè)備和各類必需的車站輔助設(shè)備，包括通風(fēng)、空調(diào)、給排水、消防、自動扶梯、直升電梯、動力、照明、旅客引導(dǎo)、自動售檢票系統(tǒng)、車站設(shè)備自控系統(tǒng)、屏蔽門、防淹門等。

2.2城市軌道交通信號系統(tǒng)2.2.1城市軌道交通對信號系統(tǒng)的要求（1）通過能力要求：信號設(shè)備必須滿足高密度(通過能力大)的要求。要求采用先進(jìn)的信號技術(shù)盡量提高通過能力。（2）安全性要求：對行車安全保障要求更高，即對信號系統(tǒng)提出了更高的安全要求。（3）信號顯示要求：高質(zhì)量保證信號系統(tǒng)的顯示。（4）抗干擾能力要求：信號系統(tǒng)設(shè)備必須對其有較強(qiáng)的抗電氣化干擾能力。（5）可靠性要求：信號系統(tǒng)設(shè)備必須具有高可靠性，盡量做到平時不維修或少維修。（6）自動化程度要求：采用自動化程度高的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，以減少工作人員，并減輕他們的勞動強(qiáng)度。

2.2城市軌道交通信號系統(tǒng)2.2.2城市軌道交通信號系統(tǒng)的作用城市軌道交通信號系統(tǒng)是城市軌道交通最重要的設(shè)備之一，它不僅保證列車運(yùn)行的安全，防止列車追尾、正向和側(cè)向撞車和超速等安全事故的發(fā)生，同時能夠在有限的建設(shè)規(guī)模下，通過小編組、大密度，最大限度發(fā)揮線路的運(yùn)輸能力，提高列車速度、運(yùn)輸效率和服務(wù)質(zhì)量，還能夠通過現(xiàn)代化的設(shè)備大大降低工作人員的勞動強(qiáng)度，降低運(yùn)營成本等。

2.2城市軌道交通信號系統(tǒng)2.2.3城市軌道交通信號系統(tǒng)的組成城市軌道交通信號系統(tǒng)具有列車自動防護(hù)(ATP)、列車自動駕駛(ATO)和列車自動監(jiān)控(ATS)等功能的綜合自動化系統(tǒng)。城市軌道交通信號系統(tǒng)通常由列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)(ATC)和車輛段信號控制系統(tǒng)兩大部分組成，用于實(shí)現(xiàn)列車進(jìn)路控制、列車間隔控制、調(diào)度指揮、信息管理、設(shè)備工況監(jiān)測及維護(hù)管理等。軌道交通信號系統(tǒng)本組成

2.2城市軌道交通信號系統(tǒng)2.2.3城市軌道交通信號系統(tǒng)的組成（1）列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)列車運(yùn)行自動控制系統(tǒng)(ATC)包括列車自動防護(hù)(ATP)、列車自動駕駛(ATO)及列車自動監(jiān)控(ATS)三個系統(tǒng)，簡稱“3A”。

(2)車輛段信號控制系統(tǒng)車輛段信號控制系統(tǒng)設(shè)一套聯(lián)鎖設(shè)備，用以實(shí)現(xiàn)車輛段的進(jìn)路控制，并通過ATS車輛段分機(jī)與行車指揮中心交換信息。車輛段聯(lián)鎖設(shè)備采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。先進(jìn)的車輛段信號控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是信號一體化，包括聯(lián)鎖系統(tǒng)、進(jìn)路控制設(shè)備、接近通知、終端過走防護(hù)和車次號傳輸設(shè)備等。這些設(shè)備由局域網(wǎng)連接并經(jīng)過光纜與調(diào)度中心相通。列車的整備、維修與運(yùn)行相互銜接成一個整體，保證了城市軌道交通的高效率和低成本。2.2城市軌道交通信號系統(tǒng)信號機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)、計(jì)軸器應(yīng)答器器2.2城市軌道交通信號系統(tǒng)

2.3城市軌道交通通信系統(tǒng)2.3.1城市軌道交通對通信系統(tǒng)的要求（1）行車組織要求：通信系統(tǒng)應(yīng)能保證將各站信息準(zhǔn)確、迅速地傳輸?shù)娇刂浦行?。同時，將控制中心發(fā)布的調(diào)度指揮命令與控制信號及時、可靠地傳送至各個車站及行進(jìn)中的列車上。（2）組織管理要求：通信系統(tǒng)應(yīng)能保證各部門之間、上下級之間保持暢通、有效、可靠的信息交流與聯(lián)系。

2.3城市軌道交通通信系統(tǒng)2.3.1城市軌道交通對通信系統(tǒng)的要求（3）外部通信要求：通信系統(tǒng)應(yīng)能保證本系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間便捷、暢通的聯(lián)系。（4）可靠性要求：通信系統(tǒng)主要設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和軟件模塊應(yīng)具有高可靠性，采取先進(jìn)的可靠性冗余配置技術(shù)，故障時能自動切換和報警，控制中心可監(jiān)測和采集各車站設(shè)備運(yùn)行和檢測的結(jié)果。（5）多服務(wù)信息要求：包括音頻服務(wù)信息、視頻(CCTV視頻監(jiān)控)服務(wù)信息、數(shù)字服務(wù)信息等的傳遞。

2.3.2城市軌道交通通信系統(tǒng)的作用城市軌道交通通信系統(tǒng)是指揮列車運(yùn)行、公務(wù)聯(lián)絡(luò)、傳遞各種信息和提高運(yùn)輸效率的重要手段，是保證列車的安全、快速、高效運(yùn)行必不可少的綜合系統(tǒng)。通信系統(tǒng)還要和信號系統(tǒng)共同完成行車調(diào)度指揮，并為信號系統(tǒng)和其他各子系統(tǒng)提供信息傳輸通道和時標(biāo)(標(biāo)準(zhǔn)時間)信號。在發(fā)生火災(zāi)、事故等情況下，通信系統(tǒng)也是進(jìn)行應(yīng)急處理、搶險救災(zāi)的主要手段。

2.3.3城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成城市軌道交通通信系統(tǒng)是保證列車安全運(yùn)營的重要設(shè)備，主要由通信傳輸系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、無線調(diào)度通信系統(tǒng)、錄音系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、商用通信系統(tǒng)等組成。城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成

2.3.3城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成（1）通信傳輸系統(tǒng)是一個能夠承載音頻、視頻、數(shù)據(jù)等各種信息的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)，是城市軌道交通通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)。城市軌道交通通信網(wǎng)由光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)、數(shù)字電話交換系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)等組成。城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)骨干網(wǎng)用于全線各車站、車輛段、停車場、控制中心局域網(wǎng)之間的互聯(lián)，它是由設(shè)在上述地點(diǎn)的交換設(shè)備及交換設(shè)備之間的區(qū)間光纜構(gòu)成。利用通信系統(tǒng)提供的區(qū)間光纖介質(zhì)組成全線綜合監(jiān)控系統(tǒng)骨干網(wǎng)，從而將中央級系統(tǒng)、車站級系統(tǒng)和場段級系統(tǒng)等聯(lián)接成為一個完整的大型基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。（2）電話系統(tǒng)為城市軌道交通管理、運(yùn)營和維修人員提供語音通信。主要由公務(wù)電話和專用電話(包括調(diào)度、站內(nèi)、站間和區(qū)間軌旁電話)兩個子系統(tǒng)組成。

2.3.3城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成（3）無線調(diào)度通信系統(tǒng)，也稱為無線集群通信系統(tǒng)，是調(diào)度與司機(jī)通信的手段，也是移動作業(yè)人員、搶險人員實(shí)現(xiàn)通信的重要手段。（4）錄音系統(tǒng)是為確保地鐵控制中心調(diào)度員與車站運(yùn)營人員之間的調(diào)度指令和安全指令能正確保存而設(shè)置的系統(tǒng)。（5）廣播系統(tǒng)由正線廣播和車輛段廣播兩個獨(dú)立的系統(tǒng)組成，正線廣播又分成控制中心廣播和車站廣播兩級。（6）閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)為控制中心調(diào)度管理人員、車站值班員、站臺管理人員和司機(jī)等對車站的站廳、站臺、出入口等主要區(qū)域提供監(jiān)視服務(wù)。

2.3.3城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成（7）時鐘系統(tǒng)是為保證城市軌道交通運(yùn)營準(zhǔn)時，服務(wù)乘客，統(tǒng)一全線設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時問而設(shè)置的系統(tǒng)。（8）乘客信息系統(tǒng)將通過多媒體設(shè)備及時為車站和列車上的乘客提供列車導(dǎo)乘信息，如根據(jù)現(xiàn)行列車時刻表信息和列車運(yùn)行狀況，自動、實(shí)時地向乘客提供可視或廣播告示。（9）商用通信系統(tǒng)也稱為地下公共覆蓋系統(tǒng)，是將公用移動通信系統(tǒng)引入城市軌道交通，為旅客提供在地鐵內(nèi)的無線通信、廣播、無線上網(wǎng)等服務(wù)。

2.3.3城市軌道交通通信系統(tǒng)的組成（7）時鐘系統(tǒng)是為保證城市軌道交通運(yùn)營準(zhǔn)時，服務(wù)乘客，統(tǒng)一全線設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時問而設(shè)置的系統(tǒng)。（8）乘客信息系統(tǒng)將通過多媒體設(shè)備及時為車站和列車上的乘客提供列車導(dǎo)乘信息，如根據(jù)現(xiàn)行列車時刻表信息和列車運(yùn)行狀況，自動、實(shí)時地向乘客提供可視或廣播告示。（9）商用通信系統(tǒng)也稱為地下公共覆蓋系統(tǒng)，是將公用移動通信系統(tǒng)引入城市軌道交通，為旅客提供在地鐵內(nèi)的無線通信、廣播、無線上網(wǎng)等服務(wù)。44城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)第3章城市軌道綜合監(jiān)控概述3.1城市軌道交通綜合監(jiān)控定義 3.2城市軌道交通綜合監(jiān)控發(fā)展 3.3城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)類型及技術(shù)內(nèi)涵 3.4城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng) 要求:

掌握軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)定義了解國內(nèi)外城市軌道交通綜合監(jiān)控發(fā)展歷史及城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

熟悉城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)3種類型及其區(qū)別。掌握綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成或互聯(lián)的各子系統(tǒng)。3.1城市軌道交通綜合監(jiān)控定義

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)(IntegratedSupervisoryandControlSystem，ISCS)是指對城市軌道交通線路中所有電力和機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的分層分布式計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)。具體來講，城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)是以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)和信息技術(shù)為基礎(chǔ)的大型計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)。系統(tǒng)集成了多個地鐵自動化專業(yè)子系統(tǒng)，并在集成平臺支持下對地鐵各專業(yè)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)系統(tǒng)的信息共享及系統(tǒng)之間的聯(lián)動控制功能，提高運(yùn)營效率，為實(shí)現(xiàn)城市軌道交通現(xiàn)代化運(yùn)營管理提供信息化基礎(chǔ)。

3.2城市軌道交通綜合監(jiān)控發(fā)展

3.2.1國外城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

國外的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是建立多條線路集中監(jiān)控系統(tǒng)，城市軌道交通管理體系需要構(gòu)建集中監(jiān)控管理中心，監(jiān)控管理多條線路甚至整個城市的所有軌道交通線路。構(gòu)建集中監(jiān)控中心目前有兩種做法：

（1）在各條線路綜合監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將各線的運(yùn)營控制中心（OperationControlCenter，OCC）聯(lián)網(wǎng)，形成集中監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)，在此網(wǎng)絡(luò)的支持下，建立一個集中監(jiān)控管理中心，使各條線路與運(yùn)營的相關(guān)信息共享，實(shí)現(xiàn)各條線路協(xié)調(diào)管理，實(shí)現(xiàn)整個城市軌道交通的統(tǒng)一調(diào)度指揮。

（2）在各條線路分立系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)將多條線路的同一子系統(tǒng)連接起來，在集中監(jiān)控中心設(shè)立各專業(yè)的總調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)對各條線的協(xié)調(diào)管理。在集中控制中心，通過本地局域網(wǎng)將已經(jīng)完成單系統(tǒng)集成的系統(tǒng)連接在一起，實(shí)現(xiàn)資源共享和集中監(jiān)控。

由以上內(nèi)容可以看出，現(xiàn)代城市軌道交通體系的形成，依賴于單條線路的綜合自動化，自動化系統(tǒng)的建立又為整個城市軌道交通體系的自動化、智能化管理奠定了基礎(chǔ)。城市軌道交通運(yùn)營管理人員通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)對城市軌道交通內(nèi)各系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的運(yùn)營管理、維護(hù)等工作，極大地提高了工作效率。綜合監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為城市軌道交通發(fā)展的國際主流技術(shù)。3.2城市軌道交通綜合監(jiān)控發(fā)展

3.2.2國內(nèi)城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

我國城市軌道交通從20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行了綜合監(jiān)控系統(tǒng)的研究、開發(fā)和應(yīng)用。綜合監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)正式成為國內(nèi)城市軌道交通自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。目前，國內(nèi)各地城市軌道交通公司根據(jù)以往城市軌道交通線路的建設(shè)和運(yùn)營中積累的豐富經(jīng)驗(yàn)，參考了國內(nèi)外城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的各種方案，在新建設(shè)的城市軌道交通線路中均采用了綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

城市軌道交通各個基礎(chǔ)層自動化子系統(tǒng)的不斷提高為綜合監(jiān)控系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)條件，計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展也為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)保障。通過建設(shè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)，用統(tǒng)一的信息平臺從更高和更寬的層面將城市軌道交通各個自動化子系統(tǒng)的信息進(jìn)行及時收集和綜合處理，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性，降低了運(yùn)行及維護(hù)成本；各個子系統(tǒng)間資源共享，信息互通，實(shí)現(xiàn)各個子系統(tǒng)的聯(lián)動，保證了系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的可靠性、正確性，提高了災(zāi)害情況下相關(guān)設(shè)備相應(yīng)的及時性，從而提升了城市軌道交通運(yùn)營的質(zhì)量和效率，降低了受災(zāi)的風(fēng)險。此外，綜合監(jiān)控系統(tǒng)是城市軌道交通各個自動化子系統(tǒng)硬件平臺與軟件平臺統(tǒng)一，減少了投資，降低了維護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益得以提高，投資得以保護(hù)，同時為未來系統(tǒng)的擴(kuò)展提供了良好基礎(chǔ)。

3.2城市軌道交通綜合監(jiān)控發(fā)展

3.2.3城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

綜合監(jiān)控系統(tǒng)的信息共享平臺的要求是：

（1）全數(shù)字信息；

（2）信息平臺是開放系統(tǒng)；

（3）信息平臺是可靠性系統(tǒng)；

（4）信息平臺具有良好的擴(kuò)展性；

（5）信息平臺可無縫接入城市軌道交通各子系統(tǒng)；

（6）信息平臺具有良好易用性。

城軌綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展涉及主要關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）網(wǎng)絡(luò)通信平臺技術(shù)

城市軌道網(wǎng)絡(luò)通信平臺技術(shù)，是通過信息的收集整合，實(shí)現(xiàn)語音、視屏、圖像、數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)等信息的傳輸。

（2）信息共享平臺技術(shù)

信息共享平臺，是實(shí)現(xiàn)信息資源有效整合的基礎(chǔ)。在信息共享平臺中設(shè)置相應(yīng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，平臺可自動將各子系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)自動接入與處理，并能夠分發(fā)到其他系統(tǒng)。

（3）數(shù)據(jù)整合挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘是指能夠通過分析整合各種信息，分析整理數(shù)據(jù)表格，挖掘大數(shù)據(jù)背后的各種信息。

3.2城市軌道交通綜合監(jiān)控發(fā)展

3.2.3城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢：

（1）綜合自動化系統(tǒng)深度集成化

可以從兩個方面來衡量綜合監(jiān)控系統(tǒng)的集成深度：一是從橫向看集成的子系統(tǒng)的個數(shù)；二是從縱向看集成的層次，是運(yùn)營控制中心集成還是車站集成，或者是現(xiàn)場集成。

（2）綜合自動化系統(tǒng)路網(wǎng)化

隨著城市軌道交通的發(fā)展，在同一個城市里出現(xiàn)多條軌道交通線的運(yùn)營是必然現(xiàn)象。相應(yīng)的軌道交通調(diào)度所面對的對象不再是一條孤立的線路，而是一個包括若干條線路的路網(wǎng)。

（3）綜合自動化系統(tǒng)國產(chǎn)化

近年來，在國家產(chǎn)業(yè)政策支持下，城市軌道交通車輛、設(shè)備國產(chǎn)化的工作取得了一些成績。據(jù)統(tǒng)計(jì)，具備較高國產(chǎn)化率的是環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、自動扶梯、電梯系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和通信系統(tǒng)，信號系統(tǒng)和自動售檢票系統(tǒng)的國產(chǎn)化率較低。3.3城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)類型及技術(shù)內(nèi)涵

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)類型按照集成方式與深度分為3類

（1）信息綜合管理系統(tǒng)

信息綜合管理系統(tǒng)是在OCC建立一個局域網(wǎng)，將已建好的城軌各分立自動化系統(tǒng)的必要信息綜合在一起，實(shí)現(xiàn)信息共享，但只監(jiān)視不控制。

（2）頂層信息集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)

頂層信息集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)是在OCC和車站的監(jiān)控層將部分子系統(tǒng)集成和互聯(lián)起來構(gòu)成綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）深度集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)

深度集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用同一軟件平臺將被集成的子系統(tǒng)完全集成在一起。

（4）三種綜合監(jiān)控系統(tǒng)性能比較

前述的3類綜合監(jiān)控系統(tǒng)雖各有特點(diǎn)、類型各異，但以深度集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)性能為最優(yōu)，是近年發(fā)展起來的新型綜合監(jiān)控系統(tǒng)。3.4城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成和互聯(lián)多個子系統(tǒng)，集成子系統(tǒng)是指完全集成在綜合監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的專業(yè)自動化子系統(tǒng)，其全部功能都由綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的一部分。比如環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)、電力監(jiān)控系統(tǒng)(PSCADA)就是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的集成子系統(tǒng)?；ミB子系統(tǒng)是指與城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過外部接口進(jìn)行信息交互的、獨(dú)立運(yùn)行的專業(yè)自動化系統(tǒng)。比如信號系統(tǒng)(SIG)是城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的互連子系統(tǒng)。

一般情況下，綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成了或互聯(lián)了環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、變電所自動化系統(tǒng)（PSCADA）、火災(zāi)報警系統(tǒng)（FAS）、門禁系統(tǒng)（ACS）、安全門系統(tǒng)（PSD）、信號系統(tǒng)（SIG）、自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、廣播系統(tǒng)（PA）、閉路電視系統(tǒng)（CCTV）、乘客信息系統(tǒng)（PIS）、時鐘系統(tǒng)（CLK）、集中告警檢測系統(tǒng)（ALM）等。

3.4城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)（1）BAS監(jiān)視通風(fēng)空調(diào)、給排水、照明、電扶梯等機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況，并實(shí)現(xiàn)點(diǎn)控、模式控制及時間表控制。（2）PSCADA提供對主變電所、牽引混合所和降壓所的供電系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)視和控制功能?？蓪?shí)現(xiàn)遙信、遙測、遙調(diào)、遙控。（3）FAS提供FAS系統(tǒng)防火分區(qū)平面圖，并對FAS系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)視，例如系統(tǒng)的故障等。（4）ACS監(jiān)視門禁系統(tǒng)的工作狀態(tài)及各種故障信息。（5）PSD監(jiān)視安全門的工作狀態(tài)及各種故障信息。（6）SIG接收列車軌道號、列車信息和重要的信號設(shè)備故障信息。

3.4城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)（7）AFC監(jiān)視AFC設(shè)備的工作狀態(tài)，客流引導(dǎo)及各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。（8）PAPA主要用于對乘客進(jìn)行公告信息廣播，為運(yùn)營管理和維護(hù)人員播發(fā)相關(guān)信息，發(fā)生火災(zāi)時兼作防災(zāi)廣播。（9）CCTV實(shí)現(xiàn)對CCTV工作狀態(tài)的監(jiān)視和控制功能。（10）PIS

平時發(fā)送列車到站等信息到車站的PIS電視屏上。應(yīng)急情況下，調(diào)度人員可在中央直接發(fā)布下發(fā)緊急信息到車站。（11）CLK接收CLK提供的時鐘信號，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時間同步。（12）ALM集中告警監(jiān)測系統(tǒng)將各系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)集中反映到ISCS上。主要系統(tǒng)介紹-ISCSATC主要系統(tǒng)介紹-ISCS深圳地鐵OCC大廳61鄭州地鐵OCC大廳6263車站65城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)第4章城市軌道綜合監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)4.1PLC與PLC系統(tǒng) 4.2傳感器技術(shù) 4.3現(xiàn)場總線技術(shù) 4.4計(jì)算機(jī)組網(wǎng)技術(shù) 4.7分散型控制系統(tǒng)（DCS） 4.8SCADA系統(tǒng) 要求:

熟悉PLC概念、PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、分類、技術(shù)性能等。熟悉傳感器的定義和組成、分類、特點(diǎn)以及綜合監(jiān)控系統(tǒng)用傳感器。熟悉現(xiàn)場總線的定義、主流現(xiàn)場總線以及現(xiàn)場總線的發(fā)展。熟悉綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的選擇,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成。熟悉分散型控制系統(tǒng)(DCS)和數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(SCADA)的概念、體系結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)、發(fā)展趨勢。4.1PLC與PLC系統(tǒng)

4.1.1概述

可編程控制器(ProgrammableController)，又稱為可編程邏輯控制器(ProgramableLoglcController，PLC)。國際電工委員會對其定義如下：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。

4.1.2PLC的控制系統(tǒng)組成

PLC為用戶提供的繼電器一般是：輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、特殊功能繼電器等。其中輸入/輸出繼電器一般與外部輸入/輸出設(shè)備相連接，而其他繼電器與外部設(shè)備沒有直接聯(lián)系，因此可統(tǒng)稱為內(nèi)部繼電器。應(yīng)當(dāng)注意，PLC內(nèi)部的繼電器并不是實(shí)際的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存儲器中的某些觸發(fā)器。當(dāng)該位觸發(fā)器狀態(tài)為“1”時，相當(dāng)于繼電器接通；該位觸發(fā)器狀態(tài)為“0”時，相當(dāng)于繼電器斷開。

PLC控制系統(tǒng)組成

4.1.3PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其技術(shù)

一臺PLC由以下幾部分構(gòu)成：電源、底板、處理器模塊、I/O模塊、其他特殊功能模塊(包括各種網(wǎng)絡(luò)、總線通信接口模塊，運(yùn)動控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、系統(tǒng)自診斷模塊)等。

PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.1.3PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其技術(shù)

（1）中央處理器CPU

CPU是可編程控制器的核心部件之一，由大規(guī)?；虺笠?guī)模的集成電路微處理器芯片構(gòu)成。

（2）存儲器

PLC存儲區(qū)一般包括兩個部分：系統(tǒng)存儲區(qū)和用戶存儲區(qū)。系統(tǒng)存儲區(qū)用來存放PLC自身的操作系統(tǒng)等數(shù)據(jù)。用戶存儲區(qū)則用來存放用戶程序及用戶數(shù)據(jù)。

（3）輸入／輸出及接口部件

可編程控制器的任務(wù)就是根據(jù)各種輸入去控制輸出。因此輸入、輸出及接口部件是可編程控制器的主要組成部分。

（4）底板

對于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，底板是其重要的組成部分，上面有固定PLC組件的卡緊裝置，有用于PLC組件插拔的導(dǎo)引槽，以及用于PLC組件和背板總線連接的連接器等。4.1.4PLC的工作原理

（1）檢查輸入：PLC首先將來自各輸入模件的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存映像區(qū)緩存起來，用于下一步做處理。這一過程又可稱為輸入刷新。

（2）執(zhí)行用戶程序：這一過程將占據(jù)整個掃描周期的大部分時間，其周期是兩個動態(tài)值，其時間將根據(jù)輸入映像字的內(nèi)容及用戶程序的邏輯而不斷變化。程序執(zhí)行完畢，PLC將更新用戶數(shù)據(jù)區(qū)，并緩存程序執(zhí)行結(jié)果至內(nèi)存中輸出映像區(qū)，用于后續(xù)處理。

（3）更新輸出：這一過程PLC主要是將輸出映像區(qū)刷新至各種輸出模件，即PLC的實(shí)際輸出。PLC工作原理4.1.5PLC的分類

（1）按控制規(guī)模分類

輸入/輸出的總路數(shù)，又稱為I/O點(diǎn)數(shù)，是表征PLC控制規(guī)模的重要參數(shù)。因此按控制規(guī)模對PLC分類時，可根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的不同大致分為小型、中型和大型PLC。

①小型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較少，一般指256點(diǎn)以下的PLC。

②中型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較多，一般指256點(diǎn)以上、2048點(diǎn)以下的PLC。

③大型PLC：I/O點(diǎn)數(shù)較多，一般指2048點(diǎn)以上的PLC。

（2）按結(jié)構(gòu)形式分類

PLC按照硬件的結(jié)構(gòu)形式可以分為整體式和組合式。

（3）按實(shí)現(xiàn)的功能分類

按照PLC所能實(shí)現(xiàn)的功能不同，可以把PLC大致地分為低檔機(jī)、中檔機(jī)和高檔機(jī)3類。

4.1.6主要技術(shù)性能

（1）PLC的基本性能

①本地控制功能：順序控制、定時、計(jì)數(shù)、邏輯運(yùn)算和四則運(yùn)算等。

②存儲器：用于存儲程序和數(shù)據(jù)。

③輸入/輸出（I/O）:小型及微型PLC的I/O是和處理器集成在一起的，中、大型PLC的具有各種類型的I/O模塊。

④掃描時間：掃描時間是指執(zhí)行并解讀一次用戶邏輯程序所需的時間。

⑤診斷功能：一般均提供上電自檢和工作狀態(tài)指示，有些廠家的產(chǎn)品還提供小的液晶屏，通過信息代碼的形式說明狀態(tài)。

⑥通信接口：一般都提供RS-232串行通信接口，以便連接編程設(shè)備或其他智能裝置。

⑦電源：有兩種類型，220V交流或24V直流．并且都支持寬電壓范圍輸入，以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的電源環(huán)境。

⑧工作環(huán)境：一般都能在下列環(huán)境條件下工作。溫度：0～60°C；濕度<95％(無凝露)。

⑨編程設(shè)備：各PLC制造商均提供可運(yùn)行于計(jì)算機(jī)的專用編程軟件。4.1.6主要技術(shù)性能

（2）PLC的高級性能

①數(shù)據(jù)傳送和文件處理功能。②PID調(diào)節(jié)功能。③ASCII代碼操作功能。

④遠(yuǎn)程I/O功能。⑤智能I/O組件。⑥聯(lián)網(wǎng)功能。

（3）編程語言

國際電工委員會規(guī)定了5種標(biāo)準(zhǔn)編程語言：

①梯形圖(LadderDiagram，LD)。是完成順序控制的主要編程方式，幾乎所有PLC都支持這種方式。

②語句表(InstructionList，LD)，類似匯編語言。

③結(jié)構(gòu)化文本(StructureText，ST)。

④功能塊圖(FunctionBlockDiagram，F(xiàn)BD)。

⑤順序功能

（4）PLC的現(xiàn)場總線技術(shù)

①Profibus-DP；②Modbus；③ControlNet；

④DeviceNet；⑤AS-i；⑥cc-Link。

4.1.7PLC的基本功能

①邏輯控制功能

邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是PLC的基本功能之一。

②定時控制功能

定時控制功能是PLC的基本功能之一。

③計(jì)數(shù)控制功能

計(jì)數(shù)控制功能是PLC的基本功能之一。

④步進(jìn)控制功能

PLC為用戶提供若干個移位寄存器，可以實(shí)現(xiàn)由時間、計(jì)數(shù)或其他指定邏輯信號為轉(zhuǎn)步條件的步進(jìn)控制。

⑤數(shù)據(jù)處理功能

⑥回路控制功能

⑦通信聯(lián)網(wǎng)功能

許多PLC采用通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制、多臺PLC之間的同位鏈接、PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信等。

⑧監(jiān)控功能

⑨停電記憶功能

⑩故障診斷功能

PLC電控柜4.2傳感器技術(shù)

4.2.1傳感器的地位和作用

傳感器（transducer/sensor）能將各種被測控量（信息）檢出并轉(zhuǎn)換成便于傳輸、處理、記錄、顯示和控制的可用信號（一般為電信號），是獲取信息的工具。自動檢測與自動控制系統(tǒng)4.2.2傳感器的定義和組成

傳感器的定義是：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器結(jié)構(gòu)4.2.3傳感器的分類

（1）按工作原理分類

按傳感器的工作原理不同，傳感器大體上可分為物理型、化學(xué)型及生物型三大類。

（2）按輸入信息分類

傳感器按輸入量分類有位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、力傳感器、磁傳感器等。這類傳感器通常以輸入量（被測量）命名，這樣使得對傳感器的應(yīng)用很方便。

（3）按應(yīng)用范圍分類

根據(jù)傳感器的應(yīng)用范圍不同，通?？蓪⑵浞譃楣I(yè)用、農(nóng)用、民用、科研用、醫(yī)用、軍用、環(huán)保用和家電用傳感器等。傳感器的分類

4.2.4傳感器技術(shù)的特點(diǎn)

（1）內(nèi)容的離散性

傳感器技術(shù)所涉及和利用到的物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)中的基本“效應(yīng)”“反應(yīng)”和“機(jī)理”，不僅為數(shù)甚多，而且往往彼此獨(dú)立，甚至完全不相關(guān)。

（2）知識的密集性

傳感器技術(shù)是以材料的力、熱、聲、光、電磁等功能效應(yīng)和功能形態(tài)變換原理為理論基礎(chǔ)，并綜合了物理學(xué)、微電子學(xué)、化學(xué)、生物工程、材料科學(xué)、精密機(jī)械、微細(xì)加工和試驗(yàn)測量等方面的知識和技術(shù)而形成的一門科學(xué)，具有突出的知識密集性和學(xué)科邊緣性，所以它與許多基礎(chǔ)學(xué)科和專業(yè)工程學(xué)關(guān)系極為密切。

（3）技術(shù)(工藝)的復(fù)雜性

傳感器的制造涉及許多的高新技術(shù)，如薄膜技術(shù)、集成技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)、鍵合技術(shù)、高密封技術(shù)、特種加工技術(shù)，以及多功能化、智能化技術(shù)等。

（4）品種的多樣化與用途的廣泛性

傳感器與傳感器技術(shù)已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、生產(chǎn)過程和日常生活各個領(lǐng)域，幾乎無處不使用傳感器，無處不需要傳感器技術(shù)。

4.2.4傳感器系統(tǒng)的基本特性

傳感器系統(tǒng)的基本特性是指系統(tǒng)的輸出-輸入特性，即系統(tǒng)輸出信號y（t）與輸入（被測物理量）信號x（t）之間的關(guān)系。

（1）傳感器的靜態(tài)特性

傳感器在穩(wěn)態(tài)信號（x(t)=常量）作用下，其輸出-輸入關(guān)系稱為靜態(tài)特性。衡量傳感器靜態(tài)特性的性能指標(biāo)是線性度、靈敏度、分辨率、遲滯、重復(fù)性和量程等。

①線性度(非線性誤差)

線性度(Linearity)是指傳感器的輸出與輸入之間的線性程度。

②靈敏度

靈敏度(sensitivity)是指傳感器在穩(wěn)態(tài)下的輸出變化與輸入變化的比值，用如來表示，即

4.2.4傳感器系統(tǒng)的基本特性

③分辨率和分辨力

分辨率和分辨力(Resolution)都是用來表示傳感器能夠檢測被測量的最小量值的性能指標(biāo)。

④遲滯(滯環(huán))

遲滯(Hysteresis)特性表明傳感器的正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程輸出-輸入特性曲線不重合的程度。

⑤重復(fù)性

重復(fù)性(RepeaIablity)表示傳感器在輸入量按同一方向做全量程連續(xù)多次變動時所得特性曲線不一致的程度。

⑥精度

傳感器的精度(accuracy)是指測量結(jié)果的可靠程度，它以給定的準(zhǔn)確度表示重復(fù)某個讀數(shù)的能力，誤差越小，則傳感器的精度越高。

（2）傳感器的動態(tài)特性

動態(tài)特性是指傳感器對于隨時間變化的輸入信號x(t)的響應(yīng)特性。它是傳感器的輸出值能夠真實(shí)地再現(xiàn)隨時間變化著的輸入量能力的反映。

4.2.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)用傳感器（1）光電感煙探測器光電感煙探測器是通過探測火災(zāi)初期燃燒物陰燃產(chǎn)生的煙霧來報警的，所以在大多數(shù)場合起到了預(yù)警的作用。光電感煙探測器工作原理

4.2.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)用傳感器（2）感溫探測器感溫探測器是對警戒范圍中火災(zāi)熱(溫度)參量，即環(huán)境氣流的異常高溫或升溫速度做出響應(yīng)的探測器。（3）火焰探測器對警戒范圍中火災(zāi)火焰光譜中的紫外線或紅外線做出響應(yīng)的探測器，通常又稱為火焰探測器，主要有紫外火焰探測器和紅外火焰探測器兩種。感溫探測器火焰探測器

4.2.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)用傳感器（4）氣體探測器氣體探測器主要包括以下兩種：①點(diǎn)式氣體火災(zāi)探測器②可燃?xì)怏w探測器（5）離子感煙傳感器離子感煙傳感器是應(yīng)用放射性同位素镅-241的α放射源組成的火災(zāi)報警專用傳感器。（6）濕敏電阻式傳感器濕敏電阻式傳感器中的濕敏電阻是一種電阻值隨環(huán)境相對濕度變化而變化的敏感元件。離子感煙探測器濕敏電阻傳感器吸氣式感煙探測器

4.3現(xiàn)場總線技術(shù)4.3.1現(xiàn)場總線的定義國際電工委員會對現(xiàn)場總線(FieIdbus)的定義為：現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實(shí)行雙向、串行、多結(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信技術(shù)?，F(xiàn)場總線的本質(zhì)體現(xiàn)在以下6個方面：

(1)現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)。

(2)現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)。

(3)互操作性。

(4)分散功能塊。

(5)通信線供電。

(6)開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

4.3.2主流現(xiàn)場總線（1）基金會現(xiàn)場總線（2）CAN（3）Lonworks（4）DeviceNet（5）PROFIBUS（6）HART（7）CC—Link（8）INTERBUS（9）Modbus總線

4.3.3現(xiàn)場總線的發(fā)展和以太網(wǎng)現(xiàn)場總線技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的交叉與集成，幾乎涵蓋了所有連續(xù)、離散工業(yè)領(lǐng)域，如過程自動化、制造加工自動化、樓字自動化、家庭自動化等。以太網(wǎng)，特指工業(yè)以太網(wǎng)，工業(yè)以太網(wǎng)是辦公室自動化領(lǐng)域衍生的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，按習(xí)慣主要指IEEE802.3協(xié)議，如果進(jìn)一步采用TCP/IP協(xié)族，則采用“以太網(wǎng)+TCP/IP”來表示，其技術(shù)特點(diǎn)主要適合信息管理、信息處理系統(tǒng)，并在IT業(yè)得到了巨大的成功。由于目前現(xiàn)場總線種類繁多，標(biāo)準(zhǔn)不一，很多人都希望以太網(wǎng)技術(shù)能介入設(shè)備低層，廣泛取代現(xiàn)有現(xiàn)場總線技術(shù)。由于技術(shù)的局限和各個廠家的利益之爭，這樣一個多種工業(yè)總線技術(shù)并存、以太網(wǎng)技術(shù)不斷滲透的現(xiàn)狀還會維持一段時間。用戶可以根據(jù)技術(shù)要求和實(shí)際情況來選擇所需的解決方案。

4.4計(jì)算機(jī)組網(wǎng)技術(shù)4.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制下，利用某種傳輸介質(zhì)和通信手段，把地理上分散的計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備及終端等相互連接在一起，以達(dá)到相互通信和資源共享(如硬盤、打印機(jī)等)目的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。4.4.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍劃分，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)、廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)和城域網(wǎng)(MetrooolitanAreaNetwork，MAN)。網(wǎng)絡(luò)分類縮寫大致分布距離跨越地理范圍傳輸速率

局域網(wǎng)

LAN10m房間

4Mb/s~2Gb/s100m建筑物幾km校園城域網(wǎng)MAN10km城市50Kb/s~100Mb/s廣域網(wǎng)WAN10~1000km城市、國家和洲9.6Kb/s~45Mb/s4.4.3開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、約定被稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)(Protocol)2.OSl參考模型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)指的是計(jì)算機(jī)各部件的作用和概念及各部件之間的通信協(xié)議的集合。4.4.3開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)3.TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP技術(shù)的核心是網(wǎng)絡(luò)互連。由于TCP/IP并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議，所以TCP/IP允許任何類型的通信子網(wǎng)參與通信。TCP/lP體系結(jié)構(gòu)和0SI參考模型的關(guān)系4.4.3開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)3.TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP技術(shù)的核心是網(wǎng)絡(luò)互連。由于TCP/IP并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議，所以TCP/IP允許任何類型的通信子網(wǎng)參與通信。TCP/lP體系結(jié)構(gòu)和0SI參考模型的關(guān)系4.4.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成1.網(wǎng)絡(luò)硬件（1）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：提供網(wǎng)絡(luò)資源。（2）工作站：即用戶機(jī)，是除服務(wù)器以外的聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)工作站，簡稱工作站。（3）聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，通過這些設(shè)備，各主機(jī)才能達(dá)到傳輸數(shù)據(jù)、共享信息的目的。網(wǎng)絡(luò)中主要的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)適配器(網(wǎng)卡)、中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)以及路由器，另外在無線局域網(wǎng)中，還有無線接入設(shè)備AP等。①網(wǎng)絡(luò)適配器。②中繼器。③集線器。④網(wǎng)橋。⑤變換機(jī)。⑥路由器。⑦三層交換機(jī)。4.4.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成網(wǎng)絡(luò)硬件（4）傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線、光纜、無線電、微波等。①雙絞線。②同軸電纜。③光纖。4.4.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成網(wǎng)絡(luò)硬件④無線傳輸介質(zhì)。4.4.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成2.網(wǎng)絡(luò)軟件協(xié)議和軟件在網(wǎng)絡(luò)通信中扮演了極為重要的角色。網(wǎng)絡(luò)軟件可大致分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件是控制和管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)資源分配與共享功能的網(wǎng)絡(luò)軟件，它為用戶提供了訪問網(wǎng)絡(luò)和操作網(wǎng)絡(luò)的友好界面。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是指為某一個應(yīng)用目的而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)軟件，它為用戶提供一些實(shí)際的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件既可用于管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)本身，也可用于某一個業(yè)務(wù)領(lǐng)域。協(xié)議和軟件在網(wǎng)絡(luò)通信中扮演了極為重要的角色。網(wǎng)絡(luò)軟件可大致分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件是控制和管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)資源分配與共享功能的網(wǎng)絡(luò)軟件，它為用戶提供了訪問網(wǎng)絡(luò)和操作網(wǎng)絡(luò)的友好界面。4.4.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的選擇綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包括站級局域網(wǎng)、中央級局域網(wǎng)和全線骨干網(wǎng)，并且為了使監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)信息層/控制層/設(shè)備層之間的數(shù)據(jù)流動，在車站還存在基礎(chǔ)層控制網(wǎng)絡(luò)。（1）Ethernet(以太網(wǎng))當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)是以太網(wǎng)家族。（2）工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢是從工業(yè)自動化系統(tǒng)的頂層向底層逐步延伸，現(xiàn)在已經(jīng)逐步滲入原來控制層領(lǐng)域。（3）ATMATM(AsynchronousTransferMode，異步傳輸模式)是一種面向連接的技術(shù)4.4.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的選擇綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包括站級局域網(wǎng)、中央級局域網(wǎng)和全線骨干網(wǎng)。（1）Ethernet(以太網(wǎng))當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)是以太網(wǎng)家族。（2）工業(yè)以太網(wǎng)。工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢是從工業(yè)自動化系統(tǒng)的頂層向底層逐步延伸，現(xiàn)在已經(jīng)逐步滲入原來控制層領(lǐng)域。（3）ATMATM(AsynchronousTransferMode，異步傳輸模式)是一種面向連接的技術(shù)（4）SDH(SynchronousDigitalHierarchy)SDH是一種新的同步數(shù)序列。4.4.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的選擇（5）RPRRPR(ResilientPacketRing，彈性分組環(huán))（6）IPover0ptical/WDM光信號組合(復(fù)用)送入一根光纖中傳輸，在接收端，又將組合光信號分開(解復(fù)用)并送入不同終端。IP+WDM是一個真正的鏈路層數(shù)據(jù)網(wǎng)。（7）OTN組網(wǎng)開放式傳輸網(wǎng)（OTN）是一種靈活和支持多協(xié)議的開放式網(wǎng)絡(luò)。（8）多業(yè)務(wù)傳送平臺多業(yè)務(wù)傳送平臺（MSTP：MultiServiceTransportPlatform)是SDH在多業(yè)務(wù)接入應(yīng)用方面的發(fā)展。4.4.6網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成(1)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境平臺。(2)網(wǎng)絡(luò)通信平臺。(3)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐平臺。(4)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。(5)用戶界面。(6)網(wǎng)絡(luò)安全平臺。4.4.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的選擇4.7.1分散型控制系統(tǒng)的概念分散型控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem，DCS)是一種具有分散控制、信息集中管理特點(diǎn)的分布式控制系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)測、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術(shù)。4.7.2分散型控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)DCS的體系結(jié)構(gòu)是一個分布式、分支樹狀結(jié)構(gòu)。（1）分散控制過程級（2）集中操作監(jiān)控級（3）綜合信息管理級（4）通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)DCS體系結(jié)構(gòu)4.7.3分散型控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）分級遞階控制（2）分散控制（3）功能齊全（4）自主性（5）在線性與實(shí)時性（6）高可靠性（7）適應(yīng)性、靈活性和可擴(kuò)充性（8）友好性4．7.4分散型控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢目前，分散型控制系統(tǒng)的發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢：（1）多系統(tǒng)集成（2）多現(xiàn)場總線集成（3）以太網(wǎng)(Ethernet)和TCP/IP技術(shù)進(jìn)入工業(yè)現(xiàn)場（4）工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)連接44.8SCADA系統(tǒng)4.8.1SCADA系統(tǒng)的概念SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等功能。4.8.2SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SCADA系統(tǒng)在控制層面上至少具有兩層結(jié)構(gòu)以及連接兩個控制層的通信網(wǎng)絡(luò)。這兩層設(shè)備是處于測控現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集與控制終端設(shè)備和位于中控室的集中監(jiān)視、管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)。某水廠典型SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖4.8.3SCADA系統(tǒng)功能（1）數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理（2）信息顯示和報警（3）調(diào)度員遙控操作（4）數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、保存和打?。?）事故追憶和事故順序記錄4.8.5SCADA系統(tǒng)發(fā)展瞻望（1）SCADA／EMS系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的廣泛集成（2）變電所綜合自動化（3）專家系統(tǒng)、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)研究與應(yīng)用城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)第4章城市軌道綜合監(jiān)控技術(shù)基礎(chǔ)5.1城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)目標(biāo)、任務(wù)和要求5.2系統(tǒng)集成方案 5.3系統(tǒng)架構(gòu)及組成 5.4綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能 5.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)性能 5.6綜合監(jiān)控系統(tǒng)硬件 5.7綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件 5.8UPS（不間斷電源） 5.9綜合后備盤（IBP） 要求:

熟悉城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)目標(biāo)、任務(wù)和要求以及系統(tǒng)集成方案。熟悉綜合監(jiān)控系統(tǒng)基本功能、中央級功能、車站級功能、互聯(lián)系統(tǒng)功能和綜合監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)性能。熟悉綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的各種硬件設(shè)備和系統(tǒng)軟件。熟悉UPS電源設(shè)備以及在緊急情況下使用的設(shè)置在每個車站控制室的綜合后備盤（IBP）。5.1城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)目標(biāo)、任務(wù)和要求

5.1.1系統(tǒng)目標(biāo)

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱綜合監(jiān)控系統(tǒng)，IntegratedSupervisoryandControlSystem，ISCS）旨在實(shí)現(xiàn)地鐵智能化管理的總體目標(biāo)，建立一個信息共享和監(jiān)控的綜合自動化平臺，將城市軌道交通中各自動化子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動和快速反應(yīng)；將多個自動化系統(tǒng)統(tǒng)一在一個共用的硬件平臺、操作和維護(hù)界面上，為地鐵運(yùn)營調(diào)度人員的監(jiān)控操作和系統(tǒng)維護(hù)提供方便，提高運(yùn)營操作和維護(hù)的自動化管理程度，減輕調(diào)度員的工作強(qiáng)度，提高調(diào)度管理效率；從整體上發(fā)揮更大的作用，改善環(huán)境、提高安全和對乘客的服務(wù)水平。

5.1.2系統(tǒng)任務(wù)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)滿足地鐵運(yùn)營“調(diào)度管理”和“維護(hù)管理”兩個層面的需求。這兩個層面所面對的服務(wù)對象不同，“調(diào)度管理”面向的是地鐵控制中心調(diào)度人員及車站值班員；“維護(hù)管理”所面對的服務(wù)對象是綜合監(jiān)控系統(tǒng)各專業(yè)維護(hù)工程師和維護(hù)人員，包括供電維護(hù)人員、機(jī)電設(shè)備（環(huán)控、屏蔽門、電扶梯、事故電源等）維護(hù)人員、火災(zāi)報警維護(hù)人員等。

從運(yùn)營管理角度來講，綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能主要有：運(yùn)營所需的機(jī)電設(shè)備監(jiān)控功能和系統(tǒng)聯(lián)動功能；保證建立全線路的綜合維修中心、實(shí)現(xiàn)綜合維修的全部功能；同時，要保證綜合監(jiān)控系統(tǒng)的強(qiáng)大的可擴(kuò)展功能。既要保證實(shí)現(xiàn)當(dāng)前功能需求的變化，又要保證隨著運(yùn)營實(shí)踐的推進(jìn)實(shí)現(xiàn)新要求的功能。

5.1.3系統(tǒng)要求

綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過對各子系統(tǒng)信息的集成和整合，可以輕松地實(shí)現(xiàn)信息共享和各種跨系統(tǒng)的聯(lián)動功能，提高城市軌道交通整體的自動化水平。

另外，系統(tǒng)的人機(jī)界面為所有操作員提供了通用統(tǒng)一的顯示操作風(fēng)格。對屏幕顯示布局、圖符號、顏色定義統(tǒng)一規(guī)定。操作員通過樹形圖從最高層開始到目標(biāo)層依次做選擇，以達(dá)到實(shí)際要瀏覽的相關(guān)頁面，經(jīng)過的層數(shù)不超過三層?？刂泼钅軌蛲ㄟ^鼠標(biāo)和鍵盤輸入。

綜上所述，通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，可以為車站級與中央級管理人員提供一個使用方便，集成度高，界面統(tǒng)一、友好的系統(tǒng)，克服了以往各自系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)作，信息不能共享，集成度低，操作界面不統(tǒng)一的缺點(diǎn)。

5.2系統(tǒng)集成方案

各條線路在建設(shè)綜合監(jiān)控系統(tǒng)時，應(yīng)考慮實(shí)際情況，根據(jù)地鐵線路機(jī)電系統(tǒng)的構(gòu)成要求和技術(shù)、管理與運(yùn)營水平，以及資金、資源等情況綜合決定集成規(guī)模。

綜合監(jiān)控系統(tǒng)一般有兩種方案：一是以行車指揮為核心的集成方案；二是以電調(diào)、環(huán)調(diào)為核心的集成方案。目前為止，國內(nèi)大多綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用以電調(diào)、環(huán)調(diào)為核心的集成方案。主要是將原屬于監(jiān)控范圍的系統(tǒng)（電力監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)）的車站級功能和中心級功能進(jìn)行集成，統(tǒng)一到一個監(jiān)控平臺上，對屏蔽門、防淹門的信息進(jìn)行集成，并將通信系統(tǒng)中的閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)中直接面對調(diào)度員的人機(jī)操控功能進(jìn)行集成。5.2系統(tǒng)集成方案

系統(tǒng)名稱車站級集成車站級互聯(lián)中央級集成中央級互聯(lián)變電所自動化系統(tǒng)（PSCADA）

√

環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）√

√

廣播系統(tǒng)（PA）√

√

閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)（CCTV）√

√

屏蔽門系統(tǒng)（PSD）√

√

防淹門系統(tǒng)（FG）√

√

火災(zāi)報警系統(tǒng)（FAS）√

√

乘客信息系統(tǒng)（PIS）√

√

自動售檢票系統(tǒng)（AFC）

√時鐘系統(tǒng)（CLK）

√

√門禁系統(tǒng)（ACS）

√列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）

√

√集中告警檢測系統(tǒng)（ALM）

√5.3系統(tǒng)架構(gòu)及組成

5.3.1系統(tǒng)架構(gòu)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級管理、三級控制的分層分布式結(jié)構(gòu)。兩級管理分別是中央級和車站級，三級控制分別是中央級、車站級和現(xiàn)場級ISCS系統(tǒng)架構(gòu)圖5.3系統(tǒng)架構(gòu)及組成

5.3.1系統(tǒng)架構(gòu)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用兩級管理、三級控制的分層分布式結(jié)構(gòu)。兩級管理分別是中央級和車站級，三級控制分別是中央級、車站級和現(xiàn)場級ISCS系統(tǒng)架構(gòu)圖1.中央級

中央級綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用Client/Server架構(gòu)，中央實(shí)時服務(wù)器通過全線的主干網(wǎng)絡(luò)直接從各站的交換機(jī)讀取數(shù)據(jù)，包括PSCADA、BAS、FAS、PA等，從而實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的綜合監(jiān)控。2.車站級

車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)也采用Client/Server架構(gòu)，PSCADA、BAS直接接入車站交換機(jī)，其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)車站實(shí)時服務(wù)器從本站的FEP（FrontEndProcessor，前端處理機(jī)）讀取數(shù)據(jù)，工作站的數(shù)據(jù)則從本站服務(wù)器中讀取。3.現(xiàn)場級

現(xiàn)場級是由PSCADA、FAS、BAS、廣播等子系統(tǒng)的現(xiàn)場層設(shè)備組成。綜合監(jiān)控系統(tǒng)與這些子系統(tǒng)間的接口采用FEP，起到系統(tǒng)隔離的作用。FEP與各子系統(tǒng)按不同的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后，再以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式與服務(wù)器交換。子系統(tǒng)起到命令接受、執(zhí)行和反饋?zhàn)饔?，不屬于綜合監(jiān)控系統(tǒng)。4.骨干網(wǎng)

綜合監(jiān)控系統(tǒng)骨干網(wǎng)用于車站、車輛段等局域網(wǎng)與OCC局域網(wǎng)之間的互聯(lián)，由設(shè)在車站、車輛段、OCC等地點(diǎn)的交換設(shè)備及交換設(shè)備之間的區(qū)間光纜構(gòu)成。在每個站點(diǎn)（包含車輛段及OCC）的工業(yè)級以太網(wǎng)交換機(jī)上都配有百兆及千兆以太網(wǎng)模塊，百兆以太網(wǎng)模塊用于本站點(diǎn)內(nèi)的系統(tǒng)連接，千兆以太網(wǎng)用于站點(diǎn)之間的互連。5.3.2系統(tǒng)組成

ISCS系統(tǒng)組成可以從硬件來劃分或從數(shù)據(jù)流來劃分。

1.從硬件來劃分

1）中央級

中央級系統(tǒng)配置實(shí)時服務(wù)器、歷史服務(wù)器、FEP、交換機(jī)、調(diào)度工作站、大屏顯示等設(shè)備，需要處理全線所有的數(shù)據(jù)。

2）車站級

車站級具有實(shí)時服務(wù)器、FEP、交換機(jī)、車站值班員工作站，需要處理本站點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)。

2.從數(shù)據(jù)流進(jìn)行劃分

1）數(shù)據(jù)接口（FEP）

專門用于數(shù)據(jù)采集和協(xié)議轉(zhuǎn)換，負(fù)責(zé)對ISCS與子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行隔離，從而保證各自系統(tǒng)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。

2）數(shù)據(jù)處理（服務(wù)器）

專門用于數(shù)據(jù)管理，通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供ISCS的應(yīng)用功能。

3）人機(jī)界面（工作站）

專門用于處理人機(jī)接口，通過從車站/中央服務(wù)器獲取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，并在工作站上顯示。

5.4綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能

5.4.1基本功能

（1）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)滿足正常模式、阻塞模式、故障模式和災(zāi)害模式的聯(lián)動控制要求。

（2）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有模式控制、順控及點(diǎn)控功能。

（3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)故障自診斷功能，宜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程維護(hù)功能。

（4）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有時鐘同步功能。

（5）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備監(jiān)視、控制與調(diào)節(jié)和參數(shù)設(shè)置功能。

（6）綜合監(jiān)控系統(tǒng)宜具有事件回放、運(yùn)營數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和決策支持等運(yùn)營輔助管理功能。

（7）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)所集成系統(tǒng)的中央級和車站級的運(yùn)營管理、設(shè)備監(jiān)控功能。

（8）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有權(quán)限管理功能和集中統(tǒng)一的用戶注冊管理功能，并應(yīng)根據(jù)注冊用戶的權(quán)限，提供權(quán)限范圍內(nèi)的功能。使用權(quán)限級別應(yīng)包括系統(tǒng)管理級、運(yùn)營操作級和瀏覽級。

（9）系統(tǒng)配置中的冗余設(shè)備之間應(yīng)實(shí)現(xiàn)無擾動自動切換。

（10）綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（11）當(dāng)全自動運(yùn)行時．綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。

（12）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)提供操作提示功能。

5.4.2綜合監(jiān)控系統(tǒng)中央級功能

（1）綜合監(jiān)控系統(tǒng)中央級的綜合功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（2）綜合監(jiān)控系統(tǒng)中央級的電力監(jiān)控功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)中央級的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控功能，應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（4）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成火災(zāi)自動報警系統(tǒng)時，其中央級的火災(zāi)自動報警功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（5）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成列車自動監(jiān)控系統(tǒng)時，其中央級的列車自動監(jiān)控功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（6）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成屏蔽門時，其中央級應(yīng)實(shí)現(xiàn)全線車站屏蔽門系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)監(jiān)視功能。

（7）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成防淹門時，其中央級應(yīng)實(shí)現(xiàn)防淹門系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)和水位狀態(tài)監(jiān)視功能。

（8）綜合監(jiān)控系統(tǒng)中央級的復(fù)示功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

5.4.3綜合監(jiān)控系統(tǒng)車站級功能

（1）綜合監(jiān)控系統(tǒng)車站級的綜合功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（2）綜臺監(jiān)控系統(tǒng)車站級的電力監(jiān)控功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（3）綜合監(jiān)控系統(tǒng)車站級的環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控功能．應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（4）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成火災(zāi)自動報警系統(tǒng)時，車站級的火災(zāi)自動報警功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（5）綜合監(jiān)控系統(tǒng)車站級的復(fù)示功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（6）綜合監(jiān)控系統(tǒng)的車站綜合后備盤功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（7）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成列車自動監(jiān)控系統(tǒng)時，其車站級的列車自動監(jiān)控功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（8）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成屏蔽門時，應(yīng)監(jiān)控車站級屏蔽門的各種運(yùn)行狀態(tài)。

（9）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)集成防淹門時，應(yīng)監(jiān)控車站級防淹門的各種運(yùn)行狀態(tài)。

5.4.4互聯(lián)系統(tǒng)功能

（1）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)時，應(yīng)對全線車站、車輛基地及區(qū)間火災(zāi)情況進(jìn)行監(jiān)視管理，對全線區(qū)間火災(zāi)進(jìn)行模式表管理。

（2）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)列車自動監(jiān)控系統(tǒng)時，列車自動監(jiān)控系統(tǒng)功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（3）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)屏蔽門時，應(yīng)對全線車站屏蔽門設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

（4）當(dāng)綜合監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)防淹門時，應(yīng)對全線防淹門設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、水位狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

（5）綜合監(jiān)控系統(tǒng)的廣播系統(tǒng)功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（6）綜合監(jiān)控系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（7）綜合監(jiān)控系統(tǒng)的門禁系統(tǒng)功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（8）綜合監(jiān)控系統(tǒng)的乘客信息系統(tǒng)功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（9）綜合監(jiān)控系統(tǒng)的自動售檢票系統(tǒng)功能應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。

（10）綜合監(jiān)控系統(tǒng)與時鐘系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對時功能。

（11）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對不間斷電源的工作狀態(tài)、各種電量參數(shù)、報警信息及電池狀態(tài)等的監(jiān)視功能。

（12）綜合監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視感溫光纖、電氣火災(zāi)、消防電源等設(shè)備狀態(tài)、故障信息的功能，應(yīng)接收電氣火災(zāi)報警并顯示報警具體位置。

（13）綜合監(jiān)控系統(tǒng)的能源計(jì)量管理系統(tǒng)功能應(yīng)具備監(jiān)視相關(guān)設(shè)備狀態(tài)、故障信息的功能，并應(yīng)實(shí)現(xiàn)采集能源計(jì)量信息、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和制定統(tǒng)計(jì)報表功能。

5.5綜合監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)性能

（1）控制命令在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的響應(yīng)時間應(yīng)小于2s。

（2）設(shè)備狀態(tài)變化信息在綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的響應(yīng)時間應(yīng)小于2s。

（3）單站實(shí)時數(shù)據(jù)畫面在操作員工作站屏幕上整幅調(diào)出響應(yīng)時間應(yīng)小于1s。

（4）冗余設(shè)備切換時間應(yīng)符合下列規(guī)定：

冗余服務(wù)器切換時間不應(yīng)大于2s；

網(wǎng)絡(luò)切換時間不應(yīng)大于0.5s；

通信處理機(jī)切換時間不應(yīng)大于1s。

（5）綜合監(jiān)控系統(tǒng)宜進(jìn)行可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性管理。

（6）系統(tǒng)的平均無故障時間不應(yīng)小于8000h。

（7）系統(tǒng)可用性指標(biāo)應(yīng)大于99.98％。

（8）服務(wù)器中央處理器平均負(fù)荷率應(yīng)小于或等于30％。

（9）工作站中央處理器平均負(fù)荷率應(yīng)小于或等于30％。

（10）通信處理機(jī)中央處理器平均負(fù)荷率應(yīng)小于或等于20％。

5.6綜合監(jiān)控系統(tǒng)硬件

5.6.1工作站

綜合監(jiān)控工作站即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，或稱工業(yè)個人計(jì)算機(jī)，它是一種加固的增強(qiáng)型個人計(jì)算機(jī)，可以作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。工作站5.6.2服務(wù)器

服務(wù)器，從廣義上講，是指網(wǎng)絡(luò)中能對其它機(jī)器提供某些服務(wù)的計(jì)算機(jī)（或系統(tǒng)）。從狹義上講，服務(wù)器是專指某些高性能計(jì)算機(jī)，能通過網(wǎng)絡(luò)對外提供服務(wù)，這種服務(wù)器相對于普通PC來說，穩(wěn)定性、安全性、性能等方面的要求更高，因此在CPU、芯片組、內(nèi)存、磁盤系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等方面硬件和普通PC有所不同。服務(wù)器5.6.3磁帶機(jī)和磁盤陣列

1.磁帶機(jī)

磁帶機(jī)（TapeDrive）通常由磁帶驅(qū)動器和磁帶構(gòu)成，是一種經(jīng)濟(jì)、可靠、容量大、速度快的備份設(shè)備。這種產(chǎn)品采用高糾錯能力編碼技術(shù)和寫后即讀通道技術(shù)，可以大大提高數(shù)據(jù)備份的可靠性。根據(jù)裝帶方式的不同，一般分為手動裝帶磁帶機(jī)和自動裝帶磁帶機(jī)（即自動加載磁帶機(jī)）。磁帶機(jī)

5.6.3磁帶機(jī)和磁盤陣列

2磁盤系統(tǒng)

磁盤系統(tǒng)的作用是擴(kuò)展服務(wù)器的磁盤容量。采用模塊化設(shè)計(jì)的磁盤系統(tǒng)由于其高度可擴(kuò)展、非常靈活等特點(diǎn)更能滿足用戶的需要。磁盤系統(tǒng)

5.6.4前端處理器FEP

前端處理機(jī)FEP（FrontEndProcessor）是一個專用計(jì)算機(jī)，它的功能是完成所有的通信任務(wù)及協(xié)議轉(zhuǎn)換，而讓服務(wù)器主機(jī)來進(jìn)行專門的數(shù)據(jù)處理。因此，F(xiàn)EP經(jīng)常被稱為前端通信處理機(jī)，主要功能是減輕主機(jī)運(yùn)行的應(yīng)用程序的負(fù)擔(dān)。FEP具有如下特性：穩(wěn)定性、實(shí)時性、多接口、支持多種協(xié)議（未知協(xié)議可編程實(shí)現(xiàn)）、可擴(kuò)展性。MoxaDA-682A

研華HD30005.6.4前端處理器FEP

ISCS與各個子系統(tǒng)有兩種物理連接方式，一種是直接接入中心級和車站級（含車輛段、停車場等，以下統(tǒng)一稱車站級）局域網(wǎng)，如子系統(tǒng)A；另一種是通過FEP硬件隔離后接入系統(tǒng)局域網(wǎng)，如子系統(tǒng)B。子系統(tǒng)接入方式

5.6.5交換機(jī)

1.交換機(jī)概述

廣義上來看，交換機(jī)分為兩種：廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺。而局域網(wǎng)交換機(jī)則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上可分為以太網(wǎng)交換機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、FDDI交換機(jī)、ATM交換機(jī)和令牌環(huán)交換機(jī)等。從規(guī)模應(yīng)用上又可分為企業(yè)級交換機(jī)、部門級交換機(jī)和工作組交換機(jī)等。

交換機(jī)通過以下三種方式進(jìn)行交換：直通式、存儲轉(zhuǎn)發(fā)、碎片隔離。

（1）直通式（CutThrough）

直通方式的以太網(wǎng)交換機(jī)可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機(jī)。

（2）存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Store&Forward）

存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方式。它把輸入端口的數(shù)據(jù)包先存儲起來，然后進(jìn)行CRC（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）檢查，在對錯誤包處理后才取出數(shù)據(jù)包的目的地址，通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包。

（3）碎片隔離（FragmentFree）

這是介于前兩者之間的一種解決方案。5.6.5交換機(jī)

2.綜合監(jiān)控系統(tǒng)交換機(jī)

在工業(yè)環(huán)境中，需要用到工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，與一般交換機(jī)相比，工業(yè)級交換機(jī)具有更高的穩(wěn)定性、可靠性，并且可以在相對惡劣的環(huán)境下正常工