淺談天水有軌電車(chē)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

鄭雅聰

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100000)

1 工程概況

天水市有軌電車(chē)示范線工程(一期)線路全長(zhǎng)12.926 km，西起五里鋪，東至天水火車(chē)站，設(shè)站12座。全線設(shè)一段一場(chǎng)，全線設(shè)控制中心，位于車(chē)輛段綜合樓內(nèi)。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

在停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段設(shè)置BAS，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)內(nèi)給排水、照明、風(fēng)機(jī)等機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)控制。由于各專業(yè)所需要監(jiān)控的設(shè)備數(shù)量相對(duì)較少，因此在停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段內(nèi)只設(shè)置1套冗余PLC控制器，在配電室、水泵房、通風(fēng)空調(diào)機(jī)房等處設(shè)置遠(yuǎn)程I/O模塊箱，PLC與遠(yuǎn)程I/O間通過(guò)冗余總線或以太網(wǎng)通信連接以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

控制中心BAS通過(guò)通信專業(yè)傳輸系統(tǒng)提供的通道與停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段BAS聯(lián)網(wǎng)，組成全線BAS系統(tǒng)。

圖1 BAS全線系統(tǒng)構(gòu)成方案

3 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)方案

車(chē)輛段、停車(chē)場(chǎng)BAS由設(shè)在BAS設(shè)備室內(nèi)的冗余主控制器和監(jiān)控工作站組成，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方案構(gòu)成可采用以下兩種。

方案一：控制器與各現(xiàn)場(chǎng)模塊箱之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線

控制器與各現(xiàn)場(chǎng)模塊箱之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線。BAS構(gòu)成方案一見(jiàn)圖2。

圖2 BAS現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)方案一

該方案的優(yōu)點(diǎn)是采用現(xiàn)場(chǎng)總線，近距離傳輸速度高，實(shí)時(shí)性好，可減少布線，投資低，國(guó)內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。不足之處在于通信協(xié)議沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

方案二：控制器與各現(xiàn)場(chǎng)模塊箱之間采用環(huán)形光纖網(wǎng)

圖3 BAS現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)方案二

該方案的優(yōu)點(diǎn)是采用工業(yè)以太網(wǎng)，通信介質(zhì)為光纖，所以其可靠性高并能抗電磁干擾，通信協(xié)議易于統(tǒng)一。

不足之處在于投資較高，很多設(shè)備需轉(zhuǎn)換才具備接口。

對(duì)于以上兩種控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方案的比較詳見(jiàn)表1。

目前這兩種方案國(guó)內(nèi)均有實(shí)施，因通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，光纖以太網(wǎng)方案近幾年悄然興起，現(xiàn)場(chǎng)總線方案雖然傳統(tǒng)，但其可靠性高，并具備實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，又節(jié)省投資。經(jīng)過(guò)以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選可以得知，以上兩個(gè)方案均有各自不同的優(yōu)勢(shì)。本工程采用方案二。

表1 BAS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方案技術(shù)性能比選表

4 系統(tǒng)功能

4.1 控制中心系統(tǒng)功能

中心級(jí)BAS系統(tǒng)能夠確定停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行模式、更改運(yùn)行工況，能夠?qū)ΡO(jiān)控設(shè)備發(fā)布運(yùn)行工況的調(diào)控指令，可預(yù)設(shè)多組通風(fēng)空調(diào)模式，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)空調(diào)設(shè)備的優(yōu)化和節(jié)能控制；能夠接收停車(chē)場(chǎng)和車(chē)輛段機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警信息、環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)、機(jī)電設(shè)備運(yùn)行累計(jì)時(shí)間、設(shè)備開(kāi)停次數(shù)，并完成數(shù)據(jù)處理，作歷史資料存檔管理。

BAS控制中心監(jiān)控工作站具有多級(jí)動(dòng)態(tài)圖形顯示功能，能夠以彩色動(dòng)態(tài)圖形方式、趨勢(shì)圖方式以及文本方式分級(jí)分畫(huà)面顯示有軌電車(chē)停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)和各種工況及環(huán)境狀況。

系統(tǒng)可以通過(guò)歸檔記錄生成監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行(包括：故障、維護(hù)報(bào)表等)的班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)，且所有生成的報(bào)表均能存儲(chǔ)或打印。對(duì)各種操作、報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的檔案記錄和存儲(chǔ)。記錄停車(chē)場(chǎng)和車(chē)輛段主要機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)設(shè)備的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的均衡。能夠?qū)Ω鞣N操作、報(bào)警信息進(jìn)行查詢和分析，可自動(dòng)生成相應(yīng)的報(bào)表。能打印相應(yīng)的數(shù)據(jù)額統(tǒng)計(jì)報(bào)表、操作和報(bào)警信息。

4.2 停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段系統(tǒng)功能

停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段BAS系統(tǒng)可執(zhí)行預(yù)定的運(yùn)行方案，更改運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整運(yùn)行工況。通過(guò)BAS內(nèi)置最優(yōu)化控制程序和預(yù)設(shè)時(shí)間程序，對(duì)停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段管轄范圍內(nèi)機(jī)電設(shè)施進(jìn)行多種控制(點(diǎn)動(dòng)或自動(dòng))。當(dāng)全線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)能夠通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的記錄將監(jiān)控信息暫存，當(dāng)全線通信網(wǎng)絡(luò)貫通后，可將歷史數(shù)據(jù)傳送至控制中心。系統(tǒng)還具有短期歸檔信息定期自動(dòng)刷新功能。

停車(chē)場(chǎng)、車(chē)輛段BAS系統(tǒng)具有設(shè)備動(dòng)態(tài)圖形顯示功能、故障報(bào)警功能、數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表打印等功能。通過(guò)趨勢(shì)圖和文本方式可以顯示環(huán)境參數(shù)曲線、水泵液位等過(guò)程參數(shù)，通過(guò)控制模式選擇畫(huà)面，并且能夠點(diǎn)選或輸入通風(fēng)空調(diào)工藝模式和照明控制方案。

5 結(jié) 論

本文對(duì)天水有軌電車(chē)環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行了闡述，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)方案進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)系統(tǒng)的中央級(jí)、車(chē)站級(jí)功能進(jìn)行了介紹。不同規(guī)模的車(chē)站、場(chǎng)段的設(shè)備分布、監(jiān)控范圍也不同，BAS系統(tǒng)需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，降低能耗，提高運(yùn)營(yíng)管理水平。