技術(shù)頻道

      GE:上海地鐵9號線2期BAS系統(tǒng)方案

       GE智能設(shè)備(上海)有限公司 陳新宇

      9號線二期工程,由徐家匯至浦東楊高中路,全長14.5公里,共計10個車站,在2008年底實現(xiàn)貫通,計劃將于世博之前通車。9號線向西可達松江、向東可達浦東(遠(yuǎn)期至崇明),是上海最長的地鐵線路。

      應(yīng)用背景

      軌道交通9號線二期工程(初期)工程BAS系統(tǒng)制式:地下車站均采用屏蔽門系統(tǒng)。在車站兩端分別設(shè)置區(qū)間隧道活塞/機械通風(fēng)系統(tǒng)和車行區(qū)排熱系統(tǒng)。地鐵地下站僅有車站的出入口、通風(fēng)亭及隧道口與大氣相通,地鐵投運后,隨著客流量上升和行車密度加大,將在地下空間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量及有害氣體,如不采取有效措施,必將造成地鐵內(nèi)環(huán)境的不斷惡化。

        客戶需求

      因此,將對地鐵內(nèi)的溫度、濕度和空氣流速等進行控制,控制峒體升溫,為乘客提供適宜的乘車環(huán)境,并在緊急情況下保證乘客的安全;同時對車站建筑內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)(也稱大系統(tǒng))、設(shè)備用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)(也稱小系統(tǒng))、車站的水系統(tǒng)的設(shè)備加以監(jiān)控,以保證地鐵正常運營。

        解決方案

      上海軌道交通9號線二期工程BAS系統(tǒng),采用兩級治理、三級控制模式,對全線各車站的通風(fēng)空調(diào)、給排水及消防、照明等系統(tǒng)、電梯及自動扶梯、屏蔽門、人防密閉門、防淹門等機電設(shè)備的運行進行實時監(jiān)控。系統(tǒng)接入一期工程控制中心統(tǒng)一治理,中心級設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在一期工程基礎(chǔ)上進行擴展。正常情況下,一般送排風(fēng)和防排煙設(shè)備由BAS控制。發(fā)生火災(zāi)和列車阻塞等情況時,BAS響應(yīng)FAS發(fā)出的聯(lián)動控制信號,強制轉(zhuǎn)入相應(yīng)的災(zāi)難模式,執(zhí)行對應(yīng)模式下站內(nèi)和區(qū)間防排煙通風(fēng)設(shè)備的聯(lián)動控制。

        根據(jù)上海軌道交通9號線二期工程BAS系統(tǒng)的技術(shù)特點,BAS控制器采用了GE公司的高端產(chǎn)品PACSystems RX7i自動化系列產(chǎn)品,采用GE公司的VersaMax系列作為RI/O和I/O模塊。

        本方案所選控制系統(tǒng)的設(shè)備具有先進性、開放性和可靠性。在十年內(nèi)不被淘汰或可以用同類型產(chǎn)品代替,且不需要改變其它相關(guān)設(shè)備的硬件和軟件,保證設(shè)備的兼容性。

      1.系統(tǒng)構(gòu)成及配置

      1.1.網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成及配置

        BAS系統(tǒng)由設(shè)置在控制中心中央級監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)置在車站控制室車站監(jiān)控系就地監(jiān)控設(shè)備組成。

        中央級監(jiān)控系統(tǒng)建立在開放的、高可靠性的TCP/IP雙以太網(wǎng)環(huán)境中,是一個具有客戶/服務(wù)器(Client/Server)結(jié)構(gòu)的開放式計算機局域網(wǎng)絡(luò)。中央級監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)在控制中心內(nèi)。OCC局域網(wǎng)是采用冗余標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)(TCP/IP協(xié)議),把OCC的所有車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備連接起來,通過通信轉(zhuǎn)換接口連接到通信系統(tǒng)所提供的接口,實現(xiàn)OCC局域網(wǎng)與車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)廣域網(wǎng)的連接。

        地下站車站級監(jiān)控系統(tǒng)由工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)構(gòu)成。車站級監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有互為冗余的控制器、遠(yuǎn)程I/O等設(shè)備。監(jiān)控、記錄全線各車站的通風(fēng)、空調(diào)、給排水、照明、電梯、自動扶梯、屏蔽門/安全門、防淹門等設(shè)備的運行狀態(tài)及故障報警。同時在車站控制室設(shè)置緊急控制盤IBP。

      1.2中央級構(gòu)成及配置

      中央級監(jiān)控系統(tǒng)由OCC局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括主備監(jiān)控站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工程師工作機、操作員監(jiān)控工程站等設(shè)備。如圖:

      1.3車站級構(gòu)成及配置

      車站的站級BAS為帶有監(jiān)控工作站的PLC 控制系統(tǒng),主要設(shè)備包括監(jiān)控工作站、網(wǎng)絡(luò)交換機、打印機、PLC 控制器、遠(yuǎn)程I/O 裝置、IBP盤、傳感器、現(xiàn)場總線及總線轉(zhuǎn)換器等。

      車站級PLC 控制系統(tǒng)采用兩臺相同配置的PACSystems RX7i,分別設(shè)在車站兩端的環(huán)控電控室,并以同步光纜相互連接。兩臺PACSystems RX7i能實現(xiàn)無縫切換,任何一臺PLC的故障均不能造成設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)功能的下降。車站級PLC 系統(tǒng)采用工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)連接遠(yuǎn)程I/O 裝置,站內(nèi)的風(fēng)水電設(shè)備和檢測儀表采用硬線和遠(yuǎn)程I/O裝置接口連接。車站級PLC 系統(tǒng)同時采用通信接口連接FAS 控制器,實現(xiàn)火災(zāi)狀態(tài)下各種機電設(shè)備的運行協(xié)調(diào)。PACSystems RX7i控制器具備控制設(shè)備聯(lián)動、操作優(yōu)先次序、實現(xiàn)時間表操作和實現(xiàn)模式控制等功能,并對設(shè)備進行有秩序的監(jiān)控,通過一定的計算,來實現(xiàn)優(yōu)化控制,對中央級下達的控制指令和控制模式、設(shè)定值的更改和其他關(guān)聯(lián)參數(shù)的修正,亦由控制器處理后執(zhí)行。

        2.系統(tǒng)功能

      2.1. 控制中心級功能

      根據(jù)地鐵運行環(huán)境及車站其他系統(tǒng)的監(jiān)控要求,確定并修改全線隧道及車站通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的運行模式,并把相關(guān)的運行模式通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)下載給車站,使車站設(shè)備按給定的模式運行;同時按照節(jié)能優(yōu)化系統(tǒng)的控制要求,確定最優(yōu)的運行模式,也向車站下達其他所有車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)控制的機電設(shè)備的模式和時間表控制。

      2.2.車站級功能

      ·對車站及區(qū)間的環(huán)控、給排水、照明設(shè)備實施運行監(jiān)視和控制,對站內(nèi)電梯、自動扶梯、屏蔽門/安全門、防淹門等設(shè)備的運行狀態(tài)及故障報警實施監(jiān)視。

      ·對車站典型區(qū)域的溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測。

      · 采集和記錄車站及區(qū)間機電設(shè)備的運行狀態(tài)和故障報警信息和監(jiān)測數(shù)據(jù),并按需要報送控制中心。

      · 在執(zhí)行控制中心的控制指令時,進行站內(nèi)相關(guān)設(shè)備的運行協(xié)調(diào)。

      ·采集火災(zāi)報警系統(tǒng)等系統(tǒng)數(shù)據(jù),交換運行信息和控制信息,按照火災(zāi)報警系統(tǒng)的控制要求,控制與防災(zāi)有關(guān)設(shè)備在火災(zāi)工況下的運行模式,并將執(zhí)行完畢后的設(shè)備狀態(tài)反饋給火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的報警主機,保證在各種工況下的運行控制協(xié)調(diào)。

      ·具有針對各種運行模式、各種狀態(tài)條件的控制預(yù)案和控制時間表,正常情況下按時間表程序運行,事故、阻塞或故障情況下執(zhí)行預(yù)案程序。

      · 統(tǒng)計車站和區(qū)間設(shè)備的累計運行時間,并根據(jù)設(shè)備保養(yǎng)要求,對設(shè)備的維護保養(yǎng)提供建議。能自動形成各種設(shè)備運行參數(shù)報表,或隨時變更設(shè)備運行參數(shù)(如啟停時間、控制參數(shù)等)??蓪崿F(xiàn)備用設(shè)備自動切換運行等,控制有關(guān)機電設(shè)備的平均使用時間,從而延長此類設(shè)備(如各種水泵等)的使用壽命。

      ·實施預(yù)定的能源管理方案,使得車站在滿足舒適性條件下,降低能耗,提高經(jīng)濟效益。

      ·具有彩色動態(tài)顯示及多級功能顯示,對設(shè)備的運行狀況、設(shè)備故障及其報警級別有直觀表示,報警的同時具有聲光報警。

      · 能根據(jù)需要自動生成各類統(tǒng)計報表,定期打印輸出數(shù)據(jù)報表(日報表、周報表、月報表等)。

      2.3.模式控制要求

      BAS系統(tǒng)主要包括以下幾種運行模式,每一種模式可以按照時間、地點、環(huán)境、工況的不同作進一步細(xì)分。

        1) 正常模式

      行車按計劃進行、各系統(tǒng)運行正常、主要設(shè)備運行正常時的工作模式,是最常用的一類工作模式。

      正常模式下,BAS主要按照時間表的編排,對各種機電設(shè)備進行常規(guī)控制。

      控制中心可以實時顯示各車站監(jiān)控對象的工作狀態(tài),在對全線各車站及區(qū)間內(nèi)設(shè)備實時運行狀態(tài)巡檢的基礎(chǔ)上,建立設(shè)備管理歷史數(shù)據(jù)庫,并根據(jù)需要生成各種統(tǒng)計報表,為變頻節(jié)能控制儲備歷史資料。

        2) 災(zāi)害模式

      發(fā)生火災(zāi)、水災(zāi)或其他重大災(zāi)害性事故情況下的工作模式,其中按災(zāi)害事件發(fā)生的位置又分為區(qū)間災(zāi)害和車站災(zāi)害等幾種。

      當(dāng)火災(zāi)報警控制器的報警信號被確認(rèn)時,火災(zāi)報警控制器將火災(zāi)的位置以及聯(lián)動控制指令發(fā)送到BAS,令BAS進入火災(zāi)控制模式。此時,BAS按照火災(zāi)報警控制器的模式控制指令,強制執(zhí)行預(yù)先編制的控制預(yù)案,調(diào)用相應(yīng)模式的控制程序,或按照人工操作指令執(zhí)行相應(yīng)的動作,配合車站和區(qū)間的防排煙控制和人員疏散。

        3) 阻塞模式

      列車在區(qū)間或車站運行受阻,導(dǎo)致無法按計劃行車時的工作模式。

      相關(guān)的車站冗余PLC控制主機接收來自中央控制室防災(zāi)指揮中心的阻塞模式控制指令, 轉(zhuǎn)入阻塞工作模式。阻塞模式下,BAS按照接收到的列車阻塞位置以及區(qū)間、車站的人員情況,執(zhí)行預(yù)先編制的控制預(yù)案,配合進行車站和區(qū)間的通風(fēng)控制和人員疏散。

      3.機電設(shè)備監(jiān)控

      3.1.大系統(tǒng)監(jiān)控功能

      要保證地鐵車站的站廳層和站臺層的空氣品質(zhì),不僅要做到焓值控制、空氣品質(zhì)控制、干球溫度優(yōu)化控制,還要做到整個空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)有良好的氣流組織,保證將新鮮的空氣運送到目的地,將污染物排出地鐵外,同時使得地鐵車站的整個空調(diào)系統(tǒng)處于高效節(jié)能的優(yōu)化運行狀態(tài)。

      典型地鐵車站大系統(tǒng)監(jiān)控主畫面如下圖所示:

      3.2.小系統(tǒng)監(jiān)控功能

      小系統(tǒng)主要由設(shè)在車站小系統(tǒng)內(nèi)的空氣處理機組、送、回/排風(fēng)機來實現(xiàn)。通過測量典型房間的溫度、濕度和其他參數(shù)去控制相關(guān)的空氣處理機組、送、回/排風(fēng)機的運行。小系統(tǒng)的溫度、濕度監(jiān)測點位置設(shè)于車站控制室、兩端的環(huán)控電控室、及高、低壓室內(nèi)。

      典型地鐵車站小系統(tǒng)監(jiān)控主畫面如下圖所示:

      3.3.車站空調(diào)水系統(tǒng)

      車站大系統(tǒng)和小系統(tǒng)共用一套冷水系統(tǒng),由車站冷水機組提供冷凍水。車站監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)通訊方式與冷凍水系統(tǒng)接口,對車站用水冷螺桿式冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等進行監(jiān)控。

      典型地鐵車站空調(diào)水系統(tǒng)監(jiān)控主畫面如下圖所示:

      3.4.給排水系統(tǒng)

      污水泵、廢水泵、雨水泵、區(qū)間水泵等。

      典型地鐵車站給水系統(tǒng)監(jiān)控主畫面如下圖所示:

      3.5.照明

      工作照明、出入口照明、事故照明電源的監(jiān)控等。

      典型地鐵車站給水系統(tǒng)監(jiān)控主畫面如下圖所示:

      3.6.自動扶梯、電梯系統(tǒng)

      站臺與站廳自動扶梯、電梯、出入口自動扶梯。

      典型地鐵車站給水系統(tǒng)監(jiān)控主畫面如下圖所示:

        實施結(jié)果

        目前該項目正在項目實施階段。

        關(guān)于GE智能平臺

        GE智能平臺是一個提供高新技術(shù)的企業(yè),它為世界各地的用戶提供用于自動化控制和嵌入式領(lǐng)域的軟硬件產(chǎn)品、服務(wù)以及專業(yè)技術(shù)。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€獨特的、靈活的、超可靠的技術(shù)基礎(chǔ),使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防以及通訊等領(lǐng)域,獲得持續(xù)的競爭優(yōu)勢。GE智能平臺總部設(shè)在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾,是GE企業(yè)解決方案業(yè)務(wù)集團的一員。需獲取更多詳情,請訪問www.ge-ip.com。

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