一种基于物联网的有轨电车监控运维系统的制作方法

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种基于物联网的有轨电车监控运维系统。

背景技术：

在轨道交通行业中，城市有轨电车体系近些年发展迅速，以应对大型城市人口逐步增多、交通紧张等问题。根据城市人口规模、经济发展状况的不同，城市中出现了地铁、轻轨、有轨电车、单轨、磁悬浮等不同类型的轨道交通。但无论哪种类型的城市轨道交通系统，要确保线路的正常运营，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，而这些子系统之间的相互协作，需要根据预先设定的联动控制策略进行数据交换，并且随着运营服务要求的不断提升和智慧交通发展对各种功能要求的不断增加，各子系统之间的数据如何准确、方便、大量地互通与共享，便成为重要的城市有轨电车行业研究课题之一。

以城市有轨电车系统为例，不同子系统之间的数据互通，是通过以下两种方式进行传输的：

1、有需要的子系统之间独立建立接口。

各子系统独自运行的同时，在就地级(车站)和中心级(occ，控制中心)分别配置独立网关或在服务器、工作站上配置独立通讯卡，通过网关、通讯卡对需要交互数据的其它子系统之间进行数据交换。数据交换通过标准或事先约定的物理链路和通信协议进行，需要对接口中交换的数据类型和内容进行定制开发和调试、测试。

2、各子系统通过综合监控系统交换数据。

有轨电车综合监控系统会集成大部分子系统的重要数据，采用的方式是综合监控系统在就地级(车站)和中心级(occ，控制中心)分别配置配置前端处理器，前端处理器上集成了多种物理通信端口，通过标准或事先约定的不同的物理端口和通信协议，综合监控系统与各子系统进行数据交换。各子系统需要的其它子系统的数据由综合监控系统统一集中并转发。同样，每个接口的通信协议约定后，需要针对接口中交换的数据类型和内容进行定制开发和调试、测试。

在这两种不同的子系统数据交互方式中，均涉及到对接口中交换的数据类型和内容进行定制开发、调试和测试。一方面交互数据的类型、数量一旦确定后就不能修改、调整，不便于后期根据需要进行调整；另一方面定制接口需要专业接口技术人员采用专用编程工具通过代码编写的方式进行开发，周期长、技术性强，稳定性需要不断测试和修改才能达到，并且修改过程复杂。这两方面，都限制了不同子系统之间的数据交换功能，从而导致后续整体联动功能优化难以进行。

技术实现要素：

为克服上述技术中有轨电车子系统之间数据交换的缺陷，本发明提出一种基于物联网的有轨电车监控运维系统，其功能是通过如下技术方案实现的。

一种基于物联网的有轨电车监控运维系统，包括运营维护中心平台，基于工业信号的第一子系统，基于音视频信息流的第二子系统，所述第一子系统和运营维护中心平台之间通过多个物联网控制器通信连接，所述第二子系统和运营维护中心平台之间通过多个物联网网关通信连接；多个物联网控制器、多个物联网网关以及物联网控制器与物联网网关之间均通过工业总线连接。

进一步的，所述第一子系统包含电车信号系统、车载监控系统、信息发布系统、变配电监控系统、售检票系统、道路交通信号系统。

进一步的，所述第二子系统包含视频监控系统、广播控制系统。

进一步的，所述物联网控制器接收第一子系统的工业信号，并将其传递给运营维护中心平台，同时接收运营维护中心平台的指令，将其传递给相应的第一子系统。

进一步的，所述物联网控制器具备运算、判断、控制功能，可根据运营维护中心平台的预先设定，对相应的第一子系统发出操作指令。

进一步的，所述物联网网关接收第二子系统的音视频信息流信号，并将其传递给运营维护中心平台，同时接收运营维护中心平台的指令，将其传递给相应的第二子系统。

进一步的，所述物联网网关具备运算、判断、控制功能，可根据运营维护中心平台的预先设定，对相应的第二子系统发出操作指令。

进一步的，所述工业总线为can总线。

进一步的，所述can总线采用冗余通信架构。

进一步的，所述工业总线用于多个物联网控制器之间的信息传输、多个物联网网关之间的信息传输以及物联网控制器与物联网网关之间的信息传输。

本发明的有益效果是：

1.打破了传统有轨电车行业中，各子系统各自为政，形成信息孤岛，整合困难或只能实现有限度顶层整合的局面，实现了大部分系统的底层连接和数据交互，使不同的子系统从底层就能实现数据互通，数据交互不再依赖于周期长、功能受限、稳定性难以保证的定制接口开发；

2.控制功能下沉到底层，无论是单独某个系统的控制，还是相关联几个系统之间的联动控制，均在物联网网关、控制器这一层实现，而非传统解决方案必须要有中心的控制平台来实现，满足了高安全性系统的“集中监视、分散控制”要求；

3.可以充分满足有轨电车运营中不断变化的功能需求，传统系统架构中一旦建设完成，各类控制功能基本固定，如需修改需要投入相当的各方面资源，导致运维成本大幅增加，而基于本发明物联网网关、物联网控制器的底层架构，结合中心平台的策略定制功能，在系统建成后，仍可轻松调整各物联网网关、控制器中的控制策略，而无需其它资源投入，且运维人员经过简单培训即可掌握策略制定和调整方法，简单易用，从而为有轨电车运营维护带来强大灵活功能的同时，有效降低了运维成本。

附图说明

图1是本发明具体实施例系统架构示意图。

图2是本发明具体实施例运营维护中心控制指令流程示意图。

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技术方案进行清楚、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至图2所示，一种基于物联网的有轨电车监控运维系统，包括运营维护中心平台，基于工业信号的第一子系统，基于音视频信息流的第二子系统，所述第一子系统和运营维护中心平台之间通过多个物联网控制器通信连接，所述第二子系统和运营维护中心平台之间通过多个物联网网关通信连接；多个物联网控制器、多个物联网网关以及物联网控制器与物联网网关之间均通过工业总线连接。利用物联网控制器和物联网网卡解决了子系统的信息孤岛问题，使各子系统的信息可以彼此共享。无论是单独某个系统的控制，还是相关联几个系统之间的联动控制，均在系统底层实现。

在具体实施例中，所述第一子系统包含电车信号系统、车载监控系统、信息发布系统、变配电监控系统、售检票系统、道路交通信号系统。所述物联网控制器接收第一子系统的工业信号，并将其传递给运营维护中心平台，同时接收运营维护中心平台的指令，将其传递给相应的第一子系统。所述物联网控制器具备运算、判断、控制功能，可根据运营维护中心平台的预先设定，对相应的第一子系统发出操作指令。

物联网控制器用于直接连接相关基于工业信号的系统的前端控制器及其设备，如各类机电设备、各类传感器、各类执行器等。这一类系统传输的主要数据为标准工业信号，包括模拟量输入输出信号、开关量输入输出信号、基于标准工业协议的串行通信信号和总线信号等，这类信号绝大部分为标准信号及协议，由于物联网控制器内已经整合了几十种标准工业、商业通信协议，因此可以直接针对这些前端控制器或设备读取信息或发送指令；对于个别采用私有定制协议的控制器或前端设备，物联网控制器可装载针对该接口单独开发的接口协议模块，实现信息采集和指令发送。

物联网控制器一方面实现信息采集和指令发送，另一方面其本身具备运算、判断、控制功能，与运营维护中心平台的策略定制功能结合，可根据预先设定好的控制策略进行实时监控，当满足控制策略的触发条件时，无需运营维护中心人工干预，物联网控制器可根据预制策略发出相关控制指令，执行相应操作。

在具体实施例中，所述第二子系统包含视频监控系统、广播控制系统。所述物联网网关接收第二子系统的音视频信息流信号，并将其传递给运营维护中心平台，同时接收运营维护中心平台的指令，将其传递给相应的第二子系统。所述物联网网关具备运算、判断、控制功能，可根据运营维护中心平台的预先设定，对相应的第二子系统发出操作指令。

物联网网关用于连接相关基于音视频信息流的监控系统，如视频监控系统、广播系统等。这一类系统由于传输的主要数据为进行过数字编码的视频流、音频流，这类系统的数据采集、管理和调用相对独立且自成体系，针对此类监控系统的连接和整合，本方案采用物联网网关的方式，物联网网关与对应系统的指定设备如接口服务器、接口网关(基于以太网)等设备进行连接，实现信息采集和控制指令交互。物联网网关按照双方约定的通信协议和传输格式采集信息，并将所有采集到的信息实时上传至运营维护中心和其它相关物联网网关、物联网控制器；运营维护中心的指令通过中心平台发送给物联网网关，物联网网关将指令按照双方约定的通信协议和传输格式发送给对应系统，实现各种指令的执行和功能调用。

物联网网关本身具备运算、判断、控制功能，与运营维护中心平台的策略定制功能结合，可根据预先设定好的控制策略进行实时监控，当控制策略触发条件满足时，无需运营维护中心人工干预，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。

为进一步拓展系统的灵活性，所述工业总线为can总线。所述can总线采用冗余通信架构。所述工业总线用于多个物联网控制器之间的信息传输、多个物联网网关之间的信息传输以及物联网控制器与物联网网关之间的信息传输。基于物联网架构的底层系统，由于前端机电设备控制器、各类传感执行设备的接入均通过物联网控制器完成，而物联网层是基于can总线的分布式节点架构，当需要进行任意系统扩展时，只需增加相应的物联网控制器节点即可，并且扩展部分的前端设备无需与原有设备保持统一品牌，只需符合标准工业信号及协议即可，这就为系统投运后的运营维护带来极大便利，运维方在扩展改造时，可以有更多的选择，而不必局限于原有品牌和系统。

can属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。can控制器有多种工作方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且can协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得can总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。

在传统的有轨电车监控领域中，对各智能化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，带来相当大的工作量。以传统车站需新增一个门禁点，并要实现新增门禁点对对应房间的远程照明控制功能为例，要实现上述新增功能，需要以下步骤：

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、拓展照明系统控制回路，增加照明系统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。

在上述步骤中可以看出，增加单个门禁点和单个房间照明的照明控制功能，在采用传统方式下，会对有轨电车整个系统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，还会产生较大的额外成本。

而相对于本发明的一种基于物联网的有轨电车监控运维系统，从底层实现数据互通，同样以传统车站需新增一个门禁点，并要实现新增门禁点对对应房间的远程照明控制功能为例，仅需以下步骤：

1、新增门禁点配套读卡器、开门按钮、门磁等，无需门禁控制器；2、在物联网层新增一台物联网控制器，如就进已有物联网控制器并且端口有富裕量，则无需增加，利用既有端口即可，物联网控制器与及佣金其它物联网控制器通过总线直接拓展连接；3、将新增的门禁点相关房间的照明回路通过总线接入同一物联网控制器；4、调整物联网配置软件，将新增捂脸控制器及相关控制设备纳入同一管控；5调整运营维护中心平台显示，将新增门禁点及照明控制点纳入云平台监控界面。

由此对比可以看出，通过本发明的系统，将物联网控制器直接扩展，可以简单轻松地帮助运维管理人员快速拓展各类既有系统，不再需要针对不同的子系统进行逐个逐步修改，大幅减少了传统方式进行系统规模拓展带来的巨量工作，增加了系统规模调整和扩展的便利性和快速性，为工程实施和运维中的各种调整带来极大便利。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。