北京九思易自动化软件有限公司

    摘  要：奥林匹克体育中心是举办北京2008年奥运会的主要场地，其地下交通隧道全长9.9公里，主干道5.5公里，隧道内的情况被指挥中心全方位监控，包括交通系统、辅助交通系统的设备系统、消防系统、供电系统、紧急电话系统、广播系统、无线通信系统、网络系统和综合显示大屏等。该监控系统使用易控（INSPEC）组态软件开发，采用CS架构实现，系统开发周期短，画面功能简洁美观，成功进行集中监控，系统集成度高，功能齐全，稳定可靠，响应速度快，在2008年6月成功交付使用，为奥运会的成功举办发挥了举足轻重的作用。

    关键词：自动化软件；SCADA；隧道；交通；自动化控制

   Abstract：Olympic Gym Center is the main site where the Beijing 2008 Olympic Games were organized.Its underground traffic tunnel is 9.9 km long，while trunk road is 5. km.ll situations in the tunnel can be supervised in monitoring-center，including transportation systems，equipment systems，fire systems，power systems，emergency telephone systems，radio systems，wireless communication systems，network systems and CCTV etc.The monitoring system was developed by INSPEC and it has been running successfully since June 2008

   Key words：automation software；SCADA；tunnel；traffic；automation control

 

    奥林匹克体育中心是举办北京2008年奥运会的主要场地，拥有亚洲最大的城区人工水系、亚洲最大的城市绿化景观、世界最开阔的步行广场、亚洲最长的地下交通环廊。其地下交通环廊是一条特别设计的隧道，总投资约13亿元，全长9.9公里，其中主干道5.5公里，环形隧道呈树型分布，通过地下通道这张四通八达的交通网络，可以畅通无阻地到达中心区周围的各种重要建筑。地下隧道有25个出入口，出入口与奥林匹克公园中心区周边的近10条市政道路相通，形成一张复杂的交通网。

    环隧包括5个独立的人员逃生出口、消防泵站、监控中心及排风机房和送风机房等。为了保证通道安全畅通，管理者需要对通道中的各种设备进行管理和监控，奥林匹克体育中心区指挥中心需要对通道内的交通情况进行全方位监控，包括204个交通信号灯，120多个摄像头，30块交通情报板，23块车库情报板以及对交通流量、车速、车道占有率、可变限速标志、启闭车道、车辆限行和分流等的监控，除此之外，还需要对一些交通辅助设备进行监控，包括163台紧急电话，60组射流风机，9组送排风机，9台雨水泵、废水泵、消防泵，9台一氧化碳浓度监测仪，9台能见度监测仪，1个主配电室和5个分配电室。

    位于奥林匹克体育中心区地下指挥中心的“北京奥林匹克中心地下交通隧道监控系统”对隧道内的交通系统、辅助交通系统的设备系统、消防系统、供电系统、紧急电话系统、广播系统、无线通信系统、网络系统和综合显示大屏等进行集中监控，通过光纤环网和监控系统与22台PLC进行实时通信，采集和控制整个地下隧道的各种信号和设备，与其它智能系统交换信息，通过其它接口和100多种硬件设备进行通信连接。在紧急情况发生时，系统自动执行事先设计好的应急处理预案，将自动调用相关画面显示在综合显示大屏上，也可进行手动处理。系统与附近的其它交通系统和北京市交管中心实现互联集成。

    监控系统的设计和实施对系统的集成度、可靠性、开放性、和可扩充性都提出了极高的要求。系统要求采用开放的技术平台，预留功能接口，以在增加功能、系统升级时不影响已实现的功能。

    该监控系统使用易控（INSPEC）组态软件开发，采用CS架构实现。系统开发周期短，画面功能简洁美观，成功对隧道中的交通、设备、供电、紧急电话、广播、无线通信、网络和CCTV各系统进行了集中监控，系统集成度高，功能齐全，稳定可靠，响应速度快，为奥运会的成功举办发挥了举足轻重的作用。

    奥林匹克中心区地下隧道交通监控系统包括：交通系统、设备系统、消防系统、供电系统、通信系统、网络系统和CCTV系统。其中：

    交通系统包含204个交通信号灯，30块可变情报板，23块车库情报板，120多个监控摄像头，9个视频分析仪。

设备系统包含9组送排风机，60组射流风机，9台水泵、消防泵，9台CO浓度监测仪，9台能见度监测仪。

    消防系统包含295个消防器件。

    供电系统包含1个主配电室中的14台高低压柜，2台变压柜，1个直流屏，1台UPS；5个分配电室中的50台高低压柜，10台变压柜，5台UPS。所有供电室的设备数量达到244个。

    通信系统包含紧急电话系统、广播系统和无线系统。紧急电话系统中有163台紧急电话；广播系统中有65个PAK广播；线系统中有1台广播主机，1台近端机和8台远端机。

    网络系统包含22个光环网交换机。

    CCTV系统包含64个监视器和8块DLP大屏。

    隧道交通系统与周边交通区域和北京市交警中心进行集成，交通系统根据道路和监控的需要进行分区管理。根据监控的内容和系统架构设计，整个网络分为数据采集和实时数据服务器、历史数据服务器、设备和交通监控工作站，并且预留接口以供后续系统升级等等。

    如图1所示，系统由I/O服务器、数据库服务器、六个操作员站以及配套的网络打印机、交换机、计算机网络等组成。

    ·IO服务器：担负监控系统和现场之间的数据采集工作。采集的数据提供给网络上的操作员站和其它服务器。IO服务器中的数据主要来自PLC传送上来的现场设备信息、其他系统传送过来的信息、进行历史记录的IO数据。

    ·数据库服务器：担负历史记录服务器和报警记录服务器的功能，SQL Server担任具体的数据存储业务。数据库服务器上运行的工程配置有数据库变量、历史记录变量、报警配置，数据长期连续记录和存储。

    ·操作员站：即工作站。系统包含6台工作站，工作站提供系统的人机界面功能，所有监控操作在操作站上完成，支持设备交通监控、电力监控、闭路电视（CCTV）监控、火灾报警等功能，并支持多媒体大屏幕综合显示。基于以太局域网，实现分功能、分级别网上资源共享，网络协调运作。各操作站上安装有易控（INSPEC）软件，根据登录用户的身份限定其能够操作的内容。

    操作站通过与IO服务器通信获取系统IO数据，通过数据库服务器查询历史记录、报警历史记录。操作站本身也包含报警服务器，显示产生的实时报警信息。

    ·集成度高。综合集成了设备、交通、供电、通信广播、环境监测、消防和CCTV等子系统。

    ·开放性和可扩充性好。系统基于开放的技术和软件平台、架构和接口灵活，升级方便。

    ·规模大。系统的IO点数达3万点，工程画面100多幅。下位设备厂商众多，设备数量超过100个。

    ·预案控制程序复杂。

    ·开发周期短，实施和维护简单。

    ·稳定性高。

    该项目下位硬件设备厂商众多，设备数量超过100个，易控（INSPEC）提供了多种便捷的与下位设备的连接方式，可以通过串口、以太网或其它网卡等多种方式与硬件设备相连。与传统的组态软件相比，易控（INSPEC）在IO通信上为用户提供了更多功能，如能动态启停和一台或多台设备的通信、支持结构数据以及设备的历史数据、可以快速批量配置设备中的变量。

    在该隧道监控系统中，通过IO服务器与下位PLC进行通信，服务器上安装易控（INSPEC），通过以太网通道与22个PLC进行通信。与其他系统的通信也采用以太网传输，对于部分仅支持串口的设备，采用串口转以太网的方式进行通信。

    IO服务器完成IO数据采集，并与数据服务器和操作站进行连接，提供数据。服务器工程中包含97个以太网通道，下挂97种106个设备。整个系统采集IO点数大约为3万点，IO数据采集的时间为1s，保证数据的及时有效。IO服务器与操作站和数据服务器进行交互的变量数量上万，所有操作站的操作响应时间小于3s。易控（INSPEC）优化的采集很好地满足了系统对响应时效性高的需求。

    系统使用易控（INSPEC）和SQL Server2005协同运行，进行数据的存储和服务。数据服务器要求长时间保存系统中的历史数据、报警信息等，为数据统计、查询提供了基本数据。数据服务器同时与IO服务器和操作站进行交互，数据吞吐量大，趋势、报表和画面形式的数据查询，打印数据快、稳定可靠。

    操作站从服务器取得数据。操作站内容分成交通系统、设备系统、消防系统、供电系统、通信系统、网络系统和CCTV系统等七个子系统。画面风格简洁，非常直观地模拟和呈现了隧道的真实情况。复杂的子系统采用总貌图和分区图进行逐级信息显示。在总貌图上移动，鼠标至相应区域，该区域会反色显示，点击可进入相应分区。在分区图中详细标注了各种设备所在的位置和参数。

 

    如图2所示，分为12个区，主要对交通情况进行信号监控，比如交通流量、车行速度、车道占有率，同时对可变情报板、可变限速标志、交通信号灯、启闭车道等进行监控，并提供各种预案，实现对交通事故处理、道路分流等科学的控制和管理。

    在交通系统画面中，可直接控制交通信号灯的状态。当系统出现交通事故时，系统自动切换到事故所在的分区画面，显示事故类型，并把事故信息，事故位置的视频切换到综合显示大屏上，便于及时了解和处理各种交通情况。可直接设定画面上选中情报板的各种导航信息，包括信息内容、字体、颜色等。

    如图4所示分为12个区，主要是对射流风机、送排风机、排水泵、消防泵、供电等设备进行监控，还包括对隧道内一氧化碳浓度、可见度等环境参数进行监控。

              

    5.3  消防系统

    分为12个区，主要对各种消防器件进行监控。当出现消防报警时，报警情况直接反应在画面中各个区的报警设备上，同时自动启动发生警报区的广播系统，进行消防广播。如图4所示，该系统还包括其他消防预案，例如：车辆禁行、车辆分流控制等。

    通信系统分为紧急电话系统、无线通信系统和广播系统。当有紧急电话呼叫时，系统会自动切换到主叫电话所在区域，并且能够实时显示拨号、通话和挂机等状态，以及执行其他预案；无线通信系统包括广播主机系统、广播直放站、调度直放站；广播系统可以选择需要进行广播播音的区域、选择各种不同声源、调节音量等。

    无线通信，可以改变频率值，在不同波段广播信息。

 

    包括主配电室和5个分配电室。能够实时监视每一个配电室中设备的工作情况，包括：各种电压、电流等。同时监控64台高低压柜，12台变压柜，1个直流屏，7台UPS。

    点击配电站中的设备，查看设备的各种参数。如图5所示。

    主要负责监视22个光环网交换机，包括每个交换机的供电情况、光纤温度、端口状态等。把所有光环网交换机的参数显示在同一个画面，并以信号灯标识，各交换机工作正常与否，一目了然。

    通过64个监视器和8块DLP大屏监控，系统可把任一指定摄像头的图像切换到指定的监视器或者大屏上，系统还可以更换大屏显示模式，例如单屏显示、2×2模式、全屏模式等，还可以直接在画面上操作带云台的摄像头的视角、焦距、缩放等。


                                                                ——转自《自动化博览》