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1、第九章 综合监控系统第一节 概 况在地铁机电设备各系统智能控制的基础上，通过接口硬件和软件的开发，许多专业设备已纳入到综合监控范围内，如电梯、扶梯、环控设备、给排水设备通过对其智能接口的开发，已实现了设备的远程监视、控制及智能化管理功能。在以前的地铁设备工程中，各系统是分立的，每一系统均有自己的网络、网络传输、工作站和软件。而系统集成即是在各分立系统的基础上发展起来的，利用同一的网络资源，统一的计算机硬件及软件平台，达到系统联动、方便管理、节省工程投资的目的。在地铁设备工程中，从技术的角度来说，可以纳入集成系统的专业很多，如设备监控系统、防灾报警系统、电力监控系统、车站广播系统、闭路电视监控系
2、统、屏蔽门系统、自动售检票系统、时钟系统、信号系统、乘客资讯系统等。但目前国内地铁行业集成系统纳入的专业比较少，深圳地铁一期工程采用设备监控系统(EMCS)、防灾报警系统(FAS)、电力监控系统(SCA-DA)“三合一”的集成系统，2004年年底投入使用，经过近2年的试运行，达到了预期的目标。广州地铁三号线采用主控系统，把设备监控系统(EM(2S)、防灾报警系统(FAS)、电力监控系统(SCADA)、屏蔽门系统、防淹门系统纳入集成系统，同时互联了广播系统、闭路电视系统、车载信息系统、车站信息系统、自动售检票系统、信号系统、时钟系统。北京城轨交通13号线虽然只有一个地下站，但它是国内地铁行业最早
3、采用集成系统的工程，其集成系统是在电力SCDA系统平台的基础上，纳入机电设备监控系统(。EMCS)和防灾报警系统(FAS)。国外发达国家地铁自动化已发展到较为成熟的水平，其综合自动化监控系统有的把主系统和辅助系统分开集成，有的全部集成在一起，目前开始向建立多条线路集中监控系统方向发展；采用集成系统有以下几方面的优点：(1)提高地铁运营管理的自动化程度。在集成系统下，各子系统的信息互通，在特殊工况下需要多个专业互相联动时，可以自动实现，避免由人工分别启动各个子系统；同时地铁运营人员可以通过集成系统收集信息和综合处理信息，提高行车和救灾调度工作的效率。(2)采用集成系统可以降低运营的维修成本。在分
4、立系统下，各个自动化系统操作平台与管理软件彼此独立且数量多，造成各自动化系统之间互相不通信，维护人员全面掌握难度很大：(3)采用集成系统可以优化设备配置，降低工程投资。通过对集成系统设备的优化配置，可以减少中央及车站级的操作员工作站、服务器、网络接口设备的投入。(4)采用集成系统可以有效地利用通信骨干网的带宽。在分立系统中，各个子系统均配备骨干网的接入设备，这种接入方式造成网络带宽被分隔，不能集中使用；在集成系统中，整个系统采用统一的通信途径，只要为每个车站配备一个带宽足够的通信端口，即可满足各个子系统的远程通信要求，其带宽和利用效率远大于分立系统的通道。 下面通过对地铁工程机电设备监控系统(
5、：EMCS系统)、防灾报警系统(FAS系统)、电力监控系统(SCADA系统)3个自动化系统的介绍，阐述系统集成的组成。第二节 机电设备监控系统机电设备监控系统(EMCS)是从楼宇自控系统(BAS)的概念引申而来，楼宇自控主要是针对大楼的环控设备进行自动控制，地铁行业的EMCS系统除了对环控设备进行监控外，还增加了其他一些设备系统。一个典型车站的EMCS系统控制的对象通常包括：环控系统(冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机、空调机组、空气处理机、风机盘管、新风机、送风机、回排风机、TVF风机、射流风机、UO风机、联锁风阀、电动防火阀、全电动防火阀、二通调节阀、压差调节阀、温度传感器、湿度传感
6、器、压力传感器、流量传感器、压差传感器等)；给排水系统(水泵、电动蝶阀)；照明系统(照明回路、事故照明)；人防门系统；电梯系统；自动扶梯系统；屏蔽门系统。还有一些设备也会逐步纳入机电设备监控系统，所以机电设备监控系统(EMCS)已是一个比较成功的集成系统。如果以EMCS系统为基础，纳入更多的其他系统，则可以成为一个典型的地铁综合监控系统。地铁：EMCS系统由设置在控制中心的中央级监控系统、设置在各个车站车控室的车站级监控系统及就地级监控设备组成。系统网络结构分为车站监控系统局域网，地铁骨干网和OCC控制中心局域网。车站局域网与()CC控制中心局域网均采用冗余的高速以太网，局域网之间通过骨干网进
7、行数据和命令的传输。一、EMCS系统组成(一)中央级监控系统EMCS中央级监控系统由中央级局域网络组成，网络内包括主、备监控工作站、主备服务器、档案管理计算机、打印机服务器、通信转换接口、打印机、大屏幕显示系统等设备。EMCS中央级监控系统设备在集成系统中也可作为其他系统的设备来使用。1中央级局域网：采用高速工业以太网，网络冗余配置，采用TCPIP协议，通信速率10(Mbits)100(Mbits)，通信介质为同轴电缆或五类双绞线。中央级局域网把控制中心的所有EMCS设备联系起来，通过地铁骨干网实现中央级局域网与车站EMCS局域网的连接。2中央级监控工作站：在控制中心配置2台监控工作站，执行E
8、MCS系统监控和数据采集功能，主要用于环控调度人员的日常环控设备操作、监视和调度管理工作。3服务器：采用冗余的两台服务器，实现全线数据的管理。4维护工作站：主要供维护工程师在控制中心从事全线EMCS系统软件的维护、组态、运行参数的定义、系统数据库的维护及用户操作画面的修改、增加，故障的检查和资料查询等，实现PLC系统程序及各监控站流程图、数据库等远程上载、下装、监视及修改功能，满足远程系统维护的要求。5打印机：实现事件打印、报表打印和日常维护管理打印功能。事件打印机用于操作记录、事故记录、报警记录、测量数据的实时打印，报表打印机用于各类数据报表的定期打印，同时还有图表的输出打印。6大屏幕系统：
9、可与其他系统共用，用于显示全线各站被监控设备的工作状态，便于调度员及时了解设备状况。7不间断电源：在控制中心设置不间断电源，保证EMCS系统供电电源的稳定可靠。(二)车站级监控系统车站级监控系统建立在开放的、高可靠性的冗余交换以太网上，局域网上设有车站监控工作站(车站服务器)、车站控制器(主控PLC)及综合后备控制盘(IBP)。车站级监控系统主要监茬隧道及车站的通风系统、空调大系统、空调小系统、冷水系统、照明系统、给排水系统等设备：监测公共区、设备室等地点的温湿度；并配置与屏蔽门、人防密闭隔断门、自动扶梯、电梯、FAS系统的数据接口，对上述设备进行监控；同时在车站控制室设置综合后备控制盘(IB
10、P)，实现紧急状态下对环控设备的手动模式控制。网络由一台车站监控工作站进行管理，信息通过打印机打印。EMCS系统同时将站内其他系统，如FAS、SCADA系统的有关数据纳入监控范围，EMCS系统和站内其他系统一起同车站服务器按ClientSever结构方式构成集成系统，各系统之间数据交换通过局域网进行，所有过程数据共享在软件服务器中。1车站局域网：采用高速工业以太网，网络冗余配置，采用TCPIP协议，通信速率10 Mbits)100(Mbits)，传输介质为光纤、同轴电缆或5类双绞线。车站局域网把车站的所有EMCS设备连接起来，并通过地铁骨干网实现与中央级局域网的连接。2车站级监控工作站：负责正
11、常及事故情况下对车站各系统设备的监视、管理、控制指令的发出。监控工作站接入冗余车站局域网，并通过地铁骨干网与中央级EMCS监控工作站通信，接受并执行中央级EMCS监控工作站发出的控制命令，并将设备运行状态信息上传到中央级监控工作站。同时车站监控工作站接收和处理由EMCS控制器上传的设备运行状态和数据，并向EMCS控制器下达对设备的控制指令。3车站控制系统：采用硬件冗余的大型PLC产品，组成EMCS系统控制网络，对设备进行监视、控制和管理。车站控制系统的主控站PLC接受来自中央监控站和车站监控站的控制命令、控制模式、设定值的更改和其他关联参数的修改信息，并通过连接在车站冗余控制网络上的就地控制器
12、，实现对车站所属设备和区间隧道通风设备按照一定控制策略进行开停控制、联锁控制、模式控制、优化控制等控制功能，以及设备运行状态、数据采集和管理功能，并实时将这些状态信息送到车站服务器中。在主控站主、备PLC中配备具有大容量数据存储空间的处理器，将站内设备信息备份在存储器中，以提供过程数据存储的可靠性。当通信网发生故障时。所有控制器能保持独立操作，并暂时存储未上传至车站控制室的设备状态信息。当通信设备恢复运行后，控制器可即时将信息上传，保证系统的连续性。4综合后备控制盘(IBP)：设置在车站控制室，作为车站监控工作站的后备设备，可以对隧道通风系统、车站环控大系统和小系统设备进行监控，是在紧急情况下
13、使用的按键式模拟监控盘。当发生火灾或列车阻塞，同时车站监控站或通信网络发生故障时，作为系统操作备用，由车站值班员按不同的事故区域和性质在IBP盘上启动对应的运行模式，向EMCS控制器(PLC)发出相应的控制模式命令。5车站控制网：车站PLC控制器与就地PLC控制器及变频器之间采用开放式工业控制网络Control Net，该网络是一种高速确定性网络，通信速率为10 Mbits，通信介质为特种电缆用于有苛刻要求应用场合的信息传输。为保证。EMCS系统数据和控制指令传输的可靠性。控制网络宜采用双冗余网络配置。6打印机：实现本车站操作记录、事故记录、测量数据等事件打印和各类数据报表的定打印和图表的输出
14、打印。7不间断电源：在车控室设置不间断电源，保证EMCS系统供电电源的稳定可靠。(三)就地级设备根据机电设备的设置情况，在被控设备附近设置就地级监控设备和就地控制柜等。1冗余PLC控制器：在环控机房配置冗余PLC，每台PLC配主备CPU模块、电源模块、通信模块，确保控制的可靠性。实现对车站、隧道通风系统和空调大、小系统设备的监视、控制及管理。2就地控制器：配置PLC控制器，通过冗余接口连接车站冗余控制网络，并通过可编程通信接口与FAS控制器、屏蔽门主机、冷水机组控制器、电扶梯、照明控制系统通信，实现对各种设备的运行控制和监视功能。3传感器及执行机构：在地铁车站设置的传感器类型有：室内温湿度传感
15、器、风管式温湿度传感器、水管温度传感器、压差传感器、流量传感器、-NNN、旁通调节阀，用于采集环境控制所需的各类参数。二、EMCS系统功能(一)中央级功能1控制与调节功能根据地铁运行环境及车站其他系统的监控要求，确定并修改全线隧道及车站通风空调系统的运行模式，并把相关运行模式下载给车站，使车站设备按给定的模式运行；对车站机电设备实行模式和时间表控制。根据通风空调系统提供的环控工艺要求，对区间隧道通风系统设备进行正常模式控制及灾害模式控制。中央级监控工作站应具有良好和灵活的人机界面，使监控人员可监视全线各车站的通风空调、给排水、电扶梯、照明、屏蔽门、人防门等系统的运行状态及对相关设备进行控制。2
16、报警功能和安全体系操作员站应具备完善的报警功能，可将报警信息进行分类、筛选、重组织，建立一个报警系统。同时还具有FAS系统灾害报警下各系统启动火灾模式，进行连锁联动，组成全系统的安全体系。3历史数据功能系统可对历史数据记录进行处理、裁剪、分析和统计，具有点趋势图、日志、事故追记等功能。4文件处理、归档及报表功能系统具有对各类文件的处理功能，对各类数据和文件进行归档，并可制作各类用户所需报表，具备图形打印、文件打印和报表打印功能。5组态功能系统具有组态功能，可在操作员站对全系统构成及功能设置按工程需求灵活组态，也可修改组态，完善系统运行。6系统维护各级操作员站具有自诊断功能，诊断到板级。可设置操作权限，设置安全锁，保证系统安全。7开放性系统具有良好的开放性，应提供ODBC和O
