地铁环境与设备监控系统分析

周会媛

摘 要：本文对地铁环境与设备监控系统（以下简称BAS）的监控对象、功能、结构等进行了分析介绍。

关键词：地铁；BAS；监控；PLC

1 系统分析

BAS對地铁各类机电系统设备的运行状态及环境参数等进行实时监测和控制，达到为乘客提供舒适安全的候车环境，确保地铁系统实现有效防灾救灾，集中协调各类机电设备有序、节能、高效的运行，保证地铁系统安全、可靠，提高运营自动化管理程度的目的。

1.1 监控对象

BAS对地铁车站、区间、控制中心、车辆基地和主变电站等区域的机电系统和设备的运行状态进行实时监控，监控对象主要包含通风空调、给排水、照明、导向、电源、电扶梯等系统和设备，环境温湿度和二氧化碳气体浓度等参数。

1.2 系统功能

BAS主要功能是对分散的机电设备的运行状态进行管理，包括状态监控、故障诊断和报警；监测环境参数，自动调节温湿度；发生火灾或阻塞时，切换到相应控制模式；执行ISCS的指令。BAS既可独立实现监控管理，又可在ISCS调度下，实现多个车站联动。BAS集成到ISCS中，使监控范围更加广泛，实现分散控制、集中管理、信息共享。

2 系统结构

BAS由中央监控级、车站监控级和现场设备级构成分层、分布式的控制系统。

2.1 中央监控级

中央监控级由ISCS实现，对分布在不同位置的地铁车站、区间、车辆基地和主变电站等区域的环境与设备进行集中监控管理。通过与各车站级通信，来监控系统设备运行状态和模式；监测、存储、统计各监测点的环境参数；统计能耗和故障诊断，优化设备运行；发生火灾或阻塞时，切换到相应控制模式。

中央级BAS通常配置一台维护工作站，两台冗余操作工作站、两台冗余服务器和打印机等设备，通过冗余的工业以太网进行局域网通信。中央级设备通过冗余工业交换机接入ISCS骨干环网，实现远程集中监控。

2.2 车站监控级

在地铁车站、车辆基地和主变电站等地设置车站级BAS，监控机电系统设备的运行状态；实时采集温湿度等环境参数，通过自动调节设备运行状态、电动阀门和开关等，来调节现场环境；上传监控数据并执行中央级的监控命令；与FAS通信，发生火灾时，切换到消防控制模式；对监测数据处理、存储、统计及查询等。

PLC作为车站级控制器，对现场数据采集、处理和控制。操作工作站由ISCS实现，选用工业计算机，通过可视化组态监控。车站级通过冗余交换机接入骨干网与中央级通信。车站级PLC、操作工作站和局域网均采用冗余配置，局域网采用工业以太网。

（1）车站级控制器PLC对采集的设备状态和环境参数等信息进行信号转换、运算和存储，通过通信模块采集现场数据，控制设备运行。通过远程I/O通信模块，实时采集各类现场设备的运行状态和参数，对现场电动阀门进行调节控制；通过以太网通信模块，将现场数据传递到操作工作站，接收ISCS的监控指令；通过串行通信接口，接收FAS发布的火灾模式指令。PLC通过PID控制算法，根據监测点的采集值和设定值，远程调节阀门等执行器，从而自动调节温度。

以地下车站为例，车站级BAS设置两套冗余的PLC对本站和相邻区间隧道一半范围内的机电设备和环境参数进行监控调节。当区间阻塞时，相邻的车站BAS切换到阻塞模式；BAS与车站控制室IBP通信，当控制器与中央级通信发生故障或车站级操作站故障，无法自动控制时，车站操作人员按下IBP按钮手动控制，由IBP的PLC下发控制命令。

（2）操作工作站设置在车站控制室，操作站与PLC通信，获取现场数据，统计、存储，生成相关报表；通过图形用户界面，实时展示现场设备的运行状态、报警信息、各监测点环境参数和流程图等；设置各类设备的运行参数和环境参数，对现场远程设备发送控制命令等。

2.3 现场设备级

现场级主要采集现场各监测点环境参数，监测各机电设备运行状态进行和就地操作。现场监控设备包括远程I/O模块和温湿度、二氧化碳浓度等智能传感器等，直接获取现场各类风机、阀门、水泵、照明设备、UPS、电扶梯设备、空调机组、冷水机组、变频器等机电设备的状态、故障报警等信息；采集各环境监测点数据等；通过ModBus Plus现场总线与车站PLC通信，执行PLC的控制命令。

3 结语

各车站、区间、车辆基地和主变电站的规模、设备分布、监控范围不同，需结合实际情况，设计BAS配置方案。BAS结合了计算机、自动控制和网络技术，协调地铁线路机电设备有序、高效运行，有效降低能耗，提高运营管理水平。

参考文献

[1]陈苏南.地铁BAS系统机电设备管理要的[J].中国新技术新产品，2016，（10）：145.

（作者单位：广州地铁集团有限公司）