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地铁机电设备监控系统的设计与应用檀静龙陈林霞

发表时间：2021/8/9 来源：《中国科技信息》2021年9月中作者：檀静龙陈林霞

[导读] 地铁作为大中城市公共出行的重要交通工具，承载能力强，运行速度快，需要监控的机电设备多。

南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司檀静龙陈林霞江苏南京 210000

摘要：地铁作为大中城市公共出行的重要交通工具，承载能力强，运行速度快，需要监控的机电设备多。针对不同的机电设备类型，要采用不同的信息采集和监控措施，保证数据采集的精准性和控制的高效性。未来技术的发展，机电设备监控回想着深度集成和智能化方向进一步发展，更好的保障我国地铁运行质量，有效避免因为设备故障监管不到位而带来的安全隐患。
关键词：地铁；机电设备；监控系统；设计
        引言
        随着城市规模的不断扩展，城市出现压力不断增加，大中城市的地铁规模不断增加，地铁也成为了现代大中城市的一种常见的公共出行交通工具。地铁为人们出行带来方便的同时，也增加了出行的安全隐患。首先地铁一般是地下运行，大部分工程使用属于隐蔽工程使用，设备也在可视范围外运行，增加了监管难度，其次地铁运行速度快，载人多，如果出现安全事故，带来的危害是不可想象的，狭小的空间，如此密度的人群，高的运行速度，所以保证地铁运行安全成为公共交通领域的必不可少的课题。
        随着科学技术的发展，远程监控、传感通信等技术的革新，地铁运行监管有提升到了一个新的高度。通过对地铁机电设备监控，可以实时监控设备运行状态，提前做好预警，继而将危害消除与萌芽状态，保证地铁的正常运行。
        一、机电设备监控概述
        现代地铁机电设备使用较多，因此机电设备监控系统一般划分为多个等级来完成机电设备监控，具体包括中央级、车站级以及就地级，其中中央级系统损坏不会影响车站级系统的运行，同样的车站级系统损坏也不会影响中央级系统的运行。
        中央级系统主要是配置服务器以及工作站等设备，完成中央环调使用和监控，负责监控整条线路地铁机电设备运行状态和相关的运行环境，并且通过控制终端向各个车站点发布控制命令。
        车站级系统配置工作站，也就是每个站点有相应的控制室，并且为工作人员配置人机操作界面，对本站的设备进行监控，例如自动扶梯、照明、空调系统等。就地级主要是实现自动监控功能，主要是公共区照明、广告照明、事故处理设备的运行监控。
        另外现代地铁机电设备监控系统主要包括隧道系统、火灾报警系统、给排水系统、照明系统、导向系统、屏蔽门系统、冷水机组等监控。不同的监控涉笔归属到不同的监控级别，继而实现了机电设备监控系统的整体良好运行。
        二、机电设备监控系统设计
        上文论述了现代机电设备监控运行的整体情况，针对不同的车站以及地铁运行环境，有针对性的改进和调整相应的监控方案，保证方案的可行性和有效性。机电设备监控系统的设计主要包括两大方面，分别是硬件系统设计和软件系统设计。
        2.1 硬件系统设计
        本文以BAS系统为例进行探究，也就是研究车站级监控系统，主要是对车站的照明系统、自动扶梯系统、导向系统等进行监控。配置的硬件主要是控制器和现场设备，利用PLC控制器可以收集相关的电路信息，同时依靠PLC完成信息输出，执行控制室命令，完成对车站机电设备的监控。
        在具体的设计方面，不同的车站配置的机电设备有所差异，例如扶梯的运行高度、扶梯的原动机型号等都有所不同，选择合理的现场I/O控制箱和传感器，一般情况下选用热备冗余的PLC控制器来完成车站级硬件系统构建。
        具体而言针对给排水设备、自动扶梯设备、照明系统、导向标识以及屏蔽门的监控设备配置如下;
        1）给排水系统设备监控配置，给排水被控设备主要包括废水泵、污水泵、排水泵以及相关的阀门，设备的运行状态直接从相应的控制电箱内采集，属于DI及DO点，系统配置带隔离保护的I／O模块。
        2）自动扶梯的设备监控配置，自动扶梯的信息采集位置是位于设备就地端子排上去，使用具有隔离保护功能的DI模块，通过DI模块来判定起运行状态是处于下行、上行或者故障。
        3）照明系统的监控配置。

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照明系统相对于自动扶梯系统更加复杂，因为照明系统所涉及的种类较多，包括工作照明、广告照明、出入口照明以及其他各类型的光源，对这些照明系统实时监控利用PLC控制模板和相应的传感器，完成设备状态运行数据的采集。
        4）导向标志信息设备监控配置，地铁中车站内在出入口、闸机口、扶梯入口以及地体进出口，都需要标志牌，配置隔离保护的I/O模块，监控点位于配电室的电力控制箱内，通过对电力数据的波动来判断设备运行状态，同时完成设备控制。
        5）屏蔽门设备配置，与前面的设备配置不同，屏蔽门的配置是采用的PCM模块实现的系统内运行状态监控，数据接口采用RS485.
        通过配置带有保护功能的I/O模块，可以在系统出现问题时，减少系统之间的影响，保证各个组别能够正常运行。除此之外，车站除了这些常规设备的监控意外，还设置了一些环境监测设备，利用气体浓度监测传感器、车站内湿度传感器，将传感器信号通过各种通信网络传递到控制系统，实时的显示在控制面板上，保证了监管的全面性和便利性。
        2.2 软件系统的设计
        车站监控系统的软件系统是保证监控运行是否能够高效平稳精准控制的关键，所以确保软件系统设计合理，高质有效极为重要。BAS系统是一种地理上分散的大型实时自动监测系统，负责监测地下车站、区间隧道和高架车站的各类正常运行支撑设施和应急防灾救灾设施。其软件架构一般包括人机接口层、应用数据处理层、接口通信层等。基于Windows操作系统，根据机电设备的硬件特点和监控要求，Proficy HMI/scada-i FIX可利用美国通用电气公司（GE）的软件平台，利用iFIX组态软件，开发设计地铁机电设备监控系统软件架构的人机界面HMI，实现人机交互。操作员和监控子系统。该系统可实现实时监控，建立实时数据库，收集和保存相关数据，查询历史数据，查询报警列表和历史报警数据，生成、打印和保存日报。
        三、机电设备监控系统发展趋势
        3.1 横向集成发展趋势
        前文已经论述机电设备监控系统包括中央级系统、车站级系统以及就铁级系统，从横向方面来看，各个级别关联的子系统数量不断增多，例如：PSCADA、FAS、BAS、PSD、FG、ACS，互联的子系统有： CCTV、PA、TIS、PIDS、AFC、SIG、DLT、TEL/ALARM、CLK。未来随着系统关联系统的进一步扩大，横向集成化程度会不断提升。
        3.2 智能监控系统的发展
        人机交换界面还需要部分的人员控制，随着地铁运行量的不断增多，运行精密程度的提升，单纯的依靠人为监控显然是不显示的，必须要引入智能监控系统，通过信息收集，对于信息进行智能化处理，然后通过智能化控制系统，对系统进行报警和调整，实现了全自动化和智能化控制，减少人为因素带来的安全隐患。
        3.2 纵向集成发展趋势
        纵向一体化监控系统集成接口倾向于移动到现场级别。在项目实施方面，初步综合监控
        系统与各子系统独立招标，各系统平台通过接口实现数据交换交流和接口谈判耗费了业主、设计单位和集成商的大量人力物力。纵向逐渐加深互连整合完全集成，采用综合监控（主控）系统、电力监控系统、环境设备监控系统等统一设置，减少信息传递难度，提高系统运行效率。
        结束语
        地铁作为大中城市公共出行的重要交通工具，承载能力强，运行速度快，需要监控的机电设备多。针对不同的机电设备类型，要采用不同的信息采集和监控措施，保证数据采集的精准性和控制的高效性。未来技术的发展，机电设备监控回想着深度集成和智能化方向进一步发展，更好的保障我国地铁运行质量，有效避免因为设备故障监管不到位而带来的安全隐患。
参考文献
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