2020年轨道交通监控系统联动模块设计论文.doc

轨道交通监控系统联动模块设计论文 　　 　　１联动的意义 　　 　　综合监控系统的联动是指包含多个子系统控制操作的流程管理功能城市轨道交通的运营管理主要通过综合监控系统实现综合监控系统的重要职责包括以下５个方面［１］：１）维护全线路重要机电设备保持设备良好运行２）监控正常工况下机电设备按时间表运行３）城市轨道交通每天运营开始及停运时的全线停送电以及其他机电设备的启动４）城市轨道交通正常运营时围绕运营管理的联动功能５）城市轨道交通运营遇到火灾、阻塞等异常情况下的紧急联动上述的３）、４）、５）项均与联动相关因此综合监控系统的联动功能在城市轨道交通运营中发挥着重要的作用在城市轨道交通的运营中调度员的操作是规范化、流程化的如果能够将某个特定运营场景执行的涉及多个子系统的一系列步骤变成一个联动并且在综合监控软件中以程控的方式展现给调度员那么调度员在操作时就可以避免因自身经验不足而造成的操作失误以便能更好地处理日常事务及灾害情况下的紧急情况依托综合监控的联动功能城市轨道交通可以有效地提高运营管理的效率为满足用户的联动需求综合监控系统的联动功能必需支持串行、并行和混合的执行方式以及自动、半自动和人工触发的触发方式联动中的每个控制动作执行前需要判断闭锁逻辑；执行控制动作后需判断事后逻辑在联动执行过程中调度员可以实时干预联动执行 　　 　　２ＲＴ２１－ＩＳＣＳ综合监控软件平台介绍 　　 　　ＲＴ２１—ＩＳＣＳ综合监控软件是由国电南瑞科技股份有限公司开发的、拥有自主知识产权的国产综合监控软件［２］联动模块的实现对综合监控软件平台的实时性有很高的要求［３］ＲＴ２１—ＩＳＣＳ综合监控软件平台主要从以下入手提高系统的实时性：首先对于实时性要求较高的子系统如ＰＳＣＡＤＡ（电力监控与数据采集）和ＢＡＳ（环境与设备监控系统）ＲＴ２１—ＩＳＣＳ选择在设备层进行集成以减少中间层提高综合监控系统的实时性［４］；其次对于地域跨度非常大的轨道交通线路ＲＴ２１—ＩＳＣＳ采用车站分域自治的、车站和中心分层管理的架构这样不但可以提高系统的实时性并且降低了联动实现的逻辑复杂性最后经过测试ＲＴ２１—ＩＳＣＳ内部的响应时间满足实时控制的要求 　　 　　３软件设计 　　 　　３．１整体设计 　　 　　３．１．１设计难点从软件设计的角度开发综合监控系统联动功能有三个难点：１）对联动的模型建立需分为两层第一层是抽象联动的每一个步骤然后在第一层的基础上建立联动的模型２）联动执行是一个动态的过程在运行时联动步骤如何执行是依赖当时的运营场景的机电设备、乘客的情况等客观条件这些逻辑关系是多种多样的有简有繁随着需求而不断变化另外调度员对联动运行具有最高指挥权因为执行控制动作是有一定风险的和责任的３）联动包括联动定义工具、联动报告工具、联动运行ＨＭＩ（人机界面）、联动服务程序等还要保证多个模块之间的数据一致性和统一性 　　 　　３．１．２联动建模联动的最小逻辑单元是子系统的一个最小的控制动作例如在电力子系统的最小控制动作通常是指遥控在ＢＡＳ子系统中最小控制动作是指ＰＬＣ（可编程逻辑控制器）的模式控制或者设备的单点控制（取决于综合监控的ＢＡＳ子系统的控制设置）在联动模块中使用“联动串”来表征每个子系统的最小控制动作联动串就是使用特定语法格式的字符串它描述了最小控制动作所需要的全部信息以ＢＡＳ的一个ＡＯ（模拟量输出）控制为例：某车站Ｂ端水泵房水泵转速设置为１０００ｒ／ｍｉｎ它的联动串为：ａｏ＿ｃｔｒｌｂａｓ．ｄｔ．［ａｏ］．ｂｄｓｂｆ．ｋｚｆｓ．ｖａｌｕｅ１０００其中ａｏ＿ｃｔｒｌ是控制类别ｂａｓ．ｄｔ．［ａｏ］．ｂｄｓｂｆ．ｋｚｆｓ．ｖａｌｕｅ表征该点在实时库中的位置信息１０００是目标值将相关的最小控制动作按照一定的顺序和相互关系联接起来以完成一个相对复杂的“功能”简单的“功能”可以组合成更复杂的“功能”联动就是一个“功能”外加若干属性比如联动类型、触发逻辑等联动模块采用多叉树存储联动多叉树的叶节点为子系统最小控制动作而非叶节点存储“功能”每个节点包含了该节点和同层的右兄节点的相互关系以及执行前的闭锁逻辑和执行后的事后逻辑相互关系是指同层两个节点是同时并行执行还是先后串行执行 　　 　　３．１．３动作执行流程闭锁逻辑是一个逻辑表达式它的运算数是现场相关设备点的状态在该节点执行前首先计算闭锁逻辑表达式只有计算结果为真时该节点才能执行否则跳过该节点或者结束整个联动事后逻辑是指“动作”执行失败时的三个选项：联动继续自动重做人工干预执行联动即按照先序遍历的方法遍历整个多叉树每个节点执行时首先计算闭锁逻辑；其次如果是“动作”则下发控制命令如果是“功能”则遍历其子节点；最后根据事后逻辑继续执行联动动作执行流程见图１所示图１联动动作执行流程图另外当联动执行时很多情况下需要调度员的人工干预现以广州珠江新城ＡＰＭ（旅客自动输送系统）项目开站联动为例：在执行打开出入口卷闸门、开启上下行电扶梯及测试站台屏蔽门动作前调度员必须使用ＣＣＴＶ（闭路电视）子系统查看现场的情况确认没有人员可能受到伤害时才能够执行这些步骤必须一步一步执行即“单步执行”而有些联动不需要人工干预比如列车进站联动当列车到站时站台广播、ＰＩＳ（乘客信息显示系统）信息发布等步骤都是自动执行无需人工干预此时联动是自动执行即“多步执行”更复杂的情况下联动的某些步骤是“多步执行”而某些步骤是“单步执行”所以调度员在执行联动时需要使用单步执行、多步执行以及执行断点、暂停和中止等功能 　　 　　３．２程序实现联动模块使用 　　 　　ｃ＋＋语言和脚本语言运用多线程技术依托综合监控平台的实时数据库、消息总线以及历史数据库服务界面设计采用跨平台ＧＵＩ（图形用户界面）Ｑｔ框架联动模块采用模块化设计思想由联动服务程序、联动自定义ＨＭＩ、联动执行ＨＭＩ和联动报告ＨＭＩ等四部分构成其中联动服务程序是整个联动模块的核心它串联了各个应用的服务模块与联动ＨＭＩ负责联动触发、联动执行并且负责记录每一次联动的执行情况联动自定义ＨＭＩ是用户录入新的联动的人机交互程序联动执行ＨＭＩ是用户执行联动时实时监视和控制联动的人机交互程序联动报告ＨＭＩ是用户查看和分析联动历史信息的人机界面联动模块的架构示意见图２所示 　　 　　３．２．１联动后台服务程序后台服务程序采用多线程技术和递归的设计方法当收到前台启动联动的申请时就启动一个线程执行该联动多个联动同时执行其实就是多个线程同时执行线程的执行函数是递归函数当联动的多叉树的第一层节点是非叶节点时就启动同样的线程来执行该“功能”这样一个联动中的多个功能的并行执行也是通过多线程实现的闭锁逻辑和事后逻辑是一段脚本语言脚本中的操作数取自实时库脚本语言语法简单执行效率高用户在联动定义ＨＭＩ中根据逻辑要求编写脚本语言定义闭锁逻辑和事后逻辑闭锁逻辑和事后逻辑的脚本由公式计算动态库调用并给出结果 　　 　　３．２．２联动运行ＨＭＩ联动运行ＨＭＩ是调度员使用联动功能时的界面程序联动运行ＨＭＩ提供联动暂停、联动终止、单步运行、多步运行及多步断点等功能调度员可以灵活地控制联动的运行联动运行ＨＭＩ左侧是联动列表右侧是联动执行区调度员首先从左侧联动列表中选择欲执行的联动联动执行区会弹出标签；调度员在联动执行区可以看到联动的每一个节点的执行情况包括动作开始、动作成功、动作失败及失败原因等调度员可以使用运行ＨＭＩ提供的单步、多步、断点、暂停以及中止功能来控制联动执行 　　 　　３．２．３联动自定义ＨＭＩ联动自定义ＨＭＩ是给综合监控系统高级维护人员开放的在城市轨道交通运营中如果调度员总结出新的联动需求那么就可以使用联动自定义ＨＭＩ录入新的联动联动自定义ＨＭＩ要兼顾综合监控集成和互联的各个子系统并且要具备对用户的友好性联动模块采用“动作串”抽象各个子系统的单控动作动作串的解析和录入都由动作解析动态库来负责用户使用联动自定义ＨＭＩ时主要是拖拽和选择操作联动自定义ＨＭＩ提供联动模板、单控动作模板和脚本模板以简化用户的输入图３是广播子系统的“联动串”自定义界面图３广播子系统的联动串自定义界面在图３中当用户选择播放区域、播放次数、语音内容后点击“生成”按钮就可以生成“联动串”了对于用户来说语法相对复杂的“联动串”是透明的另外联动模块支持自定义联动模块使用时标的技术保证联动运行ＨＭＩ与联动服务程序的一致性当联动运行ＨＭＩ执行某联动时发送给后台服务程序的报文中含有联动的时标后台服务程序会将自己的时标与报文中的时标做对比如果不相等则联动服务程序拒动发送联动失败报文给联动运行ＨＭＩ 　　 　　３．２．４联动报告ＨＭＩ联动后台服务程序将每个执行过的联动写入商用库用户可以使用联动报告ＨＭＩ来读取和分析联动的执行情况 　　 　　４结语 　　 　　联动模块作为综合监控的高级应用体现了综合监控的核心价值在分析了多个城市轨道交通运营需求的基础上基于国产ＲＩ２１—ＩＳＣＳ综合监控平台设计实现了联动功能ＲＴ２１系统的联动功能具有实时性、实用性、易用性以及开放性另外联动功能在综合监控平台和数据挖掘等高级应用之间搭建了桥梁例如对综合监控的历史操作数据做数据挖掘自动生成日常管理联动和灾害联动此时数据挖掘的结果按照联动的表结构直接写入数据库中供联动模块使用经过联动自定义界面修改完善后该联动就可以投入使用了 　　   。