地铁环控系统的特点以及解决方案.doc

1、地铁环控系统的特点以及解决方案摘要：地铁作为当前现代城市交通之中高速、快捷以及便利的代表，应该注重地铁环控系统的特点以及相关的解决方案，实现对其功能上的最大程度发挥，具有十分重要的现实意义。 关键词：地铁环控；特点；解决方案 中图分类号：U231 文献标识码： A 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

2、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。 1、地铁环控系统的主要特点 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

3、。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。 2、地铁环控系统的主要组成部分 2.1 中央级环控系统 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、

4、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。 2.2 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

5、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，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)、SP50LONWORKS 等等。在这之中 LON

6、WORKS 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： 4.1 LonTalk 通信协议 这是 LONWORKS 控制网络技术的

7、核心，LonTalk 通信协议执行 ISO 定义的 OSI 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。 4.2 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 OSI 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 OSI 协议的 36 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 OSI 协议的第 7 层

8、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。 4.3 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） 。 4.4 网络操作系统 主要是由多服务器、多客户机结构形成一个较为强大的操作平台，可以方

9、便进行系统安装。 5、软件 地铁环控系是一个智能化的网络管理和控制的系统的集合，相关的软件有操作系统、自动控制组态软件、数据库管理系统、网络配置工具、数据采集软件以及应用系统。其中应用系统软件应依据用户的需求以及环控系统的特点可以进行自行的开发，因此就可以实现对地铁全线环控设备以及其运行状态的实时监视和远程遥控、数据库访问、自动报警、报表和与其他系统之间的互联互通等。 5.1 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。 5.2 图形化

10、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。 5.3 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。 5.4 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。 5.5 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。 5.6 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。 6、结语 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D.西南交通大学，2009. 2王菁.地铁环境与设备监控系统的设计与实现D.北京交通大学，2011. 3魏晓东.城市轨道交通综合监控系统总设计思想J.自动化博览，2006，S2:39-59.