单元8环境与设备监控系统

单元8环境与设备监控系统教学目标掌握环境与设备监控系统构成；掌握中央级控制系统的基本功能；掌握车站级控制系统的基本功能；了解设备监控系统主要的监控内容。地铁环境与设备监控系统是为给乘客创造安全、舒适、可靠的乘车环境设施，对地铁车站、区间的空调、通风、给排水、照明、车站动力、自动扶梯等设备的运行状态进行自动化管理，使设备按预设状态自动运行，节省能源，方便管理，使设备发挥最佳效益。地铁设备监控系统设控制中心和车站两级管理，控制中心为主控级，车站为分控级。控制结构为控制中心、车站、就地三级控制。车站管理级的监控设备设置于车站控制室，控制中心管理级的监控设备设置于控制中心的中央控制室。8.1设备监控系统构成中心级系统工作站一般设置在控制中心，后备工作站和维修工作站一般设置在车辆段。全线车站通过骨干网络将车站信息传输到控制中心。控制中心工作站和服务器作为中心级监控管理系统设备，负责采集全线各车站的设备状态信息和当前的环境参数，列车堵塞在区间时，向相邻车站发布堵塞模式指令，火灾时可向火灾相邻车站发布火灾模式指令；平时可对全线车站各种模式进行可编程操作和模式下载操作。维修中心工作站作为控制中心服务器的远程维修终端，承担全线设备的维护管理。后备中心工作站作为控制中心工作站的远程备用终端，当控制中心工作站“失效”时，可维持对全线各车站最基本的操作功能。8.2中央级控制中心基本功能1、数据采集功能•应答方式：先由中央级下达数据调用指令及车站节点地址和数据类型，与车站节点地址吻合的车站系统予以响应，将本站数据信息选择性上传。中央级下发控制指令，进行状态显示，程序下载等应用时，采用应答方式获取数据。•实时方式：事件一旦发生，则相关数据立即进行传送。实时数据具有高的数据传送优先级，是必须保证传送的数据。•定时方式：根据预设的时间表，在预定的时间实现数据传送。这种方式用于对于实时性要求不高的数据。2、显示功能1）车站设备综合显示：通过显示地铁线路概貌图，反映出各车站的地理位置并宏观显示车站和隧道的主要设备工作状态（主要指环控设备）。在概貌图上，用颜色变化及声光区分车站环控设备的运行状态，用颜色交替闪烁方式、声光报警显示车站级环控设备的故障情况，以引起操作人员的注意。2）工艺图显示：主要是显示环控系统图，可直观地了解环控系统工作状态，并可以进行环控系统的控制。3）分画面显示：可动态显示某车站环控设备（可分区域、分系统显示）、动力照明、自动扶梯设备等的运行状态和故障状态。4）趋势图显示：通过趋势图可以观察各车站环境温度、湿度等参数的变化规律，为管理人员提供全线车站的环境指标，以确定调控方案。趋势图包括实时趋势图和历史趋势图。5）控制方式显示：显示中央级和各车站级的控制方式。如果某车站控制方式切换到中央级，该车站接受中央级的控制指令。否则车站级将自行控制本站环控设备和车站其它设备。6）运行模式显示：通过运行模式显示画面，可预选、增加、修改环控运行模式，包括事故运行模式。增加、修改环控运行模式将受权限的限制。7）设备统计显示：以文本方式实时显示车站机电设备的累计运行时间、故障种类及地点、起止时间及累计时间等相关运行数据。8）对于所有的报警信息具有不同类型的报警功能和显示方式；对于不同级别的报警有不同的显示状态，同时有确认的功能；并有数据、时间、确认和处理的记录。对各类报警具有声光报警，报警画面弹出的功能，提醒操作员。3、控制功能•控制中心管理人员通过对全线设备和环境参数的自动监视，制定全线运行模式，调度、组织、协调全线车站设备按指定模式运行。•控制中心能提供远程控制设备的功能，典型的控制命令有：开/关，启/停，升/降，合/分等。一般情况下，不建议在中央级使用此种控制。•中央级控制方式一般包括单点控制、模式控制、顺序控制、时间表控制、系统联动控制等。1）单点控制：从被控对象所在图形画面，选择一个对象进行遥控操作，此对象可以是内部变量或外部物理设备。此种方式控制效率低，主要用于现场级控制，中央级较少使用。2）模式控制：由一组预设的控制命令构成，实现某一特定的功能；模式控制只需发出模式指令（模式号）即可，这是中央级和车站级BAS的主要控制方式。3）顺序控制就是一种模式控制，是一组带条件判断的顺序执行的控制指令，即：多个受控对象按照一定的安全联锁关系定义为一个顺序操作序列，操作员通过顺序控制画面，选择需要的顺序控制序列，对各受控对象进行操作。顺序操作一旦被启动执行，将自动地按照顺序控制序列一步一步的执行。4）时间表调度：根据用户配置的时刻表定时自动或半自动向设备发出各种控制指令，包括单控、顺控、模式控制等，该功能由预先设置的日期和时间进行触发。时间表程序同时可允许多个基本遥控和组控功能的执行。操作员可查询、管理时间表，时间表程序最终下载至BAS的PLC中，独立运行。5）系统联动控制：系统内部或子系统之间的自动或半自动的触发控制4、管理功能•主要是对地铁机电设备（空调、通风、给排水及消防系统、自动扶梯照明等）实现自动化管理，进行程序自动、实时、定时监视设备运行状态，控制开启和关停，检测环境参数，调控环境舒适度及进行节能管理。采集、处理有关信息，进行历史资料存档和设备维修管理。通过数据库管理系统，实现对地铁全线设备的现代化管理，为地铁创建舒适、安全的乘车环境。1）监控管理2）数据库管理3）运行模式管理4）节能管理5）设备运行管理6）监视各车站站厅、站台和管理设备用房的温度、湿度等环境参数，并将这些监视数据实时记录入历史数据库中。7）报表打印管理8）数据查询管理9）权限管理10）设备维护管理11）时钟系统为BAS提供标准时间信息8.3车站控制系统基本功能车站级BAS是本车站设备的控制及管理中心，其主要功能包括：•管理、监控本站机电设备的运行情况；•确定本站BAS的运行参数；•确定本站BAS的运行模式，管理本站模式库和模式动作表；本站运行数据的采集、存储及处理，并上传中央级；•利用接收和存储的数据提供高级应用（进行车站优化控制等）；•在阻塞事故情况下，能在中央级协调下，按照预定模式，控制本站设备的运行，保障乘客和设备的安全。车站级BAS拥有本站BAS的完全控制和管理能力。车站级BAS与中央级BAS的功能有大量重叠，此时，依靠系统的授权、优先权等机制来保证控制和管理的安全性、可靠性和一致性。车站级是下级系统，在涉及多个车站的设备联合运行时，车站级需服从中心级的协调管理，并在总体运行方案上接受中心级的指令。在运行方案制定、模式制定、运行参数更改等管理功能上，以及单机操作和一般模式运行上，车站级与中心级需通过授权等方式进行协调，以免出现矛盾。中央级负责协调管理的控制指令主要是总体运行方案、阻塞事故和早晚通风的模式指令。车站级BAS接收上述指令后，执行中心级制定的运行方案和模式，并下达至控制器执行。车站级控制系统具有设备动态图形显示功能、故障报警功能、数据查询和报表打印等功能。车站级控制系统对于所有的监控设备，均可以实现单独控制、联锁控制和各种模式控制。当供电电源中断后，系统可停止相关设备操作。当电源恢复供应后，系统自动启动，自动完成程序上载和初始化，并根据各设备的当前状态，按连锁要求恢复正常运行，保证设备的安全。区间污水泵正常情况下自动运行，维持水池水位不超标。当发现水位超高时，BAS报警，此时可以手动远程控制水泵运行。系统可监测车站管辖范围内的环境质量，按暖通空调要求对各种参数采样点与调控点进行数值和状态的巡回检测，记录管辖范围内典型区域环境参数和车站大型设备运行时间，整理并将数据实时报送中心。车站级控制系统可将设备运行状态、报警信号及测试点数据上传至BAS。在车站监控工作站上，所有的报警信息都可具有声光报警，报警界面自动弹出，同时要求确认，并进行数据、时间、确认和处理等记录。车站级操作员工作站具有设备动态图形显示功能、故障报警功能、数据查询和报表打印等功能。另外，工作站还可通过趋势图和文本方式可以显示环境参数曲线、水箱（池）液位等参数，通过运行模式选择画面能够点选或输入环控运行模式和照明控制方案。车站级监控系统具有机电设备状态监视、数据查询、报表打印、车站设备维修指南等管理功能。车站级监控系统正常情况下受控于中心级，全线通信网络故障时具备离网独立工作的功能。车站级具有完整的控制管理功能。除需要中央级协调的工作外，其他管理与控制任务均由车站级完成。8.4主要监控内容1、暖通空调系统•暖通空调系统主要包括区间隧道通风系统、车站公共区暖通空调系统、设备及管理用房暖通空调系统、空调水系统。暖通空调系统具备三种控制方式。即：中心级控制方式、车站级控制方式和就地级控制方式，并且就地级控制方式享有最高优先权。1）区间隧道通风系统：区间隧道通风系统的监控对象包括车站送/排风机（兼区间风机）、区间射流风机、轴流风机（软启动）、迂回风道门、相关风阀等。区间隧道通风系统分为正常运行、阻塞运行、火灾运行模式。模式的启/停时间主要依据地铁运营开始及停止的时间和日期。•正常运行：列车正常运行时，车站暖通空调系统投入运行，而区间隧道通风系统停止运行，利用列车活塞风作用携带车站的冷气流冷却区间隧道。•夜间运行：夜间收车后，根据系统的时间表功能，区间隧道通风系统进行半小时（可调整）的纵向机械通风，排除隧道中的废气和余热余湿，利用室外日夜温差进行蓄冷降温，抑制白天站台或区间温度上升。•阻塞运行：当列车因故障或其它原因而停在区间超过2分钟时，中心级下达堵塞运行模式指令到车站级，车站级控制通风系统设备在阻塞模式下运行。从而抑制隧道内的温度，保证列车空调冷凝器在正常的工作范围内。•火灾事故运行：当列车在区间隧道发生火灾时，首先尽可能将列车驶进相邻车站。如果列车仍滞留在区间隧道内，将根据列车停放部位和火灾发生部位，确定通风方向，按预设的区间火灾运行模式，开启车站两端的隧道TVF风机进行排烟，保证火灾区段断面风速≥2m/s。2）车站公共区暖通空调系统：车站公共区暖通空调系统（简称：大系统）监控对象包括车站送/排风机（变频轴流风机）、大型表冷器、相关风阀等。3）车站设备管理用房暖通空调系统：车站设备管理用房暖通空调系统（简称：小系统）监控对象包括车站送/排风机、空调机组、后备空调系统、排风/排烟机、相关风阀等。4）车站空调制冷系统：冷冻机房的水冷式冷水机组、冷冻水循环水泵、冷却水循环水泵、冷却塔等设备及配套阀门自成控制系统，具有水系统启/停顺序控制和的过程控制功能。水系统配套的控制系统通过通讯方式将水系统设备状态和温度、压力、压差、液位、流量等工艺参数送至BAS进行监视。表冷器及空调机组处的电动阀门由BAS进行监控。5）环境监测：BAS对车站环境温湿度、二氧化碳等环境指标进行实时监测，监视、显示和记录车站区域测试点的温度、湿度等环境参数，并以趋势图的方式显示温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器等的数值。2、给排水系统•给排水系统的监控对象包括废水泵、污水泵、雨水泵、区间排水泵、电动阀门、电伴热等（包括消防管电伴热）。（1）污水泵监控污水泵设就地自动（自动开停，高报警水位两台泵同时开，低报警水位停泵）、手动控制、综控室BAS远程控制功能。（2）废水泵、雨水泵、区间排水泵监控地下车站废水泵房设有两台（或三台）立式排水泵，一用一备或两用一备。运行时先启动第一台，再启动第二台，必要时两台（或三台）同时使用。（3）集水坑潜水泵监控控制潜水泵启、停；监视水泵工作状态、集水池启泵和停泵水位；集水池高水位、低水位报警。（4）返信要求所有被控对象均返回运行状态信号、故障信号、手动/自动转换开关信号及水位信号；主排水泵、污水泵对电机电流进行监视。（5）电伴热设备监视生活水管和消防水管的管网压力和电伴热设备的通断、故障等均由BAS进行监视。（6）管网压力监测设有消防泵的车站显示水泵吸水管的压力信号（两个）、水泵扬水管的压力信号（两个）；无消防泵的车站显示消防管网的压力信号（两个），消防引入管的压力信号（两个）。3、照明系统•照明系统的监控对象包括工作照明、节电照明、广