沙特轻轨SCADA系统介绍
张彬（中铁第一勘察设计院集团有限公司通号处）
摘要：随着我国铁路技术的发展，施工技术逐渐成熟，涉外的铁路工程也逐渐增多。沙特地铁就是一条由中国铁建参与施工的一条涉外铁路项目。SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系统是数据采集与监视控制系统的简称。本文介绍沙特地铁SCADA系统的组成方案，从系统的功能结构方面论述了地铁SCADA的作用，为国内地铁SCADA的建设提出了一些建议。
关键字：沙特轻轨；SCADA系统；
Abstract: This paper introduces the Saudi subway SCADA system composition.From the system function structure, discues the subway SCADA for domestic subway SCADA and puts forward some suggestion.
Key words: Saudi subway; SCADA system; Suggestion 1、项目介绍
麦加轻轨铁路位于沙特阿拉伯王国麦加市。麦加是世界伊斯兰教的圣地，每年有来自全世界的大约几百万穆斯林来此进行朝觐活动。麦加轻轨工程全长18.25公里，它是一条用于缓解每年数百万穆斯林在麦加朝觐期间交通压力的轨道交通工程。线路的两个端点为麦加禁寺和阿拉法特山，途经米纳、穆茨达里法。
2、沙特地铁SCADA系统组成介绍
沙特轻轨的SCADA系统构成由两部分组成，一部分是电源监控系统、一部分是车站设备监控。
电源系统的作用是通过SCADA显示实时现场信息状态，以确保主要设备的安全。具有报警处理和监控、设备控制、配置和管理、管理报告等功能。电源系统主要由高压电压、牵引电源、应急切断、低压电源等分系统组成。
高压电压：监控和数据采集系统监视和控制高压（HV）电源，包括高压专用网络（13,8kV或20kV）、来自沙特电力公司的高压变电所110kV/13,8kV或110kV/20kV、高压/低压变电所13,8Kv/380V/220V或20kV/380V/220V 60Hz等。
牵引电源：交通管理部门通过牵引电源向架空线路供电（接触网）。
电源应急切断：电源应急切断（ECO）功能设置在CCR、车站控制室、牵引变电所以及司炉台。这一功能在可视操作面板上看到。SCADA显示有效ECO的详细定位信息。
低压电源：低压电源设备包括E&M系统（升降机、自动扶梯、铁丝网门和入口门），消防系统、HVAC、收费设备、语言检查系统、车站照明、车站电源、入口门、闭路电视系统、扬声器和模拟显示屏、电话和内部通信。由OCC（运行控制中心）通过SCADA来监控低压电源网络的状态。
车站可编程逻辑控制器（PLC）：PLC可以和车站的固定设备通信。车站PLC同时向运行控制中心的SCADA和车站SCADA同时发送设备状态。
电源监控系统功能结构如下：
图1：电源系统功能结
车站设备监控大致由机电设备、采暖、通风、空调、照明、门禁、自动收费、通信系统、闭路电视、时钟、消防系统等分系统组成。
机电设备、采暖、通风、空调和照明：由运行控制中心的SCADA来监控所有机电设备、采暖、通风与空调设备。每一车站的PLC被连接到物理设备以便在发送到OCC（运行控制中心）之前来阅读其状态数据。SCADA可以处理故障的时序，并将其传送到数据库。 门禁：通过进入控制系统服务器将报警发送到车站控制室的SCADA，并通过多功能服务网（MSN）络发送到OCC的SCADA。要打开一个特殊的门，须经运行控制中心或车站相关人员的批准。SCADA可以遥控打开入口门。
自动收费：车站的每一层都有售票机、票价控制室和车站中央单元。中间层必须有售票机、便携式查票机和SCADA。为了管理紧急情况，SCADA监督和控制所有车站收费系统，并且能够获得所有自动售检票设备的完整状态记录。此外，SCADA还连接自动售检票系统和闭路电视，这样操作员就能够掌握系统的全局情况。
电话、内部通信、公共广播及无线通信：SCADA监控所有电话、公共场合的内部通信、公共广播和无线电设备，并检查其状态。紧急呼叫在呼叫地产生一个报警和与最近摄像机的自动交换，这样就能够对事故进行较好的评定。
闭路电视：SCADA监控所有闭路电视设备，并检查它们的状态（硬盘上的可用空间、相机状态和编码器的状态等）。它还应该能够使运行控制中心操作员远程控制沿线路和车站的闭路电视摄像机，并且能够使车站控制室的操作员看到出现的问题以便确保交通的监控和协助控制圣地朝拜者、车辆和设备的安全。
时钟系统：SCADA可以检测到运行控制中心的主时钟和车站及区段中的辅助时钟之间的故障。SCADA周期性地使其时间与主时间同步，然后将此时间广播给没有与主时钟直接同步的所有设备。
消防系统：SCADA与车站控制室、运行控制中心和区段的保密室进行连接。及时发送火警报警信息保护控制室、运行中心级区段的安全。
运行控制中心子系统和线路系统直接的接口和运行控制中心子系统间的内部接口如下图：
图2：接口布局
3、分析与总结
国内地铁SCADA主要是指PSCADA系统，也就是电力监控。而设备监控，国内称为综合监视系统（ISCS）。而国内PSCADA和ICSC有的设计是集成的关系，有的设计是互联关系。以重庆地铁六号线设计为例，ISCS与PSCADA分界为：ISCS负责到变电所控制信号盘对通信接口的光/电缆（含接头）购置、安装和敷设。PSCADA为ICSC提供独立的两路100M以太网借口，并配合变电所控制信号盘侧的电缆（含接头）敷设和安装。双方均负责联调联试。这就是把PSCADA集成到ICSC中。
国内地铁中的ICSC的集成和互联系统没有固定模式，每条线路有每条线路的特点，目前也没有形成统一的规范。对比沙特SCADA系统，将所有分系统均集成到SCADA系统中。考虑到接口问题，性价比因素，软件，联调联试等因素，国内地铁将一些系统分离出ISCS系统而与之形成互联关系。同样以重庆地铁六号线的设计为例分析，ICSC集成互联方式分为三类：集成系统、界面集成系统和互联系统。集成系统分别为：环境与设备系统（BAS）、电力监控系统（PSCADA）、门禁系统（ACS）。界面集成系统分别为：闭路电视（CCTV）、广播系统（PA）、乘客信息系统（PIS）、自动售检票系统（AFC）和屏蔽门系统（PSD）。互联系统包括：火灾自动报警系统（FAS）、信号系统（SIG）、时钟系统（CLK）以及通信告警系统（ALM）。 从功能上来讲，国内地铁的PSCAD以及ICSC和沙特地铁SCADA系统的功能基本是一致的。都是通过对设备环境等因素的监控实现列车安全稳定运行、机电设备良好运转、完善旅客服务的功能。但是通过不同的集成和互联的模式实现的。
把所有监控单元集成起来好，还是将系统互联起来好成为了探讨的一个问题。我认为，既然目的性是一致的那么我们完全可以淡化集成和互联。接口和功能才是系统实施的重要组成。总体上讲，监控系统是个大信息网，我们应该从设计上更加关注如何将系统功能更好地纳入到信息网中，从而改善运营作业。因为不管构建系统是如何的先进，操作和维护人员实际实用才是唯一检验的标准。从目前工程实际实施情况来看，我们要更关注的内容不是哪些系统集成，哪些系统互联，而是怎样利于实施，更加容易管理，更加适应地铁复杂的接口条件和建设环境。目前中国没有统一的规范而导致各个集成商设备连接产生了一定的问题。所以如果尽快出台一些相应的规范，统一各系统的借口，让集成商提供的产品可以无缝连接与运行，我相信能使中国地铁在数据采集及监控方面做得更加出色。
4、结束语
在信息快速发展的今天，SCADA系统作为保证地铁正常运行的管理系统具有非常重要的作用，在SCADA系统还不完善的今天需要进一步加强，另外需要进一步提高标准化程度，解决不同厂家设备的互通问题。相信经过不断完善和发展，SCADA系统会更好的保障地铁运行的安全性、可靠性和响应性。
[1] 陈辉.也谈地铁综合监控系统的几点争议 成都地铁有限责任公司2010 [2] 魏晓东 地铁综合监控系统建设的关键问题分析 自动化博览2009 [3] 《城市轨道交通技术规范》（GB 50490-2009）
