周會(huì)媛

摘 要：本文對(duì)地鐵環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱BAS）的監(jiān)控對(duì)象、功能、結(jié)構(gòu)等進(jìn)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(duì)地鐵各類機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，達(dá)到為乘客提供舒適安全的候車環(huán)境，確保地鐵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效防災(zāi)救災(zāi)，集中協(xié)調(diào)各類機(jī)電設(shè)備有序、節(jié)能、高效的運(yùn)行，保證地鐵系統(tǒng)安全、可靠，提高運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化管理程度的目的。

1.1 監(jiān)控對(duì)象

BAS對(duì)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(jī)電系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控對(duì)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?xì)怏w濃度等參數(shù)。

1.2 系統(tǒng)功能

BAS主要功能是對(duì)分散的機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理，包括狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷和報(bào)警；監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度；發(fā)生火災(zāi)或阻塞時(shí)，切換到相應(yīng)控制模式；執(zhí)行ISCS的指令。BAS既可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理，又可在ISCS調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)多個(gè)車站聯(lián)動(dòng)。BAS集成到ISCS中，使監(jiān)控范圍更加廣泛，實(shí)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(jí)、車站監(jiān)控級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)構(gòu)成分層、分布式的控制系統(tǒng)。

2.1 中央監(jiān)控級(jí)

中央監(jiān)控級(jí)由ISCS實(shí)現(xiàn)，對(duì)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(jìn)行集中監(jiān)控管理。通過與各車站級(jí)通信，來監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和模式；監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)；統(tǒng)計(jì)能耗和故障診斷，優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行；發(fā)生火災(zāi)或阻塞時(shí)，切換到相應(yīng)控制模式。

中央級(jí)BAS通常配置一臺(tái)維護(hù)工作站，兩臺(tái)冗余操作工作站、兩臺(tái)冗余服務(wù)器和打印機(jī)等設(shè)備，通過冗余的工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行局域網(wǎng)通信。中央級(jí)設(shè)備通過冗余工業(yè)交換機(jī)接入ISCS骨干環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。

2.2 車站監(jiān)控級(jí)

在地鐵車站、車輛基地和主變電站等地設(shè)置車站級(jí)BAS，監(jiān)控機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)時(shí)采集溫濕度等環(huán)境參數(shù)，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、電動(dòng)閥門和開關(guān)等，來調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境；上傳監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并執(zhí)行中央級(jí)的監(jiān)控命令；與FAS通信，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，切換到消防控制模式；對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)及查詢等。

PLC作為車站級(jí)控制器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、處理和控制。操作工作站由ISCS實(shí)現(xiàn)，選用工業(yè)計(jì)算機(jī)，通過可視化組態(tài)監(jiān)控。車站級(jí)通過冗余交換機(jī)接入骨干網(wǎng)與中央級(jí)通信。車站級(jí)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(jí)控制器PLC對(duì)采集的設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)等信息進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和存儲(chǔ)，通過通信模塊采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，控制設(shè)備運(yùn)行。通過遠(yuǎn)程I/O通信模塊，實(shí)時(shí)采集各類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；通過以太網(wǎng)通信模塊，將現(xiàn)場(chǎng)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(cè)點(diǎn)的采集值和設(shè)定值，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)閥門等執(zhí)行器，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度。

以地下車站為例，車站級(jí)BAS設(shè)置兩套冗余的PLC對(duì)本站和相鄰區(qū)間隧道一半范圍內(nèi)的機(jī)電設(shè)備和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控調(diào)節(jié)。當(dāng)區(qū)間阻塞時(shí)，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(jí)通信發(fā)生故障或車站級(jí)操作站故障，無法自動(dòng)控制時(shí)，車站操作人員按下IBP按鈕手動(dòng)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(chǎng)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)，生成相關(guān)報(bào)表；通過圖形用戶界面，實(shí)時(shí)展示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信息、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)和流程圖等；設(shè)置各類設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)送控制命令等。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)

現(xiàn)場(chǎng)級(jí)主要采集現(xiàn)場(chǎng)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)，監(jiān)測(cè)各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行和就地操作?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備包括遠(yuǎn)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(chǎng)各類風(fēng)機(jī)、閥門、水泵、照明設(shè)備、UPS、電扶梯設(shè)備、空調(diào)機(jī)組、冷水機(jī)組、變頻器等機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)、故障報(bào)警等信息；采集各環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)等；通過ModBus Plus現(xiàn)場(chǎng)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(shí)際情況，設(shè)計(jì)BAS配置方案。BAS結(jié)合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，協(xié)調(diào)地鐵線路機(jī)電設(shè)備有序、高效運(yùn)行，有效降低能耗，提高運(yùn)營(yíng)管理水平。

參考文獻(xiàn)

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

（作者單位：廣州地鐵集團(tuán)有限公司）