CN110143223A - 一种轨道交通的三维监控运维方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道交通的三维监控运维方法，在物联网接入层的基础上搭建运营维护中心平台，在运营维护中心平台设定每个控制策略触发条件，满足触发条件则运行相应控制策略；物联网接入层用于扩展连接前端设备，根据前端设备设定控制策略，根据实际需求随时增加、修改、删减任何一个物联网接入层中的控制策略；将策略管理平台的数据接入GIS系统和BIM系统，并将轨电车路线、车辆和沿线车站、控制中心、车辆段的地理信息状态结合有轨电车线路的车辆、车站空间内的三维位置进行三维显示。本发明的有益效果是：将数据与模型结合实现3D展示，采取物联网接入拓展系统非常方便，大大提高了运维效率。

Description

一种轨道交通的三维监控运维方法

技术领域

本发明涉及有轨电车领域，特别是一种轨道交通的三维监控运维方法。

背景技术

在轨道交通行业中，城市轨道交通体系近些年发展迅速，以应对大型城市人口逐步增多、交通紧张难以得到缓解等问题。根据城市人口规模、经济发展情况的不同，城市轨道交通也出现了地铁、轻轨、有轨电车、单轨、磁悬浮等不同的类型。无论哪种类型的城市轨道交通系统，要确保线路正常运营，都要对涉及到线路正常运营的十几个到二十几个子系统进行实时监视，并根据各种情况及时进行相应调控，同时各子系统涉及到大量的各类机电设备和智能化设备，系统和设备的运营维护工作量大而繁琐，因此，各系统的数据如何准确、方便的集中展示和操作，系统和设备的运维如何优化以便于运营人员管理就成为重要的城市轨道交通运营课题之一。

传统的城市有轨电车线路各系统监控运维，是通过以下方式进行的：

1、监控界面基于二维平面

无论是各个子系统还是综合监控系统的监视画面，均采用二维平面显示画面，画面上相关设备位置均为模拟示意显示方式。针对第一种监控方式，主要存在以下问题：

不同系统监控界面的布局、风格、操作方式等均各有不同，运营维护人员需要较长时间培训和熟悉，才能逐步掌握，不易学习和掌握；

每个系统的权限管理各有不同，针对操作运维人员的权限分配和管理非常复杂；

面对十几个不同系统的监控界面，需要配置多个运维人员才能同时进行监控，运营人力成本高；

面对突发情况，需要在不同终端操作多个系统，操作复杂，效率低下。

2、各子系统通过综合监控系统综合显示。

通过综合监控系统将大部分子系统的重要数据集中采集，并显示在综合监控系统的就地级(车站)和中心级(OCC，控制中心)监控工作站上。个别系统之间进行少量数据交互，通过综合监控系统作为桥梁进行交互。中心级监视大屏幕上，显示的数据主要来自综合监控系统，也有部分区域单独划分给个别重要子系统显示其数据。针对第二种监控方式，通过综合监控系统可以集中对大部分子系统的重要数据进行监控，界面统一，操作相对简单，但仍存在以下问题：

监视操作界面与第一种展示方式一样，采用二维模拟显示的方式进行数据展示，无论设备位置，还是线路、车辆、车站等轨道、轨旁的展示，均是用二维模拟平面图方式进行展示，无法与现场实际的位置、尺寸、结构等信息精准对应，运维人员仍需查阅纸质图纸才能准确定位设备，增加了运维难度；

采用模拟平面图方式进行展示，无法对设备比较集中区域进行详细展示；

对同一区域的不同系统或类型的设备进行监控，需要在层级菜单中进行来回切换，不能在当前区域中全部显示或通过简单筛选进行针对性显示，监控方式固话不灵活；

只能查看设备的编号命名和实时数据等基本信息，设备的设计资料、参数信息、接线图纸、调试数据、运行统计数据无法关联显示，需要获得这些数据需要查询复杂的设计、实施及竣工备案资料；

通过模拟平面展示画面，难以对新进员工进行详实、准确的完整培训，培训效果差。

发明内容

本发明的目的是解决轨道交通行业的监控管理中，面对不同功能的子系统之间，如何实时、快速、全面地进行数据交互与信息共享，并通过三维多角度的显示，是通过如下技术方案实现的。

一种轨道交通的三维监控运维方法，在物联网接入层的基础上搭建运营维护中心平台，在运营维护中心平台设定每个控制策略触发条件，满足触发条件则运行相应控制策略；

物联网接入层用于扩展连接前端设备，根据前端设备设定控制策略，根据实际需求随时增加、修改、删减任何一个物联网接入层中的控制策略；

将策略管理平台的数据接入GIS系统和BIM系统，并将轨电车路线、车辆和沿线车站、控制中心、车辆段的地理信息状态结合有轨电车线路的车辆、车站空间内的三维位置进行三维显示。

进一步的方案是，所述监控运维方法所涉及的监控运维系统包括运营维护中心平台和物联网接入层。

进一步的方案是，所述物联网接入层包括物联网网关、物联网控制器和工业总线，物联网网关具备运算、判断、控制功能，与运营维护中心平台通信，根据预先设定好的控制策略进行实时监控，物联网网关可根据预制策略发出相关控制指令并执行相应操作。

所述物联网控制器对预先设定的控制策略进行实时监控，当控制策略触发条件满足时，物联网网关可根据预制策略发出相关控制指令，执行相应操作。

所述工业总线是一种CAN总线，采用冗余通信架构，当主要传输通道发生传输中断时，冗余通道可实现无扰传输切换，使物联网网关、控制器之间数据通道畅通。

所述物联网控制器可增加或删除节点，用于扩展连接符合标准工业信号及协议的前端设备。

物联网控制器的控制功能下沉到底层，用于实现对单个系统或相关联几个系统之间的联动控制。

所述物联网接入层还包括行车调度系统和路口交通信号协调系统。

所述运营维护中心平台与移动终端APP或者计算机浏览器交互。

本发明的有益效果是：将数据与模型结合实现3D展示，采取物联网接入拓展系统非常方便，大大提高了运维效率。

附图说明

图1为本发明的具体实施例的系统方框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的装置和计算方法进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种有轨电车的监控运维方法，在物联网接入层的基础上搭建运营维护中心平台，在运营维护中心平台设定每个控制策略触发条件，满足触发条件则运行相应控制策略；

物联网接入层用于扩展连接前端设备，根据前端设备设定控制策略，根据实际需求随时增加、修改、删减任何一个物联网接入层中的控制策略；

将策略管理平台的数据接入GIS系统和BIM系统，并将轨电车路线、车辆和沿线车站、控制中心、车辆段的地理信息状态结合有轨电车线路的车辆、车站空间内的三维位置进行三维显示。

物联网接入层的数据接入模块通过标准物理接口和软件通信协议，接收来自底层子系统的数据，并将数据传送给数据支撑模块；同时，数据接入模块也将监控平台发出的指令，通过本模块下发至各子系统。

物联网接入层的数据支撑模块是平台的数据中心，负责平台所有数据的集中、存储、转发、查询等功能。数据支撑模块处理两方面数据，一方面是与有轨电车相关的静态数据，如车辆、车站、轨道、轨旁的所有建筑和管线、设备的空间数据，这部分数据主要来自GIS和BIM系统，一方面是与有轨电车相关的动态实时数据，如各子系统的实时监测数据和控制指令、各子系统运行状态等数据。

物联网接入层的建筑信息模型模块建立虚拟的相关车辆、建筑的精准三维模型，并利用IT技术，为这个模型提供完整的、与实际有轨电车线路情况完全一致的建筑工程信息库。传统的建筑工程中，BIM信息库仅包含描述建筑物土建、装修等方面的几何信息、专业属性及状态信息，而本发明中的BIM系统是将土建BIM模型轻量化后，与各机电设备、智能化子系统的设备、管线等相结合，从而实现基于BIM三维的各机电设备、各子系统设备的实时展示和监控。

物联网接入层的地理信息模块结合城市有轨电车线路沿线的地理信息和空间信息，为有轨电车线路的整体监控提供全面的监控界面基础数据支撑，通过与列车实时位置信息相结合，为实时监视有轨电车线路上所有运行车辆的实时位置和每列车辆的重要数据监视提供基础地理空间信息支持。

以下结合本发明的具体实施例，与现有技术进行对比：

在传统有轨电车监控领域，对智能化各系统的调整是依托于子系统设计变更实现的，单个子系统的调整会导致一系列的改变，带来相当大的新增工作量。

以某个车站新增一个门禁点，并要实现新增门禁点刷卡开门自动开启照明功能为例，要实现上述新增功能，需要：

1、新增门禁控制器及配套读卡器、开门按钮、门磁等；

2、在门禁子系统中对配置进行修改，将新增门禁控制器纳入门禁子系统；

3、修改门禁子系统人机界面，增加新增门禁点显示和相关控制功能；

4、修改门禁子系统与车站综合监控系统接口，增加新增门禁点的相关数据；

5、修改综合监控系统数据库，增加新增门禁点的相关数据；

6、修改综合监控系统人机界面，增加新增门禁点显示和相关控制功能；

7、扩展照明系统控制回路，增加对新增门禁点房间的照明控制功能；

8、修改照明系统人机界面，增加新增照明回路显示和相关控制功能；

9、修改综合监控系统和照明系统接口，增加综合监控系统对新增门禁点房间相关照明控制功能；

10、在服务器通过代码编辑，实现新增门禁点刷卡联动房间相关照明开启和关闭功能。

从上述操作步骤可以看出，单个门禁点增加并实现开门开灯连锁功能，采用传统的方式，对整个系统会带来相当多的变化调整，由这些变化带来的门禁系统、照明系统、综合监控系统的各种新增工作量及接口变更量，不仅需要较长的工作周期，还会产生较大额外的成本。此外，联动策略通过服务器进行判断和执行，一旦服务器与底层控制器失联，则联动功能无法实现。

在本发明具体实施例中，采用本发明的基于物联网的监控运维方法，从底层实现数据互通和物联网控制器层面的策略定制，就可以简单地实现上述功能，具体步骤为：

1、新增门禁点配套读卡器、开门按钮、门磁等，与现有技术相比无需门禁控制器；

2、在物联网层新增一台物联网控制器，如就近已有物联网控制器并且端口有裕量，则无需新增，利用既有端口即可，物联网控制器与就近其它物联网控制器通过总线直接扩展连接；

3、将新增门禁点相关房间的照明直接通过总线接入同一物联网控制器；

4、调整物联网配置软件，将新增物联网控制器及相关控制设备纳入同一管控；

5、调整上位云平台显示，将新增门禁点及照明控制点纳入云平台监控界面；

6、在云平台编制刷门禁开启相关房间照明的联动策略，并下装至物联网控制器。

通过上述步骤，可以比较简单地实现上述联动功能，并且如果需要该门禁点、该房间照明相关的其它联动功能，无需新增设备，直接通过云平台策略编辑调整功能编写、修改并下装至物联网控制器即可实现。

本发明中数据显示主要是人机界面展示，是平台与有轨电车运维人员进行人机交互的终端界面。通过人机界面展示模块，可以方面运维人员全面监视整条线路运行车辆、沿线相关建筑的重要数据，可根据需要随时点击切换至车辆和建筑内部，通过三维立体方式对各相关设备的状态和监测信号进行实时监控，如传感器信号、开/闭开关量信号、视频信号、音频信号、设备状态信号等。根据终端设备的不同，人机界面可细化分为工作站人机界面、大屏幕显示界面、移动终端界面等等。

而采用本发明的基于GIS+BIM的监控运维方法，可以从三维立体的方式对视频进行操作，步骤如下：

1、在GIS地图界面上直接点击摄像机所在区域，如“市民广场站”，则监控界面切换为基于BIM的市民广场站三维显示界面；

2、通过鼠标滚轮和拖拽，可以轻松缩放至需要监控操作的摄像机所在区域，点击摄像机后，可直接在显示界面上弹出视频监控画面，并且监控界面可自动切换至摄像机监控角度。

由此可见，通过本发明的展示方法，可以帮助监控运营人员快速准确定位所需查看的设备，大幅缩短传统二维监控中查找定位设备所需的时间，提高了监控运维效率。

按照本发明构建的城市有轨电车三维综合监控平台，可以为有轨电车行业的运营维护带来较大的提升，主要技术优点体现在以下几点：

摆脱了传统二维模拟示意图监控方式，采用三维精准监控界面进行监控，监控界面可根据需要360旋转和无死角缩放，大大提升了监控的方便性和易操作性，使监控工作大大简化，大幅度提升了运营监控工作的效率；

监控界面中的所有机电设备和智能化设备与现场精准对应，设备定位轻松准确，设备的运维工作摆脱以往查图纸翻资料的繁琐，可通过工作站人机界面模块或移动终端人机界面模块实时现场定位和标记，运维工作变得简单，运维效率提升；

通过GIS+BIM相结合的显示界面，可实时监控全部或部分实时数据，显示的数据可根据不同的场景、专业、类型等方面的需求进行选择性过滤，通过简单操作即可快速显示当下关注的数据，信息显示方式不再死板，灵活可调；

可根据现场检测信号实现部分现场实际状态的动态动画显示，如列车实时运行、管道内流向、送风排风气流流向、电扶梯运行方向等，使部分机电设备运行状态及媒介流转状态一目了然，使监控画面变得更加灵活直观；

三维综合监控平台为运营维护人员提供了直观可靠的培训手段，使新进员工可以直观快速地熟悉有轨电车线路的整体运行情况，培训效率有效提高，培训时间缩短；

通过数据整合和三维集中显示，竣工并移交运营单位的相关图纸、资料信息已经全部整合到BIM系统模块中，无论资料遗失或人员流转，均可随时从BIM模块中了解整条线路每个设备的详细信息和数据，不必再担心资料或人员的变化导致运维资料的缺失，保障了运维工作的安全性和可靠性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种轨道交通的三维监控运维方法，其特征在于，

在物联网接入层的基础上搭建运营维护中心平台，在运营维护中心平台设定每个控制策略触发条件，满足触发条件则运行相应控制策略；

物联网接入层用于扩展连接前端设备，根据前端设备设定控制策略，根据实际需求随时增加、修改、删减任何一个物联网接入层中的控制策略；

将策略管理平台的数据接入GIS系统和BIM系统，并将轨电车路线、车辆和沿线车站、控制中心、车辆段的地理信息状态结合有轨电车线路的车辆、车站空间内的三维位置进行三维显示。

2.根据权利要求1所述的三维监控运维方法，其特征在于，所述监控运维方法所涉及的监控运维系统包括运营维护中心平台和物联网接入层。

3.根据权利要求2所述的三维监控运维方法，其特征在于，所述物联网接入层包括物联网网关、物联网控制器和工业总线，物联网网关具备运算、判断、控制功能，与运营维护中心平台通信，根据预先设定好的控制策略进行实时监控，物联网网关可根据预制策略发出相关控制指令并执行相应操作。

4.根据权利要求3所述的三维监控运维方法，其特征在于，所述物联网控制器对预先设定的控制策略进行实时监控，当控制策略触发条件满足时，物联网网关可根据预制策略发出相关控制指令，执行相应操作。

5.根据权利要求3所述的三维监控运维方法，其特征在于，所述工业总线是一种CAN总线，采用冗余通信架构，当主要传输通道发生传输中断时，冗余通道可实现无扰传输切换，使物联网网关、控制器之间数据通道畅通。

6.根据权利要求3所述的三维监控运维方法，其特征在于，所述物联网控制器可增加或删除节点，用于扩展连接符合标准工业信号及协议的前端设备。

7.根据权利要求3所述的三维监控运维方法，其特征在于，物联网控制器的控制功能下沉到底层，用于实现对单个系统或相关联几个系统之间的联动控制。

8.根据权利要求1所述的三维监控运维方法，其特征在于，所述物联网接入层还包括行车调度系统和路口交通信号协调系统。

9.根据权利要求1所述的三维监控运维方法，其特征在于，所述运营维护中心平台与移动终端APP或者计算机浏览器交互。