【案例】西门子工控机在昆明轨道交通综合监控系统的应用

1.项目背景

昆明轨道交通首期工程由线网规划中的2号线一期工程和1号线一期工程和二期工程组成，开通后贯通运营。1号线全长约34km，2号线全长约22.4km。首期工程线路起自盘龙区规划的汽车客运北站，终至广电大学站，主要经过盘龙区、官渡区和呈贡新区。综合监控系统（ISCS）涵盖昆明轨道交通首期工程31座车站、2座车辆段、1座停车场、2座控制中心，3座主变电站、3座区间变电所相关的的综合监控系统软件和硬件。

昆明市轨道交通首期工程综合监控系统集成了火灾自动报警系统（FAS）、环境与设备监控系统（BAS）、变电所自动化系统（SCADA）、安全门（PSD）、电气火灾监控系统等子系统，同时与广播系统（PA）、闭路电视监视系统（CCTV）、车载信息系统（TIS）、乘客信息系统（PIS）、自动售检票系统（AFC）、信号系统（SIG）、时钟系统（CLK）、门禁系统（ACS）等互联。实现了地铁信息互通、资源共享，提升自动化水平，提高地铁的安全性、可靠性和响应性。

2.系统结构

昆明轨道交通综合监控系统从结构上由控制中心综合监控系统、车站综合监控系统、车辆段综合监控系统、停车场综合监控系统、网络管理系统(NMS)、培训管理系统(TMS)、设备维护管理系统(DMS)等组成。

中心设置中心综合监控系统(CISCS)，网络管理系统(NMS)。中心综合监控系统主要负责全线车站的监视和控制功能，中心操作员分设置，主要有中心总调度员、中心环控调度员、中心供电调度员、中心行车调度员、中心维修调度员组成。

车辆段设置综合监控(DISCS)、培训仿真系统(TMS)、设备维护管理系统(DMS)。车辆段综合监控系统，设置操作员工作站1套，维修调度操作员工作站1套，同时在车辆段机电、供电维修工区分别设置复示操作站1套，车辆段培训仿真系统配置操作工作站1台，学员操作工作站5台。

停车场综合监控(TISCS)系统设置操作员工作站2套。

车站综合监控(SISCS)系统设置值班站长操作工作站1套，值班员操作工作站1套。

系统骨干网络采用千兆双环形网络，中心和车站交换机均采用三层冗余交换机。中心和车站的骨干交换机串行接入骨干网环形网络，骨干网冗余交换机分别并行接入环形网络。各节点和主干网通过1000M以太网接口连接。

3.项目应用

综合监控系统作为地铁安全稳定运行的重要保障，其功能直接面向调度、面向乘客、面向设备，其重要性日益突出，在地铁运营管理中也发挥着越来越重要的作用。因此，综合监控系统无论在软件设计和硬件选型方面均有着较高要求，其中综合监控系统工作站（包括中心级各调度工作站和车站级综控员工作站）作为各级运行管理和维护人员的操作终端和人机接口，其重要性尤为突出。

昆明轨道交通首期工程综合监控系统对工作站的基本要求：

● 采用多核CPU,CPU主频应不低于2.6GHz，CPU的L3 Cache不少于8MB

● DDR3内存容量不低于4GB，并可扩展至16GB

● 4个以上SCSI或S-ATA II接口，配置容量至少为1T缓存32M的RAID1硬盘，并可扩展

● 工作站主机的电源采用冗余电源

● 工作站应配置至少2个100Mbps/1000Mbps以太网卡

● 工作站应至少含有6个2.0USB、1个串口、1个并口、1个PS/2等接口

● 工作站的主机应该至少具有符合工业标准的1个PCI-E 16X扩展插槽和4个PCI的扩展插槽

作为昆明轨道交通首期工程综合监控系统集成商，南瑞集团在系统方案设计中，综合考虑项目工期、可靠性、可用性、可维修性和安全性，以及软件操作系统兼容性等因素，终采用西门子公司SIMATIC IPC547D作为综合监控系统工作站。

SIMATICIPC547D优势和特点：

● Intel Core i 第二代微处理器，采用 Turbo Boost 2.0、EM64T、VT-x/-d 和英特尔主动管理 技术 7.0 (iAMT)

● 高达 32 GB 的主内存DDR3-1333 DIMM (4 插槽)，支持双通道

● 串行 ATA (SATA) 硬盘驱动器，高达 1 TB

● 2 个 Intel 千兆位以太网接口，具有协作能力

● 11 个高速 USB 2.0 接口，其中 2 个位于前面，1 个在内部，具有可选的闭锁功能

● 用于 PCI/PCI-Express 扩展模块的 7 个插槽 (长)：4x PCI，1x PCIe x16，1xPCIe x16 (4 道)，1x PCIe x8 (1 道)

● RAID1 配置 (板上 RAID 控制器)：数据镜像位于两个SATA 硬盘上，也位于热插拔架中

● 具有用于 RAID 配置的硬盘报警 LED 和清晰的编号，可在发生故障时快速识别和更换硬盘

● 带有热插拔模块的冗余电源

● 通过可锁定的前盖提供前端可更换部件和控制部件 (电源、复位)、USB 接口、滤尘器和前端风扇的接触保护

● 温度、风扇、程序执行 (看门狗)、电池的监控功能

● 前端 LED 可用于温度和风扇状态的高效自诊断

● 在高达 40°C 环境温度和全配置下，具有极高处理器性能

● 通过受控过压力通风提供防尘保护

以上技术特点充分保证了昆明轨道交通综合监控系统工作站在电源可靠性、计算处理能力、数据安全性等方面的特殊要求。同时SIMATIC IPC547D基于工业控制环境的设计在地铁系统苛刻的应用条件，尤其是强电磁环境下显示出极强的可靠性和抗干扰能力；Core i7-2600处理器强大的数据数理能力与综合监控系统软件的复杂计算相得益彰，使得系统功能无论是在数据更新、操作响应还是复杂画面的展现方面均具有良好的性能；基于LED和专用诊断软件可以帮助早期检测和纠正操作状态，有效预防故障和停机，极大地提高了综合监控系统的可靠性和可用性；低噪音运行的性能尤其适合在地铁控制中心的安静环境中工作，体现了友好的人机工程学设计。

目前，SIMATIC IPC547D已完成在昆明轨道交通首期工程综合监控系统的厂内集成测试和现场初步调试，其优良的性能和系统稳定性得到了各方的充分认可。