第2章環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

2.1概述

地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)是為滿足和保證人員及設(shè)備運(yùn)行所需內(nèi)部空氣環(huán)境的關(guān)鍵工藝系統(tǒng)，是地鐵中不可缺少的一個(gè)重要組成部分，諸如照明、給排水、導(dǎo)向、屏蔽門、電扶梯等機(jī)電設(shè)備又是直接服務(wù)乘客的，其運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到地鐵的服務(wù)質(zhì)量。監(jiān)控及管理上述各類設(shè)備運(yùn)行的地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵運(yùn)營(yíng)中處于較重要的位置。環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，英文簡(jiǎn)寫為EMCS，我國(guó)地鐵規(guī)范成其為BAS。BAS系統(tǒng)是一個(gè)典型的集成系統(tǒng)，它具備集成系統(tǒng)的3個(gè)基本特性：開放系統(tǒng)、應(yīng)用需求和接口。

2.1概述從BAS系統(tǒng)的中文名字即可看出，其被控設(shè)備從工藝作用方面可劃分為兩類：環(huán)控系統(tǒng)工藝設(shè)備和地鐵建筑附屬其他機(jī)電設(shè)備。BAS系統(tǒng)的控制范圍及相互關(guān)系如圖所示。

2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備

環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備主要是車站和隧道的通風(fēng)主調(diào)系統(tǒng)，包括車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和隧道通風(fēng)系統(tǒng)。

1．車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

(1)公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備此類設(shè)備組成的通風(fēng)系統(tǒng)習(xí)慣稱之為“大系統(tǒng)”，同時(shí)兼做車站公共區(qū)排煙系統(tǒng)。一般由組合式空調(diào)機(jī)組、空調(diào)新風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)、消聲器、電動(dòng)組合風(fēng)閥、多葉調(diào)節(jié)閥、防/排煙防火閥、新風(fēng)井、風(fēng)道、混合室和風(fēng)管等部分組成。

2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備

(2)車站設(shè)備與管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備

小系統(tǒng)指車站設(shè)備管理用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)(兼排煙系統(tǒng))。由空氣處理機(jī)、送風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、消聲器、(耐高溫)多葉調(diào)節(jié)閥、防/排煙防火閥、風(fēng)管等部分組成，一般位于車站站廳層兩端的環(huán)控機(jī)房和小系統(tǒng)通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)。2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備

(3)空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)備

指車站制冷空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)。供冷方式又分為集中供冷和分站(獨(dú)立)供冷。BAS系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象是：冷水機(jī)組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、差壓調(diào)節(jié)閥、二通調(diào)節(jié)閥等，測(cè)點(diǎn)是：冷凍水供回水溫度，冷卻水供回水溫度等。水系統(tǒng)為車站公共區(qū)及車站設(shè)備管理用房空調(diào)器提供冷源，冷源是冷凍水。水系統(tǒng)由兩個(gè)循環(huán)組成：冷凍水循環(huán)和冷卻水循環(huán)。BAS的調(diào)節(jié)點(diǎn)一般是末端裝置，及調(diào)節(jié)閥。2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備

(4)各類傳感器、執(zhí)行器

這些設(shè)備主要是用于環(huán)控系統(tǒng)，如用于檢測(cè)空氣參數(shù)的溫、濕度傳感器(分室內(nèi)、室外及風(fēng)管式)、二氧化碳濃度傳感器等?？照{(diào)水系統(tǒng)用的壓力、壓差傳感器、變送器，電磁流量計(jì)、水管式溫度計(jì)，感溫元件一般是PT100或PT100的熱電阻，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)0～10V信號(hào)。2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備

2．隧道風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備這類設(shè)備的作用域是隧道，包括區(qū)間隧道和車站隧道。它們?cè)谡＿\(yùn)營(yíng)情況下用于排熱換氣、災(zāi)害情況下用于定向排煙、排熱和送新風(fēng)。設(shè)備一般包括：區(qū)間隧道風(fēng)機(jī)(TVF)，配線隧道風(fēng)機(jī)，車站隧道風(fēng)機(jī)，相關(guān)組合風(fēng)閥，隧道洞口的風(fēng)幕機(jī)。

2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備

3．給排水設(shè)備

給排水設(shè)備包括兩類設(shè)備：電動(dòng)蝶閥和水泵，具體如圖所示2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備4．照明與導(dǎo)向指示5．電梯與自動(dòng)扶梯6．屏蔽門

7.人防門8.防淹門2.1.2設(shè)備分布特點(diǎn)BAS所控設(shè)備分布特點(diǎn)是：車站兩端是環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備的集中安裝地，如風(fēng)機(jī)房、冷水機(jī)房等，而其他設(shè)備除電扶梯、排水設(shè)備、站廳站臺(tái)的空氣參數(shù)傳感器等分布不規(guī)律外，基本上都集中在車站兩端的不同位置。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)成

2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與構(gòu)成BAS從系統(tǒng)組成角度而言包括中心BAS系統(tǒng)、車輛段BAS系統(tǒng)和車站BAS系統(tǒng)，如果設(shè)置集中冷站，則還包括集中冷站BAS系統(tǒng)。完整的BAS系統(tǒng)或完整的BAS功能系統(tǒng)是一個(gè)以骨干網(wǎng)為基礎(chǔ)的、地理上分散的、分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的大型SCADA系統(tǒng)，從邏輯上講，硬件系統(tǒng)縱向包括3個(gè)層次(如圖所示)。2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與構(gòu)成1.中央級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)主要位于OCC，由中央實(shí)時(shí)服務(wù)器、中央歷史服務(wù)器、操作員工作站、工程師工作站、打印設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、大屏幕或模擬顯示設(shè)備等計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)硬件構(gòu)成，軟件則包括操作系統(tǒng)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)應(yīng)用軟件、應(yīng)用軟件開發(fā)與維護(hù)平臺(tái)、網(wǎng)管軟件其他輔助軟件等。2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與構(gòu)成

2.車站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)車站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)位于車站，以車站監(jiān)控工作站、PLC控制器為基礎(chǔ)，具體包括車站監(jiān)控局域網(wǎng)、打印機(jī)、后備操作盤等設(shè)備。2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與構(gòu)成3.現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)設(shè)備位于車站各就地監(jiān)控點(diǎn)或數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，具體包括各類傳感器、執(zhí)行器、遠(yuǎn)程I/O模塊、接口模塊或裝置等。車站BAS系統(tǒng)構(gòu)成如圖所示：

2.2.2系統(tǒng)設(shè)備BAS系統(tǒng)設(shè)備總體而言包括3類設(shè)備:監(jiān)控設(shè)備、接口及控制設(shè)備和傳感器與執(zhí)行器1監(jiān)控設(shè)備

指監(jiān)控層設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、監(jiān)控工作站、維修工作站(工程師站)、打印設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、模擬屏或大屏幕等，這些設(shè)備用來(lái)完成人機(jī)交互及數(shù)據(jù)服務(wù)，是BAS和操作及管理人員的接口設(shè)備2.2.2系統(tǒng)設(shè)備2接口及控制設(shè)備

3傳感器及執(zhí)行器

2.2.3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)1車站監(jiān)控網(wǎng)：一般選擇以太網(wǎng)，符合IEEE802.3(U)規(guī)約2控制網(wǎng)：是指用于控制器之間傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)2.2.4系統(tǒng)接口對(duì)于一個(gè)集成系統(tǒng)而言，接口形式無(wú)外乎3種方式：硬線I/O接口，低速率異步串行接口和網(wǎng)絡(luò)接口。對(duì)于BAS而言，其接口分布如下圖所示。

2.2.5系統(tǒng)供電與接地系統(tǒng)供電采用獨(dú)立、集中、不間斷供電方式較好，其性質(zhì)應(yīng)屬于一類負(fù)荷，后備時(shí)間不小于30min。由于BAS系統(tǒng)控制箱柜不是集中安裝的，且線纜長(zhǎng)度及覆蓋面積較多，因此需要嚴(yán)格考慮系統(tǒng)的接地問題。系統(tǒng)分保護(hù)地、工作地和屏蔽地，對(duì)于地鐵的特殊情況，一般將保護(hù)地和屏蔽地接在地鐵綜合接地網(wǎng)上。由于地鐵的供電系統(tǒng)的迷流影響，地電位變化較大，應(yīng)避免多點(diǎn)接地。BAS系統(tǒng)控制設(shè)備的內(nèi)部電路可以邏輯的浮空，但應(yīng)將與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接的控制設(shè)備24V電源單點(diǎn)單獨(dú)接在地鐵的綜合接地網(wǎng)上。2.3系統(tǒng)功能

2.3.1中央級(jí)功能

中央級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)BAS系統(tǒng)的監(jiān)控核心，其功能有：1中央級(jí)監(jiān)控功能

（1）設(shè)備監(jiān)控與管理（2）運(yùn)營(yíng)調(diào)度及管理

OCC的模式控制與操作包括兩方面：一是對(duì)隧道系統(tǒng)的非正常及災(zāi)害模式和早晚?yè)Q氣模式的控制，二是給車站系統(tǒng)提供模式表。下圖描述了在OCC自動(dòng)模式、手動(dòng)模式如何實(shí)現(xiàn)及最終模式編號(hào)如何產(chǎn)生。

2.3.1中央級(jí)功能（3）在線幫助與決策支持

（4）系統(tǒng)安全管理

（5）通用人機(jī)界面功能

（6）時(shí)鐘同步

2.3.1中央級(jí)功能2中央級(jí)維護(hù)功能

（1）全線BAS系統(tǒng)工程管理（2）全線BAS系統(tǒng)監(jiān)控與維護(hù)（3）全線后備監(jiān)控與操作

2.3.2車站級(jí)功能1．實(shí)時(shí)監(jiān)控與聯(lián)動(dòng)控制

2．車站環(huán)境參數(shù)監(jiān)控

3．車站空調(diào)系統(tǒng)控制

2.3.2車站級(jí)功能4．大系統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)化與智能控制

5．設(shè)備控制6.防災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制

7．緊急后備操作

8．子系統(tǒng)獨(dú)立性

2.3.2車站級(jí)功能9.智能、優(yōu)化與調(diào)節(jié)控制

10．用戶友好的監(jiān)控功能11．系統(tǒng)安全措施

12．報(bào)警監(jiān)控與管理功能

13．消防聯(lián)動(dòng)

2.3.2車站級(jí)功能14．系統(tǒng)恢復(fù)與保持功能

15．系統(tǒng)自診斷功能

16．系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控

17．參數(shù)化系統(tǒng)

2.3.3就地級(jí)功能1．信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換及傳輸功能2．顯示與診斷功能

3．?dāng)?shù)據(jù)傳輸和協(xié)議轉(zhuǎn)換功能

4．單臺(tái)設(shè)備控制功能

5．連鎖控制

2.4接口處理1與FAS接口

根據(jù)國(guó)標(biāo)，BAS系統(tǒng)已經(jīng)承擔(dān)了多項(xiàng)消防聯(lián)動(dòng)控制功能，并具備了標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的有關(guān)控制方式、響應(yīng)性、反饋顯示等技術(shù)要求。因此BAS和FAS之間有著緊密的聯(lián)系，特別是在火災(zāi)工況下，兩個(gè)系統(tǒng)需要共同完成消防聯(lián)動(dòng)控制BAS需要通過(guò)通信方式和FAS主機(jī)進(jìn)行接口，通過(guò)該接口接收FAS確認(rèn)的火災(zāi)報(bào)警信息，用來(lái)觸發(fā)模式控制。如圖所示：2.4接口處理2與低壓接口BAS通過(guò)和低壓配電系統(tǒng)接口來(lái)控制各種機(jī)電設(shè)備，通常環(huán)控系統(tǒng)采用馬達(dá)控制中心(MCC)來(lái)集中對(duì)風(fēng)