摘 要：機場設備管理系統(tǒng)具有可靠性要求高、安全措施要求高、電磁兼容性要求高、能源計量和設備監(jiān)控管理系統(tǒng)需要更強、特殊設施設備更多等諸多特點，與普通民用建筑相比，具有統(tǒng)一管理的需要。根據航空港特點，完成照明組件、空調組件和集水坑組件等系統(tǒng)設計，對設備進行監(jiān)控、管理與計量能源。上位機界面采用Webtalk通過BACNetIP協議將數據傳輸到網關，網關連接控制器，控制和管理終端設備。Vistools完成控制程序設計，整合成相應功能模塊，將數據傳輸到控制器。用戶界面建立組態(tài)界面，通過無線物聯網系統(tǒng)實現能源計量與設備監(jiān)控。

關鍵詞：航空港;空調組件;集水坑組件;能源計量;設備監(jiān)控

中圖分類號：TK31 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）22-0050-05

Abstract： The airport equipment management system has many characteristics， such as high reliability， high security measures， high electromagnetic compatibility， stronger energy measurement and equi5UfaqecXnVRXOFpJDWOLLJS9lG19vWbwOIQolzeo+V4=pment monitoring management system， more special facilities and equipment， and so on. Compared with ordinary civil buildings， there is a need for unified management. According to the characteristics of the airport， complete the lighting components， air conditioning components， water collection pit components and other system design， monitoring， management and energy measurement of the equipment. The upper computer interface uses Webtalk to transmit data to the gateway through BACNetIP protocol， and the gateway connects to the controller to control and manage the terminal equipment. Vistools completes the control program design， integrates into the corresponding functional modules， and transmits the data to the controller. The user interface establishes the configuration interface， and the energy measurement and equipment monitoring are realized through the wireless Internet of things system.

Keywords： airport; air conditioning module; sump assembly; energy metering; equipment monitoring

“十三五”期間，我國推進通用機場“縣縣通”的市場條件和需求是潛在而巨大的，通用機場建設數量不足，是制約我國通航產業(yè)快速發(fā)展的重要原因，大力建設通用機場勢在必行?！吨袊裼煤娇瞻l(fā)展第十三個五年規(guī)劃》明確了“十三五”時期民航發(fā)展的重要任務，明確指出構建國家綜合機場體系，航空港能源計量與設備監(jiān)控管理系統(tǒng)的安全運行對保障機場的安全、正常運行十分重要[1-3]。

北京、成都等國內眾多城市在進行新機場建設或機場擴建工作，構建航空港能源計量與設備監(jiān)控管理系統(tǒng)是智能化綜合性機場順利運行的基礎和保障[4-6]。

1 計量監(jiān)控管理系統(tǒng)整體方案設計

能源計量與設備監(jiān)控管理系統(tǒng)上位機界面采用 Webtalk，保證上位機界面能夠通過網絡連接在網頁界面中控制各種不同的電器元件，采用樓宇數據管理BACnet IP協議接入局域網中，并且能夠直接讀出數字控制系統(tǒng)（DDC）的按鈕值進行分析。Webtalk下端為智能網關BR50，可以對接BACnet MS/TP控制總線。連接以太網接口RJ-45，支持多種協議[7-8]。

使用Vistools軟件進行程序編寫，在Vistools中編寫由BR50帶動現場控制器DDC，使得相互連接的DDC產生動作，現場控制器的連接方式為并行。其中，DDC包括BCX-H1216、BCX-E466等。在不同DDC下端連接風閥驅動器、溫度傳感器、電能計量裝置等設備。

相應的程序通過Vistools軟件下載進入不同的DDC中，使得DDC能夠帶動控件動作。完成系統(tǒng)組態(tài)界面的建立，采用上位機Webtalk。在Webtalk中利用在Vistools里已經編制好的程序建立組態(tài)界面，產生直接在界面中顯示出設備狀態(tài)的效果，甚至能夠達到在網頁中控制具體設備的有效目的。管理設計構成一個整體，達到在電腦上進行智能控制、監(jiān)控和計量的效果。

2 空調閥控系統(tǒng)設計

空調閥控系統(tǒng)能夠通過開關完成手動與自動地切換設計空調的控制模式。在自動模式的情況下能夠有多個用戶利用設計開啟的時間來達到控制空調風閥狀態(tài)的效果;在手動情形下能夠通過現場開關對空調的風閥進行調整。

溫度的調節(jié)是采用水閥的開度來控制，達到手動調節(jié)大小或者是自動調節(jié)大小的目的，在自動的情形下通過采集溫度與濕度數據，解析航站樓中室內的風閥大小。閥門組件如圖1所示。假設設置的溫度與實時溫度不同，利用Proportiral Integral（PI）進行控制，改變水閥的大小，驅使環(huán)境溫度向設置溫度靠攏，目的是到達設置的溫度，可以實現控制溫度的效果。在溫度偏低的情形下，系統(tǒng)會中斷風閥的工作，使水閥百分百運行來實現升溫的目的。通過采集到的溫度和濕度及預設值來實現智能控制，利用采集到的數據儲存在后臺形成圖表。

當系統(tǒng)本地遠程控制點為遠程控制時，即程序自動控制時，時間處于用戶設置的時間段內且系統(tǒng)防凍報警點狀態(tài)為未報警狀態(tài)（OFF）下，系統(tǒng)會自動打開風機。系統(tǒng)會統(tǒng)計該系統(tǒng)運行的時間以及啟停的次數。

根據用戶設定的季節(jié)以及溫度，水系統(tǒng)會自動調節(jié)水的類型，空氣流過冷水或熱水會相應地降溫或者升溫。系統(tǒng)中的水閥會根據設定的溫度與實際的溫度進行PI調節(jié)，最終輸出控制水閥的開度，達到控制溫度的目的。為了防止水系統(tǒng)因水結冰而堵塞管路，因此設定該系統(tǒng)在不運行時，即未調節(jié)水閥時，水閥最小開度為30%。若該系統(tǒng)防凍報警點處于報警狀態(tài)，則此時為了使水系統(tǒng)解除報警狀態(tài)，將該水閥的開度調到最大100%。加快水流流量，迅速解決防凍報警，使系統(tǒng)正常運行。閥門系統(tǒng)組態(tài)界面如圖2所示。

當系統(tǒng)正常工作，濾網無擁堵現象以及未出現結冰時，系統(tǒng)采取的方式為自動控制，7：00至22：00設置為工作時間。在這個時間段內調試時，控制系統(tǒng)會打開，系統(tǒng)無擁堵現象，風閥可以達到最大程度。如果選擇冬夏季切換按鍵為夏季，用戶要求設置的溫度為22 ℃，當控制系統(tǒng)溫度傳感器檢測到目前室內的溫度為21.4 ℃時，比設置的溫度值要低，此時水閥控制度達到最小值30%。

如果設置冬夏季切換按鍵為冬季，溫度為22 ℃高于室內實際測試溫度21.4 ℃，當前系統(tǒng)則要設置加大水閥，促使室內溫度升高。利用程序PI控制，得出當前閥門開度為82.15%。

3 污水排水系統(tǒng)設計

設計降雨天在航站樓中排水的情形，本地遠程開關實現設備采用本地強電接觸器控制或者使用遠程繼電器控制。采用2臺泵體進行設置，運用雙水閥，保證系統(tǒng)存在余量控制。水泵系統(tǒng)組態(tài)界面如圖3所示。

建立現場控制器，由于要在下雨天排水，所以首先要先檢測水位高低，設有3個水位（低水位、高水位和超高水位）。如果要想泵體開始工作那么水位先到達低水位后水泵一定會有準備工作的趨勢，當水位達到高水位后才開始真正的工作，這時候運用一個FlipFlop程序為高水位在未達到高水位時保持為0，處于SET置位，為低水位在未達到低水位時保持為1，處于復位。

系統(tǒng)采用雙泵設計，水位達到了超高水位需要兩個泵一起工作的情況，設計本地遠程切換按鈕，需要本地遠程切換按鈕的值為1，并且水位超高位處于1的狀態(tài)。實際工作會存在泵損壞情況，若泵損壞，則對應的數值就會變?yōu)?。任意一個泵損壞時，通過OR程序控制輸出的值為1。水泵故障組態(tài)界面如圖4所示。

現場采用220 V電壓的強電控制，通過接觸器、斷路器等設備控制回路通斷。能夠通過遠程樓控控制運用24 V的繼電器。設置遠程本地切換開關，使得其能夠通過本地強電也能通過樓宇控制。本地遠程開關，當其在ON位時是本地控制，需要在本地控制的情況下且達到高水位，水泵才開始工作。

為了確保設備能夠一直檢測水位正常工作，需要加入一個輪詢作用的程序。設計泵能否啟動的初始條件，使用ONE SHOT來檢測是否為1的狀態(tài)保存到寄存器中。

高水位及超高水位水泵組態(tài)界面分別如圖5和圖6所示。

4 能源計量綜合分析

系統(tǒng)根據企業(yè)用能現狀，實現能耗駕駛艙功能，在一張圖形中能夠瀏覽企業(yè)各種能源的能耗數據，方便用戶及時準確掌握能耗數據。以數據列表、流程圖、曲線的形式展示企業(yè)實時能耗數據的數值，把數據按車間、工序、班組進行逐級顯示，實現能源數據的分類、分項數據統(tǒng)計，并可實現能源數據的逐級展示。直觀顯示各廠區(qū)、車間單位能源消耗情況及各項能耗相關數據，從企業(yè)-車間層層顯示各用能單元的能耗數據，包括用電、排水等能耗數據，提供企業(yè)級的用能同比、環(huán)比分析及日月年曲線數據查詢，企業(yè)各車間用電排名數據。對用電、用水等實現分區(qū)域、分部門、分項統(tǒng)計分析功能。支持按照用戶自定義篩選條件查詢數據，并輸出圖表及分析報告。對生產工序進行能耗數據分析功能，如選礦電耗、碎礦電耗、磨礦電耗、浮選電耗、壓濾電耗、尾砂輸送、井下排水、壓風和提升電耗等工序電耗，用戶可根據快捷查詢條件快速定位，根據不同時間維度查詢到所需的曲線數據，進行不同單位之間的能耗對比。統(tǒng)計數據自動生成報表，可供導出。以能源消耗數據作為基礎，對班組的實際能源消耗進行用能情況分析，監(jiān)控平臺如圖7所示。

以能源消耗數據作為基礎，對班組的實際能源消耗進行用能情況分析，并對企業(yè)重點設備建立限制指標，如提升系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及供風系統(tǒng)等單耗指標，將實際指標值與內控指標值進行對比分析，判斷單耗指標（能源消耗）是否合理。針對企業(yè)內的重點設備進行用能總覽，包括各類重點設備的監(jiān)測數量，以及設備的用能、當前功率、功率過載等情況。企業(yè)能源平衡分析，包括線損統(tǒng)計分析、變壓器損耗等，查詢區(qū)域選擇時間日期區(qū)間，默認查詢當日。統(tǒng)計父級總表與二級子表總和的損耗分析，包括這段時間內的父級用能、子級用能，損耗量、損耗值，自動生成能源統(tǒng)計平衡表。超出正常范圍的結合預警模塊進行及時提醒，告警規(guī)則如圖8所示。

系統(tǒng)提供能耗數據的預警，預警規(guī)則設置告警的類型、告警的級別、項目的類型、告警的項目、告警的標題以及通知人員等信息。針對不同類別的告警項目有不同的配置方式。如針對能耗預警，可配置告警維度（分鐘、小時、天、月、年），能源類型等。平臺針對遙測越限有針對性的單獨處理界面，可支持遙測越限值配置一鍵式的導入和導出，數據項（電壓、電流、功率因數等）越上限、越下限告警，解決企業(yè)遙測點眾多難以維護的問題，如圖9所示。

系統(tǒng)內置通用格式的能耗數據統(tǒng)計報表，同時用戶可基于EXCEL工具自定義電量數據報表模板（遵循系統(tǒng)預置數據填充項格式），開發(fā)生產業(yè)務數據分析報表，支持導出EXCEL功能。支持與大多數系統(tǒng)的數據對接。如現場主提升系統(tǒng)、主排水系統(tǒng)及供風系統(tǒng)進行數據對接，并對各系統(tǒng)相關運行數據進行展示。系統(tǒng)具備人工補錄功能，為防止設備異?；蛐略觥n案回路調整、數據遺漏等情況導致原有數據庫記錄不合理，可通過人工補錄數據的方式使數據更準確、更完整地反映事實。支持能源及原始表碼數據的手工錄入和人工修正功能，包括企業(yè)、車間、設備等各類能耗數據、表計原始數據等。支持批量化統(tǒng)一格式導入，如圖10所示。

系統(tǒng)數據上傳模塊采用成熟的JAVA開發(fā)架構，可獨立運行，企業(yè)接入端系統(tǒng)與其他平臺之間的通信模式采用客戶端和服務端請求應答的模式。傳輸層基于TCP/IP協議，應用層基于HTTPS協議，在應用層傳輸的業(yè)務數據采用交互格式。針對不同用能種類，通過在各個重點節(jié)點增加計量裝置或運用計算功能等方式監(jiān)測能源使用及流向情況，同時根據企業(yè)的產品特點、生產工藝等需要，將設定在各環(huán)節(jié)、各設備的能源計量點，科學合理編制網絡圖，最終以能源流向網絡圖形式表明用能單位的能源流向和全過程。

5 結論

通過航空港能源計量與設備監(jiān)控管理系統(tǒng)建設，開展基于控制、網絡、驅動等技術的航空港輸配電智能系統(tǒng)研究。基于航空港設備監(jiān)控系統(tǒng)完成航空港內機電系統(tǒng)與設備正常運行的集中管理與維護。使航空港輸配電在舒適、快捷、有效服務的要求前提下，實現節(jié)約人工成本，優(yōu)化運行方式，降低工作能耗。

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作者簡介：潘曉妮（1984-），女，工程師。研究方向溫濕度計量檢測。