淺析地鐵環(huán)境設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）

摘要：文章通過(guò)對(duì)地鐵環(huán)境設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) （EMCS）進(jìn)行系統(tǒng)的概述，對(duì)其監(jiān)控的對(duì)象、控制的策略進(jìn)行

了陳述，并對(duì)EMCS系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)備的組成進(jìn)行了闡述，以使相關(guān)人員對(duì)EMCS系統(tǒng)有一個(gè)更加深入、完整的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控對(duì)象；控制策略；設(shè)備組成；EMCS；交通系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）31-0029-03

EMCS是為了保證地鐵運(yùn)行安全和乘客生命安全，同時(shí)能在水災(zāi)、火災(zāi)等事故中及時(shí)協(xié)調(diào)設(shè)備運(yùn)行的一種自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)。本文從不同方面入手，對(duì)其監(jiān)控對(duì)象、控制策略等進(jìn)行了重點(diǎn)的敘述，使其能在

滿足人們各種需求的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展。

1 EMCS系統(tǒng)概述

EMCS，即Equipment Monitoring Control System（設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)）的簡(jiǎn)寫(xiě)，它是一種工業(yè)自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)，基于一定的軟硬件設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的監(jiān)控和管理功能。EMCS設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以對(duì)地鐵全線的各種設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行全面系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控和管理，提高操作、管理以及維護(hù)的自動(dòng)化水平，還可以為廣大乘客創(chuàng)設(shè)一個(gè)舒適、安全的地下候乘車旅行環(huán)境。它既能及時(shí)地協(xié)調(diào)車站設(shè)備的運(yùn)行，又能確保乘客的人身安全。因此，在現(xiàn)代社會(huì)中日益發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

2 EMCS系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象

EMCS系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象主要包括通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、電扶梯系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及其他接口設(shè)備等。本文依次從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述：

2.1 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要涉及到隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)這兩個(gè)部分，主要包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（大系統(tǒng)）、設(shè)備用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（小系統(tǒng)）這幾個(gè)分系統(tǒng)。其中，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象是4臺(tái)可逆轉(zhuǎn)的TVF風(fēng)機(jī)、射流風(fēng)機(jī)（Jet）以及相關(guān)的風(fēng)閥；車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象是2臺(tái)雙速的UPE/OTE風(fēng)機(jī)及其相關(guān)風(fēng)閥；車站公共區(qū)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)（大系統(tǒng)）的監(jiān)控對(duì)象不但包括組合式空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)、回/排風(fēng)機(jī)和相關(guān)風(fēng)閥，而且還包括傳感器/執(zhí)行器等；小系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象則包括小型空調(diào)機(jī)組、送風(fēng)機(jī)、抽風(fēng)機(jī)，還包括相關(guān)風(fēng)閥和傳感器/執(zhí)行器；而冷水系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象則包括冷水機(jī)組、冷卻塔、冷凍水泵、冷卻水泵、蝶閥、傳感器/執(zhí)行器等。

2.2 給排水系統(tǒng)

給排水系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象不但包括電動(dòng)蝶閥、液位傳感器，而且還包括排水泵、污水泵、雨水泵、廢水泵等在內(nèi)的各類水泵。

2.3 電扶梯系統(tǒng)

電扶梯系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象包括各站臺(tái)以及出入口的自動(dòng)扶梯和電梯。其中，電扶梯系統(tǒng)與EMCS之間主要是通過(guò)RS-232/RS-485通信來(lái)完成數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程。

2.4 照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象不僅僅包括節(jié)電照明、工作照明、廣告照明、出入口照明、區(qū)間照明回路，還包括事故照明電源。其中，照明回路接觸器主要是通過(guò)PLC進(jìn)行監(jiān)控，而事故照明電源與EMCS之間則是通過(guò)RS-232/RS-485來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?/p>

2.5 屏蔽門(mén)系統(tǒng)及其他接口設(shè)備

屏蔽門(mén)的監(jiān)控對(duì)象是上行線和下行線，主要是通過(guò)RS-485通信來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。此外，還包括AFC系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)等其他接口設(shè)備。AFC系統(tǒng)主要是通過(guò)MCP盤(pán)來(lái)進(jìn)行緊急情況的監(jiān)控，而EMCS接收信號(hào)系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)并進(jìn)行相關(guān)的顯示。

3 EMCS系統(tǒng)的控制策略

EMCS系統(tǒng)依據(jù)事先預(yù)定的方案、模式或工況等來(lái)控制多臺(tái)設(shè)備，并使其進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，以遵循安全、可靠的原則來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)，并達(dá)到節(jié)能的目的。這是其最基本的控制策略，本文主要從以下幾個(gè)方面分別來(lái)談其控制策略：

3.1 區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)的控制策略

這主要從三種不同的模式來(lái)闡述。首先是正常模式下，在早間運(yùn)營(yíng)前和夜間收車后的30分鐘內(nèi)，TVF風(fēng)機(jī)可以進(jìn)行縱向推挽式機(jī)械通風(fēng)，這樣做的目的是可以使得隧道內(nèi)充滿新鮮的空氣。而在正常運(yùn)行中，TVF風(fēng)機(jī)則停止運(yùn)轉(zhuǎn)而打開(kāi)旁通的風(fēng)閥，這樣就可以排除隧道內(nèi)的余熱和余濕等。其次是阻塞模式。在這一模式里，如果列車發(fā)生故障或者因其他原因不能進(jìn)站，一旦停留的時(shí)間超過(guò)了4分鐘，TVF風(fēng)機(jī)就會(huì)自行進(jìn)行通風(fēng)，以保障相關(guān)人員和列車空調(diào)器的安全。最后是火災(zāi)事故模式。在這一模式中，可以根據(jù)不同的情況啟動(dòng)不同的火災(zāi)控制模式，但是要注意把握的原則是TVF風(fēng)機(jī)的風(fēng)向必須迎著逃生的人群。

3.2 車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)的控制策略

這主要從兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行控制。首先，在正常工況下，UPE/OTE進(jìn)行低速度的運(yùn)轉(zhuǎn)，旁通風(fēng)閥處于關(guān)閉的狀態(tài)，機(jī)械通風(fēng)則能夠排除那些由列車頂部和底部排放出來(lái)的熱風(fēng)和廢氣等。其次，在火災(zāi)事故發(fā)生的情況下，即列車著火或者站臺(tái)公共區(qū)發(fā)生火災(zāi)。這時(shí)要控制UPE/OTE進(jìn)行高速的運(yùn)轉(zhuǎn)，以便起到排出煙霧的作用。

3.3 車站公共區(qū)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)（大系統(tǒng)）的控制策略

第一，在正常模式下，要根據(jù)不同的工況進(jìn)行不同的控制。主要可以從以下幾個(gè)工況來(lái)分析：（1）I工況——這是最小新風(fēng)量的降溫除濕工況，這一工況中應(yīng)該降溫除濕，以保證部分回風(fēng)循環(huán)減耗。（2）Ⅱ工況——這是全新風(fēng)降溫除濕工況，在這一工況中，要降溫除濕，并保證全新風(fēng)，沒(méi)有回風(fēng)循環(huán)。（3）Ⅲ工況——全新風(fēng)等溫除濕工況，這一工況要求等溫除濕，不但全新風(fēng)，而且沒(méi)有回風(fēng)循環(huán)。（4）Ⅳ工況——通風(fēng)工況，這一工況要求全新風(fēng)通風(fēng)，且冷水系統(tǒng)停止。

第二，在火災(zāi)事故模式中，要根據(jù)火災(zāi)的不同位置，采取不同的控制措施。如果是在站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)，就要使車站的冷水系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并控制風(fēng)管相關(guān)風(fēng)閥的開(kāi)閉，使站臺(tái)層進(jìn)入高速排煙的狀態(tài)，這樣就會(huì)阻止煙霧向站廳層蔓延，從而形成了樓梯或扶梯通道的逃生氣流通道。如果是在站廳層發(fā)生火災(zāi)，就要停止車站冷水系統(tǒng)，并且要向站臺(tái)層而非站廳層送風(fēng)，使得站廳層對(duì)地面、站臺(tái)層等形成負(fù)氣壓，在阻止煙霧向站臺(tái)層蔓延的同時(shí)，形成地面樓梯通道的逃生氣流通道。

第三，要注意把握空氣調(diào)節(jié)的一些溫濕度數(shù)據(jù)以及濕空氣的i-d圖（焓-濕圖），來(lái)確定正常的工況。其中，濕空氣的焓i的計(jì)算公式為：

i=（1.01+1.84d）t+2500d[kJ/kg干空氣]

由上述公式可知，溫度t、含濕量d、相對(duì)濕度ψ、焓i都是獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)。但在一定大氣壓力B下，只要知道任意兩個(gè)獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)，就可按查表（i-d圖）、運(yùn)算去確定其他的參數(shù)，從而確定濕空氣的狀態(tài)。

3.4 設(shè)備用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（小系統(tǒng)）的控制策略

在正常模式下和大系統(tǒng)的正常模式是相似的，也是根據(jù)不同的工況采取不同的控制措施。而在火災(zāi)事故模式中，一般是按照單獨(dú)房間的情況來(lái)解決的?？傊?，不管房間內(nèi)是否安裝有GAS系統(tǒng)，都要采取措施來(lái)停止送風(fēng)，以便進(jìn)行排煙工作，并防止煙霧的蔓延。

4 EMCS系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)設(shè)備的組成

4.1 EMCS系統(tǒng)的組成

EMCS系統(tǒng)主要是由一個(gè)3級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、一個(gè)2層網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)維護(hù)工作站組成。其中，3級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)是指包括OCC中央級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)、車站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)和就地級(jí)監(jiān)控設(shè)備在內(nèi)的系統(tǒng)；2層網(wǎng)絡(luò)則是指OCC及車站綜控室的以太（局域）網(wǎng)和車站范圍內(nèi)的ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線。

4.2 EMCS系統(tǒng)重要設(shè)備的組成

首先，OCC中央級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)主要是由2臺(tái)服務(wù)器、2臺(tái)雙屏配置的監(jiān)控工作站、打印機(jī)及打印服務(wù)器、以太（局域）網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器等）以及不間斷電源（UPS）等組成的，它具有靈活的人機(jī)界面。工作人員不但可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)水災(zāi)、火災(zāi)等事故狀態(tài)的存在，而且還可以密切地監(jiān)視全線各車站的包括通風(fēng)空調(diào)、給排水、電扶梯、照明、屏蔽門(mén)等在內(nèi)的各種設(shè)備的運(yùn)行情況，以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)控和處理工作。

其次，車站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)主要由車站級(jí)監(jiān)控工作站、打印機(jī)、以太（局域）網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（交換機(jī)、路由器等）、不間斷電源（UPS）、MCP盤(pán)組成。其局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)有控制器，可以控制隧道及車站的各個(gè)系統(tǒng)，并配置與屏蔽門(mén)、照明系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)接口，而且在車站控制室設(shè)置有模擬監(jiān)控盤(pán)MCP。

最后，就地級(jí)監(jiān)控設(shè)備根據(jù)就近配置的原則，一般設(shè)置于各設(shè)備的機(jī)房里。它不但包括PLC（可編程控制器）模塊、Flex IO模塊、ControlNet總線設(shè)備以及接口通訊設(shè)備，而且還包括各種傳感器、檢測(cè)器、執(zhí)行器、變頻器等設(shè)備。就地級(jí)控制器不但可以對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的就地控制，而且還能在車站級(jí)故障時(shí)進(jìn)行獨(dú)立的監(jiān)控。同時(shí)，它還可以和車站主控PLC通信，具有控制的優(yōu)先權(quán)利。

5 結(jié)語(yǔ)

EMCS系統(tǒng)在現(xiàn)代交通系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，不僅可以為地鐵運(yùn)行系統(tǒng)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障，還可以為乘客創(chuàng)造一個(gè)舒適、安全的乘候車環(huán)境。在今后的不斷發(fā)展中，EMCS系統(tǒng)將會(huì)發(fā)揮著更為重要的作用。

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作者簡(jiǎn)介：徐東傳（1970-），男，廣東深圳人，深圳市地鐵集團(tuán)有限公司車間主任，工程師，研究方向：鐵道電氣化工程。

（責(zé)任編輯：周加轉(zhuǎn)）