關于軌道交通機電設備監(jiān)控系統(tǒng)結構優(yōu)化的探討

黎洪洲

（武漢職業(yè)技術學院，湖北 武漢 430074）

在我國經(jīng)濟水平迅速發(fā)展以及城市規(guī)模不斷擴大的推動下，我國城市交通得以快速發(fā)展的同時，也面臨著巨大的市場挑戰(zhàn)，在軌道交通建設中，環(huán)控空調、給排水、照明、通風以及自動電（扶）梯等所有機電設備的重要性與作用也越來越突出。軌道交通機電設備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）是一種運用先進計算機技術、控制管理方法以及通信設備等對地鐵全線一切車站、車輛段以及區(qū)間隧道等場所內所使用的機電設備進行實時、有效的監(jiān)視、管理、控制，使車站相關救災設施能夠在發(fā)生火災事故時有效地運行，最大限度保障人身安全、財產(chǎn)安全等，并有效實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、合理優(yōu)化資源配置以及提高設備管理水平的綜合自動化系統(tǒng)。

1 傳統(tǒng)的BAS系統(tǒng)結構

分層分布式現(xiàn)場總線結構網(wǎng)絡是BAS系統(tǒng)所采用的主要控制方法，編輯邏輯控制器（PIC）設備、現(xiàn)場傳感器以及維護終端是其主要組成部分，而低壓動力照明系統(tǒng)、車站隧道通風系統(tǒng)、車站給排水系統(tǒng)、電（扶）梯系統(tǒng)、車站設備管理用房區(qū)與公共區(qū)的通風空調系統(tǒng)以及空調水系統(tǒng)等所有機電設備則是其主要監(jiān)控對象。

圖1所示為某一典型地下車站的BAS系統(tǒng)構成。其中，F(xiàn)AS為火災報警系統(tǒng)，火災模式下，其可向BAS發(fā)出火災模式指令，使BAS控制器能夠根據(jù)預定的工況轉入至災害模式，并及時啟動相關救災設施；EPS為應急電源系統(tǒng)；CPS、CPU以及CRP分別為電源模塊、中央處理器及數(shù)據(jù)同步模板；IBP為應急后備操作盤；NOM與NOE則為MB＋總線模塊與以太網(wǎng)模塊；ISCS為綜合監(jiān)控系統(tǒng)；SEG為 MB＋總線網(wǎng)關；PRA為模塊箱處理器；I／O為輸入／輸出單元。

所有機電設備一旦完成生產(chǎn)與現(xiàn)場安裝，即應立即對其進行調試，當確定其可正常使用、安全運營后，方可投入使用。但是，由于目前我國地鐵線路建設具有線路長、開通時間緊以及高質量要求等特點，加上前期土建與設備安裝所能夠壓縮的建設工期極為有限，而BAS系統(tǒng)結構調試工作一般需3～4個月方可完成，加上其是一項極為繁雜且工作量極大的工作，主要體現(xiàn)在：由于BAS系統(tǒng)結構所采用的接口主要以硬線接口為主，這就要求增加I／O模塊，當I／O模塊箱與硬線接線接口數(shù)量達到一定程度時，將會對設備安裝與設備本體調試完成工作產(chǎn)生極大依賴性；此外，由于BAS系統(tǒng)所要監(jiān)控、管理及控制的設備較多且極為分散，加上其除了要完成點控外，還必須完成大量的策略控制，例如，站臺站廳的溫濕度PID控制，火災模式下的排煙模式控制與電、風、水專業(yè)模式控制等。因此，就目前而言，雖然已采用多工作面的調試方式對BAS系統(tǒng)進行調試，但是，諸多地鐵線路不僅依然無法于開通前完成全面的調試工作，而且還在一定程度上增加了成本費用。因此，為了能夠按時開通地鐵線路并于線路開通前盡量完成全面的調試工作，除了要狠抓工程建設進度及質量外，還應對BAS系統(tǒng)結構進行一定的優(yōu)化處理。

圖1 某一地下車站的BAS系統(tǒng)構成示意圖

2 機電設備監(jiān)控系統(tǒng)結構優(yōu)化的可行性分析

BAS系統(tǒng)與工業(yè)系統(tǒng)控制基本相同，除了均是由集中控制向分散控制發(fā)展外，其底層設備亦由被控狀態(tài)升級為自身智能化。據(jù)研究調查發(fā)現(xiàn)，多年前，諸多AC400 V、AC10 kV以及DC750 V或DC1 500 V的開關柜均以采用接硬線直接接入變電所綜合自動化的方式，而要想有效實現(xiàn)變電所自動化屏與各設備間的連鎖關系，就必須增加DI／O設備的數(shù)量。但是，就目前而言，只要在各開關柜上安裝相應的保護裝置或智能測控單元，并以邏輯電路或硬線進行連接，即可起到有效保護并保證第一層連鎖關系得以正常運行的作用；而通過在自動所的自動化屏上安裝FEP，不僅能通過一定的通信方式而與各開關柜建立起穩(wěn)固的連接關系，而且還能大量減少DI／O配置，單憑一臺64點DI／O以內的測控單元即可將無法通過智能單元進行有效連接的設備連接起來，從而最大限度地減少了調試壓力，提高調試工作的效率與可靠性。

由于BAS系統(tǒng)結構與變電所綜合自動化系統(tǒng)結構基本一致，因此，從理論上來說，可將BAS的集中控制改為各系統(tǒng)的分散控制，如圖2所示。

圖2 結構調節(jié)后的BAS構成示意圖

從監(jiān)控功能上看，由于優(yōu)化后的BAS系統(tǒng)結構僅僅是將監(jiān)控動作的執(zhí)行從BAS內改為向外執(zhí)行，即以底層設備控制器來完成監(jiān)控指令，并將相關接口設備安裝于FEP外側，使接口更清晰，從而方便運營與后期維護等，因此不會對BAS系統(tǒng)的監(jiān)控功能產(chǎn)生影響。從調節(jié)功能上看，雖然優(yōu)化后的BAS系統(tǒng)的監(jiān)控對象為各個子系統(tǒng)，但是，由于其調節(jié)功能依然要以設備控制器與各子系統(tǒng)的相互配合方可實現(xiàn)，因此，通過對FEP進行相關邏輯關系設置與采用一定的控制算法，不僅不會影響到BAS系統(tǒng)本身的調節(jié)功能，而且還能對調節(jié)功能進行有效統(tǒng)一。此外，針對BAS系統(tǒng)的防火輔助功能而言，優(yōu)化前，其實現(xiàn)過程大致為：當BAS系統(tǒng)接收到火災報警系統(tǒng)的火災信號時，便自動啟動相應的防火措施，但是，優(yōu)化后，當遭遇火災時，來自于FAS的防災信號主要由FEP接收，并下發(fā)及執(zhí)行相應防災指令，因此，優(yōu)化后的BAS系統(tǒng)在不影響其自身防火輔助功能的基礎上，實現(xiàn)了防火輔助操作流程的精簡。

3 機電設備監(jiān)控系統(tǒng)結構優(yōu)化的建議

機電設備監(jiān)控系統(tǒng)結構優(yōu)化的建議：

（1）經(jīng)過優(yōu)化后的BAS系統(tǒng)結構主要以采用單體成套設備集成控制系統(tǒng)的分布結構形式為主，為了能夠有效滿足該結構對相關設備的要求，就必須要求相關企業(yè)或設計院在進行工程建設或設計招標時，出示相應的具體解決方案，使其充分了解該BAS系統(tǒng)結構。

（2）要求單體成套設備集成控制系統(tǒng)提供商必須從BAS系統(tǒng)結構的全集成角度出發(fā)，遵守設計標準。

（3）由于為部分底層設備風機、空調系統(tǒng)以及水系統(tǒng)等帶來智能化是分散控制的，而與BAS系統(tǒng)接口相關的專業(yè)模塊又可組成可自行完成控制工作的子系統(tǒng)，因此，可各自于相應車間內完成接口調試，而其具體操作動作與信息數(shù)據(jù)則可脫離現(xiàn)場設備，于控制器上進行模擬，從而有效降低調試工作壓力與減少其工作量。

（4）就現(xiàn)階段而言，我國軌道交通BAS系統(tǒng)結構所采用的控制器與現(xiàn)場總線主要來自國外，不僅極大阻礙了我國工控設備的發(fā)展，而且還增加了設備投入成本。因此，在對BAS系統(tǒng)結構進行優(yōu)化時，可適當考慮并盡量使用國產(chǎn)的控制器與現(xiàn)場總線，此外，還可將通用的物理通信方式與開放的通信協(xié)議有效應用于現(xiàn)場總線中，以此提高BAS系統(tǒng)設備國產(chǎn)化率，從而促進我國工控設備的發(fā)展。

4 結束語

總而言之，對BAS系統(tǒng)結構進行優(yōu)化，不僅能有效改善交通環(huán)境與保障行車安全的要求，而且也是相關鐵路企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能增效、提高運行管理水平目標的必然要求。隨著高速鐵路管理模式探索的不斷深入，BAS系統(tǒng)結構將會得到更一步優(yōu)化。

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