1、概述

　　廣州地鐵一號(hào)線共有14個(gè)地下車站、2個(gè)地面車站和一座地鐵控制中心（OCC）大樓，全長(zhǎng)18.6公里，采用了集散控制系統(tǒng)（DCS）對(duì)地鐵全線環(huán)控設(shè)備及其它車站機(jī)電設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，由于引進(jìn)了樓宇控制概念，地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)亦被稱為BAS（Building Automation System）系統(tǒng)。廣州地鐵一號(hào)線采用美國(guó)CSI公司的I/NET2000系統(tǒng)對(duì)全線環(huán)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)全線車站的扶梯、給排水設(shè)備、應(yīng)急電源進(jìn)行監(jiān)視報(bào)警。

　　2 、BAS系統(tǒng)在地鐵環(huán)控中的作用及功能

　　2.1. 地鐵BAS系統(tǒng)在地鐵環(huán)控中的主要作用：

　　控制全線車站及區(qū)間的環(huán)控及其它機(jī)電設(shè)備安全、高效、協(xié)調(diào)的運(yùn)行，保證地鐵車站及區(qū)間環(huán)境的良好舒適，產(chǎn)生最佳的節(jié)能效果，并在突發(fā)事件（如火災(zāi)）時(shí)指揮環(huán)控設(shè)備轉(zhuǎn)向特定模式，為地鐵乘車環(huán)境提供安全保證。

　　2.2. 廣州地鐵一號(hào)線BAS系統(tǒng)主要功能：

　�。�1） 監(jiān)控并協(xié)調(diào)全線各車站及OCC大樓通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、冷水系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。

　�。�2）監(jiān)控并協(xié)調(diào)全線區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。

　�。�3）對(duì)車站機(jī)電設(shè)備故障進(jìn)行報(bào)警，統(tǒng)計(jì)設(shè)備累積運(yùn)行時(shí)間。

　�。�4）對(duì)全線環(huán)境參數(shù)（溫、濕度）及水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、分析及報(bào)警。

　�。�5）接收地鐵防災(zāi)系統(tǒng)（FAS系統(tǒng)）火災(zāi)接收?qǐng)?bào)警信息并觸發(fā)BAS系統(tǒng)的災(zāi)害運(yùn)行模式，控制環(huán)控設(shè)備按災(zāi)害模式運(yùn)行。

　�。�6）通過與信號(hào)ATS接口接收區(qū)間堵車信息，控制相關(guān)環(huán)控設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)命令。

　　（7）緊急狀況下，可通過車站模擬屏控制環(huán)控設(shè)備執(zhí)行相關(guān)命令。

　　（8）監(jiān)視全線各站及隧道區(qū)間給排水、自動(dòng)扶梯等機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

　�。�9）管理資料并定期打印報(bào)表。

　�。�10）與主時(shí)鐘接口，保證BAS系統(tǒng)時(shí)鐘同步。

　　3 、BAS系統(tǒng)對(duì)環(huán)控設(shè)備的監(jiān)控原理及內(nèi)容

　　3.1. 環(huán)控系統(tǒng)組成：

　　大系統(tǒng)——車站公共區(qū)（站廳/站臺(tái)）通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；

　　小系統(tǒng)——車站設(shè)備用房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)；

　　水系統(tǒng)——地下站冷水機(jī)組系統(tǒng)；

　　隧道通風(fēng)系統(tǒng)——執(zhí)行隧道區(qū)間正常及緊急情況下通風(fēng)排煙工況的環(huán)控子系統(tǒng)。

　　3.2. BAS系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)的配置：

　　以陳家祠站為例，納入BAS監(jiān)控的環(huán)控設(shè)備總數(shù)約100臺(tái)（包括風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥和水系統(tǒng)設(shè)備等），環(huán)控監(jiān)控總點(diǎn)數(shù)約430點(diǎn)（包括溫濕度等參數(shù)檢測(cè)約60點(diǎn)），車站監(jiān)控點(diǎn)數(shù)分布情況如下：

　�。�1） 隧道通風(fēng)系統(tǒng) ：BAS系統(tǒng)對(duì)4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)及聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥、兩臺(tái)推力風(fēng)機(jī)和組合風(fēng)閥進(jìn)行監(jiān)視控制，監(jiān)視風(fēng)機(jī)過載故障報(bào)警信號(hào)，檢測(cè)兩端隧道入口溫濕度，共計(jì)點(diǎn)數(shù)DO 20點(diǎn)、DI 28點(diǎn)，AI 8點(diǎn)

　　（2） 車站大通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：BAS系統(tǒng)對(duì)空調(diào)機(jī)、新風(fēng)機(jī)、回排風(fēng)機(jī)及聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥和調(diào)節(jié)風(fēng)閥等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視控制，監(jiān)視風(fēng)機(jī)過載故障報(bào)警信號(hào)，檢測(cè)新/排/混/送風(fēng)及站廳/臺(tái)溫濕度，控制組合風(fēng)柜出水二通閥開度來(lái)調(diào)節(jié)空調(diào)器送風(fēng)溫度，共計(jì)DO 44點(diǎn)、DI 72點(diǎn)，AI 30點(diǎn)、AO 4點(diǎn)

　　（3） 車站小通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：BAS系統(tǒng)對(duì)空調(diào)機(jī)、送/排風(fēng)機(jī)及聯(lián)動(dòng)閥、調(diào)節(jié)閥監(jiān)視控制，檢測(cè)設(shè)備/管理用房溫濕度，控制小空調(diào)器出水二通閥開度來(lái)調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備房的溫度，共計(jì)DO 41點(diǎn)、DI 41點(diǎn)，AI 17點(diǎn)、AO 3點(diǎn)

　�。�4） 車站水系統(tǒng)：通常情況，每個(gè)地下車站配有兩臺(tái)離心機(jī)組和一臺(tái)活塞機(jī)組（勻由美國(guó)開利公司提供），對(duì)離心機(jī)組BAS系統(tǒng)僅發(fā)出起停命令，其相應(yīng)水泵、冷卻塔、蝶閥的聯(lián)動(dòng)控制由機(jī)組SM模塊完成，BAS系統(tǒng)僅負(fù)責(zé)監(jiān)視狀態(tài)及故障�；钊麢C(jī)組由于不具備該模塊，其總控及水泵、冷卻塔、蝶閥的聯(lián)動(dòng)控制由BAS完成。檢測(cè)必要的水系統(tǒng)參數(shù)，如冷凍/冷卻水水溫，冷凍水回水流量，供/回水壓差等參數(shù)作為水系統(tǒng)控制計(jì)算依據(jù)。共計(jì)DO 14點(diǎn)、DI 49點(diǎn)，AI 8點(diǎn)、AO 1點(diǎn)，同時(shí)BAS系統(tǒng)設(shè)有開利冷水機(jī)組DATAPORT的高級(jí)數(shù)據(jù)接口，接收三臺(tái)冷水機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

　�。�5） 其它：扶梯、給排水、緊急照明共計(jì)DI 54點(diǎn)、DO 2點(diǎn)，AI 1點(diǎn)。

　　3.3. 對(duì)環(huán)控設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容配置的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

　　在監(jiān)控點(diǎn)的編制上，合理、全面的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)的編制可以使系統(tǒng)監(jiān)控功能更加完善，軟件編程更加簡(jiǎn)單、合理、可靠。根據(jù)廣州地鐵一號(hào)線的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　�。�1） 在廣州地鐵一號(hào)線，每臺(tái)環(huán)控設(shè)備帶有BAS系統(tǒng)中“就地/遠(yuǎn)方”，“環(huán)控/車控”兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別位于設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)和環(huán)控電控室。由于設(shè)計(jì)上的點(diǎn)數(shù)限制（每站10個(gè)手/自動(dòng)信號(hào)），BAS系統(tǒng)僅對(duì)隧道風(fēng)機(jī)，大系統(tǒng)空調(diào)機(jī)、送排風(fēng)機(jī)等重要設(shè)備的“就地/遠(yuǎn)方” 轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行監(jiān)視，并將部分設(shè)備的“就地/遠(yuǎn)方” 轉(zhuǎn)換開關(guān)信號(hào)進(jìn)行合并，如空調(diào)機(jī)手/自動(dòng)信號(hào)為車站一端兩臺(tái)空調(diào)機(jī)的“就地/遠(yuǎn)方”并聯(lián)信號(hào)。因?yàn)锽AS系統(tǒng)無(wú)法獲知設(shè)備的具體控制權(quán)限，控制帶有一定的盲目性，因此很有必要在BAS系統(tǒng)中對(duì)所有環(huán)控設(shè)備“就地/遠(yuǎn)方”和 “環(huán)控/車控”轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置進(jìn)行監(jiān)視，確�？刂频暮侠硇院涂煽啃裕�

　�。�2） 在對(duì)電動(dòng)風(fēng)閥（包括蝶閥）的控制中，一號(hào)線為節(jié)省監(jiān)控點(diǎn)數(shù)，采用了一個(gè)輸出點(diǎn)的中間繼電器常開、常閉接點(diǎn)來(lái)控制風(fēng)閥（水閥）的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；并僅用一個(gè)DI點(diǎn)檢測(cè)風(fēng)閥全開信號(hào)。這種單DO，單DI 的監(jiān)控方式使BAS不能依據(jù)設(shè)備的動(dòng)作情況撤消輸出命令。輸出信號(hào)的長(zhǎng)期存在，給設(shè)備的正常運(yùn)行造成了故障隱患，增加了軟件編程的難度：如當(dāng)系統(tǒng)模式工況轉(zhuǎn)換過程中時(shí)，風(fēng)閥進(jìn)行開關(guān)轉(zhuǎn)換，相應(yīng)風(fēng)機(jī)由于無(wú)法獲知風(fēng)閥是否處于轉(zhuǎn)換過程中而被迫關(guān)停無(wú)須動(dòng)作的風(fēng)機(jī)。因此，對(duì)于該類設(shè)備的監(jiān)控仍應(yīng)采用2個(gè)DO點(diǎn)分別控制開和關(guān)以及使用2個(gè)DI點(diǎn)檢測(cè)風(fēng)閥開到位和關(guān)到位信號(hào)，以表示全開、全關(guān)、中間狀態(tài)。

　�。�3） 冷水機(jī)組若本身帶有自動(dòng)控制功能，如離心機(jī)組，可考慮BAS僅負(fù)責(zé)總的起停命令，相關(guān)水泵等設(shè)備BAS系統(tǒng)僅負(fù)責(zé)監(jiān)視。并設(shè)置數(shù)據(jù)接口接收對(duì)冷水機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行集中科學(xué)管理。同時(shí)盡量減少檢測(cè)參數(shù)的重復(fù)設(shè)置（如地鐵一號(hào)線，BAS同活塞機(jī)組同時(shí)設(shè)置水流開關(guān)）以簡(jiǎn)化控制，節(jié)省投資。

　�。�4） BAS系統(tǒng)在車站級(jí)設(shè)有同F(xiàn)AS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，F(xiàn)AS系統(tǒng)將經(jīng)確認(rèn)后的火災(zāi)分區(qū)信號(hào)通過數(shù)據(jù)接口送BAS系統(tǒng)接收，BAS系統(tǒng)在接收到FAS系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后啟動(dòng)相應(yīng)的火災(zāi)模式。對(duì)于地鐵而言，由于車站級(jí)火警信息量不是很大（廣州地鐵一號(hào)線每站約30個(gè)火警信息），除通過數(shù)據(jù)接口外還可考慮通過硬線（I/O）連接的方式完成，使用硬線I/O方式連接替代通信接口的使用，可增加系統(tǒng)的可靠性，降低接口開發(fā)的費(fèi)用。但硬線I/O連接同時(shí)增加了輸入輸出模塊，因此具體的連接方式可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

　　（5） 關(guān)于防火閥的監(jiān)控，因?qū)傧�防設(shè)備，廣州地鐵一號(hào)線將其納入FAS系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，但作為環(huán)控系統(tǒng)的組成部分，出于控制系統(tǒng)完整性的考慮，亦應(yīng)納入BAS系統(tǒng)監(jiān)控范圍，根據(jù)實(shí)際情況，可考慮以下幾種方式。

　　①完全納入BAS系統(tǒng)，由BAS系統(tǒng)進(jìn)行防火閥監(jiān)控。

　�、谕ㄟ^BAS/FAS數(shù)據(jù)接口或硬線接口，通過FAS系統(tǒng)進(jìn)行防火閥的監(jiān)控

　�、跙AS、FAS均對(duì)防火閥進(jìn)行監(jiān)控——需設(shè)置控制轉(zhuǎn)換開關(guān)。（香港地鐵便采用該種方法）

　　4、 地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）的系統(tǒng)構(gòu)成及網(wǎng)絡(luò)配置

　　4.1. I/NET2000系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：

　　（1） 采用分層局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)幾點(diǎn)到十萬(wàn)以上點(diǎn)的控制網(wǎng)絡(luò)，車站間采用以太網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議）通信，車站級(jí)主網(wǎng)（CONTROLLER LAN）采用令牌總線網(wǎng)絡(luò)通信，子網(wǎng)（SUB LAN）采用輪詢（MASTER/SLAVER）方式通信。

　�。�2） 靈活的輸入/輸出配置，PCU、UC輸入點(diǎn)可在軟件中配置為AI、DI、PI等，對(duì)于模擬量輸入可通過跳線的設(shè)置，接收0~20mA、0~5v、0~10v 、RTD溫感等多種信號(hào)。

　　（3） 編程組態(tài)采用點(diǎn)的概念，直接在控制點(diǎn)上完成邏輯、數(shù)學(xué)及其它控制算法，組態(tài)方式簡(jiǎn)單靈活。

　�。�4） 作為典型的樓控產(chǎn)品，提供多種節(jié)能控制程序模塊，如自適應(yīng)最佳起�？刂�，自整定PID算法、死區(qū)控制算法等。

　　4.2. BAS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　廣州地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)分中央級(jí)、車站級(jí)、就地級(jí)三級(jí)對(duì)環(huán)控設(shè)備及其它機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如下：

　　PCU：過程控制單元，8輸入8輸出，可擴(kuò)展至32輸入或16入16出

　　UCI：?jiǎn)卧�控制器接口，可下帶最�?2個(gè)單元控制器UC，采用主從通訊方式進(jìn)行通信，監(jiān)控點(diǎn)數(shù)可多達(dá)512點(diǎn)

　　MPI：模擬屏驅(qū)動(dòng)接口

　　HLI：高級(jí)數(shù)據(jù)接口

　　圖1 BAS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

　　通常在車控室放置3塊UCI，其中兩塊UCI分別負(fù)責(zé)監(jiān)控車站兩端的環(huán)控設(shè)備并實(shí)現(xiàn)環(huán)控電控房模擬屏控制功能，另外一塊UCI負(fù)責(zé)站廳/臺(tái)和部分設(shè)備用房溫濕度檢測(cè)并接收FAS火警信號(hào)以及對(duì)車控室模擬屏以及其他系統(tǒng)（扶梯，給排水等）設(shè)備的監(jiān)控。

　　冷水機(jī)房設(shè)置一塊PCU負(fù)責(zé)對(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控；每端空調(diào)機(jī)房設(shè)置一塊PCU檢測(cè)風(fēng)室及設(shè)備/管理用房的溫濕度，并負(fù)責(zé)控制空調(diào)機(jī)出水二通閥的開度。每端環(huán)控電控室設(shè)置2~4塊PCU輔助UCI對(duì)本端環(huán)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。 BAS系統(tǒng)在車站設(shè)置有與FAS及冷水機(jī)組的數(shù)據(jù)接口HLI，用來(lái)接收第三方設(shè)備的數(shù)據(jù)。

　　4.3. 中央級(jí)局域網(wǎng)的配置

　　中央級(jí)設(shè)置工作站及備份站各一套，工作站同備份站實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)級(jí)別的熱備。OCC局域網(wǎng)有與信號(hào)ATS及通信主時(shí)鐘的數(shù)據(jù)接口及模擬屏一塊，網(wǎng)絡(luò)配置如下：

　　圖2 BAS系統(tǒng)中央級(jí)網(wǎng)絡(luò)配置圖

　　由圖2可見，OCC中央級(jí)除負(fù)責(zé)接收通信系統(tǒng)時(shí)間同步信號(hào)外，在OCC局域網(wǎng)中還連接有與ATS數(shù)據(jù)接口HLI以及模擬屏設(shè)備，并通過中央工作站（PC機(jī)）將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹AS以太網(wǎng)上，同其它車站級(jí)BAS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。需要指出的是：正常情況下，所有隧道通風(fēng)模式由連接在中央級(jí)局域網(wǎng)上的BAS控制器根據(jù)ATS列車阻塞信號(hào)或人工指令，進(jìn)行計(jì)算確定，并通過以太網(wǎng)下發(fā)環(huán)控模式指令號(hào)到相關(guān)車站，再由相關(guān)車站BAS控制器指揮相關(guān)設(shè)備正確動(dòng)作。當(dāng)該工作站死機(jī)或故障時(shí)，則模式無(wú)法正確下達(dá)，只能由相關(guān)車站通過就地模擬屏超弛控制，影響了事故情況下的反映速度。由于隧道通風(fēng)涉及乘客人身安全，對(duì)隧道通風(fēng)模式正確及時(shí)執(zhí)行有很高的要求，因此BAS系統(tǒng)中央級(jí)局域網(wǎng)應(yīng)通過專門網(wǎng)關(guān)（交換機(jī)）或服務(wù)器連接以太網(wǎng)。

　　4.4. 車站模擬屏的設(shè)置：

　　作為緊急情況下、或BAS工作站故障情況下的緊急后備操作手段，廣州地鐵一號(hào)線分別在每站的車控室和兩端環(huán)控電控室設(shè)置了地圖式模擬屏。模擬屏的操作主要以執(zhí)行區(qū)間事故及車站火災(zāi)模式為主，模擬屏的設(shè)置應(yīng)遵循以下原則：

　�。�1） 模擬屏應(yīng)突出隧道區(qū)間及車站事故運(yùn)行模式下的執(zhí)行，模式執(zhí)行完畢或執(zhí)行失敗應(yīng)有相應(yīng)的反饋指示。

　�。�2） 帶有鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)�？梢詫�(duì)工作站、車控室模擬屏、環(huán)控電控室模擬屏操作權(quán)限進(jìn)行轉(zhuǎn)換，保證控制命令由唯一的地點(diǎn)發(fā)出。

　�。�3） 模擬屏是以按鍵來(lái)觸發(fā)相應(yīng)模式的執(zhí)行。作為緊急操作手段，模擬屏應(yīng)具有超弛其他控制指令的能力，例如，當(dāng)操作站軟件設(shè)定設(shè)備控制方式為單控（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制）而非程序（模式）控制時(shí)用模擬屏執(zhí)行的模式指令應(yīng)能超弛該單控命令，為此模擬屏控制模式軟件算法應(yīng)獨(dú)立于操作站模式軟件算法。在系統(tǒng)軟件中要考慮該部分軟件資源的配置。

　　（4） 最好配置獨(dú)立于主控制器的的模擬屏控制器，同主控制器共享I/O，增強(qiáng)緊急控制的可靠性。

　　5、 環(huán)控工藝模式的實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)季節(jié)、負(fù)荷、突發(fā)事故（火災(zāi)、列車阻塞）等情況，環(huán)控專業(yè)制定了大量的環(huán)控模式，控制環(huán)控設(shè)備在不同的條件下運(yùn)行不同的工況模式。包括大系統(tǒng)、小系統(tǒng)、水系統(tǒng)和隧道通風(fēng)等環(huán)控工藝模式，以陳家祠為例約有環(huán)控工藝模式近百個(gè)。

　　5.1. 硬件配置

　　系統(tǒng)主要采用兩種控制器完成環(huán)控系統(tǒng)的控制工藝流程，即PCU和UCI，以下是其主要性能：

　�。�1） 過程控制單元PCU：多達(dá)640個(gè)點(diǎn)地址可自由組態(tài)，包括軟件內(nèi)部點(diǎn)（Internal points）和間接點(diǎn)（Indirect points），提供最多可擴(kuò)展至96K的用戶程序存儲(chǔ)器，提供布爾邏輯、時(shí)間表、節(jié)能算法等擴(kuò)展功能供軟件編程組態(tài)，并且提供多種DDC控制算法模塊如：事件（Event sequence ）、PID、浮點(diǎn)控制（Floating）等；

　　（2） 單元控制器接口UCI：總共640個(gè)地址空間可自由組態(tài)，提供24K用戶程序存儲(chǔ)器，具有布爾邏輯、時(shí)間表、節(jié)能算法等擴(kuò)展功能供軟件編程組態(tài)。

　　由于地鐵環(huán)控工藝復(fù)雜，模式工況眾多，在系統(tǒng)配置上要充分考慮控制器CPU資源和內(nèi)存資源的配置，留有充分的裕量。在廣州地鐵一號(hào)線BAS系統(tǒng)中，由于大部分環(huán)控設(shè)備主要由本端的UCI進(jìn)行控制管理，造成UCI超負(fù)載工作，（部分UCI內(nèi)存占用率高達(dá)80%以上，CPU負(fù)載最高達(dá)95%以上），降低了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，同時(shí)一些優(yōu)化控制算法也受制于資源分布而難以實(shí)現(xiàn)。此外這種把幾乎全部監(jiān)控功能集中于UCI的做法也不符合DCS系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分散的原則：當(dāng)一個(gè)UCI發(fā)生故障將會(huì)導(dǎo)致BAS系統(tǒng)對(duì)車站一端環(huán)控設(shè)備的控制癱瘓，最好應(yīng)考慮大、小系統(tǒng)及隧道通風(fēng)系統(tǒng)各自使用獨(dú)立DDC控制器（即UCI）進(jìn)行控制。

　　5.2. 設(shè)備基本保護(hù)與自動(dòng)模式的實(shí)現(xiàn)

　　以車站大系統(tǒng)為例，環(huán)控系統(tǒng)設(shè)備如下圖

　　圖3 陳家祠站A端大系統(tǒng)原理圖

　　通常，環(huán)控設(shè)備低壓二次回路設(shè)計(jì)只考慮單體設(shè)備的保護(hù)聯(lián)鎖要求，即風(fēng)機(jī)同其聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥的聯(lián)鎖，因此需要BAS系統(tǒng)從系統(tǒng)出發(fā)考慮設(shè)備的保護(hù)和優(yōu)化運(yùn)行，廣州地鐵一號(hào)線主要考慮的方面有以下幾點(diǎn)。

　�。�1） 確保環(huán)控模式風(fēng)路的暢通

　�。�2） 當(dāng)設(shè)備故障時(shí)可及時(shí)啟動(dòng)備用設(shè)備

　　（3） 環(huán)控主/備用設(shè)備應(yīng)平衡運(yùn)行

　�。�4） 避免設(shè)備的頻繁動(dòng)作

　　（5） 優(yōu)化開關(guān)機(jī)順序

　　以陳家祠站A端大系統(tǒng)空調(diào)器（圖3）為例，程序邏輯關(guān)系如下：

　　if S3-1 or S3-2 is not run &（Runtime （S3-1） — Runtime （S3-2）>0）

　　then output （Runtime change）=1

　　if S3-1 or S3-2 is not run &（Runtime （S3-1） — Runtime （S3-2）<0）

　　then output （Runtime change）=0

　　if S3-1 or S3-2 is run

　　then Runtime change not change

　　*以上求得Runtime change邏輯值

　　if mode（LD<50%） & （~Runtime change） | mode（LD>50%）

　　then output （ S3-1 mode=1）

　　if mode（LD<50%） & Runtime change | mode（LD>50%）

　　then output （S3-2 mode=1）

　　*設(shè)備平衡運(yùn)行 if S3-1 mode | （S3-2 mode & any S3-2 associated equipment in fault） & not any S3-1 associated equipment in fault *故障轉(zhuǎn)換

　　then output （ S3-1 Call=1） if S3-2 mode| （S3-1 mode & any S3-1 associated equipment in fault） & not any S3-2 associated equipment in fault *故障轉(zhuǎn)換

　　then output （ S3-2 Call=1）

　　if S3-1 Call & all associated damper is open *檢測(cè)風(fēng)路

　　then start S3-1 *開啟S3-1

　　if S3-2 Call & all associated damper is open *檢測(cè)風(fēng)路

　　then start S3-2 *開啟S3-1

　　說(shuō)明：& ——邏輯與；| ——邏輯或；~ ——邏輯非

　　mode（LD<50%） 表示所有負(fù)荷小于50%的工藝模式，即開單臺(tái)空調(diào)機(jī)的模式

　　通過以上例子，可以看出廣州地鐵在實(shí)現(xiàn)環(huán)控設(shè)備程序控制主要從以下幾方面考慮設(shè)備基本運(yùn)行要求：

　�。�1） 將模式的主備用轉(zhuǎn)換變?yōu)閱误w設(shè)備的轉(zhuǎn)換，合并備用模式。減少了模式轉(zhuǎn)換的頻率，提高了模式執(zhí)行的效率。

　�。�2） 在設(shè)備未運(yùn)行時(shí)，通過主備用設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的比較，決定下次模式執(zhí)行時(shí)開啟哪一臺(tái)設(shè)備（包括聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥），設(shè)備開啟后，該值保持不變，避免運(yùn)行中的設(shè)備轉(zhuǎn)換。

　�。�3） 對(duì)設(shè)備的故障情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，若有自身設(shè)備故障或相關(guān)設(shè)備故障，則啟動(dòng)另一臺(tái)備用設(shè)備。故障信號(hào)為設(shè)備過載故障與命令/反饋不一致和超時(shí)故障的邏輯或。

　　（4） 對(duì)該模式風(fēng)路上相關(guān)風(fēng)閥及設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，待相關(guān)風(fēng)閥全部到位，風(fēng)路暢通后，才輸出命令啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

　�。�5） 在模式啟動(dòng)過程中應(yīng)盡可能先開空調(diào)機(jī)，后開送風(fēng)機(jī)，關(guān)機(jī)則順序相反，以避免啟動(dòng)中風(fēng)機(jī)有可能出現(xiàn)的過流，保護(hù)設(shè)備的合理運(yùn)行；出于保護(hù)設(shè)備考慮，風(fēng)機(jī)關(guān)閉后應(yīng)盡能按需要延時(shí)一段時(shí)間再關(guān)閉聯(lián)動(dòng)風(fēng)閥。

　　（6） 若該工藝模式本身無(wú)備用模式，當(dāng)模式中由于某臺(tái)設(shè)備無(wú)法動(dòng)作，模式正常執(zhí)行時(shí)，可考慮轉(zhuǎn)入指定模式或關(guān)停該模式，以避免設(shè)備長(zhǎng)期不平衡運(yùn)行對(duì)設(shè)備造成的損害。

　　6、 環(huán)控工藝模式的判定與執(zhí)行

　　由于廣州地鐵環(huán)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為定風(fēng)量系統(tǒng)，因此BAS系統(tǒng)控制的重點(diǎn)不在于調(diào)節(jié)而在于環(huán)控工藝模式工況的選擇判斷上。下面以車站大系統(tǒng)和水系統(tǒng)的正常運(yùn)行模式為例，對(duì)地鐵環(huán)控工藝的自動(dòng)執(zhí)行做進(jìn)一步的說(shuō)明：

　　6.1. 車站大系統(tǒng)工藝模式自動(dòng)判斷的實(shí)現(xiàn)

　　大系統(tǒng)正常工藝模式的自動(dòng)判定執(zhí)行主要依據(jù)如下條件：①依據(jù)室外溫度判定大系統(tǒng)執(zhí)行空調(diào)或非空調(diào)季節(jié)模式②依據(jù)車站內(nèi)外空氣焓值的比較判定全新風(fēng)或小新風(fēng)模式 ③依據(jù)車站負(fù)荷情況判定執(zhí)行負(fù)荷大于50%模式或小于50%模式 4）依據(jù)時(shí)間判定夜間或白天模式。圖4為正常運(yùn)行自動(dòng)模式判斷執(zhí)行流程。

　�。�1） 正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間劃分為三段：夜間、預(yù)通風(fēng)時(shí)間、正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間三段，全線BAS控制器通過主時(shí)鐘獲得時(shí)間同步，確保全線時(shí)間表統(tǒng)一。

　　（2） 空調(diào)季節(jié)采用外界焓值與送風(fēng)設(shè)定焓值的比較判定。當(dāng)外界焓值大于設(shè)定焓值時(shí)，即進(jìn)入空調(diào)季節(jié)，為避免空調(diào)季節(jié)頻繁切換導(dǎo)致模式的頻繁轉(zhuǎn)換，判斷條件采用死區(qū)控制，并限時(shí)轉(zhuǎn)換（如至少20分鐘方能轉(zhuǎn)換一次）。全新風(fēng)及小新風(fēng)工況選擇使用外界焓值同站廳/臺(tái)平均焓值相比較來(lái)確定，同樣采用限時(shí)轉(zhuǎn)換，并且全/小新風(fēng)工況選擇和空調(diào)/非空調(diào)季節(jié)選擇使用統(tǒng)一的限時(shí)計(jì)時(shí)器，以確保同步轉(zhuǎn)換，減少設(shè)備動(dòng)作頻度。

　�。�3） 車站負(fù)荷判定采用水系統(tǒng)分水器溫度（冷凍水出水溫度）判定，采用死區(qū)7.5℃~8.5 ℃控制，非空調(diào)季節(jié)則默認(rèn)執(zhí)行車站負(fù)荷>50%模式工況。

　�。�4） 環(huán)控工藝模式可通過人工選定及自動(dòng)判定執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常環(huán)控工藝模式由BAS系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)判定執(zhí)行，同時(shí)設(shè)置手動(dòng)模式，以便特殊情況下，人工強(qiáng)制選定模式，在災(zāi)害狀況（如火災(zāi)），則優(yōu)先執(zhí)行火災(zāi)模式（須人工確認(rèn)后方可執(zhí)行，以防止誤動(dòng)作）。

　　圖4 大空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)模式判斷流程圖

　　6.2. 車站水系統(tǒng)工藝模式的實(shí)現(xiàn)

　　BAS系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)車站三臺(tái)冷水機(jī)組進(jìn)行群控。當(dāng)由BAS系統(tǒng)自動(dòng)控制冷水系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)以下原則選定水系統(tǒng)正常運(yùn)行工藝模式：①依據(jù)時(shí)間表判定白天或夜間模式運(yùn)行 ②依據(jù)室外焓值判定水系統(tǒng)是否進(jìn)入空調(diào)季節(jié)運(yùn)行 ③依據(jù)車站冷負(fù)荷判定開機(jī)數(shù)量。下圖為車站水系統(tǒng)工況判定流程圖：

　　圖5 水系統(tǒng)工藝模式流程圖

　�。�1） 空調(diào)季節(jié)的判定與車站大系統(tǒng)相同的判定條件。

　�。�2） 正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間劃分為三段：夜間、車站預(yù)冷時(shí)間、正常運(yùn)營(yíng)時(shí)間三段。夜間只根據(jù)重要設(shè)備房溫度開啟活塞機(jī)組，運(yùn)營(yíng)前車站預(yù)冷時(shí)間內(nèi)首先開啟兩臺(tái)離心機(jī)組30分鐘后再進(jìn)行車站冷負(fù)荷的判斷。

　　（3） 根據(jù)環(huán)控要求，車站負(fù)荷判定采用水系統(tǒng)分水器溫度（冷凍水出水溫度）判定，當(dāng)分水器溫度高過某定值開啟兩臺(tái)離心機(jī)組，低過該值時(shí)則僅開一臺(tái)離心機(jī)組，該值采用死區(qū)控制，廣州地鐵一號(hào)線初定為7℃~9 ℃。

　　（4） 為保護(hù)設(shè)備，避免冷水機(jī)組頻繁動(dòng)作，設(shè)定冷水系統(tǒng)模式最少運(yùn)行時(shí)間（如至少90分鐘方能轉(zhuǎn)換一次）。

　　6.3. 風(fēng)系統(tǒng)與水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)作

　　BAS通過調(diào)節(jié)每臺(tái)空調(diào)機(jī)冷凍水出水二通調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)送風(fēng)溫度，同時(shí)該二通閥兼做水系統(tǒng)工況轉(zhuǎn)換水閥，根據(jù)空調(diào)機(jī)開啟情況和水系統(tǒng)運(yùn)行模式來(lái)輸出相應(yīng)控制開度或者關(guān)閉二通閥，保障風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動(dòng)作。大系統(tǒng)車站負(fù)荷和水系統(tǒng)負(fù)荷情況均由冷凍水出水溫度值來(lái)判定，廣州地鐵初定大系統(tǒng)負(fù)荷判定為7.5℃~8.5 ℃設(shè)置死區(qū)控制，水系統(tǒng)為7℃~9 ℃設(shè)置死區(qū)控制，為避免當(dāng)風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行在小于50%工況時(shí)，水系統(tǒng)運(yùn)行在大于100%工況（7℃~7.5℃）時(shí)，水系統(tǒng)冷負(fù)荷過低造成冷水機(jī)組跳機(jī)，大系統(tǒng)負(fù)荷判定加入冷水系統(tǒng)模式執(zhí)行條件，如圖6：

　　曲線1 ：開啟單臺(tái)離心機(jī)組時(shí)大系統(tǒng)負(fù)荷判定曲線

　　曲線2 ：開啟兩臺(tái)離心機(jī)組大系統(tǒng)負(fù)荷判定曲線

　　圖6 大系統(tǒng)負(fù)荷判定曲線圖

　　為保證風(fēng)、水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，水系統(tǒng)與大系統(tǒng)采用統(tǒng)一的空調(diào)季節(jié)判定條件。同時(shí)由于大系統(tǒng)、水系統(tǒng)的工況轉(zhuǎn)換限時(shí)計(jì)時(shí)器不同（大系統(tǒng)為20分鐘，水系統(tǒng)為90分鐘），存在沖突的可能性，因此，風(fēng)系統(tǒng)工況轉(zhuǎn)換時(shí)要考慮到水系統(tǒng)的運(yùn)行工況。

　　7、 結(jié)束語(yǔ)

　　由于地鐵環(huán)控系統(tǒng)的復(fù)雜性和特殊性，對(duì)車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求往往同一般樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)區(qū)別很大，在硬件的配置和軟件功能上有其特殊的要求，因此，在今后的地鐵建設(shè)中，要根據(jù)地鐵的實(shí)際情況，合理配置系統(tǒng)，完善系統(tǒng)功能，最大限度的提高地鐵環(huán)境控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

　　作者：張劭、陳曉東