軌道交通行業(yè)通風(fēng)空調(diào)專業(yè)智慧地鐵發(fā)展方向分析

文｜廣州地鐵集團(tuán)有限公司建設(shè)事業(yè)總部 惠詠薇

根據(jù)《城市軌道交通2020年度統(tǒng)計(jì)和分析報(bào)告》，截至2020年底，中國(guó)大陸地區(qū)（不含港澳臺(tái)）共有46個(gè)城市開(kāi)通城軌交通線路，長(zhǎng)度共計(jì)7978.19公里，且進(jìn)入“十三五”以來(lái)，軌道交通又新增運(yùn)營(yíng)線路3118.2公里。在不斷增長(zhǎng)與建設(shè)的背景下，軌道交通作為城市交通重要的組成部分，其智能化水平代表著智慧城市、智慧交通的發(fā)展程度，故而數(shù)字化轉(zhuǎn)型則成為軌道交通行業(yè)的必經(jīng)之路。在新一輪科技及產(chǎn)業(yè)變革的推動(dòng)下，城市軌道交通行業(yè)的智能化、智慧化建設(shè)已成為必然發(fā)展方向。伴隨著各類新興信息技術(shù)（如物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、5G等）的涌現(xiàn)及飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的建設(shè)模式、服務(wù)手段及經(jīng)營(yíng)方式已發(fā)生了改變。

通風(fēng)空調(diào)專業(yè)作為軌道交通行業(yè)傳統(tǒng)機(jī)電專業(yè)，應(yīng)積極利用新技術(shù)革命的成果，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等方面進(jìn)行革新。一方面通過(guò)智能化革新推進(jìn)新興信息技術(shù)與通風(fēng)空調(diào)專業(yè)的深度融合的方式帶動(dòng)軌道交通行業(yè)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)軌道交通行業(yè)的信息化、智能化發(fā)展。另一方面通過(guò)自主化革新，立足專業(yè)領(lǐng)域，研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。通過(guò)這兩方面的革新，推動(dòng)完成軌道交通行業(yè)向智慧地鐵方向轉(zhuǎn)變，助力交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)。

一、智慧乘客服務(wù)體系

通過(guò)對(duì)日常峰谷、節(jié)假日、重大活動(dòng)客流預(yù)測(cè)及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以及根據(jù)季節(jié)、溫濕度等變化自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度，創(chuàng)建智慧乘客服務(wù)體系。通過(guò)推動(dòng)智能環(huán)境動(dòng)態(tài)調(diào)控，為乘客提供舒適環(huán)境，從而提高乘客服務(wù)的便捷化、舒適化、智能化水平。

二、智能能源系統(tǒng)

通過(guò)研究“能耗—客流”的耦合關(guān)系，建立通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，以通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為基礎(chǔ)研發(fā)軌道交通綜合能源綠色應(yīng)用體系，從而帶動(dòng)我國(guó)軌道交通行業(yè)節(jié)能效果達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

利用軌道交通運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景能耗指標(biāo)體系，創(chuàng)建智能化能源運(yùn)維管理體系。具體可通過(guò)整合客流、車輛、信號(hào)、環(huán)境控制等信息，細(xì)化通風(fēng)空調(diào)專業(yè)能源應(yīng)用需求，從而優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論方法并構(gòu)建智能能源系統(tǒng)。

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、人工智能算法，結(jié)合系統(tǒng)仿真模型和大數(shù)據(jù)支撐，以環(huán)境溫濕度、二氧化碳濃度、PM2.5濃度等參數(shù)為控制對(duì)象，協(xié)調(diào)控制制冷機(jī)房水系統(tǒng)以及空調(diào)末端風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)尋優(yōu)、能效最優(yōu)、低碳化運(yùn)行。最終實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)房SCOP、全空調(diào)系統(tǒng)（含大系統(tǒng)和小系統(tǒng)）全年綜合能效比大幅度提升。

三、智能技術(shù)裝備

引領(lǐng)軌道交通行業(yè)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（包括冷水機(jī)組、冷卻塔、水泵、空調(diào)器等）采用全變頻高效設(shè)備，以及對(duì)永磁同步電機(jī)、磁懸浮冷水機(jī)組等先進(jìn)設(shè)備及技術(shù)的積極推廣，促進(jìn)通風(fēng)空調(diào)先進(jìn)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈的完善，提升冷水機(jī)房的整體性能指標(biāo)，降低系統(tǒng)能耗。

積極推動(dòng)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備智能運(yùn)維傳感器設(shè)備的研發(fā)，以帶動(dòng)通風(fēng)空調(diào)各設(shè)備數(shù)據(jù)采集、預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)視及診斷分析的實(shí)現(xiàn)，為通風(fēng)空調(diào)設(shè)備后續(xù)的智能運(yùn)維提供數(shù)據(jù)。

四、智能設(shè)備管理

通過(guò)BIM技術(shù)在通風(fēng)空調(diào)設(shè)備中逐步深入的應(yīng)用，可基于BIM技術(shù)建立設(shè)備智能化管理平臺(tái)，從設(shè)計(jì)選型、制造、運(yùn)維等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全生命周期智能化設(shè)備管理。

1.通過(guò)建立設(shè)備BIM模型，結(jié)合設(shè)備的大數(shù)據(jù)分析和理論計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)即將建設(shè)的軌道交通行業(yè)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的智能設(shè)計(jì)及選型，減少設(shè)計(jì)工作量。通過(guò)BIM建模技術(shù)，可對(duì)冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)和末端風(fēng)系統(tǒng)沿程阻力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低沿程阻力；對(duì)止回閥、電動(dòng)閥、過(guò)濾器等配件進(jìn)行模擬，選用超低阻力配件；對(duì)系統(tǒng)采用預(yù)裝配模式指導(dǎo)施工安裝等。

2.搭建基于BIM的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備安裝監(jiān)造系統(tǒng)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)影像、檢測(cè)傳感器及5G通信技術(shù)，對(duì)設(shè)備安裝完成數(shù)量、設(shè)備質(zhì)量等信息進(jìn)行全程監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)共享，實(shí)現(xiàn)設(shè)備各組件實(shí)時(shí)、不間斷的綜合感知平臺(tái)，從而達(dá)到設(shè)備的全過(guò)程智能監(jiān)造。

3.通過(guò)利用各類傳感系統(tǒng)、周界防范系統(tǒng)、衛(wèi)星遙感等檢測(cè)、監(jiān)測(cè)技術(shù)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建立綜合評(píng)估體系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中各部位所產(chǎn)生的振動(dòng)及變形、各區(qū)域噪聲等參數(shù)進(jìn)行評(píng)估、運(yùn)用，并形成相應(yīng)的智能監(jiān)測(cè)感知體系。

4.建立智能仿真分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的綜合仿真分析、評(píng)價(jià)、原因分析，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維數(shù)字化和智能化。

五、智能運(yùn)維安全

作為軌道交通行業(yè)設(shè)備的重要部分，設(shè)備的智能運(yùn)維及安全保障體系的建立不容忽視。

1.建立通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的智能運(yùn)維體系。通過(guò)提升通風(fēng)空調(diào)設(shè)備運(yùn)維智能化程度及運(yùn)維效率，達(dá)到減少維護(hù)人工的作業(yè)強(qiáng)度的目的，最終形成軌道交通裝備智能化運(yùn)維生產(chǎn)組織模式。

2.研發(fā)互聯(lián)互通的智能運(yùn)維分析決策系統(tǒng)，通過(guò)結(jié)合大數(shù)據(jù)分析及設(shè)備故障預(yù)測(cè)，形成設(shè)備健康管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備全生命周期管理，進(jìn)而提升安全運(yùn)營(yíng)能力。

3.搭建基于BIM模型的設(shè)備運(yùn)維管理平臺(tái)。通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)在設(shè)備管理過(guò)程中的建立流程化、信息化、無(wú)紙化的全生命周期管理模式，進(jìn)而再通過(guò)利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)提升資產(chǎn)使用效率、提高資產(chǎn)的使用壽命，建立智慧軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理平臺(tái)。

4.隨著大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)與評(píng)估系統(tǒng)的出現(xiàn)，為軌道交通行業(yè)設(shè)備的智能化生產(chǎn)及運(yùn)維提供了充分的條件。此外，通過(guò)與BIM、移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的相互融合，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為軌道交通設(shè)備運(yùn)維提供健康評(píng)估及管理功能，繼而建立可視化應(yīng)急管理預(yù)案，指導(dǎo)突發(fā)事件的應(yīng)急處置，提升通風(fēng)空調(diào)設(shè)備運(yùn)維管理的效率與質(zhì)量。

展望

智慧高效的交通運(yùn)輸系統(tǒng)儼然已成為未來(lái)構(gòu)建智慧城市的關(guān)鍵要素。且隨著新興信息科技的出現(xiàn)，將大數(shù)據(jù)協(xié)同、實(shí)時(shí)智能分析、精準(zhǔn)定位等技術(shù)變?yōu)榭赡堋２⑹管壍澜煌ㄐ袠I(yè)從傳統(tǒng)模式數(shù)字化、智能化、智慧化發(fā)展過(guò)程中提供助力，為高賦能型智慧地鐵及軌道交通可持續(xù)發(fā)展助力。

圖1 智慧地鐵發(fā)展方向分析