城市轨道交通消防与环控系统检修 课件 项目三 任务四 环境与设备监控系统（BAS）与其他系统联动控制、拓展篇-消防与环控系统新技术与智能运维

项目三任务四

环境与设备监控系统（BAS）与

其他系统联动控制目录/CONTENTS01BAS与低压配电和照明系统02BAS与通风空调系统03BAS与电梯系统04BAS与给排水系统05BAS与FASBAS与低压配电和照明系统01针对工作照明、事故照明和障碍灯等特殊照明，BAS主要功能有监测照明设备的运行状态，控制各站台、站厅和楼梯等照明定时开关，控制事故应急照明等，具体包括如下:(1)站内公共区域照明开启和关闭(数字量输出)。(2)站内公共区域照明开关状态(数字量输入)。(3)站内公共区域照明开启和关闭程式控制(模拟量输出)。(4)办公室照明程式控制(模拟量输出)。(5)站厅照明开启和关闭(数字量输出)。(6)站厅照明开启和关闭程式控制(模拟量输出)。(7)站厅照明开关状态(数字量输入)。BAS与低压配电和照明系统BAS与通风空调系统02(一)新风机组的控制和监视每台空调机都可选择手动/自动控制，在自动控制模式下，BAS将按时间表管理来操作空调机，执行相关的空调机程序和联锁。在手动状态下，BAS功能失效，但监视功能仍然保留。新风机组监视的运行参数有送风及室外新风温、湿度，调节新风风阀，冷冻水阀的开度，风机启停，等等。常见的设备控制及监控参考点包括如下:(1)风机开关状态(数字量输入)。(2)新风机过载报警(数字量输入)。(3)新风机故障报警(数字量输入)。(4)新风机开启及停止(数字量输出)。(5)新风机手动/自动转换(数字量输入)。(6)滤网堵塞(数字量输入)。(7)冷水阀控制(模拟量输出)。(8)新风、回风阀调节控制(模拟量出)。(9)新风温、湿度(模拟量输入)。(10)新风、回风开关(数字量输出)。BAS与通风空调系统(二)通风设备的控制和监视每台风机都有选择开关来选择手动/自动控制定时时间表中每天开机/关机时间，BAS将存储每台风机的整个运行时间，这些数据将按需要在工作站给操作员显示。常见的设备控制点及监控参量包括如下:(1)排烟机开关状态(数字量输入)。(2)排烟机故障报警(数字量输入)。(3)排烟机开启及停止(数字量输出)。(4)排烟机手动/自动转换(数字量输入)。(5)排风机开关状态(数字量输入)。(6)排风机故障报警(数字量输入)。(7)排风机开启及停止(数字量输出)。(8)排风机手动/自动转换(数字量输入)。(9)送风机开关状态(数字量输入)。(10)送风机故障报警(数字量输入)。(11)送风机开启及停止(数字量输出)。BAS与通风空调系统(三)冷水机组的控制和监视冷冻机一般由数台构成，在一般情况下须预留一台机组用作后备，每个机组的开、关取决于定时时间表。热负载情况在冷冻机的供水端和回水端安装冷冻水旁通阀，用来控制空调机单元和风机盘管单元开始关闭时系统产生的压力。同时，它可用于在冷冻水供水端和回水端保持一定压力，使冷冻水流向空调机。常见的设备控制点及监控参量包括如下:(1)冷水机组开启与停止(数字量输出)。(2)冷水机组故障报警(数字量输入)。(3)冷水机组状态(数字量输入)。(4)冷水机组手/自动转换(数字量输入)。(5)冷冻水出水温度(模拟量输入)。(6)冷冻水出水压力(模拟量输入)。(7)冷冻水蝶阀开关(数字量输出)。(8)冷却水蝶阀开关(数字量输出)。(9)冷冻水总供水管温度(模拟量输入)。(10)冷却水总供水管温度(模拟量输入)。BAS与通风空调系统(三)冷水机组的控制和监视(11)冷冻水总供水管温度(模拟量输入)。(12)冷冻水总供水管压力(模拟量输入)。(13)冷冻水总回水管温度(模拟量输入)。(14)冷冻水总回水管压力(模拟量输入)。(15)冷却水总回水管温度(模拟量输入)。(16)冷却水总回水管压力(模拟量输入)。(17)冷冻水压差旁通调节阀控制(模拟量输出)。(18)冷冻水压差旁通调节阀状态(数字量输入)。(19)补水箱水位(数字量输入)。(20)冷冻水泵水流开关指示(数字量输入)。(21)冷冻水泵状态(数字量输入)。(22)冷冻水泵故障(数字量输入)。(23)冷冻水泵开启与停止(数字量输出)。BAS与通风空调系统(三)冷水机组的控制和监视(24)冷冻水泵手动/自动转换(数字量输入)。(25)冷冻水泵电流(模拟量)。(26)冷却水泵水流开关指示(数字量输入)。(27)冷却水泵状态(数字量输入)。(28)冷却水泵故障(数字量输入)。(29)冷却水泵开启与停止(数字量输出)。(30)冷却水泵手动/自动转换(数字量输入)。(31)冷却水泵电流(模拟量)。(32)冷却塔状态(数字量输入)。(33)冷却塔故障(数字量输入)。(34)冷却塔开启与停止(数字量输出)。(35)冷却塔手动/自动转换(数字量输入)。(36)冷却塔冷却水蝶阀开关(数字量输出)。(37)冷却塔冷却水蝶阀状态(数字量输入)。BAS与通风空调系统BAS与电梯系统03(一)直升梯监测和控制常见的设备控制点及监控参量包括如下:(1)直升梯状态(数字量输入)。(2)直升梯停止运行(数字量输出)。(3)直升梯故障(数字量输入)。BAS与电梯系统(二)自动扶梯监测和控制常见的设备控制点及监控参量包括如下:(1)自动扶梯状态(数字量输入)。(2)自动扶梯停止运行至地面(数字量输出)。(3)自动扶梯故障(数字量输入)。(4)自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。(5)根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，实现对站内各种机电设备的统一集成管理、协调控制，使之始终处于最佳运行状态。BAS与给排水系统04针对给排水设备控制子系统，BAS主要功能有监测给排水设备的状态，测量用水量及排水量;检测污物、污水池水位、水箱水位及异常警报;过滤公共饮水、控制杀菌设备、监测给水水质;控制给排水设备的启停;监测和控制卫生、污水处理设备运转及水质等。整个供水系统由若干台水泵和各类水池、储水箱组成，每台水泵都可选择手动/自动控制。BAS将根据水位的高低来操作泵的启/停，将存储每台泵的整个运行时间，并且自动更换泵的运行，以确保每台水泵有较平均的运行时间。当水位超过设定的高、低水位位置时，BAS将给出报警信号。整个排水系统由若干台排水泵和污水池组成，每台排水泵都可选择手动/自动控制。BAS将存储每台泵的整个运行时间并且自动更换泵的运行，以确保每台水泵有较平均的运行时间。BAS与给排水系统常见的设备控制点及监控参量包括如下:(1)下水池水位信号(数字量输入)。(2)上水池水位信号(数字量输入)。BAS与给排水系统(一)水位信号监测常见的设备控制点及监控参量包括如下:(1)生活水泵开关状态(数字量输入)。(2)生活水泵故障报警(数字量输入)。(3)生活水泵开启及停止(数字量输出)。(4)生活水泵手动/自动转换(数字量输入)。(二)生活水泵监测和控制常见的设备控制点及监控参量包括如下:(1)污水泵状态(数字量输入)。(2)污水泵报警(数字量输入)。(3)污水泵开启和停止(数字量输入)。(4)污水泵手动/自动转换(数字量输入)。(5)污水泵水位监测(数字量报警输入)。BAS与给排水系统(三)污水泵监测和控制常见的设备控制点及监控参量包括如下:(1)集水泵状态(数字量输入)。(2)集水泵报警(数字量输入)。(3)集水泵开启和停止(数字量输入)。(4)集水泵动/自动转换(数字量输入)。(5)集水泵水位监测(数字量报警输入)。(四)集水泵监测和控制BAS与FAS05(一)BAS和FAS接口在IBP内利用通信转换接口和位于车站控制室的车站FAS主机串口相连，用于接收经FAS确认的火灾报警信息。控制器对报警信息按照防火分区与模式的对应关系进行解析，产生火灾模式号，同时向HMI触发一条报警，模式号存放在PLC内存中的事件缓冲区内，接下来进行工况判断和冲突判断，如果和当前运行模式冲突，则模式号继续保存在事件队列中，不冲突则成为执行模式号，查表得出设备级指令，再根据各个设备所在位置形成基于各控制器的设备级命令，通过车站以太环网向相关控制器发送设备控制命令，由各控制器完成设备控制，从而完成火灾联动控制功能。BAS与FAS(二)防灾联动控制车站BAS须完成部分消防联动控制功能，即在车站发生火灾的情况下，须完成对车站防排烟系统的火灾模式控制功能。FAS火灾报警信息通过串口接入BAS。BAS根据火灾报警信息进行解析，得到发生火灾的具体位置，并且得出相应的火灾模式号。BAS将解析的结果写入ISCS数据区，并以报警的形式在车站工程师站和IBP面进行显示，并根据模式号进行模式优先级和冲突判断，如果模式能够执行，则转变为具体设备控制指令，由车站主控PLC分解指令到相关ECS控制器中实现设备级的控制。车站BAS可有效地应对和处理各种紧急情况，如车站火灾、隧道火灾、隧道阻塞、车站突发事件等特殊情况。在车站，BAS具有和FAS的接口，可实时接收FAS发出的车站火灾信息。BAS和ISCS有接口，可接收来自OCC的模式命令，同时通过车站BAS工程师站和IBP均可对车站BAS发出紧急模式指令。车站BAS当接收到上述任何一个信息时，能够在第一时间进入防灾模式，实时控制与调度防灾设备按既定方式运行。BAS与FAS拓展篇

消防与环控系统新技术与智能运维目录/CONTENTS01大数据与消防系统中的故障预测性维护02物联网(IOT)与环控系统监测03智慧消防与绿色环控的协同发展大数据与消防系统中的故障预测性维护01城市轨道交通消防系统里有许多设备和传感器，如火灾探测器、烟雾报警器、温度传感器，还有视频监控设备等等，这些设备每时每刻都在生成大量数据。通过搭建大数据平台，把这些不同来源的数据收集起来，就能得到全面又准确的数据集合。例如，上海人民广场换乘站建立了一个三网融合管理平台，利用物联网技术，把火灾报警系统、气体灭火系统、防排烟系统、消防水系统、电气火灾系统，还有视频监控系统都连起来，对各个系统的数据实现了统一管理和整合。大数据在消防系统中的应用收据收集之后，管理员要对这些数据进行深入挖掘，找出有价值的信息。通过分析，能发现设备运行的规律，还能看出可能存在的问题，为预测设备故障和如何维护提供依据。例如，通过分析火灾探测器的报警数据，预测不同地方火灾发生的概率和时间分布情况，有针对性地加强消防措施；通过分析视频监控数据，能实时看到车站里人员的流动情况，发现有没有异常行为，及时排查安全隐患。将分析结果呈现出来，维护人员就能很直观地了解系统运行情况。通过建立大屏数据可视化系统，把消防三网数据融合、设备管理、运维管理、应急管理、联动工况、信息中心，还有BIM建筑可视化管理等信息都展示出来。如果设备出现故障或者有异常情况，能很快找到问题所在，还能看到相关详细信息，这样就能提高应急速度。例如上海人民广场换乘站的三网融合管理平台里，所有物联网设备的信息点都在三维模型上显示，一旦有故障报警，马上就能找到报警点的位置，还能联动视频监控系统和其他业务系统，快速处理紧急情况。数据收集与整合数据分析与挖掘可视化展示与应急提高安全性故障预测性维护是根据设备状态监测和数据分析来进行的，通过建立预测模型，评估和预测设备的健康状况，提前发现可能出现的故障，制定相应的维护计划。这和以前那种设备坏了再修，或者定期不管有没有问题都去修的方式不一样，从被动维护变成主动维护了。例如，中国中车智能运维系统，利用IoTDB时序数据库分析以前的数据，建立预测性维护模型，大大提高了故障预警的准确率。采用多种状态监测技术对城市轨道交通消防系统设备进行实时监测，常用的有振动监测法、噪声监测法、温度监测法、压力监测法、油液分析监测法、声发射监测法等等。比如在电气设备上安装温度传感器，实时监测设备温度，要是温度超出正常范围，就马上发出预警信号，提醒维护人员去检查和维修。状态监测技术​​按照诊断方法的原理，故障诊断可以分为时频诊断法、统计诊断法、信息理论分析法、人工智能法（像专家系统诊断、人工神经网络诊断等等）、模糊诊断、灰色系统理论诊断，还有集成化诊断（比如模糊专家系统故障诊断、神经网络专家系统故障诊断、模糊神经网络诊断等）。用这些技术分析监测到的数据，就能准确判断设备故障的类型和原因。例如，利用神经网络专家系统故障诊断技术来诊断火灾报警系统的故障，能让故障诊断更准确、更高效。故障诊断技术​根据故障预测的结果，从人员、资源、时间、费用、效益等多个方面考虑，制定合理的维护方案。确定什么时候修、修什么内容、需要哪些技术和物资支持，这样就能合理分配维护资源。例如，通过预测性维护系统，按照设备故障风险大小，给维护任务排个先后顺序，保证重要设备能及时得到维护，又能避免做一些没必要的维护工作，降低维护成本。制定维护方案消防系统中的故障预测性维护01040302建立预测模型提高安全性通过实时监测和故障预测，及时发现城市轨道交通消防系统中的安全隐患，采取积极措施，尽快解决问题，大大降低火灾事故发生的可能性，保障乘客和工作人员的生命财产安全。提高安全性通过大数据和故障预测性维护，不必像从前那样，不管设备有没有问题，都定期去维护，也不用等设备坏了再花大笔费用去修。而可以通过优化维护计划，合理分配维护资源，减少备件库存积压浪费，从而使整体维护成本降下来。降低维护成本​​能及时发现设备潜在的故障，及时解决，让设备一直保持良好的运行状态，设备出故障的次数就少了，使用寿命也能延长，整个系统也就更可靠、更稳定了。提高设备可靠性和使用寿命​设备不出故障，就不会因为设备问题导致停运，城轨交通就能正常运行，运营效率提高了，乘客就能享受到更方便、更快捷的服务。提升运营效率​大数据与故障预测性维护的优势大数据与故障预测性维护技术在城市轨道交通消防系统中的应用，对提高系统的安全性、可靠性和运营效率帮助很大。通过收集整合数据、分析挖掘数据、可视化展示数据，还有实施故障预测性维护，城市轨道交通消防系统从传统的维护模式，提升为智能化的维护模式。虽然在应用过程中会遇到一些困难，但是随着技术不断进步，大数据与故障预测性维护技术将会在城市轨道交通消防系统重发挥更大作用，为城市轨道交通的安全稳定运行提供有力保障。​01040302物联网(IOT)与环控系统监测02设备状态实时监测02环境参数动态调控0103能源消耗精准管理设备状态实时监测02环境参数动态调控0103能源消耗精准管理1.传感器网络部署物联网（IOT）可以在风机、空调机组、冷却塔等关键设备上实施精准安装温度、振动、电流、压力等传感器，以此实时采集设备的运行参数，这样可以给监护者一个实时的反馈，让系统管理员或者监控中心在第一时间内了解到各部位的数据情况，能在第一时间内进行判断和处理。​2.预警优势明显先进的物联网技术在预警方面优势很明显，实时且缩短了故障响应时间。可以通过设定阈值，当风机轴承温度超过80℃时即刻触发报警，或者借助AI模式识别技术，检测电流波形畸变判断电机是否发生堵转，实现对设备故障的提前预警。例如，某地铁采用的“SmartVAC系统”（Ventilation,AirConditioning）部署了超过20,000个传感器，全面覆盖车站的通风、空调设备，使得故障响应时间缩短至15分钟以内。02环境参数动态调控0103能源消耗精准管理设备状态实时监测1.多源数据融合物联网新监控系统可以整合温湿度、CO₂浓度、PM2.5等环境传感器数据，并结合客流密度信息（通过票务系统或手机信令统计获取），动态调整送风量与空调运行模式。​2.分区控制优化系统管理员和中控室可利用物联网终端实现按区域进行精细化调控。例如，新加坡地铁政府大厦站通过部署200多个温感节点，成功将空调能耗降低了30%，从而减少了环控成本，实现可持续发展。3.FAS应急响应在发生火灾、地震等灾害时，物联网监控系统能够自动切换至排烟模式，并联动BAS系统关闭非必要设备。02环境参数动态调控0103能源消耗精准管理设备状态实时监测1.能耗数据采集城市轨道交通物联网系统可精确监测每台设备的耗电量。例如，上海地铁13号线借助电能监测模块，精准定位高能耗设备，然后对高耗能设备进行更换或者处理，这样既能减少成本同时也可以对高耗能设备实施安全监控，一举两得。2.智能优化策略基于历史数据与实时负荷情况，动态调整设备的启停。比如，在夜间模式下可降低30%的设备运行量。例如，广州地铁18号线采用“冰蓄冷+光伏”物联网监控系统，使制冷能耗减少了45%。物联网赋能的技术优势借助传感器收集设备的振动、噪声以及温度数据，并将这些数据上传至云端。通过AI算法，例如长短期记忆网络（LSTM）模型，对数据趋势展开分析，进而预测设备的剩余使用寿命（RUL）。例如，北京地铁燕房线部署了AIoT平台，该平台在风机轴承故障预测方面表现出色，准确率高达92%，同时年度维护成本下降了30%。预测性维护更加出色利用CO₂传感器对车厢与站厅的空气质量进行监测，当CO₂浓度过高时，自动联动新风系统进行换气，确保空气清新。例如，南京地铁S1线采用光催化涂料，并结合IoT湿度传感器，依据湿度情况自动控制加湿量，为乘客营造舒适的环境。香港地铁西九龙站通过IoT技术调控通风，在夏季成功将CO₂浓度从1200ppm降至800ppm以下，显著提升了站内空气质量

。环境质量更加优化运用电能监测模块统计设备耗电量，同时结合天气预报，在多云天气等情况下提前启动自然通风，优化制冷策略。借助数字孪生平台模拟不同工况，实现冷源的合理分配，提高能源利用效率。例如，深圳地铁11号线运用物联网结合数字孪生技术，冷却塔能耗降低了22%，投资回收期也大幅缩短至2.5年

。能源管理更加高效010302数据采集故障诊断能效优化运维成本依赖人工巡检数据滞后事后维修平均停机损失高固定模式耗能高人力成本高备件消耗大采用分布式传感器毫秒级实时监测预测性维护故障率降低40%以上动态调节节能达20%--30%远程运维维护成本降低30%传统的环控系统物联网赋能的环控系统对比维度从数据采集、故障诊断、能效优化、运维成本这四个维度，相较传统的环控系统，物联网赋能的环控系统存在的技术优势。在AI蓬勃发展的当下，物联网（IoT）已深度融入城市轨道交通系统监测工作中。在此背景下，还面临哪些数据安全难题和潜在的挑战？当前挑战1.数据安全问题城市轨道交通系统监测会