轨道交通环境与设备监控系统概述

轨道交通环境与设备监控系统概述

       地铁与轻轨的正常运营是通过多种机电设备与各类控制系统来保证的，其中，地铁通风空调系统是为满足和保证人员及设备运行所需内部空气环境的关键工艺系统，是 地铁中不可缺少的一个重要组成部分，诸如照明、给排水、导向、屏蔽门、电扶梯等机电设备又是直接服务乘客的，其运行状态关系到地铁的服务质量。监控及管理 上述各类设备运行的地铁环境与设备监控系统在地铁运营中处于较重要的位置。环境与设备监控系统，英文简写为EMCS，我国地铁规范成其为BAS。BAS系统是一个典型的集成系统，BAS系统同样具备集成系统的三个基本特性：开放系统、应用需求和接口。        从BAS系统的中文名字即可看出，其被控设备从工艺作用方面可划分为两类：环控系统工艺设备和地铁建筑附属其他机电设备。BAS系统的控制范围及相互关系如图1所示。

图1 BAS系统的控制范围及相互关系

一、环控系统设备
环控系统设备主要是车站和隧道的通风空调系统，包括车站通风空调系统和隧道通风系统。
1、车站通风空调系统
1）公共区通风空调系统设备
2）车站设备与管理用房通风空调系统设备
3）空调水系统设备
4）各类传感器、执行器
2、隧道风系统设备
这 类设备的作用域是隧道，包括区间隧道和车站隧道。它们在正常运营情况下用于排热换气、灾害情况下用于定向排烟、排热和送新风。有关这些设备的安装位置、数 量、功率、运行模式等等是经设计单位根据工艺设计、软件仿真而决定的，这些不是本书讨论的重点，这里简介它们的运行特性、监控方式及接口。这些设备一般包 括：
◆ 区间隧道风机（TVF），安装位置多在车站站层两端头、长区间隧道的中部；
◆ 配线隧道风机，安装于配线隧道内、隧道交汇处；
◆ 车站隧道风机（风机轨道上排风OTE和站台下排风UPE），一般位于车站站厅层两端；
◆ 相关组合风阀，多在各种风机、风井附近；
◆ 隧道峒口的风幕机等。
区间隧道风机、射流风机是三态设备：正转、反转和停止，并附有多个状态反馈点。车站隧道风机一般也是三态设备：高速、低速和停止，并附有多个状态反馈点。其他均为两态设备。
3、给排水设备

给排水设备包括两类设备：电动蝶阀和水泵，具体如图2示：

4、照明与导向指示 照明一般包括工作照明、广告照明、出入口照明、区间照明、事故照明电源及与消防无关电源等。 5、电梯与自动扶梯 属于车站公共区的配套设备，一般位于车站公共区和出入口处。 6、屏蔽门 如果环控系统采用屏蔽门制式，屏蔽门控制系统一般纳入BAS的监控和管理范围。 屏蔽门安装于站台层，站台和隧道的交界处，用以隔离车站和隧道，当没有列车停靠站台时，屏蔽门处于关闭状态；当有列车停靠时，屏蔽门将随着车厢门同时打开或关闭。屏蔽门自成系统，由专用控制器控制。其控制器通过串口方式接口车站通讯控制器，从而接入车站局域网。 7、人防门 人防门一般位于隧道内，平时常开，BAS通过IO接口对其只监视，不控制。 8、 防淹门 一般在过江或湖泊的隧道内设有防淹门，同样BAS系统将通过IO接口监视其状态。

二、设备分布特点        BAS所控设备分布特点是：车站两端是环控系统设备的集中安装地，如风机房、冷水机房等，而其他设备除电扶梯、排水设备、站厅站台的空气参数传感器等分布不规律外，基本上都集中在车站两端的不同位置。了解和确定设备分布特点是进行系统设计的前提。

三、系统功能        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、中央级监控功能 1）设备监控与管理 2）运营调度及管理 3）在线帮助与决策支持 4）系统安全管理 5）通用人机界面功能 6）时钟同步 3、中央级维护功能        中央级维护功能一般和OCC的监控系统集成在一起实现，但有时需要在车辆段建立独立的维护系统、培训系统等，此时该系统的逻辑级别和OCC的监控系统是一致的，OCC监控系统更注重全局的监控及管理，而车辆段系统则更注重BAS系统的维护，同时根据需要，该系统又可作为OCC监控系统的后备系统，同样可以实现监控与管理功能。维护功能包括： 1）全线BAS系统工程管理 2）全线BAS系统监控与维护 3）全线后备监控与操作 4、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： 正常工况下，提供灵活多样的、全面的监控方式与手段实现对车站环控系统及其他机电设备的监控操作、实时控制，并通过先进的、实用的控制算法和策略达到节能与优化控制的目的； 非正常情况下，提供方便的协调和调度监控手段来满足和应对特殊的工况需求，并根据调度及触发命令完成模式控制。 车站BAS功能包括： 1）实时监控与联动控制 2）车站环境参数监控 3）车站空调系统控制 4）大系统设备的优化与智能控制 5）设备控制 6）防灾联动控制 7）紧急后备操作 8）子系统独立性 9）智能、优化与调节控制 10）用户友好的监控功能 11）系统安全措施 12）报警监控与管理功能 13）消防联动 14）系统恢复与保持功能 15）系统自诊断功能 16）系统状态监控 17）参数化系统 5、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

四、接口处理        BAS是一个集成系统，集成系统的一个特点是要处理各种形式的接口。BAS需要通过各种接口方式实现对被控对象的监控，同时BAS不是一个孤立的系统，它必然要和地铁其他专业子系统发生关系，如火灾报警系统（FAS）、低压专业、通信专业、主控系统等。 1、与FAS接口        当BAS承担防灾任务时，BAS在火灾工况下其实是FAS的联动控制系统，根据国标——《消防联动控制设备通用技术条件》（GB16806－1987）中有关联动功能的描述，BAS系统已经承担了多项消防联动控制功能，并具备了标准中规定的有关控制方式、响应性、反馈显示等技术要求。        BAS与FAS的接口点一般位于车站综控室，BAS侧接口设备为IBP盘控制器。 2、与低压接口        一般而言，BAS通过和低压配电系统接口来控制各种机电设备，通常环控系统采用马达控制中心（MCC）来集中对风机、风阀进行电气控制，而BAS则通过接口马达控制中心实现对环控设备的控制。 3、 与主控系统（MCS）接口        如果BAS集成于主控系统，则BAS的中心及车站监控功能由主控系统完成，BAS则作为主控系统下面的一个子系统存在，此时BAS已经不是一个独立意义的系统。BAS和主控接口一般是网络接口，主控系统与BAS控制器直接交换数据。