地铁环境与设备监控系统设计研究

地铁环境与设备监控系统设计研究
发布时间：2023-03-16T07:31:59.557Z 来源：《工程建设标准化》2022年37卷10月第20期作者：李慧明
[导读] 地铁是地下运输的一种形式，虽然它不需要采用地面交通管理，但是它的环境比较复杂，环境恶劣，地下控制相对封闭，需要安装照明、给排水、空调等设备，这一部分需要环境和设备的控制，所以，在发展过程中，必须加强计算机网络、通信、自动控制等技术的综合运用，并结合地铁实际情况，开展好BAS系统设计工作，提升 BAS系统智能化对各类机电设备的控制水平，保障地铁的安全有序运行。

李慧明
南瑞集团有限公司（江苏省南京市）211000
摘要：地铁是地下运输的一种形式，虽然它不需要采用地面交通管理，但是它的环境比较复杂，环境恶劣，地下控制相对封闭，需要安装照明、给排水、空调等设备，这一部分需要环境和设备的控制，所以，在发展过程中，必须加强计算机网络、通信、自动控制等技术的综合运用，并结合地铁实际情况，开展好BAS系统设计工作，提升 BAS系统智能化对各类机电设备的控制水平，保障地铁的安全有序运行。

关键词：地铁环境；设备监控；设计研究
引言
地铁环境与设备监控系统是一个独立的系统，它依托通信、计算机网络、系统集成、自动控制等一系列的技术，对车站的照明、环控、自动扶梯、消防等机电设备实行三级控制管理模式，以确保机电设备始终处在安全、可靠、高效的运行状态，进一步为乘客创造一个安全、舒适的乘车候车环境。

同时，当BAS系统出现火灾、列车故障等异常情况时，可以对各个电气设备的运行情况进行实时的采集和判断，并采用相应的火灾、阻塞等灾害工况模式，与各个电气设备进行协调工作，以进一步保护车站的环境和旅客的生命财产安全。

1.地铁环境与设备监控系统设计原则
地铁BAS系统是对地铁的照明、导向、排水，通风，空调，自动扶梯等进行全方位实时的自动监测与管理，重要作用保障地铁的安全、可靠、高效、节能运行，为乘客提供安全舒适的候车、乘车环境。

因此，地铁BAS系统的设计要遵循以下几点：第一，安全。

为了保证BAS系统的正常工作和数据的安全，必须建立防火墙、木马和病毒拦截机制，并对系统的数据存取和搜索范围进行调整，以阻止不法行为的侵入；要根据BAS的特点，制定出符合技术需求的设计方案，然后构建完整的通信平台，确保设计过程和运行技术的配合，使BAS系统更加先进、科学。

2.地铁环境与设备监控系统的功能分析
2.1.监视功能
首先，实现装置的动态图像显示。

在BAS系统中，操作人员可以通过BAS系统的人机接口来观察BAS设备的工作状态；此外，还可以查看设备的性能指标。

其次，有一个故障提醒。

一旦发现异常，BAS就会在人机界面上显示异常，提醒运营人员尽快解决，确保系统正常运转。

地铁BAS可实现的报警方式有三种：一是对开关装置的动作报警；二是模拟量装置的超限报警；三是对装置的状况进行预警。

2.2.控制功能
首先，设备控制功能。

在地铁车站设备控制方面，操作人员可以利用工作站进行有关设备控制，例如进行单体设备控制、实行时间表控制、实行焓值控制等。

其次，模式控制功能。

该功能的作用是对机电设备进行组控制，BAS的人机界面上设置控制屏幕，用户可以选择相应的设备来进行控制，也可以调整模式的参数，然后将数据发送到PLC，让相应的设备按照不同的方式工作。

一般说来，由于不同的技术需求，模式控制的模式也是不同的，模式控制可以根据系统的自动控制和人工控制来进行，模式控制可以分为异常控制、正常工况模式、节能模式、巡检模式、早晚换气模式控制、火灾/阻塞模式控制等。

2.3.显示功能
在地铁BAS系统人机界面，可实现对各项设备运行参数、运行动态、警示信号等信息的实时呈现，操作人员还可基于对应画面发出控制命令。

画面显示类型主要包括以下几种：一是设备状态分区域显示，在地铁BAS系统人机界面，可实现对各区域系统状况的分区域显示，操作人员通过相关的画面，进而有效掌握相关区域的设备运行状况。

二是显示控制方式，在 BAS的人机界面上，可以看到系统和设备的控制方式和权限。

三是利用 PLC对地铁 BAS系统中的设备进行数据统计，并将其与 BAS系统对应的设备的运行状态、运行参数等进行数据统计，并将其显示在相关的屏幕上。

四是运行方式显示，在 BAS系统中，可以将各模式的实际工作状况、模式、装置的对比状况、执行效果等进行显示，并以不同的色彩进行显示，从而为操作人员在运行模式中发现设备的故障等问题提供了有效的方便。

3.地铁环境与设备监控系统的结构及方案设计
3.1.地铁地下车站BAS系统设计
本地铁BAS系统与地铁照明系统、给排水系统、通风系统等系统密切相关，本系统主要包括 PLC控制器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、 RI/O模。

该 BAS是根据地铁车站的设计需求而设计的，采用两端冗余控制器的全总线网络架构。

地铁 BAS系统分为 A端和 B 端， A端对应于车站消防控制室一侧的环控系统电气控制中心，B端对应的是与车站控制室一侧相偏离的环控系统电控室，并以A端为主导，以B端为辅助，两端电控室均装配有控制器，为保证系统的稳定性，两端的控制器均为两组相一致配置的控制器构成的冗余控制器，在车站控制室中装置通信网关，以此实现BAS系统与火灾报警系统的有效交互，同时，通信网关和 A端控制器的连接。

控制室的综合备用盘内装有 RI/O, BAS系统选择冗余的 ControlNet现场总线，利用现场总线将 A. B两个控制器有效地连接起来，而综合备用盘则通过内置 RI/O 接口与现场总线相连，并将 BAS系统与 RI/O以及其它系统通信网络关连接，同样是通过现场总线实现的。

另外，BAS与综合监测系统之间采用 A端控制器进行通信， A端控制器配有双以太网卡，可建立链接将BAS系统信息传输至综合监控系统。

地下车站BAS系统的RI/O装备于系统远程控制箱中，RI/O与现场设备相连接，并在站厅站台、区间配电室、环控机房等地方设置分布式RIO控制柜/箱。

BAS系统控制器通过现场总线向 RI/O传送数据，实现对现场设备的监控。

BAS系统为采集车站环境信息，在站台、站厅、水管等区域装备有一系列传感器，根据调整二通阀，对空调制冷系统进行制冷，调整站厅、站台和设备区环境参数。

通风系统通过智
能低压单元的风机风口和阀门，依托现场总线与控制器相连，智能照明、冷水机房中冷水机组控制器等系统都设置有相应的通信接口，通过现场总线与控制器相连，进而达成BAS系统对各专业系统设备的监控。

3.2.地铁车辆段BAS系统设计
由于 BAS系统对地铁车辆段的监测设备较少，因此，该 BAS系统被设计为 ControlNet全总线网络架构，系统选取一套冗余控制器全总线系统架构，且本控制器与前文控制器属于是相同型号，控制器经由现场总线与RI/O相连，从而达到对 BAS系统进行有效监测的目的。

基于智能低压模块的部分设备通过智能低压通信网关与BAS连接，实现 BAS对通风空调系统设备的监视和控制，依托RI/O模块与各传感器、二通阀等设备相连，依托通信接口模块与动力照明、给排水等系统相连，进而达成对该部分系统设备的监控。

另外，车辆段BAS系统设计有维修工作站，作为整个系统的重要组成部分，其配备有特定的诊断维护工具软件，一旦系统出现有异常情况，则可通过该功能模块进行维修维护，并且维修工作站还可实现软件更新升级、系统监测诊断等功能。

通过 PLC控制器上的以太网网卡连接到车辆段 ISCS综合监控系统，通过 BAS和维护工作站的实时数据，将 BAS系统和维护工作站的数据传送到综合监视和控制平台，实现了系统的一体化。

3.3.地铁停车场BAS系统设计
就地铁停车场BAS系统设计而言，系统结构和功能基本等同车辆段，因为该系统所需监控的机电设备相对偏少，所以本系统利用智能低压模块连接通风和空调系统设备，依托RI/O模块与各传感器、二通阀等机电设备相连，通过智能通信网关与动力照明、给排水等通讯接口模块进行连接，将双以太网网卡连接到整个监控系统，使整个停车场 BAS系统之间的信息互联和传输，从而实现了整个系统热备冗余和集成化。

4.结束语
综上所述，为了保证地铁交通的正常运行，全面有效地实现了各类车站设备的自动化监测与管理，并对相关数据进行了采集和处理，并对其进行了记录和维护管理；此外，为了满足紧急状况下的报警和疏散乘客的需要，地铁交通还设置了火灾报警系统，防排烟系统，消防应急疏散系统。

为了使这些系统和设备能够有效地相互联系和监测控制，所述这些功能皆依赖于地铁的环境和设备监控系统。

参考文献
[1]王建文.地铁环境与设备监控系统设计中值得注意的几个问题[J].城市轨道交通研究,2013,16(06):85-87+112.
[2]刘颖,江泳.地铁车站级环境与设备监控系统设计和实施[J].电气技术,2012,(12):48-52.。