GE：上海地鐵9號線2期BAS系統方案

　GE智能設備（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（遠期至崇明），是上海最長的地鐵線路。

應用背景

軌道交通9號線二期工程（初期）工程BAS系統制式：地下車站均采用屏蔽門系統。在車站兩端分別設置區間隧道活塞/機械通風系統和車行區排熱系統。地鐵地下站僅有車站的出入口、通風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，將在地下空間內產生大量的熱量及有害氣體，如不采取有效措施，必將造成地鐵內環境的不斷惡化。

　　客戶需求

因此，將對地鐵內的溫度、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境，并在緊急情況下保證乘客的安全；同時對車站建筑內通風空調系統主要包括區間隧道通風系統、車站隧道通風系統、車站公共區通風空調系統（也稱大系統）、設備用房空調通風系統（也稱小系統）、車站的水系統的設備加以監控，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，采用兩級治理、三級控制模式，對全線各車站的通風空調、給排水及消防、照明等系統、電梯及自動扶梯、屏蔽門、人防密閉門、防淹門等機電設備的運行進行實時監控。系統接入一期工程控制中心統一治理，中心級設備監控系統在一期工程基礎上進行擴展。正常情況下，一般送排風和防排煙設備由BAS控制。發生火災和列車阻塞等情況時，BAS響應FAS發出的聯動控制信號，強制轉入相應的災難模式，執行對應模式下站內和區間防排煙通風設備的聯動控制。

　　根據上海軌道交通9號線二期工程BAS系統的技術特點，BAS控制器采用了GE公司的高端產品PACSystems RX7i自動化系列產品，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的設備具有先進性、開放性和可靠性。在十年內不被淘汰或可以用同類型產品代替，且不需要改變其它相關設備的硬件和軟件，保證設備的兼容性。

1.系統構成及配置

1.1.網絡構成及配置

　　BAS系統由設置在控制中心中央級監控系統、設置在車站控制室車站監控系就地監控設備組成。

　　中央級監控系統建立在開放的、高可靠性的TCP/IP雙以太網環境中，是一個具有客戶/服務器（Client/Server）結構的開放式計算機局域網絡。中央級監控系統設在控制中心內。OCC局域網是采用冗余標準工業以太網（TCP/IP協議），把OCC的所有車站設備監控系統設備連接起來，通過通信轉換接口連接到通信系統所提供的接口，實現OCC局域網與車站設備監控系統廣域網的連接。

　　地下站車站級監控系統由工業以太環網構成。車站級監控系統網絡內有互為冗余的控制器、遠程I/O等設備。監控、記錄全線各車站的通風、空調、給排水、照明、電梯、自動扶梯、屏蔽門/安全門、防淹門等設備的運行狀態及故障報警。同時在車站控制室設置緊急控制盤IBP。

1.2中央級構成及配置

中央級監控系統由OCC局域網絡構成，網絡內包括主備監控站、數據庫服務器、工程師工作機、操作員監控工程站等設備。如圖：

1.3車站級構成及配置

車站的站級BAS為帶有監控工作站的PLC 控制系統，主要設備包括監控工作站、網絡交換機、打印機、PLC 控制器、遠程I/O 裝置、IBP盤、傳感器、現場總線及總線轉換器等。

車站級PLC 控制系統采用兩臺相同配置的PACSystems RX7i，分別設在車站兩端的環控電控室，并以同步光纜相互連接。兩臺PACSystems RX7i能實現無縫切換，任何一臺PLC的故障均不能造成設備監控系統功能的下降。車站級PLC 系統采用工業以太環網連接遠程I/O 裝置，站內的風水電設備和檢測儀表采用硬線和遠程I/O裝置接口連接。車站級PLC 系統同時采用通信接口連接FAS 控制器，實現火災狀態下各種機電設備的運行協調。PACSystems RX7i控制器具備控制設備聯動、操作優先次序、實現時間表操作和實現模式控制等功能，并對設備進行有秩序的監控，通過一定的計算，來實現優化控制，對中央級下達的控制指令和控制模式、設定值的更改和其他關聯參數的修正，亦由控制器處理后執行。

　　2.系統功能

2.1. 控制中心級功能

根據地鐵運行環境及車站其他系統的監控要求，確定并修改全線隧道及車站通風與空調系統的運行模式，并把相關的運行模式通過監控網絡下載給車站，使車站設備按給定的模式運行；同時按照節能優化系統的控制要求，確定最優的運行模式，也向車站下達其他所有車站設備監控系統控制的機電設備的模式和時間表控制。

2.2.車站級功能

·對車站及區間的環控、給排水、照明設備實施運行監視和控制，對站內電梯、自動扶梯、屏蔽門/安全門、防淹門等設備的運行狀態及故障報警實施監視。

·對車站典型區域的溫度、濕度等環境參數進行監測。

· 采集和記錄車站及區間機電設備的運行狀態和故障報警信息和監測數據，并按需要報送控制中心。

· 在執行控制中心的控制指令時，進行站內相關設備的運行協調。

·采集火災報警系統等系統數據，交換運行信息和控制信息，按照火災報警系統的控制要求，控制與防災有關設備在火災工況下的運行模式，并將執行完畢后的設備狀態反饋給火災自動報警系統的報警主機，保證在各種工況下的運行控制協調。

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

· 統計車站和區間設備的累計運行時間，并根據設備保養要求，對設備的維護保養提供建議。能自動形成各種設備運行參數報表，或隨時變更設備運行參數（如啟停時間、控制參數等）。可實現備用設備自動切換運行等，控制有關機電設備的平均使用時間，從而延長此類設備（如各種水泵等）的使用壽命。

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

·具有彩色動態顯示及多級功能顯示，對設備的運行狀況、設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。

· 能根據需要自動生成各類統計報表，定期打印輸出數據報表（日報表、周報表、月報表等）。

2.3.模式控制要求

BAS系統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、環境、工況的不同作進一步細分。

　　1) 正常模式

行車按計劃進行、各系統運行正常、主要設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，對各種機電設備進行常規控制。

控制中心可以實時顯示各車站監控對象的工作狀態，在對全線各車站及區間內設備實時運行狀態巡檢的基礎上，建立設備管理歷史數據庫，并根據需要生成各種統計報表，為變頻節能控制儲備歷史資料。

　　2) 災害模式

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

當火災報警控制器的報警信號被確認時，火災報警控制器將火災的位置以及聯動控制指令發送到BAS，令BAS進入火災控制模式。此時，BAS按照火災報警控制器的模式控制指令，強制執行預先編制的控制預案，調用相應模式的控制程序，或按照人工操作指令執行相應的動作，配合車站和區間的防排煙控制和人員疏散。

　　3) 阻塞模式

列車在區間或車站運行受阻，導致無法按計劃行車時的工作模式。

相關的車站冗余PLC控制主機接收來自中央控制室防災指揮中心的阻塞模式控制指令， 轉入阻塞工作模式。阻塞模式下，BAS按照接收到的列車阻塞位置以及區間、車站的人員情況，執行預先編制的控制預案，配合進行車站和區間的通風控制和人員疏散。

3.機電設備監控

3.1.大系統監控功能

要保證地鐵車站的站廳層和站臺層的空氣品質，不僅要做到焓值控制、空氣品質控制、干球溫度優化控制，還要做到整個空調通風系統有良好的氣流組織，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系統處于高效節能的優化運行狀態。

典型地鐵車站大系統監控主畫面如下圖所示：

3.2.小系統監控功能

小系統主要由設在車站小系統內的空氣處理機組、送、回/排風機來實現。通過測量典型房間的溫度、濕度和其他參數去控制相關的空氣處理機組、送、回/排風機的運行。小系統的溫度、濕度監測點位置設于車站控制室、兩端的環控電控室、及高、低壓室內。

典型地鐵車站小系統監控主畫面如下圖所示：

3.3.車站空調水系統

車站大系統和小系統共用一套冷水系統，由車站冷水機組提供冷凍水。車站監控系統通過數據通訊方式與冷凍水系統接口，對車站用水冷螺桿式冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等進行監控。

典型地鐵車站空調水系統監控主畫面如下圖所示：

3.4.給排水系統

污水泵、廢水泵、雨水泵、區間水泵等。

典型地鐵車站給水系統監控主畫面如下圖所示：

3.5.照明

工作照明、出入口照明、事故照明電源的監控等。

典型地鐵車站給水系統監控主畫面如下圖所示：

3.6.自動扶梯、電梯系統

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監控主畫面如下圖所示：

　　實施結果

　　目前該項目正在項目實施階段。

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