易控软件在奥林匹克中心区地下环形隧道交通监控系统中的应用
- 关键词：电机,流量计,modbus,直流调速
- 摘要：“易控（INSPEC）” 基于Microsoft最新平台.Net Framework之上，具有很好的稳定性，并且提供了精美的图形界面、203种语言的转换显示、用户程序等强大的功能，基于这些，开发实现的隧道交通监控系统，结构灵活、修改方便、易于维护、适应性强、系统稳定可靠、图形精美。
1. 引言
一场“无与伦比”的奥林匹克运动会，让世界人民永远记住了中国。绝美的开幕式、精彩的表演、热情的人民、完美的竞技，处处体现了人文奥运、科技奥运。这场奥运盛会处处体现了科技，按照 “更快”、“更高”、“更强”的奥运精神，提出“更快”、“更方便”、“更准确”、“更安全”的原则，充分运用现代信息技术，把现代科学技术多角度、多渠道地嵌入奥运会。精美奥运会的背后，有一个依靠先进技术精确运行的系统，有一个完美运行的交通系统，更有一个保证交通网安全运行的监控系统。
奥林匹克公园中心区位于城市中轴线北端，面积约1215公顷，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。地下通道是一条特别设计的隧道，总投资约13亿元，全长有9.9公里，其中主干道有4.5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，因此对于可靠性、可扩充性都有极高的要求。
地下通道并非单纯的交通过道，里面有完备的附属设施，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。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：对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：对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，同时，对1个主配电室，5个分配电室的电压、电流、有功功率以及控制中心不间断电源等进行监控。需要监控的系统包括交通系统，辅助交通系统的设备系统、消防系统、供电系统、通信系统（包括：紧急电话系统、广播系统、无线通信系统）、网络系统、CCTV系统。
除此之外，监控中心需要预留出软件接口，系统的开放性和可扩充性要求很高，要基于开放的技术平台。要求系统升级比较方便，预留功能接口，增加新的功能不能影响已实现的功能，系统要方便扩展，要与后续的和周边交通系统、交管中心互联。监控系统的各监控站或者服务器的内容都显示于综合显示屏。
“易控（INSPEC）”实现的隧道监控系统，与硬件连接方式更方便透明，针对用户需要同时监控多个下位系统的情况，各种不同的系统独立工作，并通过以太网与上位进行集成，易于调试和维护。监控系统针对各个系统的特点，设计有系统特色的画面，使监控更加人性化，只需要在画面进行简单选择操作，就能够监控现场实际情况。当交通系统、消防系统出现异常情况时，监控系统自动切换到出现异常情况的画面，并把异常位置显示在综合显示大屏上，及时反映现场情况。对情况的处理，可以通过人工手动处理，系统还可以调用相关预案自动处理。既减轻了管理者的工作负担，又提高了问题处理的及时性，使用更加安全可靠。
2.“易控（INSPEC）”隧道交通监控系统
2.1系统组成
整个交通系统及其辅助系统是一个庞大、复杂的系统。包括：
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：295个消防器件
供电系统：1个主配电室中：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：紧急电话系统中163台紧急电话；广播系统中65个PAK广播；无线系统中1太广播主机，1台近端机，8台远端机
网络系统：22个光环网交换机
CCTV系统：64个监视器，8块DLP大屏
并且，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，要求监控交通系统根据道路和监控的需要进行分区管理。根据整个中心区交通系统的监控要求和各个部分的特点，整个监控系统划分为几个主要部分：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。系统集成架构参见下图：
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图1系统集成架构
集成系统由一台I/O采集服务器、一台数据库服务器、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I/O数据的采集工作，其工程中仅配置通信设备和数据库变量。采集的数据通过以太网传送至其他INSPEC工程。
配置的IO数据包括：昆腾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。
IO服务器上运行的工程无画面。
★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，没有画面。
★操作员站：即工作站。系统包含6台操作站，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（采用TCP/IP通信协议）。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，实现显示产生的实时报警信息。
2.2与硬件和其他独立系统的连接
“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。与下位设备的连接是通过“易控（INSPEC）”提供的“IO通信”功能实现的，在设置通信参数过程中，开发人员只需知道设备的类型、厂家、基本的连接参数以及通信的内容等即可实现上位控制系统与现场硬件设备之间的数据交换，软件提供的硬件连接向导可以帮助开发人员完成“易控（INSPEC）”与硬件的通信设置。与以往传统的软件相比，“易控（INSPEC）”在IO通信上为用户提供了更多功能，如能动态启动或停止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信息、嵌入网关功能、开放通信程序框架等一系列更加方便用户的功能。
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，Modbus协议连接，与22个昆腾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。
2.3服务器设计
2.3.1 IO服务器
IO服务器上安装有“易控（INSPEC）”软件，运行IO服务器工程，工程无画面，只配置“IO通信”，建立需要与数据服务器和操作站进行交互的变量。
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30000点，进行IO采集的时间为1s钟，保证了数据的及时有效性。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，所有操作站的操作的响应时间小于3s。“易控（INSPEC）”的更快的响应时间、更高的采集频率很好地满足了系统对响应时效性高的需求。
并且IO服务器要求在整个系统运行期间不关机，因而，要求监控系统能够长时间正确、稳定地运行。 “易控（INSPEC）” 基于Microsoft最新操作平台.N