浅谈地铁控制中的环境监控

摘要：下文根据笔者的多年工作实践经验就地铁BAS（环境监控）中的自动控制系统的运用进行了具体的论述。并做了进一步的探讨。

关键词：作用及功能；监控原理；系统结构；实现

中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：

引言

在地铁控制中，环境监控主要由以下设备子系统构成：通风与空调系统（区间隧道通风系统、车站隧道通风系统、车站公共区通风空调系统、设备用房空调通风系统、空调水系统）、给排水系统、自动电扶梯系统、照明系统、导向系统、门禁系统，以及安全门、人防门（防淹门）等。ＢＡＳ的作用是监视全线各类机电设备的运行状态，根据通风空调系统的环控工艺要求，对设备进行正常或灾害模式控制。对ＢＡＳ的深入研究，将有助于更好地实现对地铁机电设备全面、有效地进行自动监控及管理，确保设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态，给乘客提供一个舒适的乘车环境，并能在火灾或阻塞等灾害状态下，更好地实施安全处置。

1BAS在地铁环控中的作用及功能

1.1主要作用

BAS控制全线车站及区间的环控及其它机电设备安全、高效、协调运行,保证地铁车站及区间环境的良好舒适,产生最佳的节能效果,并在突发事件(如火灾)时指挥环控设备转向特定模式,为地铁乘车环境提供安全保证。

1.2主要功能

(1)监控并协调全线各车站及运营控制中心(OCC)大楼通风空调设备、冷水系统设备的运行。

监控并协调全线区间隧道通风系统设备的运行。

对车站机电设备故障进行报警,统计设备累积运行时间。

对全线环境参数(温度、湿度)及水系统运行参数进行检测、分析及报警。

(5)接收地铁防灾报警系统(FAS)火灾接收报警信息并触发BAS的火灾运行模式,控制环控设备按火灾模式运行。

通过与列车自动监视(ATS)接口接收区间堵车信息,控制相关环控设备执行相应命令。

紧急状况下,可通过车站模拟屏控制环控设备执行相关命令。

监视全线各站及隧道区间给排水、自动扶梯等机电设备的运行状态。

管理资料并定期打印报表。

(10)与主时钟接口,保证BAS时钟同步。

2BAS对环控设备的监控原理及内容

2.1环控系统组成

大系统———车站公共区空调系统、防排烟系统;

小系统———车站设备用房空调风系统、通风系统、防排烟系统;

水系统———车站制冷设备系统、空调水系统;

隧道通风系统———区间隧道正常及紧急情况下通风、排烟系统。

2.2BAS监控的概念

（1）环境监控采用从通信的方式，因此下位机必须具有自己的唯一标识码，否则当在“点对多点”或“多点对多点”组网方式下通信会混乱。下位机的唯一标识码为节点号，由硬件决定的。

（2）模拟量是一个连续的量，例如温度、电压、电流等。模拟量监控接口，通常使用模拟量传感器，即提供实时检测模拟量的器件。

（3）与模拟量相比，数字量是一个离散值，是一个状态量。数字量传感器只有两个值：正常或故障。数字量传感器利用高低电平的比较实现状态值的检测。

2.3对环控设备监控内容配置的几点注意事项

合理、全面的监控点数的编制可以使系统监控功能更加完善,软件编程更加简单、合理、可靠。应注意以下几点：

BAS仅对隧道风机、大系统空调机和送排风机等重要设备的“就地/远程”转换开关进行监视,并将部分设备的“就地/远程”转换开关信号进行合并。

输出信号的长期存在,给设备的正常运行造成了故障隐患,也增加了软件编程的难度。

(3) BAS在车站级设有与FAS的数据接口,FAS将经确认后的火灾分区信号通过数据接口送BAS,BAS在接收到FAS火灾报警信号后启动相应的火灾模式。对于地铁而言,由于车站级火警信息量不是很大,除通过数据接口外还可考虑通过硬线I/O连接的方式完成。使用硬线I/O方式连接替代通信接口的使用,可增加系统的可靠性,降低接口开发的费用。但硬线I/O连接同时增加了输入输出模块,因此具体的连接方式可根据实际情况进行选择。

3BAS系统结构

BAS系统通常依站设置，从而形成一个延地铁线路分布、以车站为单位的地理上分散的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition，数据采集及监控）系统。根据BAS系统与其他系统的集成关系，其整体结构形式可分为两大类：独立系统结构形式和集成系统结构形式。

3.1独立系统结构

根据设计规范的要求，BAS功能应包括3个层面：中心级、车站级和就地级，对应系统结构层次有3个部分：中心、车站和就地。根据BAS承担的功能范围，对应有以下几种结构形式：

3.1.1 有中心功能结构

这是一种完全独立的系统结构，较为传统和经典，目前建成或在建线路的BAS系统大多采用这种结构方式。

3.1.2 无中心功能结构

BAS系统不具备中心功能，因此就没有中心的结构及设备，是一种不完整的结构形式，这种结构形式的BAS是以车站为单位的一个个相对独立的系统。

3.1.3 混合结构

结合了上述两种结构的特点，BAS既要在车站和综合监控系统接口，同时又要通过地铁骨干网形成一个较完整的BAS系统。

3.2 集成系统结构

这种结构形式的特点是BAS不再作为一个独立的系统存在了，而是被集成在其他系统中。根据系统规模的不同，又有2种集成方式，包括：

3.2.1 集成于其他专业子系统

如果BAS系统设备较少且相对其他专业比重小而不足以独立构建专业系统时，一般做法是将该部分功能集成在其他子系统（如PSCADA，Power SCADA，电力监控系统）中实现，以方便工程的实施和管理。如图4所示，这是一种简化结构，该结构多在城市快轨或轻轨项目中应用（因其车站建筑位于地上，具有很少的环控系统设备和其他机电设备）。

3.2.2 集成于轨道交通综合监控系统

另外一种集成方式就是集成了BAS功能的综合监控系统结构。如图5所示，从工程组织的角度看，此时BAS系统将不作为一个独立的专业子系统来实施，而是成为了集成于轨道交通综合监控系统中的一项专业功能，而且利用构建的系统平台又可以集成或互连若干其他专业或子系统。

冷水机房设置1块PCU负责对冷水机组进行监控;每端空调机房设置1块PCU检测风室及设备/管理用房的温湿度,并负责控制空调机出水二通阀的开度。每端环控电控室设置2~4块PCU辅助UCI对本端环控系统进行监控。BAS在车站设有与FAS及冷水机组的数据接口HLI,用来接收第三方设备的数据。

3.3IBP盘的设置

作为紧急情况下或BAS工作站故障情况下的紧急后备操作手段,在车控室分别针对车站火灾以及区间隧道火灾工况设置两块应急操作IBP盘。IBP盘的操作在BAS系统应急操作权限中属最高优先级别。

4环控工艺模式的实现

根据季节、负荷、突发事故(火灾、列车阻塞)等情况,环控专业制定了大量的环控模式,包括大系统、小系统、水系统和隧道通风等;每站约有环控工艺模式近百个,控制环控设备在不同的条件下运行不同的工况模式。

4.1硬件配置

系统主要采用两种控制器(即PCU和UCI)完成环控系统的控制工艺流程。由于地铁环控工艺复杂,模式工况众多,在系统配置上要充分考虑控制器CPU资源和内存资源的配置,留有充分的裕量。最好应考虑大、小系统及隧道通风系统各自使用独立DDC控制器(即UCI)进行控制。

4.2设备基本保护与自动模式的实现

一般,环控设备低压二次回路设计只考虑单体设备的保护联锁要求,即风机同其联动风阀的联锁,因此需要BAS从系统出发考虑设备的保护和优化运行。应考虑了以下几个方面:

确保环控模式风路的畅通

当设备故障时可及时启动备用设备

环控主/备用设备应平衡运行;

避免设备的频繁动作;

优化开关机顺序

通过实际操作,实现环控设备程序控制主要从以下几方面考虑设备基本运行要求

将模式的主备用转换变为单体设备的转换,合并备用模式,从而减少了模式转换的频率,提高了模式执行的效率。

在设备未运行时,通过主备用设备运行时间的比较,决定下次模式执行时开启哪一台设备(包括联动风阀);设备开启后,该值保持不变,避免运行中的设备转换。

对设备的故障情况进行实时检测,若有自身设备故障或相关设备故障,则启动另一台备用设备。故障信号为设备过载故障、命令/反馈不一致、超时故障的逻辑或。

对该模式风路上相关风阀及设备进行检测,待相关风阀全部到位,风路畅通后,才输出命令启动现场设备。

在模式启动过程中尽可能先开空调机,后开送风机;关机则顺序相反,以避免启动中风机有可能出现的过流,保护设备的合理运行。出于保护设备考虑,风机关闭后应尽可能按需要延时一段时间再关闭联动风阀。

5结语

综上所诉，在今后的地铁建设中,应根据实际情况,合理配置系统,完善系统功能,最大限度地提高地铁环境控制系统的自动化水平。