GE：上海地鐵9號線2期BAS系統(tǒng)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(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(tǒng)制式：地下車站均采用屏蔽門系統(tǒng)。在車站兩端分別設置區(qū)間隧道活塞/機械通風系統(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)通風空調(diào)系統(tǒng)主要包括區(qū)間隧道通風系統(tǒng)、車站隧道通風系統(tǒng)、車站公共區(qū)通風空調(diào)系統(tǒng)（也稱大系統(tǒng)）、設備用房空調(diào)通風系統(tǒng)（也稱小系統(tǒng)）、車站的水系統(tǒng)的設備加以監(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，中心級設備監(jiān)控系統(tǒng)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(fā)生火災和列車阻塞等情況時，BAS響應FAS發(fā)出的聯(lián)動控制信號，強制轉(zhuǎn)入相應的災難模式，執(zhí)行對應模式下站內(nèi)和區(qū)間防排煙通風設備的聯(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設備的硬件和軟件，保證設備的兼容性。

1.系統(tǒng)構(gòu)成及配置

1.1.網(wǎng)絡構(gòu)成及配置

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

　　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/服務器（Client/Server）結(jié)構(gòu)的開放式計算機局域網(wǎng)絡。中央級監(jiān)控系統(tǒng)設在控制中心內(nèi)。OCC局域網(wǎng)是采用冗余標準工業(yè)以太網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議），把OCC的所有車站設備監(jiān)控系統(tǒng)設備連接起來，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)絡內(nèi)有互為冗余的控制器、遠程I/O等設備。監(jiān)控、記錄全線各車站的通風、空調(diào)、給排水、照明、電梯、自動扶梯、屏蔽門/安全門、防淹門等設備的運行狀態(tài)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(gòu)成及配置

中央級監(jiān)控系統(tǒng)由OCC局域網(wǎng)絡構(gòu)成，網(wǎng)絡內(nèi)包括主備監(jiān)控站、數(shù)據(jù)庫服務器、工程師工作機、操作員監(jiān)控工程站等設備。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)，主要設備包括監(jiān)控工作站、網(wǎng)絡交換機、打印機、PLC 控制器、遠程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)連接遠程I/O 裝置，站內(nèi)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(tǒng)同時采用通信接口連接FAS 控制器，實現(xiàn)火災狀態(tài)下各種機電設備的運行協(xié)調(diào)。PACSystems RX7i控制器具備控制設備聯(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、設定值的更改和其他關聯(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與空調(diào)系統(tǒng)的運行模式，并把相關的運行模式通過監(jiān)控網(wǎng)絡下載給車站，使車站設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備監(jiān)控系統(tǒng)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(qū)間的環(huán)控、給排水、照明設備實施運行監(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)相關設備的運行協(xié)調(diào)。

·采集火災報警系統(tǒng)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，交換運行信息和控制信息，按照火災報警系統(tǒng)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(zhí)行完畢后的設備狀態(tài)反饋給火災自動報警系統(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)行預案程序。

· 統(tǒng)計車站和區(qū)間設備的累計運行時間，并根據(jù)設備保養(yǎng)要求，對設備的維護保養(yǎng)提供建議。能自動形成各種設備運行參數(shù)報表，或隨時變更設備運行參數(shù)（如啟停時間、控制參數(shù)等）。可實現(xiàn)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(jīng)濟效益。

·具有彩色動態(tài)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(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分。

　　1) 正常模式

行車按計劃進行、各系統(tǒng)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(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)設備實時運行狀態(tài)巡檢的基礎上，建立設備管理歷史數(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) 災害模式

發(fā)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(fā)生的位置又分為區(qū)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(lián)動控制指令發(fā)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(zhí)行預先編制的控制預案，調(diào)用相應模式的控制程序，或按照人工操作指令執(zhí)行相應的動作，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(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)行預先編制的控制預案，配合進行車站和區(qū)間的通風控制和人員疏散。

3.機電設備監(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)主要由設在車站小系統(tǒng)內(nèi)的空氣處理機組、送、回/排風機來實現(xiàn)。通過測量典型房間的溫度、濕度和其他參數(shù)去控制相關的空氣處理機組、送、回/排風機的運行。小系統(tǒng)的溫度、濕度監(jiān)測點位置設于車站控制室、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。

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