CN104238533A - 一种铁路站房机电设备监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路站房机电设备监控系统，包括中央监控站、控制层、现场层和网络层，控制层包括DDC控制器、PLC控制器和智能控制器，用于完成现场机电设备的数据采集、状态监视及自动控制；现场层包括用于完成现场机电设备数据采集的多种传感器、用于输出控制场机电设备的执行机构。本发明对铁路站房的机电设备，包括电力、照明、给排水、暖通空调、电扶梯、EPS等进行自动监视、控制和管理，达到了节省能源、节省人力、提高安全水平和管理水平的目的。网络结构采用以太网加现场总线方式，为单层或两层结构，结构简单，便于管理和维护。无用户数的限制，也无监控点数的限制；支持视频监控，且支持图形分层、漫游、缩放和AutoCAD图形。

Description

一种铁路站房机电设备监控系统

技术领域

本发明涉及一种设备监控领域，特别是涉及一种铁路站房机电设备监控系统。

背景技术

    随着铁路运输系统的快速发展和人们生活水平的不断提高，无论是工作人员还是旅客，对交通、出行、工作、休息等环境的安全性和舒适性要求越来越高。为了满足人们的这些需求，更为了提高铁路企业的安全生产水平，及现代化管理水平，实现节能降耗的目标，铁路沿线重要建筑物，如车站、动车段（所）、办公大楼等的各类机电设备，如电力、照明、给排水、暖通空调、电扶梯、EPS等，应采用先进的计算机技术、控制技术和通信技术，对它们进行自动监视、控制和管理，以达到节省能源、节省人力、提高安全水平和管理水平的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的铁路站房机电设备监控系统，对铁路站房的机电设备，包括电力、照明、给排水、暖通空调、电扶梯、EPS等进行自动监视、控制和管理，有效节省能源、节省人力、提高安全水平和管理水平。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种铁路站房机电设备监控系统，它包括中央监控站、控制层、现场层和网络层，中央监控站包括监控工作站、报表/维护工作站、数据库服务器、Web服务器、通信服务器、打印机、投影系统、UPS电源系统和GPS定位系统；控制层包括DDC控制器、PLC控制器和智能控制器，用于完成现场机电设备的数据采集、状态监视及自动控制；现场层包括用于完成现场机电设备数据采集的多种传感器、用于输出控制场机电设备的执行机构；中央监控站中的各部件分别通过网络层连接，现场层通过控制层接入网络层。

所述的现场层包括变配电系统监控装置、远程抄表及负荷管理装置、照明系统监控装置、送排风系统监控装置、新风系统监控装置、空调系统监控装置、制冷站系统监控装置、热交换系统监控装置、给排水系统监控装置和电扶梯系统监控装置；

变配电系统监控装置通过现场总线和通信机接入通信网络，空调系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，送排风系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，给排水系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，电扶梯系统监控装置通过智能控制器接入通信网络，照明系统监控装置通过现场总线和网关接入通信网络。

所述的变配电系统监控装置用于实现高压开关柜的监视、变压器的监视、低压配电的监视及发电机组的监控，高压开关柜的监视包括高压主进开关状态监视，高压母联开关状态监视，变压器进线开关状态监视和高压侧电压、电流监视；变压器的监视用于监视变压器的温度及变压器风机运行状态；低压配电的监视包括对消防/非消防电源出线开关状态监视，对其电压和电流的监视，对供配电功率因数及频率的监视；发电机组的监控包括发电机运行状态监视，发电机状态、配电瓶断路器状态控制，故障状态监视，油箱高低油位监视，蓄电池状态监视。

所述的远程抄表及负荷管理装置用于实现远程自动抄表、负荷管理和负荷控制，负荷控制指对用电开关或表计开关的远程跳、合闸控制，包括遥控跳闸、电量控制和功率控制三种方式。

所述的送排风系统监控装置用于实现排风机和送风机运行状态的监视和控制，按时间程序自动启/停排风机和送风机，按消防信号启/停排烟风机，按封闭式建筑屋内的一氧化碳浓度启/停排风机和送风机；所述的新风系统监控装置包括送风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、风阀执行器、电动调节阀、电动蒸汽加湿调节阀，用于实现送风温度自动控制、送风湿度自动控制、过滤网堵塞报警、新风机启停控制、联锁保护控制和节能运行控制。

所述的空调系统监控装置包括混风温湿度传感器、回风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、压力传感器、风阀执行器、电动调节阀、电动加湿调节阀，用于实现回风温度自动控制、回风湿度自动控制、过滤网堵塞报警、空气质量调节、空调机组启停控制、联锁保护控制和节能运行控制。

所述的制冷站系统监控装置包括水温传感器、水流量计、水压传感器、压差开关、液位传感器、电动蝶阀及执行器、压差旁通阀及执行器，用于实现冷负荷需求计算、冷水机组启停联动控制、冷却水温度检测、冷却塔风机状态监测与控制、冷却水管道过滤器状态监测、水泵状态监测与控制、冷水机组状态监测与控制、冷冻水压差控制、膨胀水箱液位监测。

所述的热交换系统监控装置包括温度传感器、水阀驱动器及控制蒸汽阀，用于实现热水供水温度控制、温度监测、水泵的监测与控制、热交换器及水泵的选用控制。

所述的给排水系统监控装置用于实现对给水系统的监控和对排水系统的监控：

对给水系统的监控：监测水泵的运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间；水泵启停控制，生活水箱低液位时，启动水泵，生活水箱高液位时，停止给水泵；工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行；在图形操作站上显示水流状态；水箱高低液位显示及报警；

对排水系统的监控：监测潜水泵运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间；潜污泵启停控制，集水井超高液位报警，高液位时，启动水泵，集水井低液位时停止水泵。

所述的电扶梯系统监控装置用于实现电梯及扶梯启停状态的监视及控制，并监视电梯所处楼层状态、故障状态、运行方向、照明状态、保险装置状态。 

本发明的有益效果是：

1）对铁路站房的机电设备，包括电力、照明、给排水、暖通空调、电扶梯、EPS等进行自动监视、控制和管理，达到了节省能源、节省人力、提高安全水平和管理水平的目的。

2）网络结构采用以太网加现场总线方式，为单层或两层结构，结构简单，便于管理和维护。

3）无用户数的限制，也无监控点数的限制；

4）支持视频监控，且支持图形分层、漫游、缩放和AutoCAD图形；

5）支持用户二次开发和远程维护。

附图说明

图1为本发明监控系统结构示意框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种铁路站房机电设备监控系统，它包括中央监控站、控制层、现场层和网络层，如图1所示，中央监控站包括监控工作站、报表/维护工作站、数据库服务器、Web服务器、通信服务器、打印机、投影系统、UPS电源系统和GPS定位系统；关键设备如监控工作站、数据库服务器、通信服务器等可以选择冗余配置，以提高系统可靠性。

监控工作站主要用于值班人员的日常操作，包括数据监视和分析、设备控制、模式控制、节能控制，以及打印报表、驱动投影仪等。

报表工作站主要用于自动生成、编辑各种生产报表和统计计算报表，并输出保存或驱动打印机打印。

维护工作站用于系统维护工程师执行参数整定、系统配置、网络管理、进程管理、系统维护维修等任务。

数据库服务器用于系统实时历史/数据分析、统计和计算，并存储实时数据至商用历史数据库，供检索、统计、分析之用。

Web服务器提供Web服务功能，将BAS系统的实时数据和历史数据以网页的形式发布出去，用户在远端通过Intranet或Internet、使用浏览器就可以完成运行监视任务。

通信服务器主要用于中央监控站与各控制器、子系统之间进行通信，完成规约转换、数据预处理、数据转发等功能，也可以作为BAS与其他自动化系统如FAS等的数据接口。通信服务器是一种逻辑设备，既可以单独设置，也可以由其他工作站来代替。

控制层（又称分站层）包括DDC控制器、PLC控制器和智能控制器，用于完成现场机电设备的数据采集、状态监视及自动控制。

分站层应根据现场环境和受控对象的具体要求，选择最适合的监控方案和设备。

（1）对于一般监控对象选择通用DDC控制器，这是最典型的用法；

（2）对于变配电所、照明系统等相对较大、比较独立的系统，需要若干监控终端（RTU）或数字仪表，则可以采用现场总线把这些终端、仪表连接起来组成自动化子系统，然后再通过通信控制器接至通信网络；

（3）对于已经配置智能监控器的，如电扶梯、EPS（Emergency Power System）设备等则只需安装通信转换器，将监控器的RS-232/485接口转换为以太网接口（TCP/IP），然后接入通信网络即可；

（4）对于运行环境比较恶劣的场合，如长大隧道、桥梁、地铁等，则可以选用可靠性更高的PLC取代DDC。

现场层包括用于完成现场机电设备数据采集的多种传感器、用于输出控制场机电设备的执行机构；中央监控站中的各部件分别通过网络层连接，现场层通过控制层接入网络层。现场层主要负责机电设备运行状态的数据采集，包括模拟量、交流量、开关量、脉冲量、数字量等；接收控制器和上级主站的命令，通过开关、阀门（执行器）、调节器等输出控制；许多情况下，现场需要配置手动操作机构，以便现场维护、维修或紧急情况下完成操作任务。

TBAS-2000总体上采用第三代BAS技术，即分站层设备如DDC、PLC或其他智能控制器提供以太网接口，遵循TCP/IP协议，能够接入以太网络，从而使得系统网络结构更加扁平化，网络性能更优。

对于大中型站房，为了延长网络传输距离和提高抗干扰能力，通信介质可以选择光缆，交换机可以选择光纤工业以太网交换机，网络也可以采用双网结构或环形结构以提高可靠性；对于特大型车站，楼层较高面积较大，可以采用综合布线技术，通信网络由干线子系统、水平子系统、工作区组成，干线系统和水平系统采用室内防火光缆，而工作区网络则采用双绞线或屏蔽双绞线。

对于变配电所等自动化装置比较密集的子系统，可以采用现场总线技术（如LonWorks、RS-485）将这些装置连接起来构成一个子系统，然后通过通信控制器或网关设备与骨干网连通；若有必要，可以在子系统一级设置当地监控系统，为值班人员、维护人员提供交互服务。

中央监控站是机电设备监控系统的调度指挥中心，其功能主要包括：

基本监控功能：

1）操作功能

TBAS-2000允许操作员在中央监控站、就地两级完成如下操作：

（1）设备启停控制及监测

（2）调校设定点

（3）修正时间控制程序

（4）执行或接通有关监控点的报警状态

（5）执行或停止有关监控点的时间记录/趋势记录

（6）调整有关PID控制回路的参数设定值

（7）设定假期表，修正系统的时间

（8）输入临时性的超载控制表

（9）加入或更改模拟量输入点的报警门值/危险门值的数值

（10）检查报警及提示报警上下限数值

（11）执行或终止执行任务的“工作次序”

（12）支持紧急控制盘（IBP）作为BAS火灾工况自动控制的后备措施，其操作权限高于监控工作站；对于设备操作的优先级，遵循人工高于自动的原则。

2）模式控制

TBAS-2000按照运行模式可分为：正常运行模式、防灾及阻塞模式。当BAS收到FAS火灾报警信息后优先执行防灾阻塞模式。

（1）正常运行模式

根据实时运行状态，控制机电设备的运行，完成自动监视和控制、节能运行、故障监视和报警等功能。

正常运行模式还可以按照运行时间分为日常运行模式、黄金假日运行模式、春运模式等。

（2）防灾及阻塞运行模式

接收FAS车站火灾信息，执行车站防烟、排烟模式；接收区间停车位置信号，根据列车火灾部位信息，执行隧道防排烟模式；接收区间阻塞信息，执行隧道阻塞通风模式；接收其他灾害如洪水、泥石流、地震等信号，执行相应灾害运行模式；监控车站逃生指示系统和应急照明系统；监视各排水泵房危险水位等。

为了追求工况合理性，可根据用户长期积累的运行经验对TBAS-2000运行模式、事故模式进行修改或重新编辑，使系统能够适应工况的变化，实现系统的优化控制和管理。

3）节能控制

TBAS-2000提供以下节能软件，这些软件程序能在系统内自动运作而不需要操作人员的介入。同时软件有足够的灵活性，允许用户根据现场情况而作出相应的设定，实现优化控制。

（1）每日的预定时间表

（2）每年的预定日程表

（3）假期（如春运）的安排表

（4）临时超越控制安排表

（5）最佳启/停功能

（6）夜间设定点自动调节控制

（7）焓值切换功能、天气补偿、周期性负载

（8）温度设定点的重置

（9）冷冻机组/热交换器的组合及次序控制

（10）用电量高峰期的限制等

4）报警管理

报警管理包括监查、缓冲、储存及将报警送至指定的操作站上。

报警系统能够提供完善而且界面友好的报警处理功能，该特征应覆盖系统中引发报警的任何事件以及操作人员采取的应对措施。

状态改变也可以产生一段信息传递给操作人员。报警可以由数字信号或模拟信号产生。

操作人员定义报警对象，然后将其与系统中的信号相连。当其状态改变时，数字信号触发报警。模拟信号的值与规定的高、低限值相比较，如果超出界限则报警。

当报警时，报警系统就自动产生一个检查跟踪信号，同时该信息出现在屏幕上的报警区内，确认谁该负责处理这种故障，并在打印机上打印报警信息。

5）彩色动态图形显示

TBAS-2000监控系统能够在同一时间内以多重窗口方式显示多方面的资料，以便对多种不同运行状态进行全面监视和分析。

彩色动态图形可以独立产生，为操作人员提供一个面向对象的图形操作界面，通过它可以指导设备的日常运转。彩色图形以清楚和明晰的方式显示出了设备、系统的结构。

设备的彩色图形是分层结构，分层结构通过连接区将一个图形与另一个图形连接起来。操作人员可以使用连接域调取楼房平面图，然后依次调出楼层、房间、设备单元或其它设备的显示画面。

通过彩色动态图形，操作人员可以控制、调节和监视全部机电设备。

6）安全管理

操作人员进入操作站由密码来控制，多级别的密码将为业主及管理人员提供一个有效的保护工具，管理及限制不同部门人员使用监控系统， 同时防止系统被非相关人员使用。

7）时间管理

能够接受GPS对时信号，并对整个系统进行对时，保证系统中所有自动化设备和装置具有统一、正确的时间。

提供时间日历表，对设备进行时间控制，这些功能可以用来启动和停止设备间的不同设备；时间表能够与列车运行图配合，为行车提供更好的服务。

用时间变量和时间图定义控制器的时间控制。系统中的时间变量与一个或数十个时间图相连，时间变量由时间图中的开/关时间控制。可在操作站中利用“时间事件”进行时间控制，例如开始和终止趋势记录和定期打印输出等。

（1）时间变量

时间变量是逻辑变量，可以为真或假，变量可以强制设定或由一个或多个时间图控制。

（2）时间图

时间图是时间变量所参照的时间定义，时间图应给与列车运行图紧密结合起来。时间图定义了时间变量的开和关时间。周图规定了一周内每天的开关时间，变化时间图具有比周图高的优先级并用于正常时间图以外的时间控制。变化时间图必须规定有效日期范围。

（3）公众假期处理

操作人员定义哪些天或哪一天的哪一部分为公众假期。要给出假期中的第一天和最后一天的时间和日期。

（4）时间、日期和星期

从操作人员位置可以读取并改变一天当中的时间、日期和星期几。

（5）时间同步

还可以处理设备处于不同时区的系统，并能在合适时进行冬/夏时转换。

8）系统文档

可创建下述列表：

（1）系统配置，即描述设备之间如何进行物理连接的示意表。

（2）处理单元，即用变量描述处理单元及其相关对象的表。

（3）对象列表，即带有相关表征的对象列表（逻辑式、物理式或表格）。操作人员可以根据对象类型和对象特征选择一个或多个对象。

（4）输入/输出，设备间中设备单元的物理输入/输出列表。

（5）测试，用于测试设备间中设备单元的输入/输出列表。

（6）强制变量，设备间中单元的强制变量的显示。

上述列表可以在屏幕上显示，在打印机上打印输出，也可存成数据库文件。

9）历史记录

历史记录是用来自动记录并存贮系统中发生的每一事件。系统中所有事件均被自动记录。当记录一个已发生的事件时，事件的类型、发生的日期和时间、相关操作单元，用户，对象等均被自动记录。

历史记录可跟踪诸如对象的创建/编辑/删除，报警前的事件，登录和退出等事件进程。

历史记录可以是循环的或非循环的。可以规定当记录至预定空间的某一百分比时，自动产生报警。具体的百分比值可以人工输入确定。

当显示历史记录时，可以选择要显示的事件类型和时间范围，事件类型可用事件列表中的符号表示。

可自动或按指令产生运行记录和报表。运行记录和报表按时间、日期、也可按每天产生，或者将时间、日期或星期几结合起来自动生成，并可打印或显示出来，也可存放在硬盘/软盘内。

TBAS-2000系统能够自动启动存贮下列事件：

（1）报警激发、确认、复位、解除和互锁

（2）记录对象的更新、变换及删除。

（3）登录

（4）退出

（5）文件对象的改变

（6）对物理单元下达命令，命令的下载和上达

（7）配置命令

10）趋势记录

趋势记录是指在选定的时间间隔内获取并存贮测量值以备随后的处理和显示的过程。采样间隔可短至5秒，可长至一天或更长，根据具体的对象和处理/显示的需要而定。趋势记录有成效的楼宇管理系统需要让操作者不仅知道整个建筑物目前的运行情况，而且能了解过去所发生的事情。

将各控制子站所采集的历史数据送入到中央管理计算机，管理员就能在中央管理计算机上观察机电设备系统在过去曾经历的性能变化曲线。同一坐标上的多条参数变化曲线相互对照，突出了各个参数之间相互作用。通过坐标轴的比例变换、曲线上某一点的局部放大，并利用鼠标光标所在的坐标轴系中灵活移动性，管理者就可以对某一时刻所发生的事件做详细的了解。曲线图可以以“弹出式”窗口的形式嵌入相关的某一页流程中也可以因某一特定的报警事件而触发。

记录值可以用于创建报告，概览表和图表。

11）支持与其他系统交换数据

TBAS-2000可以通过实时数据接口、历史数据（SQL）访问和Web发布三种方式与车站FAS、客运信息系统、MIS或其他自动化系统交换数据，实现信息共享、报警联动或闭锁等功能。

12）远程维护

TBAS-2000能够提供远程诊断和维护功能。

四为公司技术人员通过公用电话网络（PSTN）或其他公用网络就可以访问BAS系统的每一台微机或控制器（经授权），对应用软件进行远方诊断和维护，修改参数、修改程序甚至更换程序，从而缩短了服务响应时间和故障处理时间，提高了系统的可维护性、可用率，提高了服务质量。

高级功能：

用户还可以根据需要选配TBAS-2000的高级功能，包括：

1）能源管理

能源管理就是在机电设备日常运行监控的基础上，通过对中央空调、冷热站、给排水泵、照明系统等各种负荷的状态、运行时间累计以及工艺参数的综合分析，提供在线设备效率、性能分析，及时提供优化运行信息，降低能源消耗。

能源管理最重要的技术手段就是远程自动抄表及负荷管理。

2）设备管理及综合维修管理

在基本监控的基础上，将设备运行状态与设备台账、设备检测记录有机地统一起来，建立综合维修管理的模式，提供由被动维修向状态维修过渡的管理方法，尽量避免修理性维修，减少预防性维修，逐步由预防性维修向状态维修过渡，从而提高设备运行质量，降低运行成本，提高劳动生产率。

分层站的主要功能包括：

1）对现场层进行数据采集和状态监视，并提供通信接口向上级主站发送数据。

2）接受上级主站的命令或自主对现场层执行机构输出控制命令，控制方式包括开环控制和闭环控制。

3）接受上级主站的对时命令，与整个系统的时钟保持一致；对重要事项打时间标签（SOE，顺序事件记录），发送至主站供查询。

4）现场层DDC、PLC等应提供可编程能力，以便根据被控设备要求实现各种复杂的控制功能，如PID控制、模糊控制、前馈控制等。

5）一般提供多种通信接口：（1）主通信接口，与上级主站通信，一般为RS-232/485接口，现在的发展趋势是直接提供网络接口（IEEE802.3，TCP/IP）；（2）现场总线接口，用于现场控制器之间的相互通信，一般为LonWorks、EBI或RS-485接口；（3）维护接口，用于控制器的现场整定和检测，一般为RS-232/485接口。

6）Web服务功能：目前比较先进的控制器、PLC、RTU能够提供Web服务功能，用户通过Intranet或Internet使用浏览器（如IE）就可以完成现场数据采集和状态监视任务，在授权的前提下可以下发控制命令，必要时还可以整定或改变控制器的运行状态和运行方式，执行装置维护任务。

7）自恢复和自检测功能。控制器安装在运行现场，运行环境比较恶劣有时会导致“死机”、部件损坏、瞬时掉电等故障，为了确保控制器永不停止地工作，要求控制器具有自恢复和自诊断功能，死机或瞬时掉电后能够自动重启恢复工作，部件损坏时能够自动诊断故障并发出报警信号，以提高装置和系统的可靠性。

8）对于某些比较复杂的运行现场，需要在较大的空间内安装若干控制器，联合完成监控任务。此时，可以在中央监控站和现场控制器之间设置一个自动化子系统作为中间层，如变配电所智能监控子系统、车站照明监控子系统、中央空调节能控制子系统、隧道机电设备监控子系统等。这些子系统对下收集现场控制器和智能装置等的数据，对上转发采集到的数据和信息；同时，接收各种控制命令，并下发至智能装置执行。

子系统具体完成如下功能：

（1）完成现场各控制器的数据集中任务，并向上级主站发送数据；

（2）接受上级主站的控制命令，分发至相应的控制器执行控制任务；

（3）必要时提供人机界面功能，便于巡视人员在当地执行监视、控制任务；

（4）提供与FAS的数据接口。

现场层主要指各种传感器、仪器仪表、执行机构等，主要功能如下：

1）负责机现场各种电设备运行状态的数据采集，包括模拟量、交流量、开关量、脉冲量、数字量等，转换为标准电信号后发送给控制器；

2）接收控制器和上级主站的命令，通过开关、阀门（执行器）、调节器等输出控制；

3）许多情况下，现场需要配置手动操作机构，以便现场维护、维修或紧急情况下完成操作任务。

如图1所示，现场层包括变配电系统监控装置、远程抄表及负荷管理装置、照明系统监控装置、送排风系统监控装置、新风系统监控装置、空调系统监控装置、制冷站系统监控装置、热交换系统监控装置、给排水系统监控装置和电扶梯系统监控装置；

变配电系统监控装置通过现场总线和通信机接入通信网络，空调系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，送排风系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，给排水系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，电扶梯系统监控装置通过智能控制器接入通信网络，照明系统监控装置通过现场总线和网关接入通信网络。所述的通信网络为以太网通信网络。

变配电系统包括高压设备、变压设备、低压设备、发电设备、动力柜等。所述的变配电系统监控装置用于实现高压开关柜的监视、变压器的监视、低压配电的监视及发电机组的监控，高压开关柜的监视包括高压主进开关状态监视，高压母联开关状态监视，变压器进线开关状态监视和高压侧电压、电流监视；变压器的监视用于监视变压器的温度及变压器风机运行状态；低压配电的监视包括对消防/非消防电源出线开关状态监视，对其电压和电流的监视，对供配电功率因数及频率的监视；发电机组的监控包括发电机运行状态监视，发电机状态、配电瓶断路器状态控制，故障状态监视，油箱高低油位监视，蓄电池状态监视。

远程抄表及负荷管理针对各种用电负荷设置，是实现节能控制和能量管理、提供劳动生产率的重要技术手段，系统可以与变配电监控系统统一设计和实施，智能电度表经通信处理器接入BAS监控站。所述的远程抄表及负荷管理装置用于实现远程自动抄表、负荷管理和负荷控制，远程抄表主要是指用户表计的遥测抄表。遥测数据现场来源主要有脉冲数据、232/485抄表数据和交流采样数据。通过远程抄表可以大大提高表计的准确度，及时发现和制止偷窃电现象，提高企业的经济效益，减轻工人劳动强度，提高企业的工作效率。负荷管理是在抄表数据的基础上，自动完成电量统计和分析，得到电能消耗模式和识别主要的耗电源，自动生成曲线图表、整理电费账单，帮助用户有效的管理负荷，定时送断电，控制波峰电价时的用电，减少非正常耗电，最终实现降低电能花费的目的。负荷控制指对用电开关或表计开关的远程跳、合闸控制，包括遥控跳闸、电量控制和功率控制三种方式。

（1）遥控跳闸

也称“立即跳”，主站下发跳（合）闸命令，终端立即执行跳（合）闸。另外，表计参数设定如用户需量的变更、合同终止等，也是通过遥控命令完成的。

（2）电量控制

指用户用电超过规定的有功电量定值时被自动跳闸，是按电量设定值进行控制。电量控制包括用电量控制、时间-电量控制、电费控制、保电等形式。

（3）功率控制

功率控制指用户用电实时功率超过规定功率值时被自动跳闸，是按功率设定值进行控制，包括按时段控制、厂休控制和紧急压负荷控制等。

照明监控的主要内容包括：建筑物内照明、站台照明、广场照明、景观照明、广告牌照明，以及应急照明、EPS（应急电源系统）等。

照明监控可选择DDC直接控制、现场总线监控、电力载波监控等方式。其中，基于电力载波通信技术的监控系统由于抗电磁干扰能力差、传输距离不稳定，因此不适合用于大中型车站照明监控。

所述的送排风系统监控装置用于实现排风机和送风机运行状态的监视和控制，按时间程序自动启/停排风机和送风机，按消防信号启/停排烟风机，按封闭式建筑屋内的一氧化碳浓度启/停排风机和送风机；

设备监控点： 

1）风机开/关控制（DO）

2）风机开/关状态（DI）

3）手动自动/选择（DI）

4）风机故障报警（DI）

系统实现的监控功能：

按时间程序自动启/停送风机，具有任意周期的实时时间控制功能。

监测送排风机的运行状态和故障信号，并累计运行时间。

排烟风机与消防信号连锁，火灾信号确认后，将开启排烟风机。

在封闭式建筑屋内设置CO（一氧化碳）浓度传感器，通过监测CO浓度启停送/排风机，并相应开启新风门，可达到有效节能并保证空气质量。

中央站彩色图形显示，记录各种参数，包括状态、启停时间、累计运行时间及其历史数据等。

所述的新风系统监控装置包括送风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、风阀执行器、电动调节阀、电动蒸汽加湿调节阀，用于实现送风温度自动控制、送风湿度自动控制、过滤网堵塞报警、新风机启停控制、联锁保护控制和节能运行控制。

新风机监控点：

1）风机开关控制 (DO)

2）风机运行状态（DI）

3）风机开关状态（DI）

4）风机故障（DI）

5）风机跳闸警告（DI）

6）定风量风阀状态监视（DI）

7）定风量风阀控制（DO）

8）过滤网状态监视（DI）

9）冷/热水电动阀调节控制（AO）

10）送风/新风温湿度测量 （AI）

系统实现的监控功能：

1）送风温度自动控制：冬季时，根据传感器实测的温度值自动对热水阀开度进行PID运算控制，保证新风机送风温度达到设定温度的要求；反之，夏季根据传感器实测的温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制。通过调节水阀的开度，使送风温度达到用户的设定值。

2）送风湿度控制：根据湿度传感器的实测值自动对加湿阀进行PID运算控制，保证送风湿度达到用户的湿度设定值。

3）过滤网堵塞报警：空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间。

4）新风机启停控制：根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定时启停新风机，自动统计新风机运行时间，提示定时对新风机进行维护保养。

5）联锁保护控制：风机停止后，新风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；当温度过低时，进行防冻保护，开启热水阀，关闭风门，停风机。

6）节能运行，包括：

（1）间歇运行：使设备合理间歇启停，但不影响环境舒适程度。

（2）最佳启动：根据建筑物人员使用情况，预先开启空调设备，晚间之后，不启动空调设备。

（3）最佳关机：根据建筑物人员下班情况，提前停止空调设备。

（4）调整设定值：根据室外空气温度对设定值进行调整，减少空调设备能量消耗。

（5）夜间风：在凉爽季节，用夜间新风充满建筑物，以节约空调能量。

所述的空调系统监控装置包括混风温湿度传感器、回风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、压力传感器、风阀执行器、电动调节阀、电动加湿调节阀，用于实现回风温度自动控制、回风湿度自动控制、过滤网堵塞报警、空气质量调节、空调机组启停控制、联锁保护控制和节能运行控制。

空调机组监控点：

1）风机开关控制（DO）

2）风机运行状态（DI）

3）风机开关状态（DI）

4）风机故障（DI）

5）风机跳闸警告（DI）

6）定风量风阀状态监视（DI）

7）定风量风阀控制（DO）

8）过滤网状态监视（DI）

9）冷/热水电动阀调节控制（AO）

10）回风/新风温度测量（AI）

控制系统的现场元件由混风温湿度传感器、回风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、压力传感器、风阀执行器、电动调节阀、电动加湿调节阀组成。

系统实现的监控功能：

1）回风温度自动控制：冬季时，根据传感器实测的回风温度值自动对热水阀开度进行PID运算控制，保证空调机组回风温度达到设定温度的要求；反之，夏季根据传感器实测的回风温度值自动对冷水阀开度进行PID运算控制。通过调节水阀的开度，使回风温度达到用户的设定值；在过渡季节则根据室外送入新风的温湿度自动计算焓值，并与室内回风的焓值进行PID运算，其结果将自动控制新风阀、回风阀、排风阀的开度，以达到自动调节混风比的作用。

2）回风湿度控制：根据湿度传感器的实测值自动对加湿阀进行PID运算控制，保证回风湿度达到用户的湿度设定值。

3）过滤网堵塞报警：空气过滤器两端压差过大时报警，并在图形操作站上显示及打印报警，并指出报警时间。

4）空气质量调节：在重要场所设置二氧化碳测量点，根据测量值的浓度自动调节新风比。

5）空调机组启停控制： 根据事先设定的工作时间表及节假日休息时间表，定时启停空调机组，自动统计空调机组的运行时间，提示定时对空调机组进行维护保养。

6）联锁保护控制：风机停止后，新回排风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭；风机启动后，其前后压差过低时故障报警，并联锁停机；当温度过低时，进行防冻保护，开启热水阀，关闭新风门，停风机，并在图形操作站上显示报警。

7）节能运行，包括：

（1）间歇运行：使设备合理间歇启停，但不影响环境舒适程度。

（2）最佳启动：根据建筑物人员使用情况，预先开启空调设备，晚间之后，不启动空调设备。

（3）最佳关机：根据建筑物人员上、下班情况，提前开启或停止空调设备。

（4）调整设定值：根据室外空气温度对设定值进行调整，减少空调设备能量消耗。

（5）夜间风：在凉爽季节，用夜间新风充满建筑物，以节约空调能量。

所述的制冷站系统监控装置包括水温传感器、水流量计、水压传感器、压差开关、液位传感器、电动蝶阀及执行器、压差旁通阀及执行器，用于实现冷负荷需求计算、冷水机组启停联动控制、冷却水温度检测、冷却塔风机状态监测与控制、冷却水管道过滤器状态监测、水泵状态监测与控制、冷水机组状态监测与控制、冷冻水压差控制、膨胀水箱液位监测。

冷水机组监控要点：

1）机组运行状态

2）机组故障讯号

3）机组手/自动状态

3）机组冷却水和冷冻水水流状态

4）机组冷冻水和冷却水电动阀门控制和状态

5）冷水机组启停台数控制

6）冷冻水回水温度

7）冷冻水供水流量

8）冷冻水回水流量

9）冷却水供水温度

10）冷却水回水温度

11）冷冻水温度再设定

12）冷冻水供回水压力差

13）旁通阀控制

14）冷媒泄露浓度监测及报警

15）冷媒泄露报警装置的状态

16）排风机开关控制

冷冻水泵及冷却水泵监控要点：

1）水泵开关控制

2）水泵运行状态

3）水泵故障报警

4）水流状态显示

5）水泵电动阀控制和状态

6）冷冻水和冷却水处理系统运行状态和故障讯号

冷却塔监控要点：

1）冷却塔风机启停控制

2）冷却塔风机过载报警

控制系统的现场元件由水温传感器、水流量计、水压传感器、压差开关、液位传感器、电动蝶阀及执行器、压差旁通阀及执行器组成。

系统实现的监控功能：

1）冷负荷需求计算：根据冷冻水供、回水温度和供水流量测量值，计算建筑空调实际所需的冷负荷量，并可决定开启冷水机组的数量，达到节能的目的。

2）冷水机组启停联动控制：开启冷却塔风机、开启冷却水蝶阀、开启冷却水泵，开启冷冻水蝶阀、开启冷冻水泵、开启冷冻机组；停止反之。

3）冷却水温度检测：根据冷却水供回水温度，自动控制冷却塔风机的启停台数。

4）冷却塔风机状态监测与控制：监测风机的运行状态、故障状态和手/自动状态，控制风机的启停。

5）冷却水管道过滤器状态监测：当过滤网阻塞时，压差开关给出过滤网淤塞报警信号，及时提醒人员对过滤网进行清洗。

6）水泵状态监测与控制：监测水泵的运行状态、故障状态和手/自动状态，控制水泵的启停。

7）冷水机组状态监测与控制：监测机组的运行状态、故障状态，控制机组的启停。

8）冷冻水压差控制：根据冷冻水供回水压差，自动调节旁通调节阀，维持供水压差恒定。

9）膨胀水箱液位监测：根据监测水箱液位传感器，水位超限进行故障报警，使膨胀水箱水位维持在允许范围内。

所述的热交换系统监控装置包括温度传感器、水阀驱动器及控制蒸汽阀，用于实现热水供水温度控制、温度监测、水泵的监测与控制、热交换器及水泵的选用控制。

监控内容：

1）热源供/回水温度 （AI）

2）循环热水供/回水温度 （AI）

3）热水总回水管水流量（AI）

4）热水交换器电动阀控制（AO）

5）热交换器供水温度（AI）

6）热水循环泵控制（DO）

控制系统的现场元件由温度传感器、水阀驱动器及控制蒸汽阀组成。

系统实现的监控功能：

根据实际热水量需求控制热交换器及水泵运行台数，以达到节能效果。

1）热水供水温度控制：由热水温度设定值与供水管的温度值比较作PID运算，控制电动蒸汽阀的开度，保持热水供水温度。

2）温度监测：监测蒸汽温度、热水供水温度及总管供水温度，确保系统操作正确。

3）水泵的监测与控制：监测水泵的运行状态、故障状态，控制水阀的启停。

4）可根据程序安排，每次启动不同的热交换器及水泵，从而增加设备寿命。

所述的给排水系统监控装置用于实现对给水系统的监控和对排水系统的监控：

对给水系统的监控：监测水泵的运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间；水泵启停控制，生活水箱低液位时，启动水泵，生活水箱高液位时，停止给水泵；工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行；在图形操作站上显示水流状态；水箱高低液位显示及报警；

对排水系统的监控：监测潜水泵运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间；潜污泵启停控制，集水井超高液位报警，高液位时，启动水泵，集水井低液位时停止水泵。

给水系统监控点：

1）生活水泵开/关控制（DO）

2）生活水泵开/关状态（DI）

3）生活水泵手动/自动状态（DI）

4）生活水泵故障报警（DI）

5）蓄水池/箱高、低水位报警（DI）

6）水箱、生活水池高、低水位报警（DI）

对给水系统实现的监控功能：

1）监测水泵的运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间。

2）水泵启停控制。生活水箱低液位时，启动水泵；生活水箱高液位时，停止给水泵。

3）工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行。并互为备用水泵实现轮换工作。

4）在图形操作站上具有水流状态显示。

5）水箱高低液位显示及报警。水池水位显示及高、低液位、超高溢流报警等。

排水系统监控点

1）地下集水井超高、低液位报警（DI） 

2）排/污水泵开/关控制(DO)、开/关状态（DI）

3）手动/自动状态及故障报警（DI）

对排水系统实现的监控功能：

1）监测潜水泵运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间。

2）潜污泵启停控制。集水井超高液位报警：高液位时，启动水泵；集水井低液位时停止水泵。

对上述给排水设备记录其运行情况，生成趋势图，并打印报表。系统通过彩色三维图形显示，显示不同设备的状态和报警，显示每个参数的值，通过鼠标任意修改设定值，以求达到最佳工况。同时累计水泵及其他给排水设备的运行时间。

所述的电扶梯系统监控装置用于实现电梯及扶梯启停状态的监视及控制，并监视电梯所处楼层状态、故障状态、运行方向、照明状态、保险装置状态。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：它包括中央监控站、控制层、现场层和网络层，中央监控站包括监控工作站、报表/维护工作站、数据库服务器、Web服务器、通信服务器、打印机、投影系统、UPS电源系统和GPS定位系统；控制层包括DDC控制器、PLC控制器和智能控制器，用于完成现场机电设备的数据采集、状态监视及自动控制；现场层包括用于完成现场机电设备数据采集的多种传感器、用于输出控制场机电设备的执行机构；中央监控站中的各部件分别通过网络层连接，现场层通过控制层接入网络层。

2.根据权利要求1所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的现场层包括变配电系统监控装置、远程抄表及负荷管理装置、照明系统监控装置、送排风系统监控装置、新风系统监控装置、空调系统监控装置、制冷站系统监控装置、热交换系统监控装置、给排水系统监控装置和电扶梯系统监控装置；

变配电系统监控装置通过现场总线和通信机接入通信网络，空调系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，送排风系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，给排水系统监控装置通过DDC控制器或PLC控制器接入通信网络，电扶梯系统监控装置通过智能控制器接入通信网络，照明系统监控装置通过现场总线和网关接入通信网络。

3.根据权利要求2所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的变配电系统监控装置用于实现高压开关柜的监视、变压器的监视、低压配电的监视及发电机组的监控，高压开关柜的监视包括高压主进开关状态监视，高压母联开关状态监视，变压器进线开关状态监视和高压侧电压、电流监视；变压器的监视用于监视变压器的温度及变压器风机运行状态；低压配电的监视包括对消防/非消防电源出线开关状态监视，对其电压和电流的监视，对供配电功率因数及频率的监视；发电机组的监控包括发电机运行状态监视，发电机状态、配电瓶断路器状态控制，故障状态监视，油箱高低油位监视，蓄电池状态监视。

4.根据权利要求2所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的远程抄表及负荷管理装置用于实现远程自动抄表、负荷管理和负荷控制，负荷控制指对用电开关或表计开关的远程跳、合闸控制，包括遥控跳闸、电量控制和功率控制三种方式。

5.根据权利要求2所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的送排风系统监控装置用于实现排风机和送风机运行状态的监视和控制，按时间程序自动启/停排风机和送风机，按消防信号启/停排烟风机，按封闭式建筑屋内的一氧化碳浓度启/停排风机和送风机；所述的新风系统监控装置包括送风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、风阀执行器、电动调节阀、电动蒸汽加湿调节阀，用于实现送风温度自动控制、送风湿度自动控制、过滤网堵塞报警、新风机启停控制、联锁保护控制和节能运行控制。

6.根据权利要求2所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的空调系统监控装置包括混风温湿度传感器、回风温湿度传感器、防冻开关、压差开关、压力传感器、风阀执行器、电动调节阀、电动加湿调节阀，用于实现回风温度自动控制、回风湿度自动控制、过滤网堵塞报警、空气质量调节、空调机组启停控制、联锁保护控制和节能运行控制。

7.根据权利要求2所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的制冷站系统监控装置包括水温传感器、水流量计、水压传感器、压差开关、液位传感器、电动蝶阀及执行器、压差旁通阀及执行器，用于实现冷负荷需求计算、冷水机组启停联动控制、冷却水温度检测、冷却塔风机状态监测与控制、冷却水管道过滤器状态监测、水泵状态监测与控制、冷水机组状态监测与控制、冷冻水压差控制、膨胀水箱液位监测。

8.根据权利要求2所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的热交换系统监控装置包括温度传感器、水阀驱动器及控制蒸汽阀，用于实现热水供水温度控制、温度监测、水泵的监测与控制、热交换器及水泵的选用控制。

9.根据权利要求2所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的给排水系统监控装置用于实现对给水系统的监控和对排水系统的监控：

对给水系统的监控：监测水泵的运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间；水泵启停控制，生活水箱低液位时，启动水泵，生活水箱高液位时，停止给水泵；工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行；在图形操作站上显示水流状态；水箱高低液位显示及报警；

对排水系统的监控：监测潜水泵运行状态、故障报警、手/自动转换状态，并记录运行时间；潜污泵启停控制，集水井超高液位报警，高液位时，启动水泵，集水井低液位时停止水泵。

10.根据权利要求2所述的一种铁路站房机电设备监控系统，其特征在于：所述的电扶梯系统监控装置用于实现电梯及扶梯启停状态的监视及控制，并监视电梯所处楼层状态、故障状态、运行方向、照明状态、保险装置状态。