城市軌道交通消防與環控系統檢修 課件 項目三 任務四 環境與設備監控系統（BAS）與其他系統聯動控制、拓展篇-消防與環控系統新技術與智能運維

項目三任務四

環境與設備監控系統（BAS）與

其他系統聯動控制目錄/CONTENTS01BAS與低壓配電和照明系統02BAS與通風空調系統03BAS與電梯系統04BAS與給排水系統05BAS與FASBAS與低壓配電和照明系統01針對工作照明、事故照明和障礙燈等特殊照明，BAS主要功能有監測照明設備的運行狀態，控制各站臺、站廳和樓梯等照明定時開關，控制事故應急照明等，具體包括如下:(1)站內公共區域照明開啟和關閉(數字量輸出)。(2)站內公共區域照明開關狀態(數字量輸入)。(3)站內公共區域照明開啟和關閉程式控制(模擬量輸出)。(4)辦公室照明程式控制(模擬量輸出)。(5)站廳照明開啟和關閉(數字量輸出)。(6)站廳照明開啟和關閉程式控制(模擬量輸出)。(7)站廳照明開關狀態(數字量輸入)。BAS與低壓配電和照明系統BAS與通風空調系統02(一)新風機組的控制和監視每臺空調機都可選擇手動/自動控制，在自動控制模式下，BAS將按時間表管理來操作空調機，執行相關的空調機程序和聯鎖。在手動狀態下，BAS功能失效，但監視功能仍然保留。新風機組監視的運行參數有送風及室外新風溫、濕度，調節新風風閥，冷凍水閥的開度，風機啟停，等等。常見的設備控制及監控參考點包括如下:(1)風機開關狀態(數字量輸入)。(2)新風機過載報警(數字量輸入)。(3)新風機故障報警(數字量輸入)。(4)新風機開啟及停止(數字量輸出)。(5)新風機手動/自動轉換(數字量輸入)。(6)濾網堵塞(數字量輸入)。(7)冷水閥控制(模擬量輸出)。(8)新風、回風閥調節控制(模擬量出)。(9)新風溫、濕度(模擬量輸入)。(10)新風、回風開關(數字量輸出)。BAS與通風空調系統(二)通風設備的控制和監視每臺風機都有選擇開關來選擇手動/自動控制定時時間表中每天開機/關機時間，BAS將存儲每臺風機的整個運行時間，這些數據將按需要在工作站給操作員顯示。常見的設備控制點及監控參量包括如下:(1)排煙機開關狀態(數字量輸入)。(2)排煙機故障報警(數字量輸入)。(3)排煙機開啟及停止(數字量輸出)。(4)排煙機手動/自動轉換(數字量輸入)。(5)排風機開關狀態(數字量輸入)。(6)排風機故障報警(數字量輸入)。(7)排風機開啟及停止(數字量輸出)。(8)排風機手動/自動轉換(數字量輸入)。(9)送風機開關狀態(數字量輸入)。(10)送風機故障報警(數字量輸入)。(11)送風機開啟及停止(數字量輸出)。BAS與通風空調系統(三)冷水機組的控制和監視冷凍機一般由數臺構成，在一般情況下須預留一臺機組用作后備，每個機組的開、關取決于定時時間表。熱負載情況在冷凍機的供水端和回水端安裝冷凍水旁通閥，用來控制空調機單元和風機盤管單元開始關閉時系統產生的壓力。同時，它可用于在冷凍水供水端和回水端保持一定壓力，使冷凍水流向空調機。常見的設備控制點及監控參量包括如下:(1)冷水機組開啟與停止(數字量輸出)。(2)冷水機組故障報警(數字量輸入)。(3)冷水機組狀態(數字量輸入)。(4)冷水機組手/自動轉換(數字量輸入)。(5)冷凍水出水溫度(模擬量輸入)。(6)冷凍水出水壓力(模擬量輸入)。(7)冷凍水蝶閥開關(數字量輸出)。(8)冷卻水蝶閥開關(數字量輸出)。(9)冷凍水總供水管溫度(模擬量輸入)。(10)冷卻水總供水管溫度(模擬量輸入)。BAS與通風空調系統(三)冷水機組的控制和監視(11)冷凍水總供水管溫度(模擬量輸入)。(12)冷凍水總供水管壓力(模擬量輸入)。(13)冷凍水總回水管溫度(模擬量輸入)。(14)冷凍水總回水管壓力(模擬量輸入)。(15)冷卻水總回水管溫度(模擬量輸入)。(16)冷卻水總回水管壓力(模擬量輸入)。(17)冷凍水壓差旁通調節閥控制(模擬量輸出)。(18)冷凍水壓差旁通調節閥狀態(數字量輸入)。(19)補水箱水位(數字量輸入)。(20)冷凍水泵水流開關指示(數字量輸入)。(21)冷凍水泵狀態(數字量輸入)。(22)冷凍水泵故障(數字量輸入)。(23)冷凍水泵開啟與停止(數字量輸出)。BAS與通風空調系統(三)冷水機組的控制和監視(24)冷凍水泵手動/自動轉換(數字量輸入)。(25)冷凍水泵電流(模擬量)。(26)冷卻水泵水流開關指示(數字量輸入)。(27)冷卻水泵狀態(數字量輸入)。(28)冷卻水泵故障(數字量輸入)。(29)冷卻水泵開啟與停止(數字量輸出)。(30)冷卻水泵手動/自動轉換(數字量輸入)。(31)冷卻水泵電流(模擬量)。(32)冷卻塔狀態(數字量輸入)。(33)冷卻塔故障(數字量輸入)。(34)冷卻塔開啟與停止(數字量輸出)。(35)冷卻塔手動/自動轉換(數字量輸入)。(36)冷卻塔冷卻水蝶閥開關(數字量輸出)。(37)冷卻塔冷卻水蝶閥狀態(數字量輸入)。BAS與通風空調系統BAS與電梯系統03(一)直升梯監測和控制常見的設備控制點及監控參量包括如下:(1)直升梯狀態(數字量輸入)。(2)直升梯停止運行(數字量輸出)。(3)直升梯故障(數字量輸入)。BAS與電梯系統(二)自動扶梯監測和控制常見的設備控制點及監控參量包括如下:(1)自動扶梯狀態(數字量輸入)。(2)自動扶梯停止運行至地面(數字量輸出)。(3)自動扶梯故障(數字量輸入)。(4)自動檢測、顯示、打印各種機電設備的運行參數及其變化趨勢或歷史數據。(5)根據外界條件、環境因素、負載變化情況自動調節各種設備，實現對站內各種機電設備的統一集成管理、協調控制，使之始終處于最佳運行狀態。BAS與給排水系統04針對給排水設備控制子系統，BAS主要功能有監測給排水設備的狀態，測量用水量及排水量;檢測污物、污水池水位、水箱水位及異常警報;過濾公共飲水、控制殺菌設備、監測給水水質;控制給排水設備的啟停;監測和控制衛生、污水處理設備運轉及水質等。整個供水系統由若干臺水泵和各類水池、儲水箱組成，每臺水泵都可選擇手動/自動控制。BAS將根據水位的高低來操作泵的啟/停，將存儲每臺泵的整個運行時間，并且自動更換泵的運行，以確保每臺水泵有較平均的運行時間。當水位超過設定的高、低水位位置時，BAS將給出報警信號。整個排水系統由若干臺排水泵和污水池組成，每臺排水泵都可選擇手動/自動控制。BAS將存儲每臺泵的整個運行時間并且自動更換泵的運行，以確保每臺水泵有較平均的運行時間。BAS與給排水系統常見的設備控制點及監控參量包括如下:(1)下水池水位信號(數字量輸入)。(2)上水池水位信號(數字量輸入)。BAS與給排水系統(一)水位信號監測常見的設備控制點及監控參量包括如下:(1)生活水泵開關狀態(數字量輸入)。(2)生活水泵故障報警(數字量輸入)。(3)生活水泵開啟及停止(數字量輸出)。(4)生活水泵手動/自動轉換(數字量輸入)。(二)生活水泵監測和控制常見的設備控制點及監控參量包括如下:(1)污水泵狀態(數字量輸入)。(2)污水泵報警(數字量輸入)。(3)污水泵開啟和停止(數字量輸入)。(4)污水泵手動/自動轉換(數字量輸入)。(5)污水泵水位監測(數字量報警輸入)。BAS與給排水系統(三)污水泵監測和控制常見的設備控制點及監控參量包括如下:(1)集水泵狀態(數字量輸入)。(2)集水泵報警(數字量輸入)。(3)集水泵開啟和停止(數字量輸入)。(4)集水泵動/自動轉換(數字量輸入)。(5)集水泵水位監測(數字量報警輸入)。(四)集水泵監測和控制BAS與FAS05(一)BAS和FAS接口在IBP內利用通信轉換接口和位于車站控制室的車站FAS主機串口相連，用于接收經FAS確認的火災報警信息。控制器對報警信息按照防火分區與模式的對應關系進行解析，產生火災模式號，同時向HMI觸發一條報警，模式號存放在PLC內存中的事件緩沖區內，接下來進行工況判斷和沖突判斷，如果和當前運行模式沖突，則模式號繼續保存在事件隊列中，不沖突則成為執行模式號，查表得出設備級指令，再根據各個設備所在位置形成基于各控制器的設備級命令，通過車站以太環網向相關控制器發送設備控制命令，由各控制器完成設備控制，從而完成火災聯動控制功能。BAS與FAS(二)防災聯動控制車站BAS須完成部分消防聯動控制功能，即在車站發生火災的情況下，須完成對車站防排煙系統的火災模式控制功能。FAS火災報警信息通過串口接入BAS。BAS根據火災報警信息進行解析，得到發生火災的具體位置，并且得出相應的火災模式號。BAS將解析的結果寫入ISCS數據區，并以報警的形式在車站工程師站和IBP面進行顯示，并根據模式號進行模式優先級和沖突判斷，如果模式能夠執行，則轉變為具體設備控制指令，由車站主控PLC分解指令到相關ECS控制器中實現設備級的控制。車站BAS可有效地應對和處理各種緊急情況，如車站火災、隧道火災、隧道阻塞、車站突發事件等特殊情況。在車站，BAS具有和FAS的接口，可實時接收FAS發出的車站火災信息。BAS和ISCS有接口，可接收來自OCC的模式命令，同時通過車站BAS工程師站和IBP均可對車站BAS發出緊急模式指令。車站BAS當接收到上述任何一個信息時，能夠在第一時間進入防災模式，實時控制與調度防災設備按既定方式運行。BAS與FAS拓展篇

消防與環控系統新技術與智能運維目錄/CONTENTS01大數據與消防系統中的故障預測性維護02物聯網(IOT)與環控系統監測03智慧消防與綠色環控的協同發展大數據與消防系統中的故障預測性維護01城市軌道交通消防系統里有許多設備和傳感器，如火災探測器、煙霧報警器、溫度傳感器，還有視頻監控設備等等，這些設備每時每刻都在生成大量數據。通過搭建大數據平臺，把這些不同來源的數據收集起來，就能得到全面又準確的數據集合。例如，上海人民廣場換乘站建立了一個三網融合管理平臺，利用物聯網技術，把火災報警系統、氣體滅火系統、防排煙系統、消防水系統、電氣火災系統，還有視頻監控系統都連起來，對各個系統的數據實現了統一管理和整合。大數據在消防系統中的應用收據收集之后，管理員要對這些數據進行深入挖掘，找出有價值的信息。通過分析，能發現設備運行的規律，還能看出可能存在的問題，為預測設備故障和如何維護提供依據。例如，通過分析火災探測器的報警數據，預測不同地方火災發生的概率和時間分布情況，有針對性地加強消防措施；通過分析視頻監控數據，能實時看到車站里人員的流動情況，發現有沒有異常行為，及時排查安全隱患。將分析結果呈現出來，維護人員就能很直觀地了解系統運行情況。通過建立大屏數據可視化系統，把消防三網數據融合、設備管理、運維管理、應急管理、聯動工況、信息中心，還有BIM建筑可視化管理等信息都展示出來。如果設備出現故障或者有異常情況，能很快找到問題所在，還能看到相關詳細信息，這樣就能提高應急速度。例如上海人民廣場換乘站的三網融合管理平臺里，所有物聯網設備的信息點都在三維模型上顯示，一旦有故障報警，馬上就能找到報警點的位置，還能聯動視頻監控系統和其他業務系統，快速處理緊急情況。數據收集與整合數據分析與挖掘可視化展示與應急提高安全性故障預測性維護是根據設備狀態監測和數據分析來進行的，通過建立預測模型，評估和預測設備的健康狀況，提前發現可能出現的故障，制定相應的維護計劃。這和以前那種設備壞了再修，或者定期不管有沒有問題都去修的方式不一樣，從被動維護變成主動維護了。例如，中國中車智能運維系統，利用IoTDB時序數據庫分析以前的數據，建立預測性維護模型，大大提高了故障預警的準確率。采用多種狀態監測技術對城市軌道交通消防系統設備進行實時監測，常用的有振動監測法、噪聲監測法、溫度監測法、壓力監測法、油液分析監測法、聲發射監測法等等。比如在電氣設備上安裝溫度傳感器，實時監測設備溫度，要是溫度超出正常范圍，就馬上發出預警信號，提醒維護人員去檢查和維修。狀態監測技術??按照診斷方法的原理，故障診斷可以分為時頻診斷法、統計診斷法、信息理論分析法、人工智能法（像專家系統診斷、人工神經網絡診斷等等）、模糊診斷、灰色系統理論診斷，還有集成化診斷（比如模糊專家系統故障診斷、神經網絡專家系統故障診斷、模糊神經網絡診斷等）。用這些技術分析監測到的數據，就能準確判斷設備故障的類型和原因。例如，利用神經網絡專家系統故障診斷技術來診斷火災報警系統的故障，能讓故障診斷更準確、更高效。故障診斷技術?根據故障預測的結果，從人員、資源、時間、費用、效益等多個方面考慮，制定合理的維護方案。確定什么時候修、修什么內容、需要哪些技術和物資支持，這樣就能合理分配維護資源。例如，通過預測性維護系統，按照設備故障風險大小，給維護任務排個先后順序，保證重要設備能及時得到維護，又能避免做一些沒必要的維護工作，降低維護成本。制定維護方案消防系統中的故障預測性維護01040302建立預測模型提高安全性通過實時監測和故障預測，及時發現城市軌道交通消防系統中的安全隱患，采取積極措施，盡快解決問題，大大降低火災事故發生的可能性，保障乘客和工作人員的生命財產安全。提高安全性通過大數據和故障預測性維護，不必像從前那樣，不管設備有沒有問題，都定期去維護，也不用等設備壞了再花大筆費用去修。而可以通過優化維護計劃，合理分配維護資源，減少備件庫存積壓浪費，從而使整體維護成本降下來。降低維護成本??能及時發現設備潛在的故障，及時解決，讓設備一直保持良好的運行狀態，設備出故障的次數就少了，使用壽命也能延長，整個系統也就更可靠、更穩定了。提高設備可靠性和使用壽命?設備不出故障，就不會因為設備問題導致停運，城軌交通就能正常運行，運營效率提高了，乘客就能享受到更方便、更快捷的服務。提升運營效率?大數據與故障預測性維護的優勢大數據與故障預測性維護技術在城市軌道交通消防系統中的應用，對提高系統的安全性、可靠性和運營效率幫助很大。通過收集整合數據、分析挖掘數據、可視化展示數據，還有實施故障預測性維護，城市軌道交通消防系統從傳統的維護模式，提升為智能化的維護模式。雖然在應用過程中會遇到一些困難，但是隨著技術不斷進步，大數據與故障預測性維護技術將會在城市軌道交通消防系統重發揮更大作用，為城市軌道交通的安全穩定運行提供有力保障。?01040302物聯網(IOT)與環控系統監測02設備狀態實時監測02環境參數動態調控0103能源消耗精準管理設備狀態實時監測02環境參數動態調控0103能源消耗精準管理1.傳感器網絡部署物聯網（IOT）可以在風機、空調機組、冷卻塔等關鍵設備上實施精準安裝溫度、振動、電流、壓力等傳感器，以此實時采集設備的運行參數，這樣可以給監護者一個實時的反饋，讓系統管理員或者監控中心在第一時間內了解到各部位的數據情況，能在第一時間內進行判斷和處理。?2.預警優勢明顯先進的物聯網技術在預警方面優勢很明顯，實時且縮短了故障響應時間。可以通過設定閾值，當風機軸承溫度超過80℃時即刻觸發報警，或者借助AI模式識別技術，檢測電流波形畸變判斷電機是否發生堵轉，實現對設備故障的提前預警。例如，某地鐵采用的“SmartVAC系統”（Ventilation,AirConditioning）部署了超過20,000個傳感器，全面覆蓋車站的通風、空調設備，使得故障響應時間縮短至15分鐘以內。02環境參數動態調控0103能源消耗精準管理設備狀態實時監測1.多源數據融合物聯網新監控系統可以整合溫濕度、CO?濃度、PM2.5等環境傳感器數據，并結合客流密度信息（通過票務系統或手機信令統計獲取），動態調整送風量與空調運行模式。?2.分區控制優化系統管理員和中控室可利用物聯網終端實現按區域進行精細化調控。例如，新加坡地鐵政府大廈站通過部署200多個溫感節點，成功將空調能耗降低了30%，從而減少了環控成本，實現可持續發展。3.FAS應急響應在發生火災、地震等災害時，物聯網監控系統能夠自動切換至排煙模式，并聯動BAS系統關閉非必要設備。02環境參數動態調控0103能源消耗精準管理設備狀態實時監測1.能耗數據采集城市軌道交通物聯網系統可精確監測每臺設備的耗電量。例如，上海地鐵13號線借助電能監測模塊，精準定位高能耗設備，然后對高耗能設備進行更換或者處理，這樣既能減少成本同時也可以對高耗能設備實施安全監控，一舉兩得。2.智能優化策略基于歷史數據與實時負荷情況，動態調整設備的啟停。比如，在夜間模式下可降低30%的設備運行量。例如，廣州地鐵18號線采用“冰蓄冷+光伏”物聯網監控系統，使制冷能耗減少了45%。物聯網賦能的技術優勢借助傳感器收集設備的振動、噪聲以及溫度數據，并將這些數據上傳至云端。通過AI算法，例如長短期記憶網絡（LSTM）模型，對數據趨勢展開分析，進而預測設備的剩余使用壽命（RUL）。例如，北京地鐵燕房線部署了AIoT平臺，該平臺在風機軸承故障預測方面表現出色，準確率高達92%，同時年度維護成本下降了30%。預測性維護更加出色利用CO?傳感器對車廂與站廳的空氣質量進行監測，當CO?濃度過高時，自動聯動新風系統進行換氣，確保空氣清新。例如，南京地鐵S1線采用光催化涂料，并結合IoT濕度傳感器，依據濕度情況自動控制加濕量，為乘客營造舒適的環境。香港地鐵西九龍站通過IoT技術調控通風，在夏季成功將CO?濃度從1200ppm降至800ppm以下，顯著提升了站內空氣質量

。環境質量更加優化運用電能監測模塊統計設備耗電量，同時結合天氣預報，在多云天氣等情況下提前啟動自然通風，優化制冷策略。借助數字孿生平臺模擬不同工況，實現冷源的合理分配，提高能源利用效率。例如，深圳地鐵11號線運用物聯網結合數字孿生技術，冷卻塔能耗降低了22%，投資回收期也大幅縮短至2.5年

。能源管理更加高效010302數據采集故障診斷能效優化運維成本依賴人工巡檢數據滯后事后維修平均停機損失高固定模式耗能高人力成本高備件消耗大采用分布式傳感器毫秒級實時監測預測性維護故障率降低40%以上動態調節節能達20%--30%遠程運維維護成本降低30%傳統的環控系統物聯網賦能的環控系統對比維度從數據采集、故障診斷、能效優化、運維成本這四個維度，相較傳統的環控系統，物聯網賦能的環控系統存在的技術優勢。在AI蓬勃發展的當下，物聯網（IoT）已深度融入城市軌道交通系統監測工作中。在此背景下，還面臨哪些數據安全難題和潛在的挑戰？當前挑戰1.數據安全問題城市軌道交通系統監測會