BAS系统及其在地铁环境控制中的应用

BAS系统及其在地铁环境控制中的应用金磊无锡地铁集团运营分公司无锡市锡澄路西漳北段299号无锡地铁西漳车辆段邮编：214171【摘要】随着祖国现代化的发展，新型城市交通—地下铁道的建设方兴未艾应用不断发展的自动化技术，对地铁机电设备尤其是环控设备进行集中控制、管理，为地铁环控设备科学、高效的运行提供了可能，同时保障了地下环境的安全、舒适。本文基于此对BAS系统及其在地铁环境控制中的应用进行了研究。【关键词】BAS系统地铁环境控制应用Abstract:Alongwiththedevelopmentofthemodernizationofthemotherland,thenewurbantraffic,subwayconstructionandapplicationofthecontinuousdevelopmentofautomationtechnology,electricalandmechanicalequipment,especiallyforsubwayenvironmentalcontrolequipmentforcentralizedcontrolandmanagement,fortheauthortoscientificandefficientoperationprovidesapossible,protectthesafetyoftheundergroundenvironmentandcomfortableatthesametime.Inthispaper,basedonthisBASsystemanditsapplicationinthesubwayenvironmentcontrolwerestudied.Keywords:BASsystem;Thesubwayenvironmentalcontrol;application地铁具有高速、安全、准时和载客量大的特点，是现代城市解决交通拥塞最有效的手段。地铁车站及沿线分布着众多各类机电设备，他们为地铁的安全运营和营造舒适的乘车环境提供了保证。但由于机电设备种类和数量众多，分布广，控制要求复杂，加之地下环境恶劣，因此需要用BAS监控系统，采用现代计算机控制和网络技术对地铁车站的隧道通风系统、空调通风系统、空调水系统、车站给排水系统、车站照明系统、电扶梯系统和车站导向标志系统等机电设备进行自系统动化管理和控制，通过优化控制实现地铁的安全高效运行。下面以广州地铁一号线对车站设备监控(BAS)系统为例进行研究。一、概况介绍广州地铁1号线共有14个地下车站、2个地面车站和一座地铁控制中心(OCC)大楼，全长18.6km，采用了集散控制系统(DCS)对地铁全线环控设备及其他车站机电设备进行集中监控，由于引进了楼宇控制概念,地铁车站设备监控系统亦被称为BAS(BuildingAutomationSystem)系统。广州地铁l号线采用美国CSI公司的I/NET200系统对全线环控系统进行监控，并对全线车站的扶梯、给排水设备、应急电源进行监视报警。二、BAS系统在地铁环控中的作用及功能1、地铁BAS系统在地铁环控中的主要作用控制全线车站及区间的环控及其他机电设备安全、高效、协调的运行,保证地铁车站及区间环境的良好舒适，产生最佳的节能效果，并在突发事件(如火灾)时指挥环控设备转向特定模式，为地铁乘车环境提供安全保证。2、广州地铁1号线BAS系统主要功能（1）监控并协调全线各车站及OCC大楼通风空调设备、冷水系统设备的运行。（2）监控并协调全线区间隧道通风系统设备的运行。（3）对车站机电设备故障进行报警，统计设备累积运行时间。（4）对全线环境参数(温、湿度)及水系统运行参数进行检测、分析及报警。（5）接收地铁防灾系统(FAS系统)火灾报警信息并触发BAS系统的灾害运行模式，控制环控设备按灾害模式运行。（6）通过与信号ATS接口接收区间堵车信息，控制相关环控设备执行相应命令。（7）紧急状况下，可通过车站模拟屏控制环控设备执行相关命令。（8）监视全线各站及隧道区间给排水、自动扶梯等机电设备的运行状态。（9）管理资料并定期打印报表。（10）与主时钟接口，保证BAS系统时钟同步。二、BAS系统的构成及网络配置1、BAS系统的构成广州地铁一号线BAS系统分中央级、车站级、就地级三级对环控设备以及其他机电设备进行监控，系统网络图如下图。PCU为过程控制单元，8输入8输出，可扩展至32输入或16入16出；UCI为单元控制器接口，可下带最多32个单元控制器UC，采用主从通讯方式进行通信，监控点数可多达512个；MPI为模拟屏驱动接口;HLI为高级数据接口。通常在车站控制室放置3块UCI,其中2块分别负责监控车站两端的环控设备并实现环控电控室模拟屏控制功能，另外一块UCI负责站厅/站台和部分设备用房温度湿度检测，并接收防灾报警系统(FAS)火警信号，对车控室模拟屏和其他系统(扶梯、给排水等)设备进行监控。冷水机房设置一块PCU负责对冷水机组进行监控；每端空调机房设置一块PCU检测风室及设备/管理用房的温湿度，并负责控制空调机出水二通阀的开度。每端环控电控室设置2~4块PCU辅助UCI对本端环控系统进行监控。BAS系统在车站设置有与FAS系统及冷水机组的数据接口HLI，用来接收第三方设备的数据。2、网络配置BAS系统的软件由美国国际控制系统公司(CSI)提供，CSI提供I/NET7700系统最新的局域网(LAN)及广域网(WAN)技术。在I/NET7700网络中，任一带有微处理器和存储器的远程站都可以实现独立的BAS操作，从而使广州地铁的BAS系统拥有高可靠性。网络通信设为RS485、MODEM、光纤通信、以太网(LANTASTIC)4种方式。I/NET7700是一种功能很强和非常灵活的环境控制软件，可对通风空调、照明和其他环境系统进行控制和监视。系统采用IBM或其兼容机作为操作站或备份站，可在线编程及控制I/NET，操作者无需有特殊软件编程知识或厂方的帮助便可很快熟悉并进行参数调整。I/NET拥有带状分层的4种网络，在此结构的顶部为连接操作工作站及备份工作站的以太网，其下是连接操作工作站及接头的主网络，紧接着主网的是连接DCU的控制器网，独立控制器则分布于控制器网下的子网上。三、BAS系统在环控中的应用由于广州地铁一号线的环控系统设计为定风量系统，因此BAS系统控制的重点不在于调节，而在于环控模式工况的选择判断。以车站大系统和水系统的正常运行为例，说明BAS系统在环控中的应用。1、环控系统的组成环境控制系统可分为：车站站厅/站台通风空调系统(大系统)；车站设备用房通风空调系统(小系统)；车站冷水机组系统(水系统)；以及隧道通风系统(包括隧道风机、联动风阀、推力风机和组合风阀)。2、车站大系统运行模式大系统正常运行模式的自动判定执行主要根据以下4个条件。（1）据室外温度判定大系统执行空调或非空调季节模式；（2）据车站内外空气焓值的比较判定全新风或小新风模式；（3）根据车站负荷情况判定执行负荷大于50%模式或小于50%模式；（4）根据时间判定夜间或白天模式。（1）正常运营时间划分为三段：夜间、预通风时间、正常运营时间。（2）空调季节采用外界焓值与送风设定焓值的比较来判定。当外界焓值大于设定焓值时，即进入空调季节，为避免空调季节频繁切换引起模式的频繁切换，判断条件采用死区控制，并限时(如20min)转换。全新风及小新风工况选择使用外界焓值与站厅、站台焓值相比较来确定，同样采用限时转换。（3）车站负荷判定采用水系统分水器温度（冷冻水出水温度）判定，采用死区7.5摄氏度至8.5摄氏度控制，非空调季节则默认执行车站负荷450%模式工况。（4）通常环控模式由BAS系统根据计算结果自动判定执行，同时设置手动模式，以便特殊情况下，人工强制选定模式，在灾害情况（如火灾），则优先执行火灾模式（须人工确认后方可执行）。3、车站水系统的运行模式BAS系统根据下列原则选定水系统正常运行的模式。（1）据时间表判定白天或夜间模式运行；（2）据室外焓值判定水系统是否进入空调季节运行；（3）根据车站冷负荷判定开机数量。下图是车站水系统工况判定流程图。（1）常运营时间划分为三段：夜间、车站预冷时间、正常运营时间。夜间只根据重要设备房温度开启活塞机组，运营前车站预冷时间内首先开启两台离心机组30分钟后再进行车站冷负荷的判断。（2）站负荷判定采用水系统分水器温度（冷冻水出水温度）判定，当分水器温度高过某个设定值时，开启两台离心机组,低过该值则开一台离心机组，该值采用死区控制，广州地铁一号线设定为7~9摄氏度。（3）保护设备，避免冷水机组频繁动作，设定了冷水系统模式最少运行时间(如90min)。总结由于地铁环控系统的复杂性和特殊性，对车站设备监控系统的控制要求往往同一般楼宇自动化系统区别很大，在硬件的配置和软件功能上有其特殊的要求，因此，在今后的地铁建设中，要根据地铁的实际情况，合理配置系统，完善系统功能，最大限度地提高地铁环境控制系统的自动化水平。参考文献[1]李楠，程湛。大型客机动态热载荷仿真计算软件[J].民用飞机设计与研究.2010(02)[2]付卫东，闫水保，李火银，周俊杰。环模器温度调节过程的数字仿真[J].工程热物理学报.2008(04)[3]刘忠红。一种机载电子设备的热设计与热性能测试[J].电子计算机与外部设备.1997(01)[4]罗竑。地铁环控系统的特点及其解决方案[J].电子工程师.2000(08)[5]李楠，程湛。大型客机动态热载荷仿真计算软件[J].民用飞机设计与研究.2010(02)[6]邹冰，赵竞全，何君。飞机环境控制系统计算机仿真模型库的开发[J].计算机仿真.2006(03)