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地铁综合自动化集成系统方案的研究刘文飞

发表时间：2021/7/27 来源：《基层建设》2021年第12期作者：刘文飞

[导读] 在地铁建设与发展过程中，综合自动化集成系统得到了广泛应用，其不仅可以借助信息控制平台来实时监控各个子系统运行情况，而且还可以确保地铁安

        南宁轨道交通集团有限责任公司广西南宁 530000
        摘要：在地铁建设与发展过程中，综合自动化集成系统得到了广泛应用，其不仅可以借助信息控制平台来实时监控各个子系统运行情况，而且还可以确保地铁安全、高效运行。因此，本文将会对综合自动化集成系统方案进行全面、系统的分析。
        关键词：地铁；综合自动化集成系统；方案

        综合自动化集成系统（AIS）能够实现地铁车站与控制中心的有效衔接，全程监控地铁设备运行状况，对存在的问题及时上传至控制中心，以确保问题得到及时、有效的解决，进而维持地铁的正常运行。但是，在AIS系统实际运行阶段，也会因为各方面因素的影响而出现一系列的问题，如控制中心出现故障将会导致指令下达措施，严重影响地铁的安全运行。为了使上述问题得到有效避免和解决，则需要对AIS系统进行简单介绍，并重点阐述该系统的硬件和软件构成，以及常见的运行模式，在此基础上又对AIS系统方案进行了研究，以此来更好的发挥AIS系统优势，提高地铁的运行效率。
        1.综合自动化集成系统概述
        1.1 AIS系统定义
        该系统集计算机技术、自动化技术、网络技术、信息技术等为一体，以此来借助信息控制平台实时监控各子系统运行情况，既可以增加系统间的有效联系，而且还可以确保地铁安全、高效运行。
        1.2 AIS系统构成
        1.2.1硬件架构
        通常情况下，AIS系统主要包括中心级AIS系统和车站级AIS系统两层硬件，具体内容如下：（1）中心级AIS系统。在AIS系统运行过程中，既包括了在运营控制中心（OCC）安装的NTP服务器、大屏幕系统、历史服务器、中央级实时服务器、调度工作站、网络设备、前置数据处理机（FEP）、维护工作站、操作员工作站、网管工作站，同时也包括了在车辆段维修工程中心（MEC）安装的网络管理及维护工作站、历史服务器、各种打印机等。实际上，OCC主要被放置在车辆段内的维修工务大楼，负责对各车站、各子系统运行情况给予实时、动态监控，以确保中心级的操作控制功能顺利完成；（2）车站级AIS系统。其包含了在车站内安装的网络设备、值班员及值班站长工作站、车站实时服务器（只在轴心站设置）、维护工作站（只在轴心站设置）、FEP、站台监察亭值班员工作站、事件/报表打印机（只在轴心站设置）、综合后备盘（IBP）等。车站级AIS系统主要负责车站各子系统运行情况进行有效监控，以确保车站级操作控制功能的有效实现。
        1.2.2软件架构
        （1）数据接口层。该接口层主要是由FEP构成，主要负责数据采集和协议转换，以确保外部系统与AIS间数据的有效隔离，通常情况下，FEP具有多总线汇集能力，其能够借助逻辑连接、物理连接及交互协议等方式来实现对各设备子系统的有效集成，并实现对所收集数据的初步处理，按照一定方式将其转化为统一对象格式，为后续AIS系统处理奠定良好基础；（2）数据处理层。该处理层主要是通过一个关系数据库和一个实时数据库来进行数据库管理和应用，其主要包括历史服务器、中心级实时服务器和车站级实时服务器，以此来提高数据处理效果；（3）人机界面。其一般是由操作员工作站构成，负责HMI功能和人机接口，并对服务器提供的文件和数据给予实时收集。实际上，人机界面主要负责提供设备状态、操作、警报、趋向等系统信息，以确保显示动画符号功能和用户输入功能的顺利实现。同时，用户可以对各项操作顺利给予查看，并在收到警告时发出相应的操作指令。图1描述的是AIS系统软件架构。
        2.地铁综合自动化集成系统常见的运行模式
        2.1正常模式
        对地铁AIS系统而言，在正常模式下，其主要是通过控制中心来实时监督与管理各子系统运行情况，并协调与优化各子系统间的联系，以确保各子系统正常运行。同时，在正常模式下，地铁AIS系统还能够达到各子系统信息共享的目的，既可以实现工作人员的有效配合，而且也可以提高设备运行的监控效果，提高其运行效率。
        2.2维护模式
        在维护模式下，地铁AIS系统主要任务就是完成对列车的维护工作。如果列车停止运行后，将会开展列车的线路检测和运行轨道检测等工作。基于维护模式下，要对设备运行的相关资料信息给予全面了解和掌握，并以此来制定维护计划，进而提高其维护效果。
        2.3问题模式
        在地铁AIS系统运行过程中，当某子系统产生故障时，将会影响地铁系统的正常运行，甚至有可能对人们的生命财产安全造成严重威胁。因此，作为地铁AIS系统技术人员在遇到故障时，将会立即跳转到问题模式，以确保报警系统的有效启动。同时，地铁AIS系统能够对故障信息进行自动识别判断与公布，并告知相关人员对故障进行处理，以期在最短时间内恢复地铁运行，进而降低其所带来的经济损失。

        图1：AIS软件体系结构
        2.4特殊模式
        在地铁AIS系统运行阶段，如果出现子系统运行状态异常、系统监控信息异常等突发情况时，则需要相关人员对其进行分析和处理，并以此来制定有效应对方案，进而确保上述问题得到有效处理。例如，在系统出现异常后，则需要技术人员立即排查异常诱发原因，降低故障危害范围。同时，当地铁AIS系统出现异常问题时，则会立即进入特殊模式并结合实际情况来对异常问题进行处理，以此来提高地铁AIS系统运行效率。
        3.地铁综合自动化集成系统方案探究
        3.1顶层信息集成
        在进行地铁前期建设时，综合监控集成系统一般会选择顶层信息集成方案，其一般是将控制中心、车站集成、车辆段、地铁互联系统信息及资源统一集成在一起给予处理，随后在车站的控制中心和图形界面将处理后的信息呈现出来，该过程是对车站控制中心部门和值班的工作人员负责，以确保将原来两个分离系统转化为相对的独立两个集成子系统。通常情况下，顶层信息集成方案日益成熟，然而在具体实施过程中该方案仍然存在或多或少的缺陷和不足，需要采取有效措施进行处理。对于顶层信息集成方案而言，借助前端处理器可以实现两个独立子系统的有效连接，以至于在数据处理后，还需要综合系统通过多个程序来完成对数据的接收、处理和转发，但是原本数据处理实际上能够一步完成处理工作，但是却通过多个环节才完成，这样不仅会延长监控系统处理时间，而且还会导致各子系统间出现信号通信故障，也会诱发数据处理时间延长，影响其最终处理效果。
        对现有网络和资源使用方面的缺陷，将会增加顶层信息集成方案的处理和控制难度，导致其信息资源量非常大，同时与其相连各子系统站点的访问、通信信息资源量非常大，导致其在系统运转阶段综合监控集成系统无法对各子系统站点提供的信息资源给予及时处理，或者导致一些子系统本身功能无法得到有效发挥，既会造成信息资源的严重浪费，而且还会导致整体工程具体实施阶段存在缺陷，影响其具体实施效果。实际上，在顶层信息集成方案具体实施过程中，一般会选择在各子系统与综合监控系统间设置多个设备接口，以期确保顶层信息集成方案的有效落实。从整个工程实施角度进行分析发现，顶层信息集成方案具有设备接口繁杂、系统层次繁多、调试的工作量大等一系列的特征，在系统运行后期阶段，往往会涉及到大量的调试、维护、检测、维修等工作，且各环节工作均与成本保持密切联系。因为顶层信息集成方案相对比较繁杂，导致其后期会消耗大量的成本，进而对地铁工程顺利开展产生不利影响。
        3.2深度系统集成
        该方案的基本理念是统一管理所有的系统和层次，以达到大规模综合监控的目的。在原来控制系统中，一般会根据实际情况来分很多独立系统或很多层次，而深度系统集成则是按照一定的方式将这些系统或层次集合在一起进行统一调试、实施、管理、设计等。通常情况下，与顶层集成系统进行对比可以发现，深度系统集成要比它大的多，同时也涵盖了顶层集成系统。在地铁综合自动化系统中，深度系统集成是比较常见的方式，其能够将各独立子系统集成在一起进行控制，以此来实现对所有设备的优化

        处理。通常情况下，不管是从系统信息量还是从规模上看，顶层信息集成方案都是不能比拟的，因为深度系统集成具有相对比较突出的性能和功能。深度系统集成在网络使用和现有资源方面也具有比较明显的优势，其各子系统和各设备间采用了核心控制层进行连接，并实现对各网络的直接控制，既能够强化各站点间的通信连接，而且也能够实现资源共享，避免出现大量资源浪费问题。此外，由于深度系统集成方案可以实现大量资源信息的共享，这样一来就没有必要在网络寻找各子系统所需要的资源。从性价比角度来看，深度系统集成方案也会大大优于顶层信息集成方案，以此来提高地铁运行效率。深度系统集成方案可以借助一体化平台来实现统一设计、统一调试、统一安排、统计控制等，而且在整个工程实施中，不仅可以方便后续的调试和管理工作，而且还能够使现场调试次数降低，进而使工程实施效率大大提升。
        4.结束语
        综上所述，地铁是一项系统性的工程，其综合自动化集成系统是其中比较重要的组成部分，此时就需要结合实际情况来对其进行设计，对存在的问题采取有效措施给予解决，以此来充分发挥综合自动化集成系统的作用，提高地铁运行效率。

        参考文献：
        [1]张志学，刘佩，张长开，解凯，李莹.城市轨道交通综合监控人机交互系统技术要点[J]. 城市轨道交通研究.2019（11）
        [2]刘丹.地铁综合自动化集成系统分析[J].科技创新与应用，2018，11（25）：51-52.

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        （三）电网调度自动化
        电网调度是电力系统中的重要环节，将电气自动化技术应用到其中，有利于促进传统电力生产的转型，是现代化电力生产的主要途径。在电网调度中合理的应用电气自动化技术，电网运行过程中产生的相关数据和信息，能够全面地采集，而且在自动化的监测下，有利于了解电网运行的状态，调度中心收到采集的信息后，利用自动化的特点进行数据分析，以此了解电网运行状态的安全性和稳定性，对电力结构的优化有着良好促进作用。将电气自动化技术应用到电网调度中，具有以下几个方面的特点：（1）对电厂电能质量以及供电质量的提高有着良好促进作用，同时还确保了该环节的安全性和有效性，实现了对电网运行状态的动态监控和实时监测。（2）在电网调度中同等发电量下，电气自动化技术不仅促进了电力系统运行的安全性和可靠性，还能够能源和电能的耗损。（3）电气自动化技术在电网运行中的应用，能够对电网的运行自动化的进行调度，一旦发现故障问题，不仅能够将故障信息进行反馈，并为故障的处理提供科学的处理方案，从而保证维修人员能够及时进行故障处理，避免故障扩散。同时故障发生后，自动化技术的应用能够减少其对其他设备运行的影响。达到提高了电力系统运行的可靠性。
        （四）供配电系统中电气自动化的应用
        供配电系统中应用电气自动化技术，有利于提高该系统的安全性，应用对电力事故有着良好的预警作用，从而降低其风险。另外，自动化技术的应用实现了管理监督的全面性，提高了相关工作的效率，有利于对供配电系统的实施保护和监测。当前，电气自动化技术的应用离不开计算机技术，随着该技术的快速发展，大大提高了自动化水平，同时在高压供电设备中应用，维护了其安全性。当前，电气自动化技术的应用已经取代了传统管理方法，供配电系统中的应用提高了其工作效率和稳定性，而且减少了工作人员的工作量和工作难度，为其营造了良好的工作环境，促进了供配电系统的完善建设。电气自动化技术在供配电系统中应用，实现了继电保护和断路器的自动化控制，减少了设备故障的发生率。另外，如果额定值小于电流的情况下，自动化的应用可以进行自动调整，从而保证了系统安全有效的运行。
        （五）智能中电气自动化的应用
        电气自动化的应用实现了抄表工作的智能化，其主要是电网电能远程计量和用户电能质量监控系统的应用。在抄表工作中，利用电网电能远程计量系统，可不通过用户端电度表对用户的实际用电量进行详细的测量和记录，这种方法不仅减少了工作人员的工作强度，而且用户可通过系统对用电量以及电费情况进行自主查询。另外，电气自动化的应用还能够对供电质量进行全面的监测，电力用户若电压波动较大，且存在短时间的停电现象，可通过电能质量监测系统进行实施监测，主要是通过对回路电压及谐波含量的监测获得信息，这有利于为电力用户提供优质的供电服务。
        结语：综上所述，电力系统中应用电气自动化是未来电力行业发现的主要趋势，合理的应有能够促进电力系统运行的安全性和稳定性。然而想要保证电气自动化技术的作用得到全面地发挥，必须对其在电力系统各方面的应用进行深入分析，不断改进和优化，从而为自动化的建设奠定良好的基础。
        参考文献：
        [1]隋美红.电力系统运行中电气自动化技术的应用策略[J]. 智能建筑与智慧城市.2020（06）：49-50
        [2]张学文. 电力系统运行中电气自动化技术的研究[J].湖北农机化.2020（05）：162