地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分析

周會媛

摘 要：本文對地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱BAS）的監(jiān)控對象、功能、結(jié)構(gòu)等進行了分析介紹。

關(guān)鍵詞：地鐵；BAS；監(jiān)控；PLC

1 系統(tǒng)分析

BAS對地鐵各類機電系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)等進行實時監(jiān)測和控制，達到為乘客提供舒適安全的候車環(huán)境，確保地鐵系統(tǒng)實現(xiàn)有效防災(zāi)救災(zāi)，集中協(xié)調(diào)各類機電設(shè)備有序、節(jié)能、高效的運行，保證地鐵系統(tǒng)安全、可靠，提高運營自動化管理程度的目的。

1.1 監(jiān)控對象

BAS對地鐵車站、區(qū)間、控制中心、車輛基地和主變電站等區(qū)域的機電系統(tǒng)和設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，監(jiān)控對象主要包含通風(fēng)空調(diào)、給排水、照明、導(dǎo)向、電源、電扶梯等系統(tǒng)和設(shè)備，環(huán)境溫濕度和二氧化碳氣體濃度等參數(shù)。

1.2 系統(tǒng)功能

BAS主要功能是對分散的機電設(shè)備的運行狀態(tài)進行管理，包括狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷和報警；監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，自動調(diào)節(jié)溫濕度；發(fā)生火災(zāi)或阻塞時，切換到相應(yīng)控制模式；執(zhí)行ISCS的指令。BAS既可獨立實現(xiàn)監(jiān)控管理，又可在ISCS調(diào)度下，實現(xiàn)多個車站聯(lián)動。BAS集成到ISCS中，使監(jiān)控范圍更加廣泛，實現(xiàn)分散控制、集中管理、信息共享。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

BAS由中央監(jiān)控級、車站監(jiān)控級和現(xiàn)場設(shè)備級構(gòu)成分層、分布式的控制系統(tǒng)。

2.1 中央監(jiān)控級

中央監(jiān)控級由ISCS實現(xiàn)，對分布在不同位置的地鐵車站、區(qū)間、車輛基地和主變電站等區(qū)域的環(huán)境與設(shè)備進行集中監(jiān)控管理。通過與各車站級通信，來監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備運行狀態(tài)和模式；監(jiān)測、存儲、統(tǒng)計各監(jiān)測點的環(huán)境參數(shù)；統(tǒng)計能耗和故障診斷，優(yōu)化設(shè)備運行；發(fā)生火災(zāi)或阻塞時，切換到相應(yīng)控制模式。

中央級BAS通常配置一臺維護工作站，兩臺冗余操作工作站、兩臺冗余服務(wù)器和打印機等設(shè)備，通過冗余的工業(yè)以太網(wǎng)進行局域網(wǎng)通信。中央級設(shè)備通過冗余工業(yè)交換機接入ISCS骨干環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控。

2.2 車站監(jiān)控級

在地鐵車站、車輛基地和主變電站等地設(shè)置車站級BAS，監(jiān)控機電系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)；實時采集溫濕度等環(huán)境參數(shù)，通過自動調(diào)節(jié)設(shè)備運行狀態(tài)、電動閥門和開關(guān)等，來調(diào)節(jié)現(xiàn)場環(huán)境；上傳監(jiān)控數(shù)據(jù)并執(zhí)行中央級的監(jiān)控命令；與FAS通信，發(fā)生火災(zāi)時，切換到消防控制模式；對監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、存儲、統(tǒng)計及查詢等。

PLC作為車站級控制器，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、處理和控制。操作工作站由ISCS實現(xiàn)，選用工業(yè)計算機，通過可視化組態(tài)監(jiān)控。車站級通過冗余交換機接入骨干網(wǎng)與中央級通信。車站級PLC、操作工作站和局域網(wǎng)均采用冗余配置，局域網(wǎng)采用工業(yè)以太網(wǎng)。

（1）車站級控制器PLC對采集的設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)等信息進行信號轉(zhuǎn)換、運算和存儲，通過通信模塊采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，控制設(shè)備運行。通過遠程I/O通信模塊，實時采集各類現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)和參數(shù)，對現(xiàn)場電動閥門進行調(diào)節(jié)控制；通過以太網(wǎng)通信模塊，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳遞到操作工作站，接收ISCS的監(jiān)控指令；通過串行通信接口，接收FAS發(fā)布的火災(zāi)模式指令。PLC通過PID控制算法，根據(jù)監(jiān)測點的采集值和設(shè)定值，遠程調(diào)節(jié)閥門等執(zhí)行器，從而自動調(diào)節(jié)溫度。

以地下車站為例，車站級BAS設(shè)置兩套冗余的PLC對本站和相鄰區(qū)間隧道一半范圍內(nèi)的機電設(shè)備和環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)控調(diào)節(jié)。當(dāng)區(qū)間阻塞時，相鄰的車站BAS切換到阻塞模式；BAS與車站控制室IBP通信，當(dāng)控制器與中央級通信發(fā)生故障或車站級操作站故障，無法自動控制時，車站操作人員按下IBP按鈕手動控制，由IBP的PLC下發(fā)控制命令。

（2）操作工作站設(shè)置在車站控制室，操作站與PLC通信，獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，統(tǒng)計、存儲，生成相關(guān)報表；通過圖形用戶界面，實時展示現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)、報警信息、各監(jiān)測點環(huán)境參數(shù)和流程圖等；設(shè)置各類設(shè)備的運行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)，對現(xiàn)場遠程設(shè)備發(fā)送控制命令等。

2.3 現(xiàn)場設(shè)備級

現(xiàn)場級主要采集現(xiàn)場各監(jiān)測點環(huán)境參數(shù)，監(jiān)測各機電設(shè)備運行狀態(tài)進行和就地操作?，F(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備包括遠程I/O模塊和溫濕度、二氧化碳濃度等智能傳感器等，直接獲取現(xiàn)場各類風(fēng)機、閥門、水泵、照明設(shè)備、UPS、電扶梯設(shè)備、空調(diào)機組、冷水機組、變頻器等機電設(shè)備的狀態(tài)、故障報警等信息；采集各環(huán)境監(jiān)測點數(shù)據(jù)等；通過ModBus Plus現(xiàn)場總線與車站PLC通信，執(zhí)行PLC的控制命令。

3 結(jié)語

各車站、區(qū)間、車輛基地和主變電站的規(guī)模、設(shè)備分布、監(jiān)控范圍不同，需結(jié)合實際情況，設(shè)計BAS配置方案。BAS結(jié)合了計算機、自動控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，協(xié)調(diào)地鐵線路機電設(shè)備有序、高效運行，有效降低能耗，提高運營管理水平。

參考文獻

[1]陳蘇南.地鐵BAS系統(tǒng)機電設(shè)備管理要的[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，（10）：145.

（作者單位：廣州地鐵集團有限公司）