关于轨道交通机电设备监控系统结构优化的探讨

2015-07-25黎洪洲

通信电源技术 2015年4期

黎洪洲

（武汉职业技术学院，湖北武汉 430074）

在我国经济水平迅速发展以及城市规模不断扩大的推动下，我国城市交通得以快速发展的同时，也面临着巨大的市场挑战，在轨道交通建设中，环控空调、给排水、照明、通风以及自动电（扶）梯等所有机电设备的重要性与作用也越来越突出。轨道交通机电设备监控系统（BAS）是一种运用先进计算机技术、控制管理方法以及通信设备等对地铁全线一切车站、车辆段以及区间隧道等场所内所使用的机电设备进行实时、有效的监视、管理、控制，使车站相关救灾设施能够在发生火灾事故时有效地运行，最大限度保障人身安全、财产安全等，并有效实现节能环保、合理优化资源配置以及提高设备管理水平的综合自动化系统。

1 传统的BAS系统结构

分层分布式现场总线结构网络是BAS系统所采用的主要控制方法，编辑逻辑控制器（PIC）设备、现场传感器以及维护终端是其主要组成部分，而低压动力照明系统、车站隧道通风系统、车站给排水系统、电（扶）梯系统、车站设备管理用房区与公共区的通风空调系统以及空调水系统等所有机电设备则是其主要监控对象。

图1所示为某一典型地下车站的BAS系统构成。其中，FAS为火灾报警系统，火灾模式下，其可向BAS发出火灾模式指令，使BAS控制器能够根据预定的工况转入至灾害模式，并及时启动相关救灾设施；EPS为应急电源系统；CPS、CPU以及CRP分别为电源模块、中央处理器及数据同步模板；IBP为应急后备操作盘；NOM与NOE则为MB＋总线模块与以太网模块；ISCS为综合监控系统；SEG为 MB＋总线网关；PRA为模块箱处理器；I／O为输入／输出单元。

所有机电设备一旦完成生产与现场安装，即应立即对其进行调试，当确定其可正常使用、安全运营后，方可投入使用。但是，由于目前我国地铁线路建设具有线路长、开通时间紧以及高质量要求等特点，加上前期土建与设备安装所能够压缩的建设工期极为有限，而BAS系统结构调试工作一般需3～4个月方可完成，加上其是一项极为繁杂且工作量极大的工作，主要体现在：由于BAS系统结构所采用的接口主要以硬线接口为主，这就要求增加I／O模块，当I／O模块箱与硬线接线接口数量达到一定程度时，将会对设备安装与设备本体调试完成工作产生极大依赖性；此外，由于BAS系统所要监控、管理及控制的设备较多且极为分散，加上其除了要完成点控外，还必须完成大量的策略控制，例如，站台站厅的温湿度PID控制，火灾模式下的排烟模式控制与电、风、水专业模式控制等。因此，就目前而言，虽然已采用多工作面的调试方式对BAS系统进行调试，但是，诸多地铁线路不仅依然无法于开通前完成全面的调试工作，而且还在一定程度上增加了成本费用。因此，为了能够按时开通地铁线路并于线路开通前尽量完成全面的调试工作，除了要狠抓工程建设进度及质量外，还应对BAS系统结构进行一定的优化处理。

图1 某一地下车站的BAS系统构成示意图

2 机电设备监控系统结构优化的可行性分析

BAS系统与工业系统控制基本相同，除了均是由集中控制向分散控制发展外，其底层设备亦由被控状态升级为自身智能化。据研究调查发现，多年前，诸多AC400 V、AC10 kV以及DC750 V或DC1 500 V的开关柜均以采用接硬线直接接入变电所综合自动化的方式，而要想有效实现变电所自动化屏与各设备间的连锁关系，就必须增加DI／O设备的数量。但是，就目前而言，只要在各开关柜上安装相应的保护装置或智能测控单元，并以逻辑电路或硬线进行连接，即可起到有效保护并保证第一层连锁关系得以正常运行的作用；而通过在自动所的自动化屏上安装FEP，不仅能通过一定的通信方式而与各开关柜建立起稳固的连接关系，而且还能大量减少DI／O配置，单凭一台64点DI／O以内的测控单元即可将无法通过智能单元进行有效连接的设备连接起来，从而最大限度地减少了调试压力，提高调试工作的效率与可靠性。

由于BAS系统结构与变电所综合自动化系统结构基本一致，因此，从理论上来说，可将BAS的集中控制改为各系统的分散控制，如图2所示。

图2 结构调节后的BAS构成示意图

从监控功能上看，由于优化后的BAS系统结构仅仅是将监控动作的执行从BAS内改为向外执行，即以底层设备控制器来完成监控指令，并将相关接口设备安装于FEP外侧，使接口更清晰，从而方便运营与后期维护等，因此不会对BAS系统的监控功能产生影响。从调节功能上看，虽然优化后的BAS系统的监控对象为各个子系统，但是，由于其调节功能依然要以设备控制器与各子系统的相互配合方可实现，因此，通过对FEP进行相关逻辑关系设置与采用一定的控制算法，不仅不会影响到BAS系统本身的调节功能，而且还能对调节功能进行有效统一。此外，针对BAS系统的防火辅助功能而言，优化前，其实现过程大致为：当BAS系统接收到火灾报警系统的火灾信号时，便自动启动相应的防火措施，但是，优化后，当遭遇火灾时，来自于FAS的防灾信号主要由FEP接收，并下发及执行相应防灾指令，因此，优化后的BAS系统在不影响其自身防火辅助功能的基础上，实现了防火辅助操作流程的精简。

3 机电设备监控系统结构优化的建议

机电设备监控系统结构优化的建议：

（1）经过优化后的BAS系统结构主要以采用单体成套设备集成控制系统的分布结构形式为主，为了能够有效满足该结构对相关设备的要求，就必须要求相关企业或设计院在进行工程建设或设计招标时，出示相应的具体解决方案，使其充分了解该BAS系统结构。

（2）要求单体成套设备集成控制系统提供商必须从BAS系统结构的全集成角度出发，遵守设计标准。

（3）由于为部分底层设备风机、空调系统以及水系统等带来智能化是分散控制的，而与BAS系统接口相关的专业模块又可组成可自行完成控制工作的子系统，因此，可各自于相应车间内完成接口调试，而其具体操作动作与信息数据则可脱离现场设备，于控制器上进行模拟，从而有效降低调试工作压力与减少其工作量。

（4）就现阶段而言，我国轨道交通BAS系统结构所采用的控制器与现场总线主要来自国外，不仅极大阻碍了我国工控设备的发展，而且还增加了设备投入成本。因此，在对BAS系统结构进行优化时，可适当考虑并尽量使用国产的控制器与现场总线，此外，还可将通用的物理通信方式与开放的通信协议有效应用于现场总线中，以此提高BAS系统设备国产化率，从而促进我国工控设备的发展。