GE 智能平台

                        

    作者简介：马恒贵，男，毕业于上海大学-通信工程系， 现任GE Proficy软件产品应用解决方案顾问，长期从事工业自动化控制及智能应用方面的技术和市场开发工作。

    摘要：GE智能平台的Proficy HMI/SCADA - iFIX软件获选应用于近日全线开通运营的南京地铁一号线的收费系统（AFC系统）。作为国内最早的IC卡自动售检票系统，南京地铁一号线的售检票系统已经运行超过三年。经过几年的使用实践，以具有实时通信特点的Proficy HMI/SCADA – iFIX作为内核的AFC系统稳定、安全、可靠，得到了业主单位的广泛好评。

    关键词：GE智能平台；Proficy HMI/SCADA – iFIX；南京地铁一号线；AFC系统

    1 项目背景

    南京地处长江与京沪铁路交汇处，是华东地区交通枢纽。市区面积947．3平方公里，现有人口268万。由于南京城区范围小，城市道路交通长期处于紧张状态。

    南京地铁1号线一期工程南起奥体中心，北至迈皋桥，形成南京主城区中轴线的快速交通走廊。项目投资概算约85亿元，线路全长21.72公里，于2000年12月开始投建，2005年9月3日正式开通运营。南京地铁1号线南延线，从安德门站出发，向南途经天隆寺站、宁南大道站等，最后到中国药大站，全长24.47公里，全线将设15个站。于2006年开工，已于2010年5月28日开通运营。 　　

    南京地铁2号线一期工程，西起河西油坊桥，东至马群，全长25.14公里，共设车站19座， 2号线沿途经过新街口、明故宫、孝陵卫、马群、汉中门、莫愁湖、河西等重要地区。二号线将在新街口以及元通两站与一号线交汇。在交汇的站点，将采用站内换乘的方式，使得从一号线转乘二号线无需出站重新购票。南京地铁2号线于2005年12月全面开工，已于2010年5月28日开通运营。

    2 客户需求

    随着南京地铁的开通，地铁将会成为南京市民主要的出行交通工具。日益膨胀的乘客人流量对地铁自动售检票系统（AFC）提出了新的挑战。

    以GE Proficy HMI/SCADA IFIX软件为基础的AFC系统，以数据收集和设备控制实现了票务管理的高度自动化，能够随时、准确地了解客流量并进行票务统计分析，充分利用维修资源，使系统有序健康地运行，从而提高地铁公司的运营形象。

    3 解决方案

    AFC系统的全称是Automatic Fare Collection System，是一种由计算机集中控制的自动售票（包括半自动售票）、自动检票以及自动收费和统计组成的封闭式自动化网络系统。

    自动售检票系统(AFC)是基于计算机、通信、网络、自动控制等技术，实现轨道交通售票、检票、计费、收费、统计、清分、管理等全过程的自动化系统。国外经济发达的城市轨道交通，己普遍采用了这种管理系统，并已发展到较先进的技术水平。我国城市轨道交通车站的自动售检票设备，经过近年来大量的开发研制工作，提出了多种形式的产品，技术水平也在不断提高。国内轨道交通AFC系统的发展经历了从无到有的过程，随着计算机技术和软件的发展，我国城市轨道交通AFC的技术已与城市一卡通接轨，实现城市内甚至城市区间的一卡通。 

    3.1结构层次

    城市轨道交通自动售检票系统(AFC)的结构共分为车票、车站终端设备、车站计算机系统、线路中央计算机系统、清分系统五个层次。也可以划分为：自动控制、计算机网络通信、现金自动识别、微电子计算、机电一体化、嵌入式系统和大型数据库管理等高新技术运用，主要由线路中央AFC系统、车站AFC系统、终端设备和车票四部分组成。终端设备包括出/入站检票闸机、自动售票机、车站票务系统、自动充值机、自动验票机等现场设备。

    层次结构是按照全封闭的运行方式，以计程收费模式为基础，采用非接触式IC卡为车票介质的组成原则，根据各层次设备和子系统各自的功能、管理职能和所处的位置进行划分。目前确定的五层结构型式，是根据我国国情和城市发展现状，并对轨道交通建设的特点 (如线路多而复杂、建设周期长、多个业主单位等情况) 进行综合考虑后而设置的，具有一定的可伸缩性。对各层次必须实现的功能和要求做出如下规定：

    第一层———车票是乘客所持的车费支付媒介，规定了储值卡和单程票二种类型的物理特性、电气特性、应用文件组织以及安全机制等技术要求；

    第二层———车站终端设备安装在各车站的站厅，直接为乘客提供售检票服务设备，规定了车站终端设备及其运营管理的技术要求； 

    第三层———车站计算机系统，在该层次中以GE Proficy IFIX软件为核心平台，并以C/S结构为平台主体，其主要功能是对第二层车站终端设备、前端机进行状态监控，以及收集本站产生的交易和审计数据，规定了系统的数据管理、运营管理及系统维护管理的技术要求；

    第四层———线路中央计算机系统，在该层次中以GE Proficy IFIX软件为核心平台，其主要功能是收集本线路AFC系统产生的交易和审计数据，并将此数据传送给城市轨道交通清分系统，并与其进行对帐，规定了对该线路的车票票务管理、运营管理及系统维护的技术要求； 　

    第五层———清分系统，其主要功能是统一城市轨道交通AFC系统内部的各种运行参数，收集城市轨道交通AFC系统产生的交易和审计数据并进行数据清分和对帐，同时负责连接城市轨道交通AFC系统和城市一卡通清分系统，规定了对车票管理、票务管理、运营管理和系统维护管理的技术要求。
 
    监控画面如图1所示。

                    

                         图1 监控画面截图

    系统网络架构如图2所示。

                  

                                    图2 系统网络架构

    3.3 实现功能

    GE Proficy IFIX 在AFC系统中主要担负实现系统监控和控制功能。

    3.3.1系统监控

    通过车站计算机工作人员可对车站进行不同级别的操作状态监控从而了解详细情况。在每种级别上，采用通用的颜色代码以便迅速标识出操作状态（正常、退出服务、生成报警的条件）。

    3.3.1.1车站的总体综合视图

    ·该级别的视图展现了车站不同区域的综合布局，对布局安排则以设备类型来进行规划。
    ·对每类设备均给出了总状态信息，因此可通过观察的第一眼而立即了解是否在车站中发生了报警事件。
    ·在报警窗口中显示了最近所接收的报警信息。
    ·在该级别上同时也可得出客流情况的汇总信息。
    ·根据需要系统可以显示详细的客流信息。

    3.3.1.2区域综合视图

    ·在该级别上，提供了对在一个区域中一组设备的状态即时视图。
    ·在报警窗口中显示最近所接收到的报警信息。

    3.3.1.3设备综合视图

    在该级别上，提供了一个设备的主要组件的操作状态视图（中央处理部件、PLC，阅读器等）。

    3.3.1.4设备参数

    该视图给出设备当前主要的操作参数清单（正常、时间/日期免检、进出站次序免检）。

    3.3.1.5客流数据

    显示车站中的详细客流信息。
    本系统可以监视下列设备的状态：

    3.3.1.6车站一级

    与设备的通讯故障。

    3.3.1.7自动检票机、自动售票机、半自动售票机

    ·未授权的访问
    ·授权的设备门开启操作
    ·设备的故障或者出错
    ·响铃按钮 （自动检票机），如果有的话

    3.3.1.8自动售票机、半自动售票机（根据配置情况）

    ·硬币和纸币容器将满
    ·车票库存量、票据量/预定单低
    ·车票库存、票据量/预定量空
    ·对硬币容器和纸币容器进行存取
    ·找零弹出器和找零库存中的容量情况
    ·找零弹出器将空
    ·库存空
    ·硬币阻塞、纸币阻塞、车票阻塞、票据/预定量阻塞
    ·信用卡/借记卡通讯故障

    3.3.1.9自动检票机

    ·自动检票机操作的方向
    ·设备故障或者出错
    ·出站自动检票机处的车票箱不在位置上
    ·在出站自动检票机处的车票箱将满

    3.3.2 控制功能

    通过车站计算机，工作人员可将命令发往AFC设备：

    3.3.2.1车站一级

    车站关闭/开启命令。

    3.3.2.2自动检票机、自动售票机、半自动售票机

    ·将设备或者一组设备设置在“服务/退出服务”状态
    ·变更操作模式
    ·开始下载操作参数
    ·发送操作参数版本号
    ·开始远程诊断
    ·上传当前数据
    ·变更模式参数
    ·变更维护授权参数

    3.3.2.3自动检票机

    ·将自动检票机设置到紧急放行模式
    ·对可变换自动检票机的操作方向进行变更
    ·将一个选定的自动检票机释放给一个通道
    ·封锁所有的自动检票机或者选定的自动检票机
    ·为出站自动检票机选择 “车票回收/返回”选项

    4 实施结果

    作为国内最早的IC卡自动售检票系统，南京地铁已运行超过三年。经过多年的使用实践，以实时通信高可靠性的GE Proficy HMI/SCADA IFIX 为内核的AFC系统，提高了AFC系统的稳定性、安全性、可靠性、实时性。其中IFIX内置的高扩展性的VBA功能解决了地铁AFC系统中很多应用中的技术难点。

    （1）轨道交通应用AFC系统后， 车票售检、运费计价及客流统计均由系统自动完成， 自动化的售检票设备取代了传统的人工售检票工作， 从而降低了售检票人员的占用及其劳动强度， 减少了企业人工费用的支出， 又增加了运营收入；

    （2）AFC系统对各个终端设备实行计算机化的监测与管理， 通过中心计算机、车站计算机不仅可以对设备的运行状态和通信状态进行实时监控， 同时， 还可以将采集到的各种设备数据和客流数据进行及时、准确、全面地统计分析， 为科学合理地制定运输计划提供可靠的依据；

    （3）高效的AFC设备：使车站客流井然有序、快速通过，减少了逃票现象的发生，保障了地铁公司的票务收益。

    （4）自动售检票系统：可大大减少现金交易、人工记账及统计的工作量，人员可精简，提高了工作效率和准确率。

    （5） 维修管理系统：使维修资源得以较好的利用，并可达到反应快、修复快的效果。

    （6）准确的客流及票务统计分析数据:为运营调控、市场营销、新线建设提供了科学的决策依据，也为提高服务质量和信息处理能力创造了条件。