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【摘要】隨著城市化進程的不斷推進，城市人口的密度也越來越高，其中軌道交通在近年來得到了快速的發展，成為城市重要的交通方式之一。本文主要針對當前階段城市軌道交通與設備監控系統車站網絡架構進行了詳細的分析，通過對以太網和現場總線兩種網絡方案的對比，對國內主流的設備監控系統車站網絡方案進行分析，對未來的發展方向進行探討。
【關鍵詞】城市軌道交通；設備監控系統；車站網絡
0引言
城市軌道交通與設備監控系統（簡稱BAS），一方面承擔著緊急情況下防災救災的責任，另一方面對建筑設備和系統起著監視、控制和管理的責任，主要目的是對地鐵環境與空氣條件、通風設備、排水系統以及照明設備、車站應急照明電源等設備系統起到良好的監控。在當前階段，隨著自動化技術的發展，城市軌道交通與設備監控系統由各站分離逐漸向全線組網的新階段轉變，截至目前在分散控制的基礎上實現了集中管理的模式。
1系統構成
1.1總體結構
城市軌道交通與設備監控系統一般來說都是按站設置，縱觀整個系統就是以車站為單位的大型分布自動化系統。如圖1所示，在當前階段BAS系統車站架構中，BAS是呈現扁平化的結構特征，即盡可能減少管理程序。
1.2系統構成
城市軌道交通與設備監控系統分為三級監控方式，分別是中央級、車站級、就地級，分為二級管理設置，分別是中央級、車站級。中央級監控系統主要位于城市軌道交通的控制中心，由計算機的硬件和軟件組成，計算機網絡硬件中包含中央實時服務區、操作員工作站、大屏幕等等，計算機網絡軟件包含操作系統、數據庫、應用軟件開發與維護平臺等等。車站級監控系統位于軌道交通的車站，是以監控的工作站和控制器為核心，包含打印機、綜合后備盤等設備。就地級監控系統位于車站和區間的數據采集點或者是各個就地的控制點，包含傳感器、執行器和接口模塊等等。在目前自動化技術快速發展的階段，改變了傳統的運行模式，實現了分散控制和綜合監控的特征。設備監控系統在車站集成到綜合監控系統中作為其中的一個子系統存在，在設備監控系統實際運行的過程中，通過和各個組織機構之間的配合最終完成了城市軌道交通系統的整體功能。本文主要是針對設備監控系統車站級和就地級的組網方案開展系列探討。
2車站網絡方案
BAS車站網絡架構主要兩種體現形式，分別是工業以太網和現場總線，現場總線在實際應用的過程中相對比較復雜，在設備監控系統網絡架構的時候現場總線需要滿足多個方面的條件，因而在當前車站網絡架構的過程中正在從現場總線方式逐漸轉向以太網網絡架構。
2.1工業以太網與現場總線對比分析
在城市軌道交通與設備監控系統網絡架構的過程中涉及多個方面的通信和網絡技術，比如現場總線技術和以太網技術，相對于現場總線技術來說，以太網以其開放性和穩定性在全球范圍內取得了較大的成效，近年來眾多的學者加強了對以太網的研究和探討。
2.2國內軌道交通設備監控系統現場網絡的實際運用
在最早階段的軌道交通與設備監控系統中受到各種條件的限制，車站網絡架構主要是以現場總線為主，但是近年來隨著自動化技術的發展，工業以太網逐漸成熟，被廣泛地應用在設備監控系統車站網絡組建架構中[1]。
2.3設備監控系統車站網絡方案分析探討
2.3.1現場設備設置
國內城市軌道交通車站分為地面和地下兩種車站類型。現場設備設置情況主要是風水電的設備，并集中進行分布，因此設備監控系統的兩端各有一套PLC控制器設備，內置遠程I/O通信設備，接口模塊設置在監控對象附近的模塊箱內。車站機電設備集中監控的工作原理是基于通信轉換模塊等相關的通信設備將信息上傳到PLC，之后匯聚到車站控制室一端的PLC，完成集中監控。在對地面車站的現場設備進行設置的時候，考慮到地面車站的規模相對較小，因此設備監控系統只需要配置一套PLC控制器，按照地下車站同樣的原理，在監控對象的附近設置模塊箱，通過相同的工作原理對車站機電設備進行集中監控[2]。
2.3.2車站網絡架構方案
本文將地下車站的設備監控系統作為主要的研究對象。截至目前，國內軌道交通與BAS系統在呈現中主要有三種方案，在國內應用得相對比較普遍，并且有成熟的經驗。第一種是雙總線網絡方案，即在PLC、遠程I/O、接口模塊之間均采用現場總線的方式進行連接。第二種方案是全以太網連接，即是在PLC、遠程I/O、接口模塊之間均采用環形以太網的方式進行連接，光纖是傳播介質。最后一種方案是將以太網和現場總線進行結合，也就是說在兩端PLC控制器之間采用環形以太網的方式進行連接，在PLC、遠程I/O、接口模塊之間采用現場總線的方式進行架構。
2.3.3方案可行性及選擇
針對上述中的三種方案，為了確保設備監控系統的高質量運行，現分別進行分析。首先雙總線網絡方案，在實際運行的過程中結構相比于其他兩種網絡架構方式較為簡單，采用的是屏蔽電纜的方式進行通信，具有一定的抗干擾能力，在現場總線方式實際運用的過程中因本身所具有的功能系統具有較高的可靠性，目前在全國范圍內都得到了廣泛的推廣和應用，可以不依賴電源進行工作，網絡也不需要進行維護，但是在實際運用的過程中也存在一定的問題，通信的標準不統一、效率較低、傳輸的距離也較短[3]。其次是全以太網方案，在實際運用的過程中將工業以太網作為現場通信網絡，將光纖作為傳輸介質，主要優點相對于屏蔽通信電纜，以太網的抗干擾能力更強，通信的距離也較長，數據傳輸的速率較高。在未來的發展過程中，全以太網方式的網絡架構將作為主要的發展趨勢在設備監控系統中進行運用，并且隨著人們對自動化技術的高度關注和發展，以太網的技術將會創新和改革，支持的廠家也會越來越多。但是在全以太網應用的過程中還是存在一定的弊端，比如在遠程I/O和接口模塊之間需要增加交換機，這樣不僅增加了施工的難度，也在一定程度上增加了網絡結構的復雜性和設備的投資。最后一種是以太網和現場總線結合的網絡架構方案，在本方案實際應用的過程中既保證了數據傳輸的實時性，又滿足了數據傳輸量大、傳輸距離較遠的特點。通過以上三種方案的對比分析均為可行性方案，并且在軌道交通中均有相對成熟的經驗，因此在實踐操作的過程中結合設備監控系統的可行性、安全性、先進性的要求進行統籌兼顧。
3總結
綜上所述，在自動化技術不斷發展的背景下，會逐漸加強對以太網技術的重視，在未來的發展過程中，以太網技術將會憑借自身標準化、高傳輸速率等優勢廣泛的應用在設備監控系統車站網絡架構中。
參考文獻
[1]劉成鋒.地鐵機電設備監控系統的設計與應用[J].科技風，2020（5）：20.
[2]張長開，解凱，張偉.基于綜合監控系統的設備狀態實時統計功能研究[J].現代城市軌道交通，2019（6）：65-68.
[3]吳量.城市軌道交通的系統設備的監控方式及故障分析[J].電子世界，2019（11）：68-69.
作者:王永哲 單位:通號工程局集團機電技術有限公司
