BAS系統(tǒng)在地鐵環(huán)境控制中的應(yīng)用及實現(xiàn)
[摘要] 隨著祖國現(xiàn)代化的發(fā)展，新型城市交通——地下鐵道的建設(shè)方興未艾。應(yīng)用不斷發(fā)展的自動化技術(shù)，對地鐵機電設(shè)備尤其是環(huán)控設(shè)備進行集中控制、管理，為地鐵環(huán)控設(shè)備科學(xué)、高效的運行提供了可能，同時保障了地下環(huán)境的安全、舒適。本文對廣州地鐵一號線車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)）環(huán)控設(shè)備的自動控制方案及具體實施辦法進行了具體的闡述，并做了進一步的探討。1 概述
廣州地鐵一號線共有14個地下車站、2個地面車站和一座地鐵控制中心（OCC）大樓，全長18.6公里，采用了集散控制系統(tǒng)（DCS）對地鐵全線環(huán)控設(shè)備及其它車站機電設(shè)備進行集中監(jiān)控，由于引進了樓宇控制概念，地鐵車站設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)亦被稱為BAS（Building Automation System）系統(tǒng)。廣州地鐵一號線采用美國CSI公司的I/NET2000系統(tǒng)對全線環(huán)控系統(tǒng)進行監(jiān)控，并對全線車站的扶梯、給排水設(shè)備、應(yīng)急電源進行監(jiān)視報警。
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)控及其它機電設(shè)備安全、高效、協(xié)調(diào)的運行，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)備的運行。
(3) 對車站機電設(shè)備故障進行報警，統(tǒng)計設(shè)備累積運行時間。
(4) 對全線環(huán)境參數(shù)（溫、濕度）及水系統(tǒng)運行參數(shù)進行檢測、分析及報警。
(5) 接收地鐵防災(zāi)系統(tǒng)（FAS系統(tǒng)）火災(zāi)接收報警信息并觸發(fā)BAS系統(tǒng)的災(zāi)害運行模式，控制環(huán)控設(shè)備按災(zāi)害模式運行。
(6) 通過與信號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、自動扶梯等機電設(shè)備的運行狀態(tài)。
(9) 管理資料并定期打印報表。
(10) 與主時鐘接口，保證BAS系統(tǒng)時鐘同步。
3 BAS系統(tǒng)對環(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）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（包括風(fēng)機、風(fēng)閥和水系統(tǒng)設(shè)備等），環(huán)控監(jiān)控總點數(shù)約430點（包括溫濕度等參數(shù)檢測約60點），車站監(jiān)控點數(shù)分布情況如下：
(1) 隧道通風(fēng)系統(tǒng) ：BAS系統(tǒng)對4臺隧道風(fēng)機及聯(lián)動風(fēng)閥、兩臺推力風(fēng)機和組合風(fēng)閥進行監(jiān)視控制，監(jiān)視風(fēng)機過載故障報警信號，檢測兩端隧道入口溫濕度，共計點數(shù)DO 20點、DI 28點，AI 8點
(2) 車站大通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：BAS系統(tǒng)對空調(diào)機、新風(fēng)機、回排風(fēng)機及聯(lián)動風(fēng)閥和調(diào)節(jié)風(fēng)閥等設(shè)備進行監(jiān)視控制，監(jiān)視風(fēng)機過載故障報警信號，檢測新/排/混/送風(fēng)及站廳/臺溫濕度，控制組合風(fēng)柜出水二通閥開度來調(diào)節(jié)空調(diào)器送風(fēng)溫度，共計DO 44點、DI 72點，AI 30點、AO 4點
(3) 車站小通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：BAS系統(tǒng)對空調(diào)機、送/排風(fēng)機及聯(lián)動閥、調(diào)節(jié)閥監(jiān)視控制，檢測設(shè)備/管理用房溫濕度，控制小空調(diào)器出水二通閥開度來調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備房的溫度，共計DO 41點、DI 41點，AI 17點、AO 3點
(4) 車站水系統(tǒng)：通常情況，每個地下車站配有兩臺離心機組和一臺活塞機組（勻由美國開利公司提供），對離心機組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)動控制由機組SM模塊完成，BAS系統(tǒng)僅負(fù)責(zé)監(jiān)視狀態(tài)及故障。活塞機組由于不具備該模塊，其總控及水泵、冷卻塔、蝶閥的聯(lián)動控制由BAS完成。檢測必要的水系統(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)控制計算依據(jù)。共計DO 14點、DI 49點，AI 8點、AO 1點，同時BAS系統(tǒng)設(shè)有開利冷水機組DATAPORT的高級數(shù)據(jù)接口，接收三臺冷水機組的運行數(shù)據(jù)。
(5) 其它：扶梯、給排水、緊急照明共計DI 54點、DO 2點，AI 1點。
3.3. 對環(huán)控設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容配置的幾點注意事項
在監(jiān)控點的編制上，合理、全面的監(jiān)控點數(shù)的編制可以使系統(tǒng)監(jiān)控功能更加完善，軟件編程更加簡單、合理、可靠。根據(jù)廣州地鐵一號線的經(jīng)驗，應(yīng)注意以下幾點：
(1) 在廣州地鐵一號線，每臺環(huán)控設(shè)備帶有BAS系統(tǒng)中“就地/遠(yuǎn)方”，“環(huán)控/車控”兩個轉(zhuǎn)換開關(guān)，分別位于設(shè)備現(xiàn)場和環(huán)控電控室。由于設(shè)計上的點數(shù)限制（每站10個手/自動信號），BAS系統(tǒng)僅對隧道風(fēng)機，大系統(tǒng)空調(diào)機、送排風(fēng)機等重要設(shè)備的“就地/遠(yuǎn)方” 轉(zhuǎn)換開關(guān)進行監(jiān)視，并將部分設(shè)備的“就地/遠(yuǎn)方” 轉(zhuǎn)換開關(guān)信號進行合并，如空調(diào)機手/自動信號為車站一端兩臺空調(diào)機的“就地/遠(yuǎn)方”并聯(lián)信號。因為BAS系統(tǒng)無法獲知設(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)的位置進行監(jiān)視，確?？刂频暮侠硇院涂煽啃裕?BR>(2) 在對電動風(fēng)閥（包括蝶閥）的控制中，一號線為節(jié)省監(jiān)控點數(shù)，采用了一個輸出點的中間繼電器常開、常閉接點來控制風(fēng)閥（水閥）的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；并僅用一個DI點檢測風(fēng)閥全開信號。這種單DO，單DI 的監(jiān)控方式使BAS不能依據(jù)設(shè)備的動作情況撤消輸出命令。輸出信號的長期存在，給設(shè)備的正常運行造成了故障隱患，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，風(fēng)閥進行開關(guān)轉(zhuǎn)換，相應(yīng)風(fēng)機由于無法獲知風(fēng)閥是否處于轉(zhuǎn)換過程中而被迫關(guān)停無須動作的風(fēng)機。因此，對于該類設(shè)備的監(jiān)控仍應(yīng)采用2個DO點分別控制開和關(guān)以及使用2個DI點檢測風(fēng)閥開到位和關(guān)到位信號，以表示全開、全關(guān)、中間狀態(tài)。
(3) 冷水機組若本身帶有自動控制功能，如離心機組，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)接口接收對冷水機組運行數(shù)據(jù)，對機組運行集中科學(xué)管理。同時盡量減少檢測參數(shù)的重復(fù)設(shè)置（如地鐵一號線，BAS同活塞機組同時設(shè)置水流開關(guān)）以簡化控制，節(jié)省投資。
(4) BAS系統(tǒng)在車站級設(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)報警信號后啟動相應(yīng)的火災(zāi)模式。對于地鐵而言，由于車站級火警信息量不是很大（廣州地鐵一號線每站約30個火警信息），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)的費用。但硬線I/O連接同時增加了輸入輸出模塊，因此具體的連接方式可根據(jù)實際情況進行選擇。
(5) 關(guān)于防火閥的監(jiān)控，因?qū)傧涝O(shè)備，廣州地鐵一號線將其納入FAS系統(tǒng)進行監(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)進行防火閥監(jiān)控。
②通過BAS/FAS數(shù)據(jù)接口或硬線接口，通過FAS系統(tǒng)進行防火閥的監(jiān)控
③BAS、FAS均對防火閥進行監(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：
(1) 采用分層局域網(wǎng)（LAN）技術(shù)，可實現(xiàn)幾點到十萬以上點的控制網(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輸入點可在軟件中配置為AI、DI、PI等，對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。
(3) 編程組態(tài)采用點的概念，直接在控制點上完成邏輯、數(shù)學(xué)及其它控制算法，組態(tài)方式簡單靈活。
(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、車站級、就地級三級對環(huán)控設(shè)備及其它機電設(shè)備進行監(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，可擴展至32輸入或16入16出
UCI：單元控制器接口，可下帶最多32個單元控制器UC，采用主從通訊方式進行通信，監(jiān)控點數(shù)可多達512點
MPI：模擬屏驅(qū)動接口
HLI：高級數(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/臺和部分設(shè)備用房溫濕度檢測并接收FAS火警信號以及對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。冷水機房設(shè)置一塊PCU負(fù)責(zé)對冷水機組進行監(jiān)控；每端空調(diào)機房設(shè)置一塊PCU檢測風(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對本端環(huán)控系統(tǒng)進行監(jiān)控。 BAS系統(tǒng)在車站設(shè)置有與FAS及冷水機組的數(shù)據(jù)接口HLI，用來接收第三方設(shè)備的數(shù)據(jù)。
4.3. 中央級局域網(wǎng)的配置
中央級設(shè)置工作站及備份站各一套，工作站同備份站實現(xiàn)以太網(wǎng)級別的熱備。OCC局域網(wǎng)有與信號ATS及通信主時鐘的數(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)中央級網(wǎng)絡(luò)配置圖
由圖2可見，OCC中央級除負(fù)責(zé)接收通信系統(tǒng)時間同步信號外，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）將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹AS以太網(wǎng)上，同其它車站級BAS系統(tǒng)進行數(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局域網(wǎng)上的BAS控制器根據(jù)ATS列車阻塞信號或人工指令，進行計算確定，并通過以太網(wǎng)下發(fā)環(huán)控模式指令號到相關(guān)車站，再由相關(guān)車站BAS控制器指揮相關(guān)設(shè)備正確動作。當(dāng)該工作站死機或故障時，則模式無法正確下達，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，對隧道通風(fēng)模式正確及時執(zhí)行有很高的要求，因此BAS系統(tǒng)中央級局域網(wǎng)應(yīng)通過專門網(wǎng)關(guān)（交換機）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)?？梢詫ぷ髡?、車控室模擬屏、環(huán)控電控室模擬屏操作權(quán)限進行轉(zhuǎn)換，保證控制命令由唯一的地點發(fā)出。
(3) 模擬屏是以按鍵來觸發(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（點對點控制）而非程序（模式）控制時用模擬屏執(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，增強緊急控制的可靠性。
5 環(huán)控工藝模式的實現(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。
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640個點地址可自由組態(tài)，包括軟件內(nèi)部點（Internal points）和間接點（Indirect points），提供最多可擴展至96K的用戶程序存儲器，提供布爾邏輯、時間表、節(jié)能算法等擴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、浮點控制（Floating）等；
(2) 單元控制器接口UCI：總共640個地址空間可自由組態(tài)，提供24K用戶程序存儲器，具有布爾邏輯、時間表、節(jié)能算法等擴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80%以上，CPU負(fù)載最高達95%以上），降低了設(shè)備運行的可靠性，同時一些優(yōu)化控制算法也受制于資源分布而難以實現(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)險分散的原則：當(dāng)一個UCI發(fā)生故障將會導(dǎo)致BAS系統(tǒng)對車站一端環(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)各自使用獨立DDC控制器（即UCI）進行控制。
5.2. 設(shè)備基本保護與自動模式的實現(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)計只考慮單體設(shè)備的保護聯(lián)鎖要求，即風(fēng)機同其聯(lián)動風(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)備的保護和優(yōu)化運行，廣州地鐵一號線主要考慮的方面有以下幾點。(1) 確保環(huán)控模式風(fēng)路的暢通
(2) 當(dāng)設(shè)備故障時可及時啟動備用設(shè)備
(3) 環(huán)控主/備用設(shè)備應(yīng)平衡運行
(4) 避免設(shè)備的頻繁動作
(5) 優(yōu)化開關(guān)機順序
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 *檢測風(fēng)路
then start S3-1 *開啟S3-1
if S3-2 Call & all associated damper is open *檢測風(fēng)路
then start S3-2 *開啟S3-1
說明：& ——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，即開單臺空調(diào)機的模式
通過以上例子，可以看出廣州地鐵在實現(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)備未運行時，通過主備用設(shè)備運行時間的比較，決定下次模式執(zhí)行時開啟哪一臺設(shè)備（包括聯(lián)動風(fēng)閥），設(shè)備開啟后，該值保持不變，避免運行中的設(shè)備轉(zhuǎn)換。
(3) 對設(shè)備的故障情況進行實時檢測，若有自身設(shè)備故障或相關(guān)設(shè)備故障，則啟動另一臺備用設(shè)備。故障信號為設(shè)備過載故障與命令/反饋不一致和超時故障的邏輯或。
(4) 對該模式風(fēng)路上相關(guān)風(fēng)閥及設(shè)備進行檢測，待相關(guān)風(fēng)閥全部到位，風(fēng)路暢通后，才輸出命令啟動現(xiàn)場設(shè)備。
(5) 在模式啟動過程中應(yīng)盡可能先開空調(diào)機，后開送風(fēng)機，關(guān)機則順序相反，以避免啟動中風(fēng)機有可能出現(xiàn)的過流，保護設(shè)備的合理運行；出于保護設(shè)備考慮，風(fēng)機關(guān)閉后應(yīng)盡能按需要延時一段時間再關(guān)閉聯(lián)動風(fēng)閥。
(6) 若該工藝模式本身無備用模式，當(dāng)模式中由于某臺設(shè)備無法動作，模式正常執(zhí)行時，可考慮轉(zhuǎn)入指定模式或關(guān)停該模式，以避免設(shè)備長期不平衡運行對設(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)計為定風(fēng)量系統(tǒng)，因此BAS系統(tǒng)控制的重點不在于調(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)的正常運行模式為例，對地鐵環(huán)控工藝的自動執(zhí)行做進一步的說明：
6.1. 車站大系統(tǒng)工藝模式自動判斷的實現(xiàn)
大系統(tǒng)正常工藝模式的自動判定執(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)時間判定夜間或白天模式。圖4為正常運行自動模式判斷執(zhí)行流程。
(1) 正常運營時間劃分為三段：夜間、預(yù)通風(fēng)時間、正常運營時間三段，全線BAS控制器通過主時鐘獲得時間同步，確保全線時間表統(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，即進入空調(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/臺平均焓值相比較來確定，同樣采用限時轉(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)一的限時計時器，以確保同步轉(zhuǎn)換，減少設(shè)備動作頻度。
(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判定執(zhí)行來實現(xiàn)。通常環(huán)控工藝模式由BAS系統(tǒng)根據(jù)計算結(jié)果自動判定執(zhí)行，同時設(shè)置手動模式，以便特殊情況下，人工強制選定模式，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，以防止誤動作）。
圖4 大空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)自動模式判斷流程圖
6.2. 車站水系統(tǒng)工藝模式的實現(xiàn)BAS系統(tǒng)負(fù)責(zé)對車站三臺冷水機組進行群控。當(dāng)由BAS系統(tǒng)自動控制冷水系統(tǒng)時，根據(jù)以下原則選定水系統(tǒng)正常運行工藝模式：①依據(jù)時間表判定白天或夜間模式運行 ②依據(jù)室外焓值判定水系統(tǒng)是否進入空調(diào)季節(jié)運行 ③依據(jù)車站冷負(fù)荷判定開機數(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) 正常運營時間劃分為三段：夜間、車站預(yù)冷時間、正常運營時間三段。夜間只根據(jù)重要設(shè)備房溫度開啟活塞機組，運營前車站預(yù)冷時間內(nèi)首先開啟兩臺離心機組30分鐘后再進行車站冷負(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離心機組，低過該值時則僅開一臺離心機組，該值采用死區(qū)控制，廣州地鐵一號線初定為7℃~9 ℃。
(4) 為保護設(shè)備，避免冷水機組頻繁動作，設(shè)定冷水系統(tǒng)模式最少運行時間（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)運作
BAS通過調(diào)節(jié)每臺空調(diào)機冷凍水出水二通調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)空調(diào)機送風(fēng)溫度，同時該二通閥兼做水系統(tǒng)工況轉(zhuǎn)換水閥，根據(jù)空調(diào)機開啟情況和水系統(tǒng)運行模式來輸出相應(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)運行在小于50%工況時，水系統(tǒng)運行在大于100%工況（7℃~7.5℃）時，水系統(tǒng)冷負(fù)荷過低造成冷水機組跳機，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2 ：開啟兩臺離心機組大系統(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。同時由于大系統(tǒng)、水系統(tǒng)的工況轉(zhuǎn)換限時計時器不同（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)換時要考慮到水系統(tǒng)的運行工況。7 結(jié)束語
由于地鐵環(huán)控系統(tǒng)的復(fù)雜性和特殊性，對車站設(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)的自動化水平。
原文作者：廣州市地下鐵道總公司 張劭、陳曉東
