摘 要：提出了城市軌道交通電力監控系統分層分布總體架構、平臺化的技術方案和累積性應用思路，旨在保證監控系統實時性、安全性、可實施性及應用的開放性，同時提出了以綜合監控系統為基礎的系統架構思路和應用框架。

關鍵詞：城市軌道交通；電力監控；綜合監控 0 引言 城市軌道交通電力監控系統主要是對城市軌道交通全線各類變配電所、接觸網等電力設備運行情況進行分層分布遠程實時監視和控制，處理供變配電系統的各種異常事故及報警事件，保障系統的正常運行，同時提升供變配電系統調度、管理及維修的自動化程度，提高供電質量，保證系統安全、可靠地運行。系統通過通信專業提供的通信通道與車站變電所綜合自動化系統進行信息交換；變電所綜合自動化系統通過所內通信網與所內各類現場測控裝置互連，形成現場、車站和主控中心的多層應用體系。在系統整體網絡拓撲結構中，控制中心主備監控系統和站級監控系統是數據采集、處理、分析與系統實時控制的關鍵節點和使用節點，而現場測控設備是整個監控的接口設備。 1 分層分布的系統架構 城市軌道交通電力監控系統經過多年的實踐，單條線路基本上按照兩級管理、三級控制方式進行使用和管理，與之相適應的監控系統架構考慮城市軌道交通的地域分布特點，監控系統采用分層分布的結構體系。分層分布系統架構在監控系統中屬于大型復雜系統的系統結構，適用于跨地域、多層次、分級別的大型自動化系統，這種結構既滿足目前城市軌道交通的電力應用需求，也滿足今后城市軌道交通橫向規模綜合和縱向應用綜合的兩度應用發展對支持系統的基礎架構要求。兩級管理分別是中央級和車站級，三級控制分別是中央級、車站級和現場級。它們之間既相互聯系又相對獨立，分層分布原則確保了層次間的相對獨立性，有效分解了系統的復雜度，提升了系統的可實施性；冗余和動態分布原則極大提升了系統的并行度，結合多種軟硬件隔離和抗干擾措施，軟件支持 1+N 冗余調度，實現系統高可用性的終極目標。 城市軌道監控應用中心系統通常采用主備冗余系統，它對全線重要監控對象的狀態、性能數據進行實時收集和處理，通過各種調度員工作站以圖形、圖像、表格和文本的形式顯示出來，供調度人員控制和監視。同時系統根據一定的邏輯關系自動向分布在各站點的被監控對象或系統發送模式、程控、點控等控制命令，由調度員人工發布控制命令，從而完成對全線供電設備集中監控和調度管理，確保軌道交通的供電質量和供電安全。 車站級電力監控系統對本站供電設備監控對象的狀態、性能數據進行實時收集和處理，當中心系統或通信網絡發生故障時，該系統可對車站范圍內的供電設備進行控制，形成多級冗余。 現場級測控設備與監控系統的中心和車站級均有通信接口。它們位于各監控對象附近，起接口轉換、信息采集、傳送、匯聚、命令接收、執行和反饋作用。通常采用工業控制網絡或現場總線，分散控制結構，自律式控制器保證系統的安全可靠。現場級測控設備通常設置當地/遠方功能，為系統的現場維護調試和特殊情況提供現場操作選擇。 2 系統平臺化實現方案 國內外城市軌道交通經過多年的實踐，基于平臺化的實時監控系統顯現出強大的優勢，尤其在綜合監控應用模式中，軟件平臺成為技術方案的核心和技術精華所在。平臺化的方案使項目的設計、工程的實施和業主的應用更側重關注應用技術和應用的本身，而不是支持系統的技術細節和計算機通信的基礎技術。 目前，國內城市軌道交通綜合監控系統中，廣州地鐵 3、4、5 號線采用的是基于法國的SCADASOFT 平臺、北京軌道交通指揮系統采用的是基于新加坡的 OASYS 平臺、北京地鐵 5 號線采用的是基于英國的 RAILSCADA 平臺、北京首都機場線采用的是基于國產化的 RAILSYS 平臺。 由于平臺軟件建設是一個龐大的系統工程，而且基于平臺的產品需要一定的應用累積和工程檢驗。國內自主研發的 RAILSYS 軌道交通實時應用支持系統（簡稱為 RAILSYS 軟件平臺）是結合了國情和行業應用特點研發的。該平臺面向城市軌道交通、鐵道行業實時應用，如城市軌道交通電力監控系統和綜合監控系統、鐵道行業行車調度、牽引供電遠動、10 kV 電力與信號電源監控等實時應用開發的一套功能強大的、接口標準開放的大型自動化系統實時應用支撐軟件平臺，是國內比較優秀的軟件應用平臺（Application Plat）之一。 基于該軟件平臺可開發各種城市軌道交通和鐵道實時應用系統，并保證系統實時性和可靠性，系統的應用構架由平臺決定，具體的應用功能由基于平臺的工程化實施完成。RAILSYS 軟件平臺在通用平臺基礎上增加了應用支持層，使平臺具備一定的行業應用特點；同時它也豐富了產品群，尤其是工程支持包，實現了非量化工程軟件實施使用的高可靠性。下面就該平臺的基本構成作一介紹。 2.1 異構計算機/網絡/數據庫環境支持 RAILSYS 實時軟件平臺完全支持多個網絡的分布式運行環境。支持多網絡下的業務動態加載與分配。同時該系統底層采用虛擬操作系統技術和虛擬數據庫技術，支持系統的運行環境適用于多種計算機的操作系統和商用關系數據庫，包括現有的主流操作系統和主流數據庫管理系統。 2.2 基于內存的實時關系數據庫子系統 數據庫支持多網絡訪問，支持多數據庫冗余，支持 SQL 語言有限子集等。 2.3 實時中間件技術及軌道應用公共信息總線 結合軌道交通實時應用的需求，參照中間件接口標準開發的實時數據庫中間件、實時通訊中間件、實時消息中間件等平臺內核機制。 平臺提供一套完備的軌道實時應用公共信息總線，本總線支持軌道交通供電應用、環境監控、機電設備等各種實時業務應用的數學模型以及其他相關擴展業務應用。 2.4 公共應用模型支持 自動化的深入應用會遇到應用模型的數學問題，作為平臺軟件，創新地在基礎平臺上增加了實時監控應用模型（屬于公共應用模型的一種）的支持。國際上有 IEC 61970 CIM/CIS 的公共應用模型標準，結合國際標準和國內的具體應用，考慮開放性的標準，在 RAILSYS 軌道實時應用支持系統中采取外掛策略，支持應用模型，這種靈活的方式為支持系統帶來廣泛的適用性。同時也驗證了平臺的技術思路和開放性。