地铁车站综合监控联动控制策略优化

摘要：地铁综合监控系统能够有效的保证地铁的安全运行和管理，提高地铁车站的工作效率。对系统底层逻辑进行重新构造之后，使事件驱动机制和优先级判断达到了深度融合的目的。通过对环控、给排水和动力照明等子系统运行特性的分析来确定出更准确的工况响应关系，进而减小系统误动作的可能性。根据通信链路性能改善，对数据传输协议和带宽分配方式进行改进。研究重点在于提高指令下发的实时性、反馈校验的闭环性，给提高车站运行效率提供技术支持，建立了更加可靠自动化控制模型，使控制流程更加精细化、标准化。

关键词：综合监控系统；联动控制；响应机制；逻辑架构

综合监控系统是交通枢纽运输体系的一个重要系统，是环控通风、给排水、低压动照、电扶梯等系统的运行监控系统。传统车站的不足在于各系统功能条块分割，特别是车站面向乘客的功能自动化、智慧化能力不足。有些车站由于人流量大、乘客众多，常常出现拥挤、拥堵的情况，给乘客带来不便。车站运营维护、客运组织管理效率相对低下，以乘客为中心的服务意识严重不够，车站设备自动化、信息化水平不高。为了保证各个专业的设备能在复杂的环境下有较好的配合，必须从底层架构、业务逻辑、通信机制等各个方面进行深层次的优化。它不但是控制算法的改善，也是要在物理链路和逻辑执行上达成高度一致，从而适应越来越复杂的线网运行需求，加强系统处理多任务并发时的协同处置能力。

一、综合监控系统联动逻辑的底层重构

联动控制逻辑底层的优化要由原来的顺序扫描方式改变成事件触发的方式。通过创建多优先级的指令队列，在多个任务并发的时候，根据事先设定好的逻辑权重来优先执行重要的设备动作。它既去除了那些无谓的轮询环节，又明显加快了中央处理器做复杂逻辑运算的速度。底层算法设计时加入了动态权值分配模型，使系统可以依照实时反馈的现场参数来自动调节控制链路的方向。该种优化可以保证指令下发时，高频率的监测数据不会占用太多逻辑资源，给执行机构的动作留出足够的计算空间，使系统由被动响应变成主动预判。

二、多系统联合运作下的工况响应策略

（一）环控系统与大系统末端的动态关联

空调水系统控制逻辑要依照站厅、站台即时热负荷改变而加以细致调节。利用建立的冷水机组和末端风机盘管的参数耦合模型来改进流量调节阀的开度控制方法。联动设计时利用监测回风温度和设定值的偏差，用增量式调节取代原来的阶跃式控制，减小了水锤效应给管路系统带来的冲击^[1]。不但可以提高冷量分配的均匀性，而且可以缩短系统达到热平衡所需要的时间。从执行层面上讲，在逻辑回路里加入预测算法，末端设备可以提前应对客流高峰出现的波动情况，从而保证环境参数处在波动范围之内。

（二）隧道风机与站台屏蔽门的协调启闭

对于隧道通风系统来说，联动策略的改进就是保证风机工作频率与屏蔽门打开、闭合的时序一致。在列车进站出站的时候，利用实时获取到的车辆定位信息来提前触发通风模式的改变。风机启动电流控制回路、屏蔽门反馈信号均采用逻辑互锁来保证气流扰动不会引起门机机构机械应力。优化后的逻辑里，风机变频器的升速曲线同屏蔽门开启时的风压变化达成动态匹配，很好地削减了站台边缘处的风速扰动。另外在控制层增加冗余检测逻辑，使得执行终端的状态和监控中心的指令一致，保证环控工况的切换是平稳的，逻辑的执行是完整的。

（三）给排水设备在极端工况下的逻辑锁定

给排水系统联动优化主要针对集水池水位监测和泵组启停逻辑的联系。采用多位一体的液位传感器信号来建立三级预警联动模式。逻辑设计上摒弃了单一的浮球控制方式，用差压式变送器给出连续的线性信号。联动控制器根据水位上升的速度来控制水泵组的启动次数以及投切次序。大流量渗漏或者涌水工况出现的时候，系统可以立刻封住不需要的用水回路，把全部的供电资源都集中到排污泵组上。利用联动链设置逻辑保护环，防止由于信号瞬间扰动造成泵组频繁启停，延长机械密封使用寿命，提高系统处理极端工况排水能力。

（四）辅助照明系统与诱导标识的联动配置

照明系统联动策略优化就是指日常运行模式和特殊工况模式快速切换。利用综合监控系统集成回路控制模块，可以实现对站内各个区域照明亮度的动态分配。诱导标识的显示内容同车站运行状态存在逻辑联系，当出现客流激增或者路径导向改变的时候，指示终端可以立刻接受到秒级联动指令，并且对信息实施更新^[2]。在硬件执行层使用无触点开关技术逻辑，减小了机械动作的延迟。经过改进之后，在控制回路里又加上了电流反馈环，对各个照明回路的工作状况实施即时的检测。

三、通信链路性能提升与执行确认机制

（一）数据通信协议的异构转换与解析优化

由于综合监控系统使用了各种各样的工业现场总线协议，因此通信层的优化就成为了提高联动速度的重要因素。网关层上安装了高性能的协议解析引擎，可以快速地把各个子系统的数据帧进行高速、实时的转换。从逻辑映射角度上建立了统一的数据对象模型，把异构协议中的控制命令标准化，减小了中间件的转换成本。通过对数据包封包策略进行改进，减少协议头的冗余字节，提高有效载荷的传输比。另外，在关键联动路径上采用流控调度机制，保证在网络拥塞的时候仍然可以给控制报文提供最高的优先级转发，从物理链路的角度来说，给联动控制的高效执行打下了良好的基础。该种改进大大提高了在大数据量冲击下通信的稳定性。

（二）关键联动指令执行响应数据对比

对系统运行期间优化前后联动响应数据加以记录并加以分析，就可以衡量出评价策略调整的效果。从上表可知，各项主要设备的联动时间大大缩短，数据交换的延时也减小到毫秒级。优化策略用减少逻辑判断的中间层次来使指令流从产生到执行的路径最短化，数据层面的提高体现的是系统整体协同能力的加强。

表1 联动控制执行响应参数对比

（三）网络总线带宽分配与传输策略调整

为适应车站网络总线负载特点而提出的一种动态带宽预留的方式。在系统运行平稳期，带宽资源偏向高频采集的模拟量信号；一旦出现联动工况，系统马上改变分配策略，给控制指令留出独占通道。在交换机上配置虚拟局域网和优先级标记，使联动流量和其他管理流量物理和逻辑上都得到隔离^[3]。在数据冲突检测逻辑里加入退避算法的变种，减少指令帧传输时发生碰撞的可能性。该种精准的带宽分配策略很好地解决了复杂网络环境下指令传输抖动问题，保证了多站联动时逻辑信号的同步一致，在极端并发访问压力下也能保证指令分发的毫秒级精度。

四、结语

地铁车站综合监控联动控制策略的优化属于一项系统工程，它牵涉到底层逻辑重新塑造、工况反应细致化以及通信性能改善等诸多方面。利用事件驱动机制对系统进行深入的应用，又通过严格的耦合使各个系统之间能够很好地协调工作，从而达到设备运行效率最高点的目的。经过实践证明，细致的控制逻辑加上有效的数据传递通道就是改善车站自动化的重要因素。在技术发展过程中，要不断重视控制算法同物理硬件的匹配情况，经由持续改良闭环校验体系，给轨道交通的运行赋予更为牢靠的技术支撑，促使综合监控技术朝着越发精确、高效的趋向前进。该种优化思路一方面可以提高目前车站运行状况，另一方面也可以给后面复杂逻辑的加入提供足够的系统冗余和技术创新的空间，从而加强了车站自动化运行的基础。

参考文献

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[3]陈建敏. 地铁车站综合监控集成系统火灾运行模式研究[J].四川建材,2021,47(09):223-224+232.