1 工程概述

    六朝古都南京，是我國華東地區重要的經(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(shí)又能很好地保持古都風(fēng)貌。南京地鐵一號線(xiàn)線(xiàn)路全長(cháng)約16．90km，全線(xiàn)設車(chē)站16座，包括地下車(chē)站11座，高架及地面車(chē)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(diǎn)，勢不可擋沖進(jìn)現代高層建筑。智能建筑在世界上被譽(yù)為世紀性建筑，是一個(gè)國家綜合國力和科技水平的具體體現，智能建筑也將成為21世紀世界建筑發(fā)展的主流。

    南京地鐵一號線(xiàn)BAS系統是將現代科技的計算機及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)結合機電設備自動(dòng)化控制原理，以專(zhuān)門(mén)的地鐵環(huán)境通風(fēng)空調及防災處理等理論為基礎的自動(dòng)化控制系統，利用分布式微機監控系統對地鐵車(chē)站及區間隧道內的空調通風(fēng)、給排水、照明、電梯、自動(dòng)扶梯、導向標識等機電設備進(jìn)行全面的運行管理與控制，在發(fā)生火災或列車(chē)阻塞等事故情況時(shí)，能夠及時(shí)迅速地進(jìn)入防災運行模式，根據火災報警系統發(fā)送的著(zhù)火點(diǎn)信息或列車(chē)自動(dòng)控制系統發(fā)送的阻塞點(diǎn)信息自動(dòng)調度送風(fēng)和排風(fēng)，進(jìn)行通風(fēng)排煙，引導人員疏散，極大地提高地鐵運營(yíng)的智能化和安全性。系統以節能為特色，綜合考慮列車(chē)、客流、車(chē)站設備、通風(fēng)等影響空調通風(fēng)系統負荷的各種因素，根據地鐵熱環(huán)境變化的規律，對空調通風(fēng)系統的全年運行方式自動(dòng)進(jìn)行調整，不僅可以保障地鐵車(chē)站機電系統設備的安全可靠運行，創(chuàng )造安全、舒適、高效的乘車(chē)環(huán)境，而且能降低空調通風(fēng)系統的運行能耗，減少地鐵運營(yíng)成本。

    2 系統結構及監控對象、監控功能

    地鐵工程建設中，鐵路的鋪設和設計是整個(gè)工程骨架的搭建，而各機電設備自動(dòng)控制系統的建設則是保證整個(gè)地鐵系統運行的“神經(jīng)”。工程主要包括地鐵中央控制室OCC中央控制系統、車(chē)站MU控制系統、各站通風(fēng)系統、照明系統和給排水系統、導向標識系統、電梯、自動(dòng)扶梯等設備自動(dòng)控制等多項控制系統。 南京地鐵一號線(xiàn)BAS系統采用多層網(wǎng)絡(luò )結構［3］，第一層是有效的最低層，包括裝置感應器、執行機構和照明控制系統，使用現場(chǎng)網(wǎng)絡(luò )連接所有的現場(chǎng)設備。第二層是操作站和分站即具體應用控制器或自動(dòng)化站／設備)之間的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò )。即車(chē)站MV系統，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 )結構，采用TCP／IP協(xié)議。車(chē)站為 ControlNET光纖環(huán)網(wǎng)，實(shí)時(shí)數據通信。車(chē)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(gè)地鐵一號線(xiàn)的控制中心，用來(lái)對整個(gè)地鐵一號線(xiàn)16個(gè)站的全部機電設備運行狀況進(jìn)行集中監控和管理。

    車(chē)站MU系統為每個(gè)車(chē)站站長(cháng)室監控級，是用來(lái)對本車(chē)站范圍內的機電系統設備運行狀況進(jìn)行監控。南京地鐵一號線(xiàn)各車(chē)站建筑設備監控系統監控點(diǎn)數均在651～2500之間，為較大型系統，見(jiàn)圖1。

                      

                                  圖1車(chē)站BAS系統配置圖

    3 系統監控對象、監控功能

    通風(fēng)系統是BAS系統的主要組成部分［4,5］，用來(lái)保證地鐵車(chē)站及隧道內的環(huán)境溫濕度條件及改善環(huán)境對乘客感受舒適度影響。監控對象有：①隧道通風(fēng)系統：隧道風(fēng)機，射流風(fēng)機、組合風(fēng)閥，并監測隧道的溫、濕度。②空調通風(fēng)系統：制冷機組、空調機組、回排風(fēng)機、相關(guān)風(fēng)閥，以及新風(fēng)、送風(fēng)、回風(fēng)及公共區的溫濕度。③空調水系統：冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、分集水器、冷卻塔、水路的電動(dòng)蝶閥，并檢測溫度、壓力和流量等。監控的主要功能有：①機組定時(shí)啟?？刂?。根據事先排定的工作時(shí)間表定時(shí)啟停機組，自動(dòng)統計機組工作時(shí)間，提示定時(shí)維修。②聯(lián)鎖保護控制。風(fēng)機啟動(dòng)后，其前后壓差過(guò)低時(shí)，故障報警并聯(lián)鎖停機；風(fēng)機停止后，新、回風(fēng)風(fēng)門(mén)、電動(dòng)調節閥、電磁閥自動(dòng)關(guān)閉；盤(pán)管處設溫控開(kāi)關(guān)，當溫度過(guò)低時(shí)開(kāi)啟熱水閥。③送回風(fēng)溫度控制。自動(dòng)調節冷水閥開(kāi)度，保證送回風(fēng)溫度為設定值。④送回風(fēng)濕度控制。自動(dòng)控制加濕閥開(kāi)閉，保證送回風(fēng)濕度為設定值。⑤過(guò)濾器堵塞報警?？諝膺^(guò)濾器兩端壓差過(guò)大時(shí)報警，提示清掃。⑥冷負荷計算與冷水機組控制。根據冷凍水供、回水溫度和供水流量值，自動(dòng)計算建筑空調所需要冷負荷量；根據建筑所需冷負荷及差壓旁通閥開(kāi)度，自動(dòng)調整冷水機組運行臺數。聯(lián)鎖控制，起動(dòng)時(shí)，冷卻塔蝶閥開(kāi)啟，冷卻水蝶閥開(kāi)啟，開(kāi)冷卻水泵，冷凍水蝶閥開(kāi)啟，開(kāi)冷凍水泵，開(kāi)冷水機組；停止時(shí)，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。根據冷凍水供回水壓差，自動(dòng)調節旁通調節閥，保持供水壓差恒定。⑧冷卻水溫度控制。根據冷卻水溫度，自動(dòng)控制冷卻塔風(fēng)機的運行方式及啟停臺數。⑨機組運行參數的自動(dòng)顯示、定時(shí)打印及故障記錄。

    照明系統的控制是根據列車(chē)運行時(shí)間表要求，通過(guò)照明回路的開(kāi)啟設定及照明開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間的設定對車(chē)站及隧道內的照明進(jìn)行科學(xué)的控制，達到節能目的。監控對象有：工作照明、廣告照明和節電照明等。監控的主要功能有：工作照明、廣告照明和節電照明的啟?？刂?。除了列車(chē)運行啟停時(shí)間對車(chē)站及隧道照明的控制，在非高峰運行時(shí)段，可停止工作照明部分。

    給排水系統，由于其設備位置比較分散不便管理，利用該控制系統可代替人工值班，根據站內用水量及各排水點(diǎn)水位狀況自動(dòng)控制設備進(jìn)行工作。監控對象有：廢水、污水及車(chē)站其他排水泵，水池、水箱的液位。監控的主要功能有：①水位自動(dòng)控制。排水水位高于啟泵水位時(shí)，自動(dòng)起動(dòng)排水或排污泵；水位低于停泵水位時(shí)自動(dòng)停泵；水位高于報警水位時(shí)起動(dòng)備用泵；②設備啟?？刂?；③參數檢測及報警。

    導向標識系統提供引領(lǐng)乘客進(jìn)入車(chē)站、乘車(chē)和離開(kāi)車(chē)站的信息，緊急疏散時(shí)能引導乘客順利離開(kāi)危險區域并最終離開(kāi)車(chē)站。監控對象為：各類(lèi)群控、單控導向標識牌正常及緊急情況下的運行。監控的主要功能有：①群控標識牌的進(jìn)、出方向顯示，啟?？刂?。②單控標識牌的啟?？刂?。

    電梯、自動(dòng)扶梯：車(chē)站自動(dòng)扶梯和無(wú)機房電梯運行監視和緊急報警。

     4 運行特點(diǎn)

    BAS系統完成對車(chē)站設備的監測與控制，對設備故障進(jìn)行檢測和報警，接受OCC發(fā)布的監控指令，執行OCC指定的運行模式?？尚薷倪\行參數，自動(dòng)調整運行工況。車(chē)站MU系統受控于OCC，但當公共信息網(wǎng)故障時(shí)，車(chē)站MV系統可獨立運行。

    地鐵列車(chē)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(huì )形成公害，這是世界性的難題。采用空調設備排熱降溫，耗資巨大，運行費用高昂，能源浪費嚴重。南京地鐵一號線(xiàn)設計采用蓄冷技術(shù)，合理配置了通風(fēng)設備(風(fēng)機等)并加以微機控制。以通風(fēng)系統局部代替空調系統，投資少、效果好，有效地解決了溫升難題。BAS系統根據實(shí)時(shí)負荷的變化，采用變頻方式調節風(fēng)機的通風(fēng)量，達到顯著(zhù)的節能效果。

    與地面公共交通相比，地鐵通常運營(yíng)線(xiàn)路更長(cháng)，設備眾多，對運行模式和運行管理有很高的要求；同時(shí)，地鐵內部與外界通風(fēng)口少，出入口少，客流量大，人員疏散不易，一旦發(fā)生火災，如果不能及時(shí)有效地通風(fēng)排煙并控制火情，將釀成巨大的災難。因此，智能的環(huán)境監控系統應該具備防災功能。南京地鐵一號線(xiàn)的BAS系統在接到火災報警信號后，可以自動(dòng)將機電設備的運行狀態(tài)切換到災害狀態(tài)，啟動(dòng)災害模式；在列車(chē)因事故暫時(shí)停在隧道無(wú)法駛入站臺時(shí)，系統也可以通過(guò)啟動(dòng)緊急狀態(tài)，確保隧道內空氣流通，以保證車(chē)廂內有充足的氧氣。

    5 工程軟件

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

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

    地鐵空調通風(fēng)優(yōu)化控制軟件EnCs包括隧道通風(fēng)系統的優(yōu)化控制和站內空調系統的優(yōu)化控制兩部分。優(yōu)化控制的目的是在滿(mǎn)足系統環(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，節省運行費用。

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

    設備故障診斷軟件FaDs可以對一些主要的機電設備故障，儀表或執行器故障、系統故障進(jìn)行診斷。設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根據故障診斷的規則庫。③根據專(zhuān)有的故障診斷算法。在FaDs中，以上幾種方法被有機地結合起來(lái)，從而形成一個(gè)完整的故障診斷專(zhuān)家系統。方式①用于對故障進(jìn)行初步的判斷，在此基礎上將方式②和方式③相結合對故障進(jìn)行進(jìn)一步的精細判斷。

    火災狀況分析與排煙處理軟件EaSs具有火災狀況分析與排煙處理專(zhuān)家系統，針對不同的著(zhù)火區間建立相應的排煙處理模式，并對相關(guān)的風(fēng)閥和風(fēng)機進(jìn)行控制。一旦發(fā)現火災現象時(shí)，BAS系統立即按照預先貯存的消防狀態(tài)下的相應程序運行，同時(shí)將此信息立即通知中心管理工作站OCC，立即進(jìn)入EaSs排煙處理軟件，并進(jìn)行防火排煙實(shí)時(shí)分析計算，及時(shí)調整排煙控制策略和相關(guān)急救措施。

    6 結束語(yǔ)

    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應用BAS系統，我們還需要進(jìn)行認真分析，總結經(jīng)驗教訓，不斷改進(jìn)。只有這樣我們才能做到設備的可靠、安全運行，節約能源、節省人力、減輕工作人員勞動(dòng)強度以及確保建筑物環(huán)境的安全和舒適。