第2章環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)

第2章環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)

2.1概述

地鐵通風空調系統(tǒng)是為滿足和保證人員及設備運行所需內部空氣環(huán)境的關鍵工藝系統(tǒng)，是地鐵中不可缺少的一個重要組成部分，諸如照明、給排水、導向、屏蔽門、電扶梯等機電設備又是直接服務乘客的，其運行狀態(tài)關系到地鐵的服務質量。監(jiān)控及管理上述各類設備運行的地鐵環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)在地鐵運營中處于較重要的位置。環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)，英文簡寫為EMCS，我國地鐵規(guī)范成其為BAS。BAS系統(tǒng)是一個典型的集成系統(tǒng)，它具備集成系統(tǒng)的3個基本特性：開放系統(tǒng)、應用需求和接口。

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

2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設備

環(huán)控系統(tǒng)設備主要是車站和隧道的通風主調系統(tǒng)，包括車站通風空調系統(tǒng)和隧道通風系統(tǒng)。

1．車站通風空調系統(tǒng)

(1)公共區(qū)通風空調系統(tǒng)設備此類設備組成的通風系統(tǒng)習慣稱之為“大系統(tǒng)”，同時兼做車站公共區(qū)排煙系統(tǒng)。一般由組合式空調機組、空調新風機、回排風機、消聲器、電動組合風閥、多葉調節(jié)閥、防/排煙防火閥、新風井、風道、混合室和風管等部分組成。

2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設備

(2)車站設備與管理用房通風空調系統(tǒng)設備

小系統(tǒng)指車站設備管理用房通風空調系統(tǒng)(兼排煙系統(tǒng))。由空氣處理機、送風機、回排風機、排風機、消聲器、(耐高溫)多葉調節(jié)閥、防/排煙防火閥、風管等部分組成，一般位于車站站廳層兩端的環(huán)控機房和小系統(tǒng)通風機房內。2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設備

(3)空調水系統(tǒng)設備

指車站制冷空調循環(huán)水系統(tǒng)。供冷方式又分為集中供冷和分站(獨立)供冷。BAS系統(tǒng)的監(jiān)控對象是：冷水機組、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔、差壓調節(jié)閥、二通調節(jié)閥等，測點是：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)及車站設備管理用房空調器提供冷源，冷源是冷凍水。水系統(tǒng)由兩個循環(huán)組成：冷凍水循環(huán)和冷卻水循環(huán)。BAS的調節(jié)點一般是末端裝置，及調節(jié)閥。2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設備

(4)各類傳感器、執(zhí)行器

這些設備主要是用于環(huán)控系統(tǒng)，如用于檢測空氣參數的溫、濕度傳感器(分室內、室外及風管式)、二氧化碳濃度傳感器等?？照{水系統(tǒng)用的壓力、壓差傳感器、變送器，電磁流量計、水管式溫度計，感溫元件一般是PT100或PT100的熱電阻，經變送器轉換為標準0～10V信號。2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設備

2．隧道風系統(tǒng)設備這類設備的作用域是隧道，包括區(qū)間隧道和車站隧道。它們在正常運營情況下用于排熱換氣、災害情況下用于定向排煙、排熱和送新風。設備一般包括：區(qū)間隧道風機(TVF)，配線隧道風機，車站隧道風機，相關組合風閥，隧道洞口的風幕機。

2.1.1環(huán)控系統(tǒng)設備

3．給排水設備

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

7.人防門8.防淹門2.1.2設備分布特點BAS所控設備分布特點是：車站兩端是環(huán)控系統(tǒng)設備的集中安裝地，如風機房、冷水機房等，而其他設備除電扶梯、排水設備、站廳站臺的空氣參數傳感器等分布不規(guī)律外，基本上都集中在車站兩端的不同位置。2.2系統(tǒng)設計與構成

2.2.1系統(tǒng)結構與構成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)是一個以骨干網為基礎的、地理上分散的、分層分布式系統(tǒng)結構的大型SCADA系統(tǒng)，從邏輯上講，硬件系統(tǒng)縱向包括3個層次(如圖所示)。2.2.1系統(tǒng)結構與構成1.中央級監(jiān)控系統(tǒng)主要位于OCC，由中央實時服務器、中央歷史服務器、操作員工作站、工程師工作站、打印設備、網絡設備、大屏幕或模擬顯示設備等計算機及網絡硬件構成，軟件則包括操作系統(tǒng)、大型數據庫、系統(tǒng)應用軟件、應用軟件開發(fā)與維護平臺、網管軟件其他輔助軟件等。2.2.1系統(tǒng)結構與構成

2.車站級監(jiān)控系統(tǒng)車站級監(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，具體包括車站監(jiān)控局域網、打印機、后備操作盤等設備。2.2.1系統(tǒng)結構與構成3.現場控制級設備位于車站各就地監(jiān)控點或數據采集點，具體包括各類傳感器、執(zhí)行器、遠程I/O模塊、接口模塊或裝置等。車站BAS系統(tǒng)構成如圖所示：

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

指監(jiān)控層設備，如網絡設備、服務器、監(jiān)控工作站、維修工作站(工程師站)、打印設備、存儲設備、模擬屏或大屏幕等，這些設備用來完成人機交互及數據服務，是BAS和操作及管理人員的接口設備2.2.2系統(tǒng)設備2接口及控制設備

3傳感器及執(zhí)行器

2.2.3系統(tǒng)網絡1車站監(jiān)控網：一般選擇以太網，符合IEEE802.3(U)規(guī)約2控制網：是指用于控制器之間傳遞實時數據的網絡2.2.4系統(tǒng)接口對于一個集成系統(tǒng)而言，接口形式無外乎3種方式：硬線I/O接口，低速率異步串行接口和網絡接口。對于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)供電采用獨立、集中、不間斷供電方式較好，其性質應屬于一類負荷，后備時間不小于30min。由于BAS系統(tǒng)控制箱柜不是集中安裝的，且線纜長度及覆蓋面積較多，因此需要嚴格考慮系統(tǒng)的接地問題。系統(tǒng)分保護地、工作地和屏蔽地，對于地鐵的特殊情況，一般將保護地和屏蔽地接在地鐵綜合接地網上。由于地鐵的供電系統(tǒng)的迷流影響，地電位變化較大，應避免多點接地。BAS系統(tǒng)控制設備的內部電路可以邏輯的浮空，但應將與現場信號連接的控制設備24V電源單點單獨接在地鐵的綜合接地網上。2.3系統(tǒng)功能

2.3.1中央級功能

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

（1）設備監(jiān)控與管理（2）運營調度及管理

OCC的模式控制與操作包括兩方面：一是對隧道系統(tǒng)的非正常及災害模式和早晚換氣模式的控制，二是給車站系統(tǒng)提供模式表。下圖描述了在OCC自動模式、手動模式如何實現及最終模式編號如何產生。

2.3.1中央級功能（3）在線幫助與決策支持

（4）系統(tǒng)安全管理

（5）通用人機界面功能

（6）時鐘同步

2.3.1中央級功能2中央級維護功能

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

2.3.2車站級功能1．實時監(jiān)控與聯動控制

2．車站環(huán)境參數監(jiān)控

3．車站空調系統(tǒng)控制

2.3.2車站級功能4．大系統(tǒng)設備的優(yōu)化與智能控制

5．設備控制6.防災聯動控制

7．緊急后備操作

8．子系統(tǒng)獨立性

2.3.2車站級功能9.智能、優(yōu)化與調節(jié)控制

10．用戶友好的監(jiān)控功能11．系統(tǒng)安全措施

12．報警監(jiān)控與管理功能

13．消防聯動

2.3.2車站級功能14．系統(tǒng)恢復與保持功能

15．系統(tǒng)自診斷功能

16．系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控

17．參數化系統(tǒng)

2.3.3就地級功能1．信號采集、轉換及傳輸功能2．顯示與診斷功能

3．數據傳輸和協議轉換功能

4．單臺設備控制功能

5．連鎖控制

2.4接口處理1與FAS接口

根據國標，BAS系統(tǒng)已經承擔了多項消防聯動控制功能，并具備了標準中規(guī)定的有關控制方式、響應性、反饋顯示等技術要求。因此BAS和FAS之間有著緊密的聯系，特別是在火災工況下，兩個系統(tǒng)需要共同完成消防聯動控制BAS需要通過通信方式和FAS主機進行接口，通過該接口接收FAS確認的火災報警信息，用來觸發(fā)模式控制。如圖所示：2.4接口處理2與低壓接口BAS通過和低壓配電系統(tǒng)接口來控制各種機電設備，通常環(huán)控系統(tǒng)采用馬達控制中心(MCC)來集中對風