地铁综合监控系统设计方案.doc
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××地铁工程可行性研究报告综合监控系统
第十九章综合监控系统
概述
根据××地铁工程综合监控系统的功能需求，对系统集成方案、系统构成及功能等进行比选，对资源共享和设备国产化等方面进行论述，为××地铁工程综合监控系统设备的选型及初步设计提供依据。
本章包括综合监控系统（ISCS）、火灾自动报警系统（FAS）、环境与设备监控系统（BAS）等几部分内容。
主要设计原则及技术标准
主要设计原则
1）综合监控主要设计原则
（1）综合监控系统以满足地铁运营方便、快捷、舒适、安全为目标，体现“以人为本”的思想，系统必须保证与各系统间信息迅速、准确、可靠地传送。
（2）综合监控系统集成的对象和集成的深度应以技术成熟、功能实用为基本原则，降低工程投资，提高性价比。
（3）综合监控系统的设计应充分考虑系统的安全性与可靠性要求，主要设备考虑冗余措施。
系统采用分层分布式体系结构，三级控制、两级管理运行方式，系统应能全天候运行。
（4）当出现异常情况，综合监控系统应能迅速转变运行模式，为防灾和事故处理提供支持。
（5）综合监控系统的传输网络应层次清晰，数据传输时间、网络带宽应能满足综合监控系统的需要，并留有扩展余量。
（6）综合监控系统采用模块化开放式架构设计，预留一定的扩展能力。
在换乘站应预留一定的条件，满足与邻线的数据交换和相关联动控制的要求。
（7）综合监控系统应能满足地铁环境的要求，系统设计时必须充分考虑地下电气铁道的特性，采用抗电气干扰能力强的设备和电缆。
（8）选用的设备应技术成熟先进、性能可靠，布线简单，扩展方便，组网方式灵活，维修方便、成本低。
（9）综合监控系统与各集成互联系统的接口应该功能明确，接口界面清晰。
2）火灾报警系统设计原则
（1）系统设计必须严格执行国家“预防为主，防消结合”的消防工作方针。
（2）全线按照同一时间发生一次火灾设计指挥救灾能力，换乘车站主体及相邻的区间隧道按照同一时间发生一次火灾考虑指挥救灾能力。
监控管理范围为全部车站和区间隧道、车辆段（停车场）以及主变电所。
（3）系统采用中心、车站两级管理，中心、车站、现地三级控制的监控管理模式，全线防灾救灾调度指挥权在中央级。
（4）在征得消防部门同意的前提下，FAS系统可作为综合监控系统的子系统，应在满足火灾自动报警规范和行业管理要求的基础上，进行相关设备和功能的集成。
（5）站内消防广播与车站广播系统合用，设有火灾紧急广播功能，火灾时可手动或自动强行转入紧急广播状态。
车辆段（停车场）的消防广播由FAS单独设置。
（6）系统采用产品必须经国家消防电子产品质量监督检测中心检验合格，并得到××省、××市消防部门认可。
在满足系统功能要求的同时，优先采用国产化设备。
3）环境与设备监控系统设计原则
（1）系统设控制中心、车站两级管理，实现中心、车站、就地三级控制，主要负责对本工程所有车站内的一般机电设备（如：
照明、通风、空调、给排水、自动扶梯、人防门等）进行集中监视和管理，在满足环境调控的同时还要达到节约能源的目的。
（2）系统采用分级、分布式系统结构，即现场分散控制，中心集中管理。
组成模式为：
中央监控管理级——车站监控级——现场控制级（监控模块）——受控设备。
（3）BAS的监控范围除了本车站以外还包括相邻区间隧道的一半。
对于换乘车站应作为一个整体建筑进行系统设计，对于工期同步或工期间隔较短的换乘站，宜结合运营要求及设备布置等具体情况采用集成方式，其中车站级监控系统应由先期建设的线路负责实施，并考虑后期建设线路引入的容量需求。
（4）系统监控点按预留10%至15%的余量考虑。
（5）系统底层控制网络规划应符合以下原则：
――满足集中管理、分布式监控要求；
――与系统规模相适应；
――尽量减小故障波及面，实现“危险分散”；
――节约投资；
――系统更改、扩展、升级易于实现；
――系统配置简单，接口开放性好。
（6）系统作为综合监控系统的子系统，BAS系统应进行必要的设备和功能集成。
主要技术标准
《地铁设计规范》（GB50157-2003）
《地区电网调度自动化系统》（GB/T13730-2002）
《消防联动控制设备通用技术条件》（GB16806-2006）
《火灾自动报警设计规范》（GB50116-98）
《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ-19-87）（2001年版）
《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）
《工业控制用软件评定准则》（GB/T13423-1992）
《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）
《智能建筑设计标准》（GB/T50314-2000）
《工业企业通信设计规范》GBJ79－85
《大楼通信综合布线系统》》YD/T926．1－97
城市快速轨道交通建设标准（试行本）
原电子部、邮电部及信息产业部、铁道部的有关标准
国际电信联盟ITU-T的有关建议
国际电气与电子工程师协会IEEE的标准
欧洲邮政及电信联盟CEPT最新文件及其附件
电子工业协会EIA的有关标准
国际电工学会标准（IEC）等
综合监控系统方案
集成的深度及范围
××地铁综合监控系统应以技术成熟、功能实用为原则选择集成的深度与范围。
从目前综合监控系统的技术发展水平来看，国内以行车（主要是信号ATS）为主的系统集成还没有实施经验，会导致工程投资大，工程风险高等问题，且信号系统是涉及到行车安全的重要系统，目前阶段宜单独构建，不宜纳入集成范围。
另外，自动售检票系统（AFC）涉及票务安全的数据不宜进入综合监控系统。
考虑集成如下系统：
1）机电设备监控系统（BAS）
2）电力监控系统（SCADA）
考虑互连如下系统：
1）防灾自动报警系统（FAS）
2）自动售检票系统（AFC）
3）信号系统（SIG）
4）屏蔽门系统（PSD）
5）安防系统（含ACS和CCTV）
6）时钟系统（CLK）
7）广播系统（PA）
8）乘客资讯系统（PIS）
9）集中告警系统（ALM）
集成和互联的选择应充分考虑具体功能和实施的难度，对于集成和互联效果差别不大，且进行集成又会造成投资增加较多的系统，可考虑互联，对于FAS系统，不排除在下阶段与消防部门充分沟通后采用集成方案。
综合监控系统构成
在总体结构上，综合监控系统采用分层分布式控制结构，由三层网络组成：
中央级监控网络层，车站级监控网络层和底层设备级分散控制网络层。
综合监控系统的总体结构示意图参见图1。
图1综合监控系统的总体结构示意图
综合监控系统由位于控制中心的中央级综合监控系统，位于各车站的车站综合监控系统，位于车辆段的车辆段综合监控系统（包括维修管理系统）以及连接这几部分的主干网络组成。
1）中央级综合监控系统
中央级综合监控系统设于控制中心大楼内，存储、处理从被控系统中读取的数据，实时反映现场状态的变化，并在中央级数据库实时记录、更新、处理这些数据，并生成报表。
在各中央操作员工作站和大屏幕背投式显示屏（OPS）上可以显示这些信息，中央操作员能够发布控制命令，形成相关的控制信息传送给被集成或互联的各系统。
2）车站级综合监控系统
车站级综合监控系统设于地铁各车站及车辆段（车辆段按车站级系统考虑）内，存储、处理从被控系统中读取的数据，实时反映现场设备状态的变化，并在车站级数据库中实时记录、更新、处理这些数据，生成报表。
各车站控制室内值班操作员工作站可显示这些信息，并能够发布控制命令，形成相关的控制信息传送给被集成和互联系统。
正常情况下，供电系统、隧道环控系统等主要由中央级综合监控系统进行监控管理，其余设备主要由车站级综合监控系统监控管理。
当需要时，车站级综合监控系统通过对用户功能权限表及中央/车站控制优先权的参数的设定，通过选择“车站”控制后可监视及控制其权限所许可的设备。
中央级综合监控系统和车站级综合监控系统之间应设置相应的功能闭锁机制，同一时间只能有一级执行控制命令。
车站级综合监控系统配置车站服务器、值班员工作站、前端处理器（FEP）、车站局域网设备、事件打印机、报表打印机、综合后备盘（IBP）及不间断电源（UPS）等设备。
地铁各车站控制室内，设置统一的综合后备盘（IBP），当发生故障和紧急情况时，在综合后备盘（IBP）上能够执行各监控系统的关键控制功能，这种控制以直接电缆（硬线）接入的方式，采用手动按键操作实现。
综合后备盘上应能实现至少以下功能：
信号系统（SIG）的紧急停车、扣车和放行控制；
环控系统的紧急控制（模式控制）和消防联动控制；
自动售检票系统（AFC）闸机的紧急放行；
门禁系统（ACS）的门锁解禁；
屏蔽门系统（PSD）的紧急开门控制；
自动扶梯的远程停止控制；
消防水泵的开启、停机控制；
同时还应设置必要的时间显示，报警音响和指示灯等相关装置。
车辆段综合监控系统同属于车站级综合监控系统，设备配置与车站综合监控系统配置相同。
另外综合监控系统还需设置相应的培训系统、信息发布系统、维修系统、网管系统及仿真测试平台等系统设备。
3）主干网络
主干网络用于车站、车辆段等处的车站级综合监控系统局域网与控制中心的中央级综合监控系统局域网之间的连接，由设在车站、车辆段、OCC大楼等地点的交换设备及交换设备之间的传输线路构成。
组网方案可考虑以下3种：
方案一：
通信系统提供传输通道，采用商用交换机组网
方案二：
通信系统提供传输通道，采用工业交换机组网
方案三：
通信系统提供专用光纤，单独组建工业以太网
从性价比考虑，推荐采用方案三。
综合监控系统功能
综合监控系统的主要功能包括：
◆实现被集成系统的车站级及中央级功能；
◆实现被集成系统的维修维护需求；
◆发挥集成平台的优势，实现不同工况下系统之间的快速联动，提高对应急事件的反应能力，提升地铁调度的综合管理水平。
1）综合监控系统的中央级功能
中央级综合监控系统通过对相关系统的集成和互联，能在中央调度员工作站上根据不同的用户权限激活相应的人机对话界面（HMI），实现地铁全线各被集成系统中央级的全部监视、控制功能和各互联系统中央级的相关设备状态监视和联动控制功能。
中央级综合监控大屏幕显示系统应能满足信号、通信、电力监控等信息的显示要求。
2）综合监控系统的车站级功能
车站级综合监控系统通过对相关系统的集成和互联，能在车站值班操作员工作站上根据不同的用户权限激活相应的人机界面（HMI），实现地铁车站级各被集成系统的全部监视、控制功能和各互联系统车站级的相关设备状态监视和联动控制功能。
3）综合监控系统的维修维护功能
综合监控系统应实现所有被集成系统的维修维护功能，提供统一的维护界面，不再单独设置维护工作站。
维护工作既可以通过综合监控系统的工作站进行，也可以通过维修车间的维护工作站进行远程维护，必要时还可通过移动维护工作站进行现场维护。
4）综合监控系统的联动功能
综合监控系统的联动功能设计，应针对地铁运营的实际特点，可按正常模式、灾害模式、故障模式、阻塞模式等四种工况模式进行考虑，灾害、故障、阻塞三种模式采用事件触发方式自动或人工强制进入，每种模式均对应不同的系统功能。
◆正常模式
地铁正常运行时，综合监控系统进入正常工作模式，即系统的日常监控管理模式，由控制中心（OCC）监管全线各车站的各有关系统，使地铁各系统正常运行。
◆灾害模式
当车站、控制指挥中心接收到经确认的灾害报警信息后，如火灾、水灾、人身伤害和其它重大突发事件等，综合监控系统自动或人工强制启动全系统进入灾害工作模式，使地铁内各相关系统协调工作，救治灾情。
◆故障模式
指重大系统或设备发生故障时系统需要实施的工作模式，如发生通风空调设备故障、屏蔽门故障（不能打开等）、大范围事故停电、综合监控系统或相关系统重大故障等。
◆阻塞模式
当地铁系统出现大范围断电、列车重大故障导致列车在站台、隧道区间受阻时，地铁运营部分受影响时，综合监控系统自动进入阻塞工作模式，使地铁的运行按阻塞工况进行。
火灾自动报警系统方案
本工程FAS全线设置中央控制中心（主控级），车站（车辆段/停车场）设防灾控制室（分控级），组成中心、车站两级管理，中心、车站、就地三级控制的模式。
FAS中央级功能与配置
1）FAS中央级系统功能：
（1）接收并储存全线消防报警设备主要运行状态，接收全线各车站、车辆段、主变电站的火灾报警并显示报警部位，并进行历史档案管理，协调指挥全线防救灾工作。
（2）具有自动进行档案管理，输出各类数据、报告功能。
（3）接收控制中心ATS和列车无线电话报警，当列车在区间发生火灾或停车事故时，中央级能够直接发布指令控制区间隧道等设备执行相应的救灾模式，紧急时，中央也可授权车站等分控级发布实施救灾的相应工况指令，将相关救灾设施转换为按预定的灾害模式运行。
（4）灾害时，环调工作站自动转换为消防救灾指挥工作站，并自动弹出相应报警区域的平面图，火灾报警具有最高优先级，当同时存在火灾及其他报警时，优先报火警。
（5）能与其他线路之间实现信息互通、资源共享。
（6）与市防洪指挥部门、地震检测中心、消防局119火警通信，负责2号线防灾救灾工作对外界的联络，可与城市消防局之间建立实时互通关系。
（7）通过全线消防（专用）通信系统（闭路电视系统切换装置和显示终端、有线电话、无线调度电话等），组织、指挥、管理全线防救灾工作。
（8）与中央时钟系统接口，接收主时钟信息，统一系统全线时钟。
2）FAS中央级设备配置
FAS在控制中心主要设备配置有调度员工作站、网络设备、UPS电源及相应的接口设备等。
FAS车站级功能与配置
车站级控制设在车站控制室、车辆段/停车场消防控制室。
地下车站的车站级控制管辖范围为车站及与车站相邻区间隧道的一半。
1）FAS车站级功能
各车站、车辆段/停车场、控制中心大楼、主变电站消防控制室不设专职消防值班员，而由值班站长或值班员兼任，监视火灾报警、确认火灾灾情、报告OCC、接收OCC发出的消防救灾指令。
（1）监视车站及所辖区间消防设备的运行状态。
接收车站及所辖区间火灾报警或重要系统的报警，并显示报警部位。
（2）向OCC报告灾情，接收OCC发出的消防救灾指令和安全疏散命令。
（3）火灾时，FAS主机能及时向环境与环境与设备监控系统发出火灾模式指令，由系统控制现场相关设备转入灾害模式运行。
（4）对于消防专用设备如消防泵、喷淋泵等，其自身能根据检测管网压力和液位检测来自动启停控制，但FAS必须实时监视其状态。
紧急情况下也能够在消防控制室直接手动控制。
（5）设置消防泵的车站、车辆段/停车场，FAS能接收消防水泵的运行状态、故障信号。
设置消防泵建筑内的消火栓处设置消火栓启泵按钮，FAS系统能通过输入模块监视启动按钮的动作状态。
（6）FAS在各车站共用车站广播、闭路电视监控系统作为消防通信设施。
火灾时，应能在车站控制室将广播、闭路电视监控系统自动转入消防状态。
在OCC大楼、车辆段等相关地面建筑单独设置消防广播。
车站广播系统的设置应符合《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）的相关要求。
（7）火灾时，控制地面建筑电梯强迫降至首层，地下车站电梯迫停在地下负一层，并接受其反馈信号。
（8）火灾时，能根据需要通知车站动力照明专业切断相关区域的非消防电源。
（9）控制车站防火卷帘下降，接收其反馈信号，并能及时将信息上传至控制中心。
（10）在设消防水喷淋系统的建筑中，FAS系统能通过输入模块监视水流指示计、信号蝶阀、压力开关等，并且能通过输入输出模块监控电动蝶阀。
2）FAS车站级设备配置
FAS的现场控制级由专用火灾报警控制主机、消防专用电话系统、消防专用广播系统（车辆段/停车场）、光纤感温（火灾）探测系统设备、各类火灾探测设备、现场回路总线、消防联动控制盘、UPS电源（蓄电池柜）及其它现场设备等组成。
FAS系统构成及联动设计
1）系统构成
本系统主要包括车站、区间隧道、车辆段/停车场和主变电所等与线路运营有关建筑和设施的火灾自动报警硬件设备、相关软件及网络设备。
FAS网络分为中央级以太网、车站级以太网以及由车站级FAS控制机和现场各类智能型监测器、报警器等构成的现场总线控制网络，车站与中央和各车站之间的通信可采用综合监控系统或通信系统提供的专用通道、专用光纤进行稳定、可靠、快速的数据传输。
2）系统联动设计
火灾自动报警系统（FAS）和环境与设备监控系统（BAS）之间在车站设通信接口，消防专用设备由FAS系统监控。
正常工况和火灾工况兼用设备，在正常工况时由BAS系统监控；火灾工况时，由FAS系统向BAS系统发出相应的灾害控制模式指令，强制BAS系统进入灾害处理状态，由BAS系统对所监控的设备进行监控。
（1）由火灾自动报警系统直接监控的设备
消火栓泵、喷淋泵、排烟风机及其防排烟阀、气体自动灭火系统、防火卷帘门、装有闭门器的防火门等。
（2）通过联动由车站环境与设备监控系统监控的设备
区间事故风机、空调通风系统、车站非公共区的EPS应急电源（事故照明及疏散指示）、一般垂直电梯及自动扶梯、车站照明、屏蔽门、废水泵等。
（3）与其他设备的联动
电力监控系统（SCADA）、自动售检票（AFC）、紧急广播、设备用房及有关部位防火阀的控制及反馈等。
3）防灾通信
（1）有线、无线电话系统
①防灾指挥中心设置与市消防、防汛等部门联系的专用外部电话。
②防灾指挥中心设置调度电话总机，各车站设置调度分机。
③防灾指挥中心、各车站防灾控制室设置与列车司机联系的无线电话系统。
④配置××市公安消防无线通信指挥对讲机在地铁中能正常使用的设施。
（2）防灾广播系统
防灾与行车、服务共用一套广播系统，当发生灾害时防灾优先广播。
防灾广播系统为防灾指挥中心与各防灾控制室均能控制的两级广播网。
OCC和车辆段/停车场设专用消防广播系统。
（3）闭路电视监视系统
防灾与行车、服务共用一套电视监视系统，当发生灾害时在防灾指挥中心及车站防灾控制时监视灾情。
环境与设备监控系统方案
BAS是地铁现代化管理的重要组成部分。
本工程环境与设备监控系统由设在各车站内的车站级监控系统与设在控制中心的中央级监控系统（车站、中央级的监控管理功能统一由综合监控系统实现）组成综合监控。
BAS设置两级（中心、车站）管理，三级（中心、车站、就地）控制功能，采用计算机和网络技术对地铁环控设施按设置功能、系统运行工况和地铁环境标准等要求进行监测、控制和科学管理，以创造舒适、安全的乘车环境，并达到节能的目的。
BAS控制中心功能与配置
1）BAS中央级功能
（1）监控全线各地下车站的通风、空调、给排水、照明、自动扶梯等设备的运行状态，及时显示各设备的故障并告警。
（2）根据通风与空调系统提供的环控工艺要求，能对区间隧道通风系统设备进行正常模式控制及事故灾害模式控制，必要时也可授权车站监控系统对区间隧道通风设备进行自动化监控。
（3）制定合理的系统运行计划，确定全线系统的运行模式，必要时能对车站级的设备运行进行工况调整及参数修改。
（4）具有彩色动态显示和多级显示功能，车站综合显示、车站系统的显示、分类画面的显示、环控模式等显示。
（5）记录全线各地下车站主要设备的运行状态，统计设备累计运行时间，实现设备运行时间的均衡，根据运营人员的要求，实现维修及检修的预告警，同时在维修工作站上生成维修、检修报告。
（6）对各种信息进行实时记录、历史记录；进行查询和分析，自行编辑报表，生成日、周、月的报表；进行档案资料的记录和存储。
所有报表的格式和内容可以根据运营的需要自由修改及配置。
（7）对于所有的报警信息具有各种类型的报警功能和方式。
（8）发生火灾时，能按FAS的指令控制有关车站设备转入相应的火灾模式下运行。
2）BAS中央级设备配置
BAS在中央级主要设备配置有调度工作站、网络设备、UPS电源及相应接口设备等，BAS系统中央级集成如综合监控系统，软、硬件统一由综合监控系统配置。
BAS车站级功能与配置
1）BAS车站级功能
（1）监控本站的环控系统、给排水系统、照明系统、自动扶梯、电梯、屏蔽门和人防门等设备的运行状态，显示各设备的故障、告警，并及时与中央级系统交换信息，执行其指令。
（2）能对本站相关监控设备的运行进行干预操作。
（3）实时记录本站典型测试点的温度、湿度等环境参数，监测各泵站的危险水位并告警。
（4）火灾发生时，能按FAS的指令，控制本站有关设备协调动作转入火灾模式下的运行。
（5）必要时能对车站级的设备运行进行工况调整。
（6）能够根据现场的具体情况完成对相关机电设备的控制，尽可能的确保设备高效运行和节能化管理。
2）车站及现场设备配置
环境与设备监控系统（BAS）在车站主要设备配置有车站工作站、现场控制器、智能远程输入输出模块、各类传感器、执行器、UPS电源和全线传输网络等。
BAS系统构成及联动设计
1）系统构成
环境与设备监控系统（BAS）主要包括对车站、区间通风空调、给排水、车站照明及电梯和自动扶梯等设备进行自动化管理。
BAS网络分为中央级以太网、车站级以太网及现场总线控制网络。
现场总线控制网络通过网络控制器接入车站级网络，车站与中央及各车站之间的通信利用综合监控系统网络传输通道进行即时、可靠的传输。
2）系统联动设计
（1）BAS与FAS联动的设备及联动方式见相关部分的描述。
（2）除FAS系统外，BAS与区间事故风机、空调通风系统、车站非公共区的事故照明及疏散指示、一般垂直电梯及自动扶梯、车站照明、屏蔽门、废水泵等设备间存在联动关系。
防灾及正常情况的管理组织
火灾报警系统及环境与设备监控系统作为地铁防灾救灾配套设施的组成部分，在防救灾中起着非常重要的作用。
显然，对地铁线路的防灾救灾设施的有效组织、高效管理是十分必要的。
按照线路的运行模式一般可分为灾害运行模式、正常运行模式。
在正常情况下又可按照运行时间分为白天运行和夜间运行模式，按照运行季节分为空调季节运行模式和过度季节运行模式。
在正常运行模式下，环境与设备监控系统主要负责对全线所有车站机电设备的自动化监控，按照时间模式和温度模式实施节能化管理，根据设置在现场的温度、湿度、流量、压差等各类传感器的测量值，计算判断现场的环境情况，控制现场机电设备按照相对适当的工作负荷运行，将可能发生的电气火灾控制到最低限度，同时有效的控制现场空调通风、送排风等设备，给乘客提供良好的乘车环境。
另外，还包括日常情况下对给排水系统各类水泵、水位的监视、对电梯、自动扶梯等设备的状态、故障监视。
并能够按照既定的时间周期，实时将现场采集的各类数据分组上传至车站级、中央级，使车站级值班人员和控制中心中央级指挥员能够及时掌握现场设备的运行及各类故障情况，作出相应的处理办法。
灾害情况下的运行模式，火灾报警系统应能对初期火灾及时预报警、确认报警（分为自动确认报警和人工确认报警），在确认报警信息后，火灾报警系统能根据与建筑、环控专业的设计配合掌握灾情是发生在哪个防火分区、防烟分区内，通过防灾广播、防灾调度电话以及联动疏散诱导标志灯系统，电、扶梯系统，AFC闸机等，及时做好人员疏散，并且联动建筑防火卷帘、挡烟垂壁割断火灾区域，切断非消防电源，通知综合监控系统及BAS系统启动相应灾害模式下的防灾救灾联动设备（对于在火灾时启动的消防专用设备由FAS系统实现直接联动控制）实施防救灾工作，通过与低压、环控、建筑消防等专业的紧密配合，尽量减少灾害的波及面
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