【摘要】随着城市化进程的不断推进，城市人口的密度也越来越高，其中轨道交通在近年来得到了快速的发展，成为城市重要的交通方式之一。本文主要针对当前阶段城市轨道交通与设备监控系统车站网络架构进行了详细的分析，通过对以太网和现场总线两种网络方案的对比，对国内主流的设备监控系统车站网络方案进行分析，对未来的发展方向进行探讨。
【关键词】城市轨道交通；设备监控系统；车站网络
0引言
城市轨道交通与设备监控系统（简称BAS），一方面承担着紧急情况下防灾救灾的责任，另一方面对建筑设备和系统起着监视、控制和管理的责任，主要目的是对地铁环境与空气条件、通风设备、排水系统以及照明设备、车站应急照明电源等设备系统起到良好的监控。在当前阶段，随着自动化技术的发展，城市轨道交通与设备监控系统由各站分离逐渐向全线组网的新阶段转变，截至目前在分散控制的基础上实现了集中管理的模式。
1系统构成
1.1总体结构
城市轨道交通与设备监控系统一般来说都是按站设置，纵观整个系统就是以车站为单位的大型分布自动化系统。如图1所示，在当前阶段BAS系统车站架构中，BAS是呈现扁平化的结构特征，即尽可能减少管理程序。
1.2系统构成
城市轨道交通与设备监控系统分为三级监控方式，分别是中央级、车站级、就地级，分为二级管理设置，分别是中央级、车站级。中央级监控系统主要位于城市轨道交通的控制中心，由计算机的硬件和软件组成，计算机网络硬件中包含中央实时服务区、操作员工作站、大屏幕等等，计算机网络软件包含操作系统、数据库、应用软件开发与维护平台等等。车站级监控系统位于轨道交通的车站，是以监控的工作站和控制器为核心，包含打印机、综合后备盘等设备。就地级监控系统位于车站和区间的数据采集点或者是各个就地的控制点，包含传感器、执行器和接口模块等等。在目前自动化技术快速发展的阶段，改变了传统的运行模式，实现了分散控制和综合监控的特征。设备监控系统在车站集成到综合监控系统中作为其中的一个子系统存在，在设备监控系统实际运行的过程中，通过和各个组织机构之间的配合最终完成了城市轨道交通系统的整体功能。本文主要是针对设备监控系统车站级和就地级的组网方案开展系列探讨。
2车站网络方案
BAS车站网络架构主要两种体现形式，分别是工业以太网和现场总线，现场总线在实际应用的过程中相对比较复杂，在设备监控系统网络架构的时候现场总线需要满足多个方面的条件，因而在当前车站网络架构的过程中正在从现场总线方式逐渐转向以太网网络架构。
2.1工业以太网与现场总线对比分析
在城市轨道交通与设备监控系统网络架构的过程中涉及多个方面的通信和网络技术，比如现场总线技术和以太网技术，相对于现场总线技术来说，以太网以其开放性和稳定性在全球范围内取得了较大的成效，近年来众多的学者加强了对以太网的研究和探讨。
2.2国内轨道交通设备监控系统现场网络的实际运用
在最早阶段的轨道交通与设备监控系统中受到各种条件的限制，车站网络架构主要是以现场总线为主，但是近年来随着自动化技术的发展，工业以太网逐渐成熟，被广泛地应用在设备监控系统车站网络组建架构中[1]。
2.3设备监控系统车站网络方案分析探讨
2.3.1现场设备设置
国内城市轨道交通车站分为地面和地下两种车站类型。现场设备设置情况主要是风水电的设备，并集中进行分布，因此设备监控系统的两端各有一套PLC控制器设备，内置远程I/O通信设备，接口模块设置在监控对象附近的模块箱内。车站机电设备集中监控的工作原理是基于通信转换模块等相关的通信设备将信息上传到PLC，之后汇聚到车站控制室一端的PLC，完成集中监控。在对地面车站的现场设备进行设置的时候，考虑到地面车站的规模相对较小，因此设备监控系统只需要配置一套PLC控制器，按照地下车站同样的原理，在监控对象的附近设置模块箱，通过相同的工作原理对车站机电设备进行集中监控[2]。
2.3.2车站网络架构方案
本文将地下车站的设备监控系统作为主要的研究对象。截至目前，国内轨道交通与BAS系统在呈现中主要有三种方案，在国内应用得相对比较普遍，并且有成熟的经验。第一种是双总线网络方案，即在PLC、远程I/O、接口模块之间均采用现场总线的方式进行连接。第二种方案是全以太网连接，即是在PLC、远程I/O、接口模块之间均采用环形以太网的方式进行连接，光纤是传播介质。最后一种方案是将以太网和现场总线进行结合，也就是说在两端PLC控制器之间采用环形以太网的方式进行连接，在PLC、远程I/O、接口模块之间采用现场总线的方式进行架构。
2.3.3方案可行性及选择
针对上述中的三种方案，为了确保设备监控系统的高质量运行，现分别进行分析。首先双总线网络方案，在实际运行的过程中结构相比于其他两种网络架构方式较为简单，采用的是屏蔽电缆的方式进行通信，具有一定的抗干扰能力，在现场总线方式实际运用的过程中因本身所具有的功能系统具有较高的可靠性，目前在全国范围内都得到了广泛的推广和应用，可以不依赖电源进行工作，网络也不需要进行维护，但是在实际运用的过程中也存在一定的问题，通信的标准不统一、效率较低、传输的距离也较短[3]。其次是全以太网方案，在实际运用的过程中将工业以太网作为现场通信网络，将光纤作为传输介质，主要优点相对于屏蔽通信电缆，以太网的抗干扰能力更强，通信的距离也较长，数据传输的速率较高。在未来的发展过程中，全以太网方式的网络架构将作为主要的发展趋势在设备监控系统中进行运用，并且随着人们对自动化技术的高度关注和发展，以太网的技术将会创新和改革，支持的厂家也会越来越多。但是在全以太网应用的过程中还是存在一定的弊端，比如在远程I/O和接口模块之间需要增加交换机，这样不仅增加了施工的难度，也在一定程度上增加了网络结构的复杂性和设备的投资。最后一种是以太网和现场总线结合的网络架构方案，在本方案实际应用的过程中既保证了数据传输的实时性，又满足了数据传输量大、传输距离较远的特点。通过以上三种方案的对比分析均为可行性方案，并且在轨道交通中均有相对成熟的经验，因此在实践操作的过程中结合设备监控系统的可行性、安全性、先进性的要求进行统筹兼顾。
3总结
综上所述，在自动化技术不断发展的背景下，会逐渐加强对以太网技术的重视，在未来的发展过程中，以太网技术将会凭借自身标准化、高传输速率等优势广泛的应用在设备监控系统车站网络架构中。
参考文献
[1]刘成锋.地铁机电设备监控系统的设计与应用[J].科技风，2020（5）：20.
[2]张长开，解凯，张伟.基于综合监控系统的设备状态实时统计功能研究[J].现代城市轨道交通，2019（6）：65-68.
[3]吴量.城市轨道交通的系统设备的监控方式及故障分析[J].电子世界，2019（11）：68-69.
作者:王永哲 单位:通号工程局集团机电技术有限公司
