地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控研究論文
摘要：本文從地鐵安全和節(jié)能角度，提出了一種基于IFIX的機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案，該系統(tǒng)可以全面、有效的對地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備以及其他機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動化監(jiān)控及管理。并在緊急情況下，通過對車站運(yùn)行設(shè)備的調(diào)度及協(xié)調(diào)，使各種設(shè)備應(yīng)用充分發(fā)揮其作用，保障設(shè)備正常運(yùn)行，進(jìn)而保證乘客安全。
關(guān)鍵詞：地鐵；監(jiān)控系統(tǒng)；機(jī)電設(shè)備
一、概述
我國城市軌道交通建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時期，并且在未來數(shù)十年都將會是城市建設(shè)的重要領(lǐng)域。因為地鐵是人流聚集的公共場所并深處地下，為確保設(shè)備處于可靠、高效、節(jié)能的最佳運(yùn)行狀態(tài)，營造舒適安全的地下乘車環(huán)境，就必須全面、有效的對地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備和其他機(jī)電設(shè)備進(jìn)行自動化監(jiān)控和管理。尤其是在遇到阻塞或火災(zāi)等緊急情況下，通過對車站運(yùn)行設(shè)備的調(diào)度與協(xié)調(diào)，使各種設(shè)備應(yīng)用的作用充分發(fā)揮，保障設(shè)備正常運(yùn)行，進(jìn)而保證乘客安全。隨著對地鐵運(yùn)營安全和管理水平要求的不斷提高，機(jī)電設(shè)備的種類和數(shù)量多，分布廣，運(yùn)營過程中被監(jiān)控對象之間的關(guān)系越來越復(fù)雜，因此需要一種功能強(qiáng)大、實施方便、結(jié)構(gòu)簡單的機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱BAS)來對車站中的各系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)控和管理，提高工作效率，保證地鐵的正常運(yùn)營。
二、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分析
1.BAS的監(jiān)控范圍。一個典型車站的BAS控制的對象通常包括：環(huán)控系統(tǒng)(冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組、客氣處理機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管、新風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)、TVF風(fēng)機(jī)、射流風(fēng)機(jī)、U/O風(fēng)機(jī)、聯(lián)鎖風(fēng)閥、電動防火閥、全電動防火閥、二通調(diào)節(jié)閥、壓差調(diào)節(jié)閥、溫度傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、壓差傳感器等)、給排水系統(tǒng)(水泵、電動蝶閥)、照明系統(tǒng)(照明回路、事故照明)、人防門系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、自動扶梯系統(tǒng)及屏蔽門系統(tǒng)。由于地下車站的環(huán)控設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜、耗能多，而地面和高架車站的環(huán)控設(shè)備系統(tǒng)簡單，所以地下車站應(yīng)設(shè)置BAS，地面和高架車站一般不設(shè)BAS。2.BAS的組成。城市軌道交通BAS由設(shè)置在控制中心的中央級監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)置在各個車站車控室的車站級監(jiān)控系統(tǒng)及就地級監(jiān)控設(shè)備組成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為車站監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)、城市軌道交通骨干網(wǎng)和OCC(控制中心)局域網(wǎng)。車站監(jiān)控系統(tǒng)局域網(wǎng)與OCC局域網(wǎng)均采用冗余的高速以太網(wǎng)，局域網(wǎng)之間通過骨干網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳輸。
三、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
1.硬件設(shè)計方案。車站級BAS系統(tǒng)的.硬件體系包括兩部分，一是PLC控制器，二是現(xiàn)場設(shè)備。針對被控設(shè)備的特點，進(jìn)行現(xiàn)場I/O控制箱和傳感器的選型及配置，進(jìn)而釆用熱備冗余的PLC控制器構(gòu)建車站級BAS系統(tǒng)。通常會根據(jù)系統(tǒng)控制范圍、車站規(guī)模、控制設(shè)備的分布特點及工藝需求配置系統(tǒng)。對于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控需求，高架車站與地下車站有所不同，修建與地面上的高架車站，不需要設(shè)置隧道通風(fēng)系統(tǒng)。因此，高架車站系統(tǒng)設(shè)置一套冗余的控制器，要求控制器選型與地下車站一致，而地下車站系統(tǒng)需要分別在車站兩端設(shè)置冗余的主、從控制器。當(dāng)一臺控制器失靈時，另一臺自動投入運(yùn)行，保證系統(tǒng)正常運(yùn)作，負(fù)責(zé)對車站及所轄區(qū)間環(huán)控設(shè)備的監(jiān)控。為了實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控，系統(tǒng)控制器應(yīng)配置與電梯和自動扶梯、智能低壓控制柜設(shè)備、應(yīng)急照明電源、冷水機(jī)組等設(shè)備的數(shù)據(jù)通信接口以及與給排水水泵等的硬線接口。為了實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，要在現(xiàn)場布設(shè)二氧化碳濃度和溫濕度傳感器。在車控室設(shè)置系統(tǒng)與系統(tǒng)的通信接口，系統(tǒng)通過此接口接受系統(tǒng)發(fā)出的火災(zāi)模式指令，并按接收到的模式指令將所監(jiān)控的設(shè)備轉(zhuǎn)換成預(yù)定的火災(zāi)運(yùn)行模式狀態(tài)，將接收確認(rèn)信號反饋給系統(tǒng)。2.軟件設(shè)計方案。BAS系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控地下車站、區(qū)間隧道、高架車站內(nèi)各種正常運(yùn)營保障設(shè)施和事故緊急防救災(zāi)設(shè)施，是一個地理上分散的大型實時自動化監(jiān)控系統(tǒng)。其軟件架構(gòu)一般包括人機(jī)界面層、應(yīng)用數(shù)據(jù)處理層、接口通信層等。以Windows操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，根據(jù)機(jī)電設(shè)備的硬件特點和監(jiān)控需求，可采用美國通用電氣公司(GE)的ProficyHMI/SCADA-iFIX軟件平臺，利用IFIX組態(tài)軟件開發(fā)和設(shè)計地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)軟件架構(gòu)的人機(jī)交互界面HMI，實現(xiàn)操作人員和各監(jiān)控子系統(tǒng)之間的信息聯(lián)系。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，建立實時數(shù)據(jù)庫，采集相關(guān)數(shù)據(jù)并保存，查詢歷史數(shù)據(jù)，報警一覽及歷史報警數(shù)據(jù)查詢，生成、打印、保存日報表等功能。
四、系統(tǒng)功能
1.中心級功能。BAS網(wǎng)絡(luò)采用分層分布式現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，通過現(xiàn)場總線和RI／O與被控設(shè)備相連，監(jiān)視車站的通風(fēng)、空調(diào)、給水排水、照明、電扶梯、屏蔽門、人防門等系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)并對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制，配置與綜合監(jiān)控、FAS等系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信接口。2.車站級功能。BAS系統(tǒng)可以全面有效的對車站各系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行自動化監(jiān)控及管理，實時、自動、定時、現(xiàn)場就地監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)。為了達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的，可根據(jù)環(huán)境參數(shù)對環(huán)控設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)化控制和運(yùn)行工況轉(zhuǎn)換。為確保設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到最佳，可以采集、處理有關(guān)信息，建立實時數(shù)據(jù)庫，報警一覽、歷史數(shù)據(jù)查詢，從而進(jìn)行設(shè)備維修管理，為乘客提供一個舒適且安全的乘車環(huán)境。
五、結(jié)語
地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)屬于全新的智能化控制系統(tǒng)，對提高地鐵的運(yùn)營和管理的效率有巨大的作用。本文針對地鐵機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案進(jìn)行了具體的分析和研究，該系統(tǒng)涉及了較多專業(yè)設(shè)備監(jiān)控與運(yùn)行的要求，在以后的實踐中，我們要綜合運(yùn)用計算機(jī)、自動控制、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，結(jié)合地鐵實際情況，提高地鐵BAS系統(tǒng)對各類機(jī)電設(shè)備的智能化控制水平，提高工作效率，保證地鐵的正常運(yùn)營。
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