地鐵環境與設備監控系統分析

周會媛

摘 要：本文對地鐵環境與設備監控系統（以下簡稱BAS）的監控對象、功能、結構等進行了分析介紹。

關鍵詞：地鐵；BAS；監控；PLC

1 系統分析

BAS對地鐵各類機電系統設備的運行狀態及環境參數等進行實時監測和控制，達到為乘客提供舒適安全的候車環境，確保地鐵系統實現有效防災救災，集中協調各類機電設備有序、節能、高效的運行，保證地鐵系統安全、可靠，提高運營自動化管理程度的目的。

1.1 監控對象

BAS對地鐵車站、區間、控制中心、車輛基地和主變電站等區域的機電系統和設備的運行狀態進行實時監控，監控對象主要包含通風空調、給排水、照明、導向、電源、電扶梯等系統和設備，環境溫濕度和二氧化碳氣體濃度等參數。

1.2 系統功能

BAS主要功能是對分散的機電設備的運行狀態進行管理，包括狀態監控、故障診斷和報警；監測環境參數，自動調節溫濕度；發生火災或阻塞時，切換到相應控制模式；執行ISCS的指令。BAS既可獨立實現監控管理，又可在ISCS調度下，實現多個車站聯動。BAS集成到ISCS中，使監控范圍更加廣泛，實現分散控制、集中管理、信息共享。

2 系統結構

BAS由中央監控級、車站監控級和現場設備級構成分層、分布式的控制系統。

2.1 中央監控級

中央監控級由ISCS實現，對分布在不同位置的地鐵車站、區間、車輛基地和主變電站等區域的環境與設備進行集中監控管理。通過與各車站級通信，來監控系統設備運行狀態和模式；監測、存儲、統計各監測點的環境參數；統計能耗和故障診斷，優化設備運行；發生火災或阻塞時，切換到相應控制模式。

中央級BAS通常配置一臺維護工作站，兩臺冗余操作工作站、兩臺冗余服務器和打印機等設備，通過冗余的工業以太網進行局域網通信。中央級設備通過冗余工業交換機接入ISCS骨干環網，實現遠程集中監控。

2.2 車站監控級

在地鐵車站、車輛基地和主變電站等地設置車站級BAS，監控機電系統設備的運行狀態；實時采集溫濕度等環境參數，通過自動調節設備運行狀態、電動閥門和開關等，來調節現場環境；上傳監控數據并執行中央級的監控命令；與FAS通信，發生火災時，切換到消防控制模式；對監測數據處理、存儲、統計及查詢等。

PLC作為車站級控制器，對現場數據采集、處理和控制。操作工作站由ISCS實現，選用工業計算機，通過可視化組態監控。車站級通過冗余交換機接入骨干網與中央級通信。車站級PLC、操作工作站和局域網均采用冗余配置，局域網采用工業以太網。

（1）車站級控制器PLC對采集的設備狀態和環境參數等信息進行信號轉換、運算和存儲，通過通信模塊采集現場數據，控制設備運行。通過遠程I/O通信模塊，實時采集各類現場設備的運行狀態和參數，對現場電動閥門進行調節控制；通過以太網通信模塊，將現場數據傳遞到操作工作站，接收ISCS的監控指令；通過串行通信接口，接收FAS發布的火災模式指令。PLC通過PID控制算法，根據監測點的采集值和設定值，遠程調節閥門等執行器，從而自動調節溫度。

以地下車站為例，車站級BAS設置兩套冗余的PLC對本站和相鄰區間隧道一半范圍內的機電設備和環境參數進行監控調節。當區間阻塞時，相鄰的車站BAS切換到阻塞模式；BAS與車站控制室IBP通信，當控制器與中央級通信發生故障或車站級操作站故障，無法自動控制時，車站操作人員按下IBP按鈕手動控制，由IBP的PLC下發控制命令。

（2）操作工作站設置在車站控制室，操作站與PLC通信，獲取現場數據，統計、存儲，生成相關報表；通過圖形用戶界面，實時展示現場設備的運行狀態、報警信息、各監測點環境參數和流程圖等；設置各類設備的運行參數和環境參數，對現場遠程設備發送控制命令等。

2.3 現場設備級

現場級主要采集現場各監測點環境參數，監測各機電設備運行狀態進行和就地操作。現場監控設備包括遠程I/O模塊和溫濕度、二氧化碳濃度等智能傳感器等，直接獲取現場各類風機、閥門、水泵、照明設備、UPS、電扶梯設備、空調機組、冷水機組、變頻器等機電設備的狀態、故障報警等信息；采集各環境監測點數據等；通過ModBus Plus現場總線與車站PLC通信，執行PLC的控制命令。

3 結語

各車站、區間、車輛基地和主變電站的規模、設備分布、監控范圍不同，需結合實際情況，設計BAS配置方案。BAS結合了計算機、自動控制和網絡技術，協調地鐵線路機電設備有序、高效運行，有效降低能耗，提高運營管理水平。

參考文獻

[1]陳蘇南.地鐵BAS系統機電設備管理要的[J].中國新技術新產品，2016，（10）：145.

（作者單位：廣州地鐵集團有限公司）