1.地铁设备监控系统设置目的
地铁作为现代化城市建设的标志之一,因其无污染、低噪音、高速度等优点,被越来越多的城市采用。设置设备监控系统,是为了整个监控系统的安全可靠运行。特别是在地下车站发生事故的情况下,使有关救灾设施按照设计工况,及时有效地运行,保障人身安全。
由于地铁车站设置有各种正常运营保障设施,数据信息需要对中央级上传和对就地级下达,所以在全线监控系统中的地位非常重要。
2.地铁设备监控系统的技术特点
2. 1 功能要求特殊
地下铁路属于公共交通行业,是城市交通的一面“ 窗口”。设备的安全、可靠、高效、节能所带来的舒适感、安全性非常重要。不同于智能楼宇侧重于办公自动化、通信自动化、长时间工作下环境智能调节的要求,地铁建筑监控系统则更侧重有利于安全行车管理、变化客流下的环境调节、灾害情况下的疏散导引、相关设备在各种情况下的有效运行。
2. 2 环境条件特殊
地铁建筑所处环境具有特殊性,由于机车为电力牵引, 且地下相对外界隔绝,环境潮湿。既不同于地面商用建筑物,一般所处环境较好,电磁干扰较轻,也不同于工厂金属粉尘等有害物质较多,环境恶劣。
2. 3 设备种类众多
集成子系统包括：环境与设备监控系统（BAS）、电力监控系统（SCADA）、火灾自动报警系统（FAS）等系统；互联子系统包括：综合安防系统（ISDS）、乘客资讯系统（PIS）、列车安防系统（TSDS）、广播系统（PA）、自动售检票系统（AFC）、信号系统（SIG）、时钟系统（CLK）、屏蔽门系统（PSD）、通信网管、不间断电源（UPS）等系统。
由于具有以上特殊性,为设备监控系统的系统构成、设备选型、系统运行可靠性、设备的技术管理都提出了特殊的要求。
3.功能构成
地铁设备监控系统从全线功能组成来讲,包括了设在全线调度指挥中心的中央级功能,设在各个车站控制室、弱电综合机械室和环控电控室的车站级功能,以及设在被控设备附近的就地级功能。
车站级设备监控系统负责统一管理本车站的被控设备，接收中央级下达的指令，完成其控制要求，以及实现对车站的环境监控、其他设备的监控管理和导向设备监控。
4.设计选型原则:
设备监控系统的中央级（CISCS）和车站级（SISCS）是热备、冗余、开放、可靠、易扩展的计算机系统。系统和设备选用要考虑其可靠性,安全性,稳定性,先进性,可扩展性,开发性,交互性,经济性和易于维护性等主要性能指标;同时,还要重点考虑选择的主要产品有在地铁工程中的成功应用实例.
5.监控对象及其要求
地铁工程车站设备监控系统主要被控对象由通风与空调系统,给排水系统,自动扶梯系统,照明系统,屏蔽门系统,人防密闭隔断门系统等几部分组成.
5.1通风与空调系统是地铁车站设备监控系统的主要组成部分.它的稳定运行保证了地铁在正常运行时,为乘客提供安全舒适的乘车环境,为地铁工作人员和设备运行提供良好的工作环境;在列车阻塞运行时,保证列车空调正常工作;在地铁车站出现火灾时,系统能迅速排除烟气,保证乘客安全撤离.通风空调系统主要包括隧道通风系统和车站空调通风系统.
隧道通风系统分为区间隧道通风系统和车站隧道通风系统.
车站空调通风系统分为车站大系统(即公共区通风空调系统),车站小系统(即设备用房空调通风系统).
5.2冷冻水系统是指由车站冷冻站为车站大系统和小系统提供循环冷冻水.包括冷水机组,冷却塔,冷冻泵,冷却泵,电动蝶阀,压差调节阀,电动二通调节阀和相关温度传感器,压差传感器,液位开关,流量开关,流量传感器.
5.3给排水系统包括给水系统,消防用水供水系统和排水系统.给排水,消防用水利用城市现有设施.地铁沿线的雨水排入城市雨水系统;生活污水及厕所冲洗水经化粪池处理后排入城市污水系统;结构渗透水,结构排水,车站冲洗水,消防废水均排入城市污水系统.
5.4自动扶梯设置在地铁的站厅至站台以及站厅至地面,自动扶梯按照安装位置不同分成出入口扶梯(站厅至地面)和站台扶梯(站台至站厅)两种.对于典型地下车站,出入口扶梯分布在车站两端站厅层,站台扶梯分布在车站两端站台层. 监视每台出入口扶梯和电梯的上行,下行和故障及左,右扶手带故障.
5.5照明系统为地铁全线车站,区间及辅助建筑提供照明,保障地铁的正常运行以及事故时引导乘客疏散.EMCS将对照明系统进行控制和管理.工作照明监视每个工作照明点的开,关运行状态,控制工作照明的开关.
5.6地下车站设置屏蔽门系统由门体,门机,电源及控制等四个部分组成.屏蔽门控制系统由中央接口盘,就地控制盘,站台监控亭远方报警盘,门控单元和连接这些装置的通信通道构成.设置屏蔽门的主要目的是将车站站台与行车隧道区域隔离开,避免了区间与车站冷热气流的交换,降低车站空调通风系统的运行能耗.同时减少列车运行噪音和活塞风对车站的影响,还可以防止人员跌落轨道产生意外事故,提高了地铁的安全和舒适感.
6.监控系统组成
6.1中央级监控系统由中央级局域网络构成,网络内包括主备监控主机,主备服务器,档案管理计算机,网络交换机(通信转换接口),打印机,打印机服务器,大屏幕显示系统和UPS等设备.
6.2车站级监控系统组成由设置于车站环控电控室和车站控制室(SCR)的可编程序控制器(PLC)采集现场设备的状态信号,通过网络通讯线传递到车站级服务器及监控工作站,车站监控人员再通过工作站下达控制指令,由PLC传递到现场设备完成.
6.3就地级监控设备组成:作为车站级监控设备PLC控制器的组成部分,远程I/O设备直接与现场设备连接.采集从现场传感器检测到的各类信号;同时,远程I/O也将上级下达的控制任务,直接传递的现场的阀门,开关及电机等执行机构,从而完成系统的控制指令.对于关键性的监控场合,使用带CPU处理器的远程I/O来实现独立控制功能.
7.监控系统功能
7.1 EMCS系统的软件组成包括以下部分:
运行于服务器,工作站以及车站监控站中的操作系统(OS)软件,是计算机正常运行的基础和一切应用软件的基础平台.
数据采集监控(SCADA)及人机界面(HMI)组态开发软件,有设计时及运行时两种工作模式.设计时用于EMCS系统人机界面(HMI)的开发,组态,和编程,以及系统的修改和维护;运行时负责EMCS系统的设备操作和状态动态显示,数据采集,归档和交换,报警显示和管理,以及其他的监控管理功能.
PLC组态编程软件.用于EMCS系统中的可编程序控制器(PLC)的组态和编程,以及现场调试,维护的工作.
网络组态和通讯驱动软件.用于EMCS系统的现场总线的组态和设置,进行点地址(Node),I/O地址分配,以及网络冗余属性设置.通讯驱动软件提供了SCADA监控站与PLC之间的直接通信接口.
系统通讯接口软件.包括EMCS与冷水机组,屏蔽门,电梯,自动扶梯,FAS,ATS,照明等之间的接口通讯程序,以实现不同的系统之间的数据交换.
用户人机界面(HMI)应用程序软件.针对各个车站和OCC的EMCS监控系统的功能要求而开发,组态和编程,满足OCC中央控制级与车站控制级的控制功能,具有良好的用户图形界面(GUI),通过交互操作实现设备操作,状态显示,温湿度参数设置,时间表设定,模式选择及控制,PID参数设置整定,报表输出打印等,从而实现对地铁全线的监控和管理.
用户PLC应用程序软件.针对各个车站的系统(如隧道通风系统,大系统,小系统等),以实现特定的顺序逻辑控制,时间控制,模式选择控制,PID调节控制等任务,与SCADA监控站传送接收命令和状态数据,与各种通信接口进行数据交换.
7.2 监控系统软件技术功能:
7.2.1 操作员的权限是通过HMI用户应用软件的用户图形界面(GUI)进行交互操作和管理;使用者的权限划分和密码保护,保证了ECS系统的安全性和可靠性.
7.2.2 HMI用户应用软件结构是模块式的,并在软件的集成编程环境下进行组态,编程,修改和维护.
7.2.3 通过图形编辑器生成相应的用户图形界面,包括流程图,操作控件,参数设置,状态/报警显示,模式控制及运行时间表等等.
7.2.4 数据归档,报表设计,打印
7.2.5 报警记录,显示和打印
7.2.6 事件管理,跟踪
7.2.7 键操作指令,宏命令
8 结束语
在控制系统的选型上,采用PLC可编程序控制器作为控制系统的核心部件.主要用于工业现场,环境要求较为严格,能适应潮湿腐蚀或电磁干扰大的地方.防护等级高,寿命长.
参考资料：
[ 1 ] 地下铁道设计规范. GB50157 -92.
[ 2 ]章云//许锦标 《建筑智能化系统》 清华大学出版社 2009-02-01
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文章名称：
地铁设备监控系统浅谈
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