黎洪洲

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430074）

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平迅速發(fā)展以及城市規(guī)模不斷擴(kuò)大的推動(dòng)下，我國(guó)城市交通得以快速發(fā)展的同時(shí)，也面臨著巨大的市場(chǎng)挑戰(zhàn)，在軌道交通建設(shè)中，環(huán)控空調(diào)、給排水、照明、通風(fēng)以及自動(dòng)電（扶）梯等所有機(jī)電設(shè)備的重要性與作用也越來(lái)越突出。軌道交通機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）是一種運(yùn)用先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制管理方法以及通信設(shè)備等對(duì)地鐵全線一切車站、車輛段以及區(qū)間隧道等場(chǎng)所內(nèi)所使用的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效的監(jiān)視、管理、控制，使車站相關(guān)救災(zāi)設(shè)施能夠在發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)有效地運(yùn)行，最大限度保障人身安全、財(cái)產(chǎn)安全等，并有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、合理優(yōu)化資源配置以及提高設(shè)備管理水平的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

1 傳統(tǒng)的BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

分層分布式現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是BAS系統(tǒng)所采用的主要控制方法，編輯邏輯控制器（PIC）設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)傳感器以及維護(hù)終端是其主要組成部分，而低壓動(dòng)力照明系統(tǒng)、車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站給排水系統(tǒng)、電（扶）梯系統(tǒng)、車站設(shè)備管理用房區(qū)與公共區(qū)的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)以及空調(diào)水系統(tǒng)等所有機(jī)電設(shè)備則是其主要監(jiān)控對(duì)象。

圖1所示為某一典型地下車站的BAS系統(tǒng)構(gòu)成。其中，F(xiàn)AS為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，火災(zāi)模式下，其可向BAS發(fā)出火災(zāi)模式指令，使BAS控制器能夠根據(jù)預(yù)定的工況轉(zhuǎn)入至災(zāi)害模式，并及時(shí)啟動(dòng)相關(guān)救災(zāi)設(shè)施；EPS為應(yīng)急電源系統(tǒng)；CPS、CPU以及CRP分別為電源模塊、中央處理器及數(shù)據(jù)同步模板；IBP為應(yīng)急后備操作盤(pán)；NOM與NOE則為MB＋總線模塊與以太網(wǎng)模塊；ISCS為綜合監(jiān)控系統(tǒng)；SEG為 MB＋總線網(wǎng)關(guān)；PRA為模塊箱處理器；I／O為輸入／輸出單元。

所有機(jī)電設(shè)備一旦完成生產(chǎn)與現(xiàn)場(chǎng)安裝，即應(yīng)立即對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)確定其可正常使用、安全運(yùn)營(yíng)后，方可投入使用。但是，由于目前我國(guó)地鐵線路建設(shè)具有線路長(zhǎng)、開(kāi)通時(shí)間緊以及高質(zhì)量要求等特點(diǎn)，加上前期土建與設(shè)備安裝所能夠壓縮的建設(shè)工期極為有限，而B(niǎo)AS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)調(diào)試工作一般需3～4個(gè)月方可完成，加上其是一項(xiàng)極為繁雜且工作量極大的工作，主要體現(xiàn)在：由于BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所采用的接口主要以硬線接口為主，這就要求增加I／O模塊，當(dāng)I／O模塊箱與硬線接線接口數(shù)量達(dá)到一定程度時(shí)，將會(huì)對(duì)設(shè)備安裝與設(shè)備本體調(diào)試完成工作產(chǎn)生極大依賴性；此外，由于BAS系統(tǒng)所要監(jiān)控、管理及控制的設(shè)備較多且極為分散，加上其除了要完成點(diǎn)控外，還必須完成大量的策略控制，例如，站臺(tái)站廳的溫濕度PID控制，火災(zāi)模式下的排煙模式控制與電、風(fēng)、水專業(yè)模式控制等。因此，就目前而言，雖然已采用多工作面的調(diào)試方式對(duì)BAS系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，但是，諸多地鐵線路不僅依然無(wú)法于開(kāi)通前完成全面的調(diào)試工作，而且還在一定程度上增加了成本費(fèi)用。因此，為了能夠按時(shí)開(kāi)通地鐵線路并于線路開(kāi)通前盡量完成全面的調(diào)試工作，除了要狠抓工程建設(shè)進(jìn)度及質(zhì)量外，還應(yīng)對(duì)BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的優(yōu)化處理。

圖1 某一地下車站的BAS系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2 機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性分析

BAS系統(tǒng)與工業(yè)系統(tǒng)控制基本相同，除了均是由集中控制向分散控制發(fā)展外，其底層設(shè)備亦由被控狀態(tài)升級(jí)為自身智能化。據(jù)研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多年前，諸多AC400 V、AC10 kV以及DC750 V或DC1 500 V的開(kāi)關(guān)柜均以采用接硬線直接接入變電所綜合自動(dòng)化的方式，而要想有效實(shí)現(xiàn)變電所自動(dòng)化屏與各設(shè)備間的連鎖關(guān)系，就必須增加DI／O設(shè)備的數(shù)量。但是，就目前而言，只要在各開(kāi)關(guān)柜上安裝相應(yīng)的保護(hù)裝置或智能測(cè)控單元，并以邏輯電路或硬線進(jìn)行連接，即可起到有效保護(hù)并保證第一層連鎖關(guān)系得以正常運(yùn)行的作用；而通過(guò)在自動(dòng)所的自動(dòng)化屏上安裝FEP，不僅能通過(guò)一定的通信方式而與各開(kāi)關(guān)柜建立起穩(wěn)固的連接關(guān)系，而且還能大量減少DI／O配置，單憑一臺(tái)64點(diǎn)DI／O以內(nèi)的測(cè)控單元即可將無(wú)法通過(guò)智能單元進(jìn)行有效連接的設(shè)備連接起來(lái)，從而最大限度地減少了調(diào)試壓力，提高調(diào)試工作的效率與可靠性。

由于BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本一致，因此，從理論上來(lái)說(shuō)，可將BAS的集中控制改為各系統(tǒng)的分散控制，如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)后的BAS構(gòu)成示意圖

從監(jiān)控功能上看，由于優(yōu)化后的BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)僅僅是將監(jiān)控動(dòng)作的執(zhí)行從BAS內(nèi)改為向外執(zhí)行，即以底層設(shè)備控制器來(lái)完成監(jiān)控指令，并將相關(guān)接口設(shè)備安裝于FEP外側(cè)，使接口更清晰，從而方便運(yùn)營(yíng)與后期維護(hù)等，因此不會(huì)對(duì)BAS系統(tǒng)的監(jiān)控功能產(chǎn)生影響。從調(diào)節(jié)功能上看，雖然優(yōu)化后的BAS系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象為各個(gè)子系統(tǒng)，但是，由于其調(diào)節(jié)功能依然要以設(shè)備控制器與各子系統(tǒng)的相互配合方可實(shí)現(xiàn)，因此，通過(guò)對(duì)FEP進(jìn)行相關(guān)邏輯關(guān)系設(shè)置與采用一定的控制算法，不僅不會(huì)影響到BAS系統(tǒng)本身的調(diào)節(jié)功能，而且還能對(duì)調(diào)節(jié)功能進(jìn)行有效統(tǒng)一。此外，針對(duì)BAS系統(tǒng)的防火輔助功能而言，優(yōu)化前，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程大致為：當(dāng)BAS系統(tǒng)接收到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的火災(zāi)信號(hào)時(shí)，便自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的防火措施，但是，優(yōu)化后，當(dāng)遭遇火災(zāi)時(shí)，來(lái)自于FAS的防災(zāi)信號(hào)主要由FEP接收，并下發(fā)及執(zhí)行相應(yīng)防災(zāi)指令，因此，優(yōu)化后的BAS系統(tǒng)在不影響其自身防火輔助功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了防火輔助操作流程的精簡(jiǎn)。

3 機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的建議

機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的建議：

（1）經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要以采用單體成套設(shè)備集成控制系統(tǒng)的分布結(jié)構(gòu)形式為主，為了能夠有效滿足該結(jié)構(gòu)對(duì)相關(guān)設(shè)備的要求，就必須要求相關(guān)企業(yè)或設(shè)計(jì)院在進(jìn)行工程建設(shè)或設(shè)計(jì)招標(biāo)時(shí)，出示相應(yīng)的具體解決方案，使其充分了解該BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

（2）要求單體成套設(shè)備集成控制系統(tǒng)提供商必須從BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的全集成角度出發(fā)，遵守設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）由于為部分底層設(shè)備風(fēng)機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)以及水系統(tǒng)等帶來(lái)智能化是分散控制的，而與BAS系統(tǒng)接口相關(guān)的專業(yè)模塊又可組成可自行完成控制工作的子系統(tǒng)，因此，可各自于相應(yīng)車間內(nèi)完成接口調(diào)試，而其具體操作動(dòng)作與信息數(shù)據(jù)則可脫離現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，于控制器上進(jìn)行模擬，從而有效降低調(diào)試工作壓力與減少其工作量。

（4）就現(xiàn)階段而言，我國(guó)軌道交通BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)所采用的控制器與現(xiàn)場(chǎng)總線主要來(lái)自國(guó)外，不僅極大阻礙了我國(guó)工控設(shè)備的發(fā)展，而且還增加了設(shè)備投入成本。因此，在對(duì)BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可適當(dāng)考慮并盡量使用國(guó)產(chǎn)的控制器與現(xiàn)場(chǎng)總線，此外，還可將通用的物理通信方式與開(kāi)放的通信協(xié)議有效應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)總線中，以此提高BAS系統(tǒng)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率，從而促進(jìn)我國(guó)工控設(shè)備的發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，不僅能有效改善交通環(huán)境與保障行車安全的要求，而且也是相關(guān)鐵路企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效、提高運(yùn)行管理水平目標(biāo)的必然要求。隨著高速鐵路管理模式探索的不斷深入，BAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將會(huì)得到更一步優(yōu)化。

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