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环控系统的组成和功能引言我国正处于大规模城市化发展的时期,全国各大城市的交通状况一直非常紧张,交通不畅严重影响着人们的生活、制约着经济的发展改善城市公共交通状况已经成为各大中城市政府相当急迫的要求和共识随着近年来轨道交通的快速发展,北京、上海、广州、深圳、天津、南京等各大城市都修建或正在实施各自的快速轨道交通路网的骨干线路地铁具有高效、快捷、安全和污染小的特点,避免了地面道路扩容困难的矛盾,有效地缓解了城市交通难的问题因此地铁在世界各大城市得到广泛应用,已经成为承担城市大运量公共交通系统的首选第一章环控系统的概念“环控系统”本身就是简称,其全称为环境监控系统环境监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络,提供的一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段,系统监控对象主要是机房动力和环境设备等设备环境监控系统能远程地对监控现场被监控设备进行开/关机,远程在线调整监控设备的配置参数;可根据告警确认、屏蔽和打印的规则,声光提示各告警,自动处理告警可根据告警类型、等级、时间、位置、屏蔽等因素按照预定规则自动将告警通知相关人员,通知方式可包括现场声光报警、电话、手机短信或E-mail等第二章环控系统的特点地铁是一个较为特殊的建筑系统,具有面积大、空间广、区域应用的功能比较复杂、区域间无隔断、人员流动性大等特征,并且不同的建筑功能区域负荷通常都会处于一种较快的相对变化状态之中这样的环境特性就会使得地铁的空调通风系统在实际的运行之中通常会出现诸多的问题,比如局部负荷突变、负荷跨区域变化、区段实际使用功能变更、存在调节的空间死角等地铁环控系统的监控对象通常是时变和非线性的,但其负荷的变化具有随机性或统计学上的特性所以,环控系统不能仅采用建立模型辨识的方法,而要在此基础上使用人工智能神经网络控制器,对地铁空间多输入、多输出的非线性之时变系统做出控制第三章环控系统的组成部分及功能
1.中央级环控系统通常是由控制中心局域网来组成的,为了保证系统的安全性和可靠性,中心局域网使用双以太网冗余的结构,中心局域网通过路由器或其他接入设备与通信主干连接中央环控系统主要是有下列设备来组成的1监控工作站选用两台互为备份的监控主机,完成调度人员的日常控制、监视以及调度管理的工作2维护计算机通常是用作系统软件的维护、组态、运行参数的定义,系统数据库的形成以及用户操作画面的修改、增加等3网络服务器采用热备的结构,一般是实现控制中心监控系统全部网络的管理、数据存储以及处理,同时提供出共享的资源4路由器及其他主要使用通信主干网的连接5打印机主要使用事件以及报表的打印6模拟屏主要使用显示区间以及车站隧道通风系统设备的运行状态以及报警的信息
2.车站级环控系统车站级环控系统的设计思想主要是使用现场总线技术组网来做出的控制,每台智能直接数字控制单元在完成自身监控任务的同时,将地铁车站每一个区域传感器测得的环境参数和空调设备的实时运行数据,通过控制网络持续不断地送到上层的控制管理机,提交到上位机运行的智能优化协调控制软件,同时智能优化软件把测量信息做出较为有效的融合,并将融合优化后的结果向下传送,作为系统控制的动态设定值传送到现场控制器智能优化软件依据现场运行数据以及测量信息持续不断地修改控制器设定值,等效于给之前的独立系统添加了一个控制外环,即使在环控主机不工作时一,现场设备仍可依照之前设定的控制模式正常地工作车站级环境监控系统设备通常设置在车站环控机房内,环控机房内的全部环控设备可以构成一个局域网,这个网就可以通过LON接入设备同LONWORKS控制网之间相连
3.控制网络的选择当前流行的现场总线技术主要包括有CAN、ISP包括PROFIBUS.SP50L0NW0RKS等等在这之中LONWORKS网络技术主要是在90年代初发展起来的新型现场总线网络技术LONWORKS网络技术则有着较多的其它现场网络总线技术缺少的优势
4.采用LONWORKS网络技术的车站级环控系统方案LONWORKS是由美国ECHELON公司开发出的一种完整、全开放、可互操作的、较为成熟的分布式控制网络技术的总称因为LONWORKS控制网络技术有着节点分散、可靠性高、协议开放性以及低成本等特点,所以很多的制造厂以及用户都在其控制网络方案之中使这个技术LONWORKS控制网络通常是由以下核心技术组成1LonTalk通信协议这是LONWORKS控制网络技术的核心,LonTalk通信协议执行ISO定义的0SI七层参考模型,其通信服务功能主要包括有通信介质存取、发送授权和优先级传送、误码检测与恢复、重复传输检测和自动重发、数据类型标准化和标识符、单节点/多节点/广播式节点寻址2神经元芯片神经元芯片由3个8位的在线处理器组成,芯片上固化了LonTalk通信协议,第一个在线处理器完成0SI协议的
1、2层功能,并且实现介质访问的控制以及处理,也可以称为Mac处理器;第二个在线处理器完成0SI协议的3〜6层功能,进行网络变量的寻址以及处理,因此被称之为网络处理器;第三个处理器有效实现0SI协议的第7层功能,完成执行操作系统以及用户代码,可实现用户指定的控制功能,因此称为应用处理器3控制同连接器件控制同连接器件与数据网络即计算机局域网是一样的,控制网络也要求一些控制以及连接器件将控制网络之上的节点之间连接起来,控制同连接器主要包括有网络收发器双绞线收发器,光纤收发器,同轴电缆收发器,红外线收发器,无线收发器,电力线收发器)、网络适配器(主要是用于对控制网络进行安装、调试及维护)、中继器(用于控制网络的延长、路由器和网桥),使用到多个子网间的互联以及网关(用于不同应用网络的集成)
5.通信接口功能主要可以实现监控主机、工程师工作站、车站级工作站、网络服务器、底层控制器、FAS、信号系统之间的通信以及数据之间的交换,全部的工作站以及服务器之间的通信协议主要使用的是TCP/IP协议
(1)图形化功能主要可以通过自动控制组态软件来对监控对象进行组态,并且也可在监控计算机之中得到图形化的人机接口界面主要可以通过直观的图形对象,并且实时掌握到监控对象的状态信息,来对可控对象实施控制的各项动作
(2)数据库访问功能主要可以通过自动控制组态软件系统来提供的SQL函数,就可以对数据库做出操作
(3)报表的功能系统可以依据用户自身的需求来生成日报表、月报表、年报表,同时也可以对以上报表自动打印后进行存档
(4)用户权限的管理功能系统可依据登录用户的操作级别,为其设置操作权限
(5)进行实时的监控功能可对地铁全线环控设备以及环境状态参数提供实时的监控,同时对与之相应的环控设备提供远程遥控的功能总结地铁环控系统是地铁工程之中十分重要的一个组成部分,其对地铁环境有着十分重大的影响,其重要性也引起了国内外许多专家和设计人员的重视了解地铁环控系统特点及其解决方案对于建设绿色地铁有重要的意义,也比较符合当前建设节能型社会以及和谐社会的发展方向,有着十分好的社会效益参考文献
[1]常莉.地铁环控系统区域适用与节能性研究[J].西南交通大学,
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[2]王菁.地铁环境与设备监控系统的设计与实现[J].北京交通大学,
2020.。