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    1 工程概述

    六朝古都南京，是我國華東地區(qū)重要的經(jīng)濟、文化中心。發(fā)展地下軌道交通，既能輸送大量客流，緩解日益加劇的交通壓力，同時又能很好地保持古都風(fēng)貌。南京地鐵一號線線路全長約16．90km，全線設(shè)車站16座，包括地下車站11座，高架及地面車站5座。

    智能建筑［1,2］這一誕生不到20年的新生事物，以其高效、安全舒適和便利等優(yōu)點，勢不可擋沖進現(xiàn)代高層建筑。智能建筑在世界上被譽為世紀(jì)性建筑，是一個國家綜合國力和科技水平的具體體現(xiàn)，智能建筑也將成為21世紀(jì)世界建筑發(fā)展的主流。

    南京地鐵一號線BAS系統(tǒng)是將現(xiàn)代科技的計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合機電設(shè)備自動化控制原理，以專門的地鐵環(huán)境通風(fēng)空調(diào)及防災(zāi)處理等理論為基礎(chǔ)的自動化控制系統(tǒng)，利用分布式微機監(jiān)控系統(tǒng)對地鐵車站及區(qū)間隧道內(nèi)的空調(diào)通風(fēng)、給排水、照明、電梯、自動扶梯、導(dǎo)向標(biāo)識等機電設(shè)備進行全面的運行管理與控制，在發(fā)生火災(zāi)或列車阻塞等事故情況時，能夠及時迅速地進入防災(zāi)運行模式，根據(jù)火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)送的著火點信息或列車自動控制系統(tǒng)發(fā)送的阻塞點信息自動調(diào)度送風(fēng)和排風(fēng)，進行通風(fēng)排煙，引導(dǎo)人員疏散，極大地提高地鐵運營的智能化和安全性。系統(tǒng)以節(jié)能為特色，綜合考慮列車、客流、車站設(shè)備、通風(fēng)等影響空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)負(fù)荷的各種因素，根據(jù)地鐵熱環(huán)境變化的規(guī)律，對空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的全年運行方式自動進行調(diào)整，不僅可以保障地鐵車站機電系統(tǒng)設(shè)備的安全可靠運行，創(chuàng)造安全、舒適、高效的乘車環(huán)境，而且能降低空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的運行能耗，減少地鐵運營成本。

    2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及監(jiān)控對象、監(jiān)控功能

    地鐵工程建設(shè)中，鐵路的鋪設(shè)和設(shè)計是整個工程骨架的搭建，而各機電設(shè)備自動控制系統(tǒng)的建設(shè)則是保證整個地鐵系統(tǒng)運行的“神經(jīng)”。工程主要包括地鐵中央控制室OCC中央控制系統(tǒng)、車站MU控制系統(tǒng)、各站通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和給排水系統(tǒng)、導(dǎo)向標(biāo)識系統(tǒng)、電梯、自動扶梯等設(shè)備自動控制等多項控制系統(tǒng)。 南京地鐵一號線BAS系統(tǒng)采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［3］，第一層是有效的最低層，包括裝置感應(yīng)器、執(zhí)行機構(gòu)和照明控制系統(tǒng)，使用現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)連接所有的現(xiàn)場設(shè)備。第二層是操作站和分站即具體應(yīng)用控制器或自動化站／設(shè)備)之間的自動化網(wǎng)絡(luò)。即車站MV系統(tǒng)，第三層是管理層及其廣域網(wǎng)絡(luò)。即中央控制中心(OCC)及地鐵公共傳輸網(wǎng)。

    中央控制中心(OCC)為星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用TCP／IP協(xié)議。車站為 ControlNET光纖環(huán)網(wǎng)，實時數(shù)據(jù)通信。車站與OCC之間的通信依托地鐵公共傳輸網(wǎng)。珠江路地鐵控制中心OCC為整個地鐵一號線的控制中心，用來對整個地鐵一號線16個站的全部機電設(shè)備運行狀況進行集中監(jiān)控和管理。

    車站MU系統(tǒng)為每個車站站長室監(jiān)控級，是用來對本車站范圍內(nèi)的機電系統(tǒng)設(shè)備運行狀況進行監(jiān)控。南京地鐵一號線各車站建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控點數(shù)均在651～2500之間，為較大型系統(tǒng)，見圖1。

                      

                                  圖1車站BAS系統(tǒng)配置圖

    3 系統(tǒng)監(jiān)控對象、監(jiān)控功能

    通風(fēng)系統(tǒng)是BAS系統(tǒng)的主要組成部分［4,5］，用來保證地鐵車站及隧道內(nèi)的環(huán)境溫濕度條件及改善環(huán)境對乘客感受舒適度影響。監(jiān)控對象有：①隧道通風(fēng)系統(tǒng)：隧道風(fēng)機，射流風(fēng)機、組合風(fēng)閥，并監(jiān)測隧道的溫、濕度。②空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)：制冷機組、空調(diào)機組、回排風(fēng)機、相關(guān)風(fēng)閥，以及新風(fēng)、送風(fēng)、回風(fēng)及公共區(qū)的溫濕度。③空調(diào)水系統(tǒng)：冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、分集水器、冷卻塔、水路的電動蝶閥，并檢測溫度、壓力和流量等。監(jiān)控的主要功能有：①機組定時啟停控制。根據(jù)事先排定的工作時間表定時啟停機組，自動統(tǒng)計機組工作時間，提示定時維修。②聯(lián)鎖保護控制。風(fēng)機啟動后，其前后壓差過低時，故障報警并聯(lián)鎖停機；風(fēng)機停止后，新、回風(fēng)風(fēng)門、電動調(diào)節(jié)閥、電磁閥自動關(guān)閉；盤管處設(shè)溫控開關(guān)，當(dāng)溫度過低時開啟熱水閥。③送回風(fēng)溫度控制。自動調(diào)節(jié)冷水閥開度，保證送回風(fēng)溫度為設(shè)定值。④送回風(fēng)濕度控制。自動控制加濕閥開閉，保證送回風(fēng)濕度為設(shè)定值。⑤過濾器堵塞報警。空氣過濾器兩端壓差過大時報警，提示清掃。⑥冷負(fù)荷計算與冷水機組控制。根據(jù)冷凍水供、回水溫度和供水流量值，自動計算建筑空調(diào)所需要冷負(fù)荷量；根據(jù)建筑所需冷負(fù)荷及差壓旁通閥開度，自動調(diào)整冷水機組運行臺數(shù)。聯(lián)鎖控制，起動時，冷卻塔蝶閥開啟，冷卻水蝶閥開啟，開冷卻水泵，冷凍水蝶閥開啟，開冷凍水泵，開冷水機組；停止時，停冷水機組，關(guān)冷凍水泵，關(guān)冷凍水蝶閥，關(guān)冷卻水泵，關(guān)冷卻水蝶閥，關(guān)冷卻塔風(fēng)機。⑦冷凍水差壓控制。根據(jù)冷凍水供回水壓差，自動調(diào)節(jié)旁通調(diào)節(jié)閥，保持供水壓差恒定。⑧冷卻水溫度控制。根據(jù)冷卻水溫度，自動控制冷卻塔風(fēng)機的運行方式及啟停臺數(shù)。⑨機組運行參數(shù)的自動顯示、定時打印及故障記錄。

    照明系統(tǒng)的控制是根據(jù)列車運行時間表要求，通過照明回路的開啟設(shè)定及照明開啟、關(guān)閉時間的設(shè)定對車站及隧道內(nèi)的照明進行科學(xué)的控制，達到節(jié)能目的。監(jiān)控對象有：工作照明、廣告照明和節(jié)電照明等。監(jiān)控的主要功能有：工作照明、廣告照明和節(jié)電照明的啟停控制。除了列車運行啟停時間對車站及隧道照明的控制，在非高峰運行時段，可停止工作照明部分。

    給排水系統(tǒng)，由于其設(shè)備位置比較分散不便管理，利用該控制系統(tǒng)可代替人工值班，根據(jù)站內(nèi)用水量及各排水點水位狀況自動控制設(shè)備進行工作。監(jiān)控對象有：廢水、污水及車站其他排水泵，水池、水箱的液位。監(jiān)控的主要功能有：①水位自動控制。排水水位高于啟泵水位時，自動起動排水或排污泵；水位低于停泵水位時自動停泵；水位高于報警水位時起動備用泵；②設(shè)備啟停控制；③參數(shù)檢測及報警。

    導(dǎo)向標(biāo)識系統(tǒng)提供引領(lǐng)乘客進入車站、乘車和離開車站的信息，緊急疏散時能引導(dǎo)乘客順利離開危險區(qū)域并最終離開車站。監(jiān)控對象為：各類群控、單控導(dǎo)向標(biāo)識牌正常及緊急情況下的運行。監(jiān)控的主要功能有：①群控標(biāo)識牌的進、出方向顯示，啟停控制。②單控標(biāo)識牌的啟停控制。

    電梯、自動扶梯：車站自動扶梯和無機房電梯運行監(jiān)視和緊急報警。

     4 運行特點

    BAS系統(tǒng)完成對車站設(shè)備的監(jiān)測與控制，對設(shè)備故障進行檢測和報警，接受OCC發(fā)布的監(jiān)控指令，執(zhí)行OCC指定的運行模式。可修改運行參數(shù)，自動調(diào)整運行工況。車站MU系統(tǒng)受控于OCC，但當(dāng)公共信息網(wǎng)故障時，車站MV系統(tǒng)可獨立運行。

    地鐵列車與大量客流所產(chǎn)生的熱量是影響地鐵站臺與隧道空間的熱環(huán)境的主要因素，使得地鐵溫度逐年升高，如不加以控制會形成公害，這是世界性的難題。采用空調(diào)設(shè)備排熱降溫，耗資巨大，運行費用高昂，能源浪費嚴(yán)重。南京地鐵一號線設(shè)計采用蓄冷技術(shù)，合理配置了通風(fēng)設(shè)備(風(fēng)機等)并加以微機控制。以通風(fēng)系統(tǒng)局部代替空調(diào)系統(tǒng)，投資少、效果好，有效地解決了溫升難題。BAS系統(tǒng)根據(jù)實時負(fù)荷的變化，采用變頻方式調(diào)節(jié)風(fēng)機的通風(fēng)量，達到顯著的節(jié)能效果。

    與地面公共交通相比，地鐵通常運營線路更長，設(shè)備眾多，對運行模式和運行管理有很高的要求；同時，地鐵內(nèi)部與外界通風(fēng)口少，出入口少，客流量大，人員疏散不易，一旦發(fā)生火災(zāi)，如果不能及時有效地通風(fēng)排煙并控制火情，將釀成巨大的災(zāi)難。因此，智能的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該具備防災(zāi)功能。南京地鐵一號線的BAS系統(tǒng)在接到火災(zāi)報警信號后，可以自動將機電設(shè)備的運行狀態(tài)切換到災(zāi)害狀態(tài)，啟動災(zāi)害模式；在列車因事故暫時停在隧道無法駛?cè)胝九_時，系統(tǒng)也可以通過啟動緊急狀態(tài)，確保隧道內(nèi)空氣流通，以保證車廂內(nèi)有充足的氧氣。

    5 工程軟件

    南京地鐵BAS系統(tǒng)采用了一系列先進的軟件技術(shù)，共同確保應(yīng)用的效果。其中，主要的軟件系統(tǒng)有地鐵環(huán)境模擬預(yù)測軟件、地鐵空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化控制軟件 EnCs、地鐵設(shè)備運行管理軟件EuMs、設(shè)備故障診斷軟件FaDs、火災(zāi)狀況分析與排煙處理軟件EaSs。

    地鐵環(huán)境模擬預(yù)測軟件通過對地鐵環(huán)境的模擬分析，了解不同空調(diào)通風(fēng)方案下運行的可能結(jié)果，為方案的比選提供依據(jù)。用于空調(diào)通風(fēng)的工程設(shè)計和可行性分析，也是發(fā)展地鐵在線優(yōu)化控制等軟件的一個必備工具。

    地鐵空調(diào)通風(fēng)優(yōu)化控制軟件EnCs包括隧道通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化控制和站內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制兩部分。優(yōu)化控制的目的是在滿足系統(tǒng)環(huán)境控制要求的前提下，盡可能地降低風(fēng)機、水泵和機組的能耗，節(jié)省運行費用。

    地鐵設(shè)備運行管理軟件EuMs可以增強BAS系統(tǒng)的系統(tǒng)管理功能、提高控制決策水平和事故應(yīng)變能力。EuMs軟件用于統(tǒng)計各風(fēng)機、水泵、扶梯、電梯等設(shè)備的運行時間、故障情況，編排維修計劃。

    設(shè)備故障診斷軟件FaDs可以對一些主要的機電設(shè)備故障，儀表或執(zhí)行器故障、系統(tǒng)故障進行診斷。設(shè)備故障診斷所采用的基本方法有以下幾種方式：①高低限報警。②根據(jù)故障診斷的規(guī)則庫。③根據(jù)專有的故障診斷算法。在FaDs中，以上幾種方法被有機地結(jié)合起來，從而形成一個完整的故障診斷專家系統(tǒng)。方式①用于對故障進行初步的判斷，在此基礎(chǔ)上將方式②和方式③相結(jié)合對故障進行進一步的精細判斷。

    火災(zāi)狀況分析與排煙處理軟件EaSs具有火災(zāi)狀況分析與排煙處理專家系統(tǒng)，針對不同的著火區(qū)間建立相應(yīng)的排煙處理模式，并對相關(guān)的風(fēng)閥和風(fēng)機進行控制。一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)象時，BAS系統(tǒng)立即按照預(yù)先貯存的消防狀態(tài)下的相應(yīng)程序運行，同時將此信息立即通知中心管理工作站OCC，立即進入EaSs排煙處理軟件，并進行防火排煙實時分析計算，及時調(diào)整排煙控制策略和相關(guān)急救措施。

    6 結(jié)束語

    在地鐵這一不同于地面建筑運行環(huán)境的公共交通工程內(nèi)應(yīng)用BAS系統(tǒng)，我們還需要進行認(rèn)真分析，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷改進。只有這樣我們才能做到設(shè)備的可靠、安全運行，節(jié)約能源、節(jié)省人力、減輕工作人員勞動強度以及確保建筑物環(huán)境的安全和舒適。