深圳北站机电设备监控系统

[摘要] 介绍了深圳北站的基本情况、机电设备监控系统的主要功能和特点，着重讨论系统的组成和结构，数据接口和通信协议的选择，组成系统的主要功能模块等内容，并指出深圳北站机电设备监控系统建设对于我国综合交通枢纽建设具有显著的指导意义。

[关键词] 机电设备监控系统 接口及协议 节能控制 场景控制

1 概述

深圳北站是深圳地区的铁路中心客运站，建筑总面积达18.2万m2。站房主体为大跨度异型钢结构设计，分地面站台层、高架夹层、高架候车层、商务预留层共四层。该站衔接武广深港客运专线、厦深铁路，并与地铁四号线、五号线、六号预留线、长途汽车站、公交场站、出租车场站以及社会车辆停车场接驳，形成具有口岸功能的特大型综合交通枢纽。

为了最大限度地满足旅客需求，提高铁路企业的服务水平，提高生产安全水平和现代化管理水平，实现节能降耗、减员增效的目标，深圳北站机电设备全部纳入统一的自动化监视和控制，建设统一的机电设备监控系统（BAS）。该BAS具有如下主要功能和特点：

1.1 受控对象种类多、规模大

BAS的主要监控对象包括车站群控系统、VRV数码涡旋空调室外机组、变配电系统、智能照明系统、电扶梯、柴油发电机组、EPS应急电源、太阳能光伏发电系统等；受控对象不但种类多，而且数量也非常大，监控点数总计超过10000个；需要纳入统一监控的各类弱电子系统或智能设备的接口几十个。

1.2 功能要求特殊

高速客专站房是人口流动非常密集的公共场所。不同于普通楼宇BAS更多强调满足环境智能调节的要求，客专站房机电设备监控系统更强调有利于安全行车管理、变化客流下的环境调节、灾害情况下的疏散导引、相关设备在各种情况下的有效运行，以及最大限度地实现节能增效。

1.3 相关系统众多

深圳北站涉及到的自动化信息系统较多，除了机电设备监控系统以外，还包括火灾自动报警系统（FAS）、车站客服系统、四电集成SCADA系统、地铁环境监控系统等。众多系统之间经常需要通过信息传递和共享，实现报警联动和综合调度，这也是深圳北站BAS的一个重要特点。

1.4 环境条件特殊

客专站房所处环境具有特殊性，首先它是一个半敞开式的公共建筑，人员聚集数量多，流动密度大，季节突发性强；其次由于动车采用高压（27.5kV）、非平衡（单相）电力牵引，机车负荷为冲击性负荷，电磁干扰比较严重。

2 系统结构

深圳北站BAS采用集中管理、分散控制的分层、分布式结构，由中央监控站、分站、传感器和执行机构及相关通信网络组成。其中，中央监控站位于站房控制室，是机电设备监控系统的调度指挥中心和管理中心，由中央监控软件、监控工作站、BAS服务器、大屏幕、计算机网络、打印机、UPS等组成。

分站具体负责现场设备的数据采集和控制。深圳北站的BAS分站有多种类型，包括网络控制器、DDC（Direct Digital Cotroller）、各种专用智能控制器及各监控子系统等。

传感器和执行机构主要指各种现场传感器、仪器仪表、执行机构等，它们负责机电设备运行状态的数据采集，包括模拟量、交流量、开关量、脉冲量、数字量等；接收分站和上级主站的命令，通过开关、阀门（执行器）、调节器等输出控制。

通信网络连接中央监控站和各分站，是数据上传下达的传输通道，通信网络的形式和结构决定了BAS的系统结构。

考虑深圳北站BAS规模大、点数多、可靠性要求高的实际情况，本系统采用光纤工业以太网和现场总线相结合的网络结构，干线通信采用光缆，现场通信采用现场总线。

系统结构如图1所示：

图1 深圳北站BAS系统结构

3 通信接口及协议

深圳北站的分站类型、数量都比较多，与中央监控站之间的通信接口及通信协议尤为重要，这是系统设计成败的关键因素。

3.1 接口

中央监控站与分站的接口主要采用以下几种形式：

3.1.1 以太网、现场总线混合结构

中央监控站与网络控制器之间经工业以太网连接，而网络控制器与各DDC之间经LonWorks现场总线连接，具有成本低、可靠性高的特点。

3.1.2 以太网协议转换器

许多机电设备如电扶梯、中央空调机组等配置专用控制器，低压变配电、照明系统则构成独立的监控子系统，这些分站的通信接口可以归纳为RS-232、RS-485、现场总线等几种形式，引入中央监控站时，可以加装匹配的以太网协议转换器，统一转换为以太网接口后，接入中央监控站。

3.2 通信协议

通信协议是数据交换的基础。深圳北站采用的通信协议有BACnet、ModBus、OPC等。

3.2.1 BACnet

BACnet 是 A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Network的简称，是BAS领域唯一的ISO标准。它是一个完全开放的BA协议，独立于任何制造商，不需要专门芯片，不同厂家的产品可以相互通信，具有良好的互操作性，有利于系统的扩展和集成。

考虑到铁路行业的实际情况，深圳北站优先采用了BACnet协议。

3.2.2 ModBus

ModBus在工业自动化系统中应用广泛，许多机电设备的智能监控都采用该协议或其变种，因此，中央监控站需支持ModBus协议，并允许现场修改适应不同厂家的ModBus版本。

3.2.3 OPC

OPC全称是OLE for Process Control，是以OLE/COM机制作为应用程序的通讯标准。OPC是一种客户/服务器模式，具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点，不管现场设备以何种形式存在，客户都以统一的方式去访问，从而保证软件对客户的透明性，使得不同厂家的产品可以相互通信。