轨道交通自动化工程BAS系统设计方案样本.docx

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轨道交通自动化工程BAS系统设计方案样本

轨道交通环境与设备监控系统（EMCS/BAS）

1、系统概述

轨道交通工程环境与设备监控系统（简称BAS）包括环境调节（EnvironmentControlSystem）和设备监控（BuildingAutomationSystem）二某些，对轨道交通全线所有地下车站、高架车站、地面车站、停车场、车辆段、暂时控制中心、区间隧道内设立各种正常运营保障设施（涉及通风空调设备、给排水设备、照明设备、自动扶梯、电梯等）和事故紧急防救灾设施（防排烟系统、应急照明系统等）进行实时监控管理，并保证以上这些系统安全可靠运营，特别是在地下车站发生火灾事故状况下，使关于救灾设施按照设计工况及时有效地运营，从而保障人身安全。

车站、车辆段/停车场环境与设备监控系统通过冗余通信接口与ISCS连接，将信息集中上传至ISCS，实现环境与设备监控系统在ISCS中集成。

1.1系统监控对象

BAS系统监控对象可分为：

Ø环控系统✧车站空调通风系统

✓车站公共区暖通空调系统

✓设备及管理用房暖通空调系统

✓空调冷水系统

✧隧道通风系统

✓区间隧道活塞风系统和机械通风系统（TVF）

✓区间隧道配线通风系统

✓站台下/轨道顶排热通风系统（UPE/OTC）

Ø机电设备系统✧电扶梯系统✧照明系统✧应急照明系统✧给排水系统

2、系统设计方案

系统采用工业以太网加双总线构建车站BAS局域网络。

在车站控制室、A端环控电控室、B端环控电控室分别设立1套冗余工业以太网互换机（具备光口和电口），使用光纤互连构成100M双环光纤工业以太网。

A端主控制器通过冗余通信接口与ISCS连接，将信息集中上传至ISCS，实现BAS在ISCS中集成。

A、B两端PLC控制器下设立双总线将各类远端I/O、具备智能通信口现场设备以及现场小型控制器等设备统一接入，分别对车站A、B两端环控、机电设备进行监控管理。

在车站控制室，由ISCS统一布设IBP盘，BAS在盘内设立PLC，通过硬接线将盘上与消防联动直接关于火灾模式手动按钮（隧道通风系统、车站大系统、车站小系统等火灾模式）连接到PLC上，实现对IBP手动火灾模式指令接受和模式执行状态信息反馈。

FAS系统通过车站控制室IBP控制器与BAS进行接口。

火灾模式下，FAS向BAS下发火灾模式指令，BAS两端控制器将按预定工况转入灾害模式下启动有关设备。

ØBAS和ISCS之间通过工业以太网进行数据通信、BAS内部数据通过专用网络ModbusPlus进行通信。

Ø现场级控制网采用冗余工业总线网络ModbusPlus。

Ø车站冗余PLC与智能低压之间采用独立冗余总线进行连接。

Ø在地下车站A端环控电控室设立维护工作站、B端环控电控室设立维护终端，并通过MODBUSPLUS总线与主控制器连接。

ØBAS配备满足所有通信合同转换规定装置与其她智能设备接口，满足BAS系统功能及扩展规定。

Ø现场总线为ModbusPlus，为符合国际和国家通用原则开放通信合同工业现场总线。

传播介质为无卤、低烟、阻燃型屏蔽电缆（线）或光纤。

Ø区间被控设备以冗余光纤连接方式接入有关车站BAS现场级控制网络。

地下车站A、B两端主、从PLC之间采用冗余MODBUSPLUS总线进行连接。

车辆段/停车场各单体之间采用冗余光纤或总线进行连接。

Ø车站每端单一网络能最多连接63节点，并能依照应用需要，支持灵活网络构造，可实现网络之间通讯桥接、隔离和数据互换。

ØModbusPlu距离最长为450米（不带中继），加电口中继器可达1800米，光纤中继器最长可达3km（多模光纤）。

Ø在不带中继器状况下，MB+总线传播率为恒定1Mbit/s，带中继器只增长网络传播距离。

Ø现场总线最高速率不低于1Mbps。

除第三方系统通信接口外，本BAS系统除了与FAS、UPS以及风机空调变频器有网关连接外，别的系统内部涉及网关、RI/O等均采用ModbusPlus通信合同连接。

Ø现场级控制网符合国际原则IEC61158。

3、系统功能

3.1环境与设备监控目

地铁环境控制目是运用通风和空调等手段，把车站与区间隧道热环境控制在一定范畴内，以创造一种适当人工环境，满足乘客和工作人员生理和心理上对所处环境中空气温度、湿度、质量、流速、噪声等诸多因素综合规定，同步保证地铁列车和其他机电设备正常地工作。

3.2环境与设备监控系统功能

系统对全线不同运营模式下机电设备进行监视、控制和管理。

系统按中心级、车站级两级管理，实现中心级、车站级、就地级三级控制方式，中心级重要负责全线BAS寻常调度、控制模式、运营记录等工作，车站级重要负责本站机电设备单点控制、执行中心级模式控制、编辑暂时时间表控制、显示各种工作状态与报警。

3.2.1正常运营模式

通过空调或通风等手段排除余热、余湿，为地铁乘客创造一来回于地面至车站至地铁列车内过渡性舒服环境，最大限度地吸引客流。

为满足地铁车站内各种设备及管理用房工艺和功能规定提供适当温度和湿度条件，保证地铁内工作人员和运营设备有一种良好工作环境，以保证地铁列车正常安全运营。

系统对给排水系统、照明系统、应急照明系统、电扶梯系统等系统系统工作状态、设备状态、报警信息进行监视、控制和管理。

3.2.2阻塞运营模式

向阻塞区间内提供足够送、排风量，以保证列车空调冷凝器能继续运营。

3.2.3火灾事故运营模式

向疏散旅客提供迎面新风，诱导乘客安全撤离，同步还具备排烟功能，防止乘客和工作人员被窒息。

4、系统性能

Ø车站BAS控制响应时间（车站ISCS、BAS维护终端发出命令到RI/O输出动作时间）不不不大于1秒。

Ø车站BAS信息响应时间（RI/O输入接受动作信号到车站ISCS、BAS维护终端正常显示时间）不不不大于1秒。

Ø系统整体实现显示精度为：

✧模仿量显示精度不低于1级✧温度辨别率不低于0.2℃ØBAS重要单台设备平均无端障时间MTBF：

≥50000小时。

ØBAS故障恢复时间MTTR：

≤30分钟。

ØBAS不因单点设备故障而影响整个系统正常运转。

ØBAS显示设备图形界面刷新时间不不不大于1秒，在外界电磁场和静电干扰下，不会浮现任何画面跳动和扰动。

Ø当电源供应中断后，再恢复运作时，PLC、RI/O及网络通讯设备能自动重新启动，并在120秒内恢复正常运营。

ØBAS具备抗电磁干扰能力，满足有关原则和规范规定。

ØBAS可抵抗无线电频率为150KHz至30MHz中接触性干扰或满足国家有关原则和规范规定。

Ø开放性：

网络符合完全开放、符合国际公认网络原则合同。

如IEC61158、IEEE802.3、100BaseTX等。

Ø实时性：

对于远程I/O数据和PLC间互锁信息传播，网络具备高度实时性，网络刷新时间、I/O数据传送时间是有保证。

Ø信息传播服务：

控制层设备提供以便接入端口，无论从任何一点接入，都以便地支持编程上传/下载、系统诊断和数据采集功能，且不需要复杂编程或特殊软硬件支持，同步不影响实时信息传播性能。

5、系统软件

BAS所需软件涉及：

PLC编程、组态软件，人机界面（HMI）开发、维护工作站Windows操作系统软件及运营软件等。

由于BAS系统属于ISCS一种集成子系统，车站级和中心级人机界面功能均由ISCS实现。

因而，BAS系统自身配备软件只涉及PLC编程软件。

人机界面软件有关描述请见ISCS系统有关内容。

系统采用监控组态软件，其有关软件涉及开发软件、通信软件、运营软件、模仿测试软件等。

6、系统接口

BAS系统与众多专业系统存在系统接口和工程界面。

6.1基本规定

6.1.1通信接口子系统

Ø综合监控系统（ISCS）Ø火灾自动报警（FAS）Ø智能低压柜Ø应急照明（EPS）Ø车站主风机变频器Ø冷水机组

6.1.2硬线连接子系统

Ø自动扶梯Ø电梯Ø给排水系统Ø照明系统Ø暖通空调系统

6.2有关系统监控规定

6.2.1隧道通风系统

6.2.1.1监控对象：

重要有区间风机、车站送排风机（兼区间风机）、隧道射流风机、有关风阀和防火阀。

6.2.1.2监控规定：

1）对区间隧道通风系统进行中央级、车站级控制。

中央级下达运营模式指令到车站级，由车站级实现对区间隧道通风系统设备模式控制，控制操作以中央级为主。

2）区间隧道通风系统运营分为正常运营、阻塞运营、火灾模式。

由系统依照预先设定期间表或详细事故状况来执行不同运营模式，同步可以通过计算机进行人工干预。

Ø正常运营状态：

依照地铁运营时间，由系统预先设定期间表来控制不同运营模式。

模式启停时间重要根据地铁运营开始及停止时间和日期，详细分为：

✧夜间运营：

夜间收车后，依照系统时间表功能，区间隧道通风系统进行1小时（可调节）纵向机械通风，排除隧道中废气和余热余湿。

此时车站通风系统隔站送排，区间隧道中间风井关闭。

✧正常运营：

列车正常运营时，车站公共区暖通空调系统投入运营而区间隧道通风系统停止运营。

Ø阻塞运营状态：

当列车因故障或其她因素而停在区间并拟定短时间内无法继续行驶时，中央级下达运营模式指令到车站级，车站级控制通风系统设备进行隧道阻塞通风模式控制。

从而控制隧道内温度，保证列车空调冷凝器在正常工作范畴内。

隧道通风系统变频器工作状况为：

✧夜间运营状态：

每站4台风机按照一定运营频率运营，该频率将在联合调试时拟定；✧阻塞事故运营状态：

变频器将被旁路，风机在工频下运营；Ø火灾事故运营状态：

控制中心依照信号系统传来停车位置信息和司机报告火灾状况下达有关指令给有关车站BAS，有关车站BAS采用相应火灾运营模式，保证旅客安全疏散。

当着火列车驶入前方车站时，运用前方车站隧道通风系统进行排烟；当着火列车停在区间隧道时，应按预定隧道内火灾模式运营。

6.2.2车站公共区系统、设备管理用房空调通风系统

6.2.2.1监控对象

Ø车站公共区系统：

车站送风机、车站排风机、大型表冷器、过滤器、有关风阀、防火阀等。

Ø车站设备管理用房系统：

空调机组、新风机组、回/排风机、送风机、排风机、排烟排风机风机、有关风阀、防火阀等。

6.2.2.2监控规定

Ø车站站厅、站台公共区暖通空调系统监控✧新风温湿度；✧送风温湿度；✧回排风温湿度；✧站台温湿度；✧站厅温湿度；✧二氧化碳浓度测试；

6.2.3车站冷源系统

6.2.3.1监控对象

Ø空调水系统：

冷却塔、冷却水泵、冷水机组、冷冻水泵、电动蝶阀、电动二通调节阀、补水泵、传感器等；

6.2.3.2监控规定

Ø依照站厅、站台温湿度探头采样参数和其他有关参数（新风室、回风室、送风室温湿度）经PLC计算来控制二通流量调节阀阀门开度，以此控制空调表冷器冷冻水量；Ø记录监测所有设备运营状态和运营时间等；

Ø对有关水位进行自动报警；Ø监视和记录水系统设备温度、压力、压差、液位、流量等工艺参数；Ø通过压力、压差信号或流量对管网稳定性进行监视和预测；Ø实现设备开停顺序控制及启停联锁保护；

6.2.4给排水系统

6.2.4.1监控对象

Ø给排水系统监控对象：

废水泵、污水泵、区间废水泵、电保温、阀门、液位控制器、压力表、远程水表等。

6.2.4.2监控规定

Ø系统监视监控对象工作状态、故障报警并进行控制管理。

6.2.5电扶梯系统

6.2.5.1监控对象

Ø监控对象：

站台与站厅电扶梯系统设备、出入口电扶梯系统设备。

6.2.5.2监控规定

Ø正常工况：

对各车站自动扶梯、电梯运营状态、故障进行监视。

Ø火灾工况：

对反疏散方向自动扶梯在确认无人状况下紧急停止；对有紧急疏散功能扶梯保持继续运营；将电梯停至安全层控制。

6.2.6照明系统

6.2.6.1监控对象

Ø照明系统监控对象涉及公共区照明、广告照明、设备房照明、事故照明电源、导向灯箱等。