地铁机电设备监控系统设计与实现
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摘要：地铁机电设备监控系统是根据地铁车站的环境控制要求,在保证地铁车站基本通风空调的前提下,地铁机电设备监控系统根据车站环境参数自动调节流经中央空调末端的冷水流量或控制开启设备组合以适应车站的热负荷需求,实现车站空调的经济运行控制。地铁环境控制系统的节能控制为系统的重点课题。主要体现在系统稳定性差,运行成本高,控制精度低的问题。 本文紧扣地铁车站机电设备监控系统设计,介绍了以可编程控制器为主控制器构成的地铁机电设备监控系统。该控制系统技术先进,使用通信接口代替传统的电气接口，本文详细说明了地铁环境控制发展及地铁技术的发展、现状及特点;以及地铁车站机电设备控制技术,包括控制对象、控制信息及基本功能要求,控制系统的基本组成和工业控制网络技术。
关键词：地铁机电设备监控系统(BAS)；系统结构及监控对象、监控功能；分析
1地铁机电设备监控系统
为了满足轨道交通的运营要求，在车站设置了保障正常运营的照明设备、通风空调设备、给排水设备、屏蔽门系统、自动扶梯、FAS火灾自动报警、售票系统等机电设备；在紧急状态的报警、乘客疏散、救灾等的要求，轨道交通车站还设置了火灾报警系统、水消防系统、气体灭火系统、防排烟系统、防烟设备等机电设备和系统。为了实施这些系统和设备相互间的有序联动控制和监视，在轨道交通线上设置了称之为“环境与设备监控系统”（ Building Automatic System-BAS）的自动控制系统，形成了一个强大的轨道交通运营保障系统。下面是设备监控系统图：详见图一
BAS系统将现代科技的计算机及网络技术结合机电设备自动化控制原理，以专门的地铁环境通风空调及防灾处理等理论为基础的自动化控制系统，利用分布式微机监控系统对地铁车站及区间隧道内的空调通风、给排水、照明、电梯、自动扶梯、导向标识等机电设备进行全面的运行管理与控制，在发生火灾或列车阻塞等事故情况时，能够及时迅速地进入防灾运行模式，根据火灾报警系统发送的着火点信息或列车自动控制系统发送的阻塞点信息自动调度送风和排风，进行通风排烟，引导人员疏散，极大地提高地铁运营的智能化和安全性。系统以节能为特色，综合考虑列车、客流、车站设备、通风等影响空调通风系统负荷的各种因素，根据地铁热环境变化的规律，对空调通风系统的全年运行方式自动进行调整。
2系统结构及监控对象、监控功能
地铁机电设备监控系统主要包括地铁中央控制室OCC中央控制系统、车站MU控制系统、各站点通风系统、照明系统和给排水系统、导向标识系统、电梯、自动扶梯等设备自动控制等系统
控制系统采用多层网络结构，大概可以分为三层，第一层包括装置感应器、执行机构和照明控制系统，使用现场网络连接所有的现场设备。第二层含操作站和分站，即具体应用控制器或自动化站／设备的网络。即车站MV系统，第三层是管理层及其广域网络。即中央控制中心(OCC)及地铁公共传输网。采用TCP／IP协议通讯。车站为ControlNET光纤环网，实时数据通信，分布式控制。
2.1监控对象、监控功能
地体人线路的照明系统的控制是根据地铁运行时间具体要求，通过照明回路的开启、关闭时间的设定对车站及隧道内的照明进行精确的控制，达到节能目的。监控对象有：工作照明、广告照明和节电照明等。监控的主要功能有：工作照明、广告照明和节电照明的启停控制。除了地铁运行启停时间对车站及隧道照明的控制，在非高峰运行时段，可停止工作照明部分
通风系统是BAS系统的主要组成部分，用来保证地铁车站及隧道内的环境温湿度条件及改善环境对乘客感受舒适度影响。监控对象有：1、隧道通风系统：隧道风机，组合风阀，并监测隧道的温、湿度。2、空调通风系统：制冷机组、空调机组、回排风机、以及送风、回风及公共区的温湿度。3、空调水系统：冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、水路的电动蝶阀，并检测温度、压力和流量等。监控的主要功能有：①机组定时启停控制。根据事先排定的工作时间表定时启停机组，自动统计机组工作时间，提示定时维修。②联锁保护控制。风机启动后，其前后压差过低时，故障报警并联锁停机；风机停止后，新、回风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；盘管处设温控开关，当温度过低时开启热水阀。③送回风温度控制。自动调节冷水阀开度，保证送回风温度为设定值。④送回风湿度控制。自动控制加湿阀开闭，保证送回风湿度为设定值。⑤过滤器堵塞报警。空气过滤器两端压差过大时报警，提示清扫。⑥冷负荷计算与冷水机组控制。⑦冷冻水差压控制。根据冷冻水供回水压差，自动调节旁通调节阀，保持供水压差恒定。⑧冷却水温度控制。根据冷却水温度，自动控制冷却塔风机的运行方式及启停台数。⑨机组运行参数的自动显示、定时打印及故障记录
给排水系统，根据站内用水量及各排水点水位状况自动控制设备进行管理工作。监控对象有：废水、污水及车站其他排水泵，水池、水箱的液位。监控的主要功能有：1、水位自动控制。排水水位高于启泵水位时，自动起动排水或排污泵；水位低于停泵水位时自动停泵；水位高于报警水位时起动备用泵；2、设备启停控制；3、参数检测及报警
电梯、自动扶梯：车站自动扶梯和无机房电梯运行监视和紧急报警
导向标识系统，提供引领乘客进入车站、乘车和离开车站的信息，紧急疏散时能引导乘客顺利离开危险区域并最终离开车站。监控对象为：各类群控、单控导向标识牌正常及紧急情况下的运行。监控的主要功能有：1、群控标识牌的进、出方向显示，启停控制。2、单控标识牌的启停控制
分析
构成BAS系统的不同层级所完成的功能是不一样的，通过各级的有机配合，最终实现BAS的整体功能：
1、中央级功能
中央级监控系统是整个BAS系统的监控核心，其功能设计应面向地铁运营和维护，突出日常调度和防灾指挥功能，支持全局性的监控和管理，并实现用于调度和运营管理的数据设置、关键设备（隧道风机等）的摇控、组控及模式控制等功能，为环调及维调提供用于运营管理的、全局性的、并且可实现区域性监控操作的各类高效实用的监控手段。
2、车站级功能
车站BAS系统可以是一个以车站为单位的相对独立的系统，从而完成车站BAS功能。车站BAS系统功能的主要目的是：
3、就地级功能
1）信号采集、转换及传输功能2）显示与诊断功能3）数据传输和协议转换功能4）单台设备控制功能5）联锁控制
结论：
地铁机电设备监控系统BAS的广泛运用，极大的方便了地铁自动控制的人工管理，为地铁的安全、高效运行提供可靠保证，同时做好了环境保护、资源节约的工作
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开
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