地鐵可視化節(jié)能管理體系

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地鐵客流量在空間上會(huì)隨著地鐵線路、站點(diǎn)位置不同而變化，在時(shí)間上會(huì)隨著時(shí)段、節(jié)假日及季節(jié)不同而波動(dòng)，因此客流量與地鐵能耗之間存在著密切相關(guān)性。此外，可視化節(jié)能管理系統(tǒng)還可以新增智能視頻檢測功能，可在地鐵運(yùn)營中對乘客進(jìn)行人臉識別、行為識別等功能，以加強(qiáng)地鐵運(yùn)營的安全性。在地鐵設(shè)計(jì)建設(shè)階段就充分考慮構(gòu)建可視化節(jié)能管理系統(tǒng)，則可以累計(jì)保存地鐵設(shè)備系統(tǒng)能耗歷史數(shù)據(jù)，為其他線路運(yùn)營管理提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)；也可為地鐵運(yùn)營能源消耗與客流量的相關(guān)性研究提供重要的原始數(shù)據(jù)檔案，也為后續(xù)線網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)、設(shè)備選型、運(yùn)營組織管理提供決策依據(jù)。

可視化節(jié)能管理系統(tǒng)總體構(gòu)架

構(gòu)建地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)的總體目標(biāo)是：從地鐵運(yùn)營管理和節(jié)能管理兩個(gè)角度出發(fā)，一方面要努力提高地鐵運(yùn)營安全管理水平與服務(wù)質(zhì)量，另一方面要盡可能降低地鐵運(yùn)營的綜合成本，以實(shí)現(xiàn)地鐵建設(shè)與運(yùn)營的可持續(xù)發(fā)展。在地鐵運(yùn)營中，設(shè)備運(yùn)行安全和乘客安全始終是地鐵管理中的頭等大事，為乘客提供便捷、舒適的乘車環(huán)境是地鐵服務(wù)的質(zhì)量保證；同時(shí)，就目前的地鐵運(yùn)營現(xiàn)狀來看，國內(nèi)很多地鐵運(yùn)營公司都處于虧損狀態(tài)，地鐵運(yùn)營成本主要由工資及相關(guān)費(fèi)用、運(yùn)營能耗、生產(chǎn)維修成本、營運(yùn)費(fèi)、管理費(fèi)用、主營業(yè)務(wù)稅金及附加、[1]設(shè)備折舊、貸款利息等費(fèi)用組成，其中地鐵能源消耗占運(yùn)營成本比重比較大。因此，如何持續(xù)性地降低地鐵運(yùn)營的綜合能耗成為地鐵管理者所面臨的重要課題，國內(nèi)地鐵運(yùn)營公司紛紛立項(xiàng)進(jìn)行能耗科研課題的攻關(guān)，地鐵設(shè)備節(jié)能研究已成為設(shè)備廠家以及地鐵業(yè)主共同關(guān)心的主旋律。右圖為地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)總體構(gòu)架。

地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)分析

1地鐵設(shè)備系統(tǒng)能耗分析

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，必然產(chǎn)生城市人口數(shù)量劇增，從而造成城市人們出行越來越困難，如何解決人們的出行問題，已經(jīng)成為擺在城市管理者面前無法逃避的問題。發(fā)展城市公交或者私家車在一定層面上確實(shí)能夠解決人們出行問題，但是由于私家車數(shù)量的不斷增加，也會(huì)造成城市交通的擁堵以及城市的污染，發(fā)展何種交通工具能夠合理解決上述問題。當(dāng)今世界最好的解決辦法就是大力發(fā)展城市軌道交通，一方面可以最大限度解決城市交通擁擠，同時(shí)也不會(huì)給城市新增污染問題。但是城市軌道交通除了建設(shè)成本高，地鐵運(yùn)營過程所消耗的電能也相對較大。根據(jù)北京、上海、廣州、深圳、南京等已開通地鐵運(yùn)營公司對地鐵用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)分析，地鐵運(yùn)營過程中主要能源消耗集中在列車牽引系統(tǒng)用電，通風(fēng)空調(diào)及給排水用，車站、場段及區(qū)間照明，電扶梯用電，通信設(shè)備、綜合監(jiān)控設(shè)備等弱電設(shè)備系統(tǒng)用電等方面。[2]地鐵列車牽引用電量比例約占45%（B型車），通風(fēng)空調(diào)、電扶梯合計(jì)耗電比例約占50%（南方地區(qū)）。牽引供電、通風(fēng)空調(diào)、電扶梯、車站照明等電能消耗和約占地鐵運(yùn)營系統(tǒng)總電耗的90%左右，牽引供電、通風(fēng)空調(diào)、電扶梯等設(shè)備是節(jié)能必須首先考慮的對象。因此，在設(shè)計(jì)及設(shè)備選型過程中，應(yīng)該對地鐵主要用電設(shè)備以及持續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)的大負(fù)荷容量設(shè)備加強(qiáng)能源管理和監(jiān)控，并對采用變頻等節(jié)能技術(shù)措施的設(shè)備做好經(jīng)濟(jì)技術(shù)考核和對比分析工作，為不斷改善運(yùn)營管理和節(jié)能管理提供決策依據(jù)。

2地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)可行性分析

一般來說，地鐵主要節(jié)能降耗措施包括控制節(jié)能、設(shè)備節(jié)能、管理節(jié)能等，根據(jù)地鐵設(shè)計(jì)的具體情況，采取相應(yīng)的節(jié)能措施，按照地鐵系統(tǒng)的特點(diǎn)可分為：（1）線路設(shè)計(jì)與運(yùn)營組織節(jié)能（2）車輛空調(diào)、照明等節(jié)能（3）牽引供電系統(tǒng)節(jié)能（4）通風(fēng)空調(diào)及給排水系統(tǒng)節(jié)能（5）設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)能（6）電扶梯節(jié)能（7）車站、全殲照明系統(tǒng)節(jié)能以上所列節(jié)能設(shè)備系統(tǒng)，一般在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位均會(huì)根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對運(yùn)營設(shè)備系統(tǒng)提出節(jié)能措施，理論上確實(shí)能夠起到一定的節(jié)能作用，但是此時(shí)設(shè)計(jì)并未確定具體設(shè)備供應(yīng)商，設(shè)計(jì)方案無法完全確定，節(jié)能目標(biāo)還不能完全確定。因此要真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)，甚至優(yōu)于設(shè)計(jì)目標(biāo)，大量的實(shí)施工作還得靠招標(biāo)后續(xù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)、設(shè)備深化設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來實(shí)現(xiàn)。而在地鐵運(yùn)營階段，由于設(shè)備系統(tǒng)能耗費(fèi)用占據(jù)運(yùn)營成本比例非常大，如何進(jìn)一步降低電能消耗是擺在運(yùn)營公司面前的最大壓力。因此，為了達(dá)到可持續(xù)節(jié)能的目標(biāo)，在設(shè)備充分考慮節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，考慮實(shí)施節(jié)能管理，通過構(gòu)建地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化與系統(tǒng)化的能源監(jiān)控、明確節(jié)能目標(biāo)管理，有助于地鐵系統(tǒng)的總體能源調(diào)度，并為未來的發(fā)展決策提供科學(xué)依據(jù)。目前，綜合監(jiān)控系統(tǒng)已在世界范圍內(nèi)的城市軌道交通工程中成功應(yīng)用。綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用通用性好、符合國際標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的、高可靠性的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、服務(wù)器和工控機(jī)等網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品來構(gòu)建統(tǒng)一硬件集成平臺，采用模塊式、類似積木結(jié)構(gòu)的多層軟件開發(fā)平臺定制應(yīng)用軟件，采用通用開放的硬件接口及軟件通信協(xié)議，以集成和互聯(lián)的方式與各接入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交換，最終實(shí)現(xiàn)對地鐵各相關(guān)機(jī)電設(shè)備的集中監(jiān)控功能和各系統(tǒng)之間的信息互通、信息共享和協(xié)調(diào)互動(dòng)功能。低壓配電柜、環(huán)控電控柜內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成是柜內(nèi)智能儀表通過冗余的現(xiàn)場總線，將數(shù)據(jù)信息上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)。采用這種方式不僅能確保采集的設(shè)備電能數(shù)據(jù)能夠及時(shí)發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)，而且可靠性高、系統(tǒng)構(gòu)成簡單、經(jīng)濟(jì)，也便于集中管理。可見，地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)等硬件和底層現(xiàn)場總線等基礎(chǔ)構(gòu)架，為地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)的實(shí)施創(chuàng)造了非常有利的條件。在此基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)可靠的能源管理分析軟件、硬件，完全可以建立一套完整的、具有先進(jìn)水平的地鐵能源管理系統(tǒng)。[3]

3環(huán)境、安全因素及視頻檢測系統(tǒng)

3.1環(huán)境與安全因素在地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)中，由于能源管理不是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，除了構(gòu)建能耗指標(biāo)外，還需將地鐵環(huán)境的溫度、濕度指標(biāo)作為一個(gè)重要的管控因素。對地鐵內(nèi)的溫度、濕度和空氣流速等進(jìn)行有效監(jiān)控，控制通風(fēng)風(fēng)量和溫升，為乘客提供適宜的乘車環(huán)境，并在緊急情況下保證乘客的安全；同時(shí)對車站建筑內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要包括區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)、車站公共區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)（俗稱大系統(tǒng)）、設(shè)備用房空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)（俗稱小系統(tǒng)）、車站的水系統(tǒng)的設(shè)備加以監(jiān)控，以保證地鐵正常運(yùn)營。對于安全裝備要求，在運(yùn)營管理、系統(tǒng)指揮、設(shè)備及外部環(huán)境因素等四個(gè)方面，存在常規(guī)和應(yīng)急的一系列安全性指令要求，因此在該系統(tǒng)構(gòu)建中，必須把這些安全因素作為約束性指標(biāo)，以保障整體地鐵系統(tǒng)的安全。

3.2視頻檢測系統(tǒng)地鐵可視化系統(tǒng)分為系統(tǒng)指標(biāo)和對象指標(biāo)兩大類，對象指標(biāo)的功能實(shí)現(xiàn)則是通過智能視頻檢測軟件來實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)行客流的統(tǒng)計(jì)，人臉識別、行為識別等多種功能，對乘客的狀態(tài)、特征、行動(dòng)軌跡、乘車習(xí)慣等進(jìn)行有效檢測，實(shí)現(xiàn)對車站各區(qū)域環(huán)境參數(shù)的合理控制，以降低能源消耗。

結(jié)語

通過地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)，地鐵運(yùn)營主管部門可以實(shí)現(xiàn)對車站、區(qū)間、場段、控制中心等區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，并及時(shí)將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到能源數(shù)據(jù)中心對地鐵運(yùn)營能耗進(jìn)行分析、審計(jì)和評價(jià)，對運(yùn)營設(shè)備系統(tǒng)的能源消耗以及各車站、場段、控制中心等管理節(jié)能效果進(jìn)行分析，及時(shí)掌握不同時(shí)段、不同車站、不同區(qū)域能源消耗趨勢，并以報(bào)表的形式顯示與輸出，同時(shí)也可發(fā)現(xiàn)運(yùn)營管理過程中節(jié)能管理薄弱環(huán)節(jié)，為地鐵運(yùn)營開展節(jié)能減排、節(jié)約運(yùn)營成本、制定科學(xué)的能源管理考核指標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)。地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)也是確保地鐵可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)手段，是地鐵節(jié)能管理的發(fā)展方向。

作者：黃少熔單位：無錫地鐵集團(tuán)有限公司