地铁车站智能化节能改造的应用与实践

地铁车站智能化节能改造的应用与实践

阮剑1,王秀玲2 ,陈炳光1, ,刘伯显,1

1福州地铁集团有限公司， 福建 福州 350000；2福州物联网开放实验室有限公司，  福建 福州 350000

摘要：为了将地铁车站的运营效益整体提高,目前福州地铁车站采用物联网智能化的思路,运用大数据分析技术,从硬件设备管理、能源损耗管理等方面对地铁站台进行了全方面的智能化的改进和升级，并研发出具有产业前景的地铁车站数据智能化管理系统。

关键词：地铁车站；能耗；智能化；节能改造

引言

城市地铁的发展给居民的日常出行带来了极大的便利，但由于轨道交通运营不当造成的能源损耗也日益突出。近年来，地铁安全事件时有发生，这与轨道交通系统的数据采集不及时、不全面、不准确等原因有很大的关系[1]。因此，地铁车站部分系统设备供电、用水设备的节能降耗，对物联网技术实际应用是城市地铁站台能源利用率提高的重要措施。

1地铁车站设备运行数据缺失部分采集研究

地铁站点设备运行数据采集系统与车站的其他专业系统互联,采集各系统信息,通过计算机网络技术、大数据采集及分析、智慧运维、物联网等技术,实现对全站大部分重要设备的集中监控展示[2]。地铁站点的物联网节能改造可以使运营成本极大地减少,可以极大的提高工作人员的工作效率。地铁车站运营事业部负责提供地铁及其设备运行所需的数据，目前车站400V开关柜、AB两端环控电控室、照明配电室以及用水等系统的用电、用水量数据缺失，无法实时分析和定位出用能异常点精准定位，无法有效对能耗进行监测管理。

1.1在车站运营中的能耗现状与分析

目前地铁车站400V开关柜用电数据，只有部分采集，并且只有站内可以查看。通过中央 PSCADA 系统，采集十洋站下端设备能耗数据，或通过其他方式将下端设备的每个回路能耗数据传入单独的能耗管理系统服务器中，用于数据分析。

地铁车站车站A、B两端环控电控室均未安装智能电表，对细分用电数据无法量化统计。通过对环控柜上的电表进行改造，使原有电表变为智能电表，并使用通讯线，与综合监控服务器通信网关相连，进行数据分析，或通过改造为智能电表的方式，将下端设备的每个回路能耗数据传入单独的能耗管理系统服务器中，用于数据分析。

车站照明配电室（商业用电）中车站照明配电室未安装智能电表，对细分用电数据无法量化统计。将车站照明配电室中电表上增加通讯线，与综合监控服务器通信网关相连进行数据分析，或将所有下端设备能耗数据传入单独的能耗管理系统服务器中，用于数据分析。

车站内部生活用水、消防用水进水处、设备区员工厕所及公共区厕所均未安装智能水表，对细分用水数据无法量化统计。将车站内部生活用水、消防用水进水处、设备区员工厕所及公共区厕所处水表改造为智能水表，将各底层设备能耗数据传入单独的能耗管理系统中进行数据分析。

1.2数据采集的智能化升级

通过增加电力监控主机对车站原400V开关柜下端广告灯箱、照明、AFC、通信、信号、FAS、电流、电压、有功功率、无功功率数据进行采集并传输至车站能耗管理系统中进行分析。一体化监控主机主要适用于数据中心、中小型机房的动力环境监控应用，监控主机提供丰富的本地接口，具有极高的集成度。主机内置电话、短信、邮件报警功能，具备多路RS-485总线接口，多路开关量、模拟量接口；主机内置LoRa网关，可极大简化传感器节点的布线；主机内置4G模块，支持4G网络传输。该机房监控主机可监控：市电、UPS、普通空调、温度、湿度、漏水、新风机、除湿机、消防、烟雾、门禁、红外人体探测等。该监控主机可联网集中监控或单个主机独立运行，部署简单方便、运行稳定可靠。

通过改造增加智能电表采集车站A、B两端环控电控室和车站照明配电室（用电）中的数据，再通过智能监控主机传入车站能耗管理系统进行分析。智能电表不仅具有传统电表的基础计量功能，同时还具有节能、监控、通讯、防窃电等作用，NB-IoT物联网三相电表，是一种采用先进的低功耗集成电路技术和SMT工艺设计制造的新型电能表，具有防潜动逻辑电路，防窃电功能，能够测量当前电流、电压、功率、功率因数、频率等数据，同时还具有触控按钮轮显功能，长按按钮5秒随时可以清除间隔电量功能，独特的NB-IOT通信功能，可以实现远程查询和控制，方便替代传统电表的作用。智能电表的I/O接口，可以与更多的外部设备对接。

升级改造采用的智能水表（简称水表）具备温度传感器、压力传感器等各种传感器的功能，采用先进的超声波测量技术，用于计量流经管道中水流量的仪表。该水表可通过M-BUS接口、RS-485接口可以和其他传感器之间进行通信。协议遵循MODBUS协议（RTU格式）或188协议，若用户订货时提出明确需求，水表的数据通讯可支持用户自定义的协议。

2地铁车站数据智能化管理

2.1车站能耗数据智能化管理系统

随着社会经济的快速发展，能耗使用量也成倍增长，所以在节能能源这个管理过程中看不到、管不到的问题依然大量存在，能源浪费现象难以杜绝

[3]。通过对轨道交通数据采集管理系统的现状分析、问题研究和方案设计,论证了数据采集管理系统升级的必要性与可行性；结合相关技术方案,提出了车站能耗数据智能化管理系统数据采集的升级方案。

车站能耗管理平台基于B/S 架构设计，是目前应用平台的发展方向，并具有分布性强、维护方便即共享性强特点。该系统通过智能化的设备与智能化的软件相结合，能够对水电等能耗使用情况及能耗使用数据进行分类、分项统计，建立真实的能耗使用图表，在监管的过程中能及时发现在能耗的使用过程中出现的异常变化情况，如电表有能耗数据产生，则可能存在漏电缺电的现象。车站能耗数据智能化管理系统，便于管理部门进一步强化监督管理，确保站内全面达到节能减排的效果，建立和完善能效测评、用能标准、能耗统计等各项制度。

2.2车站数据智能化管理系统应用

智能化系统应用到实践中，优势极为明显，比如实用性强、安全性高、便捷度高等，融合大量的现代科学技术，实现系统总体水平的提升，促进系统管理效果和水平的提高，降低运维管理的成本，发挥出新技术的优势，并且可以实现系统优化与改进，才能提高资源利用率，对于当地的经济与社会发展产生积极的作用。

车站数据智能化管理系统建设的核心目标是提升管理效率和服务水平，该系统在地铁的车站实际使用过程中, 在福州地铁6号线十洋站开展车站设备运行数据缺失部分采集研究，并基于采集数据开发车站能耗管理系统软件，便取得了上述效果。因此，地铁车站智能化管理系统必须从智能化远传硬件设备和智能化平台出发，利用各种硬件传感器、大数据分析、科学建模等高科技技术融合，提高地铁各项设备的工作运转能力，提升人员工作效率，为轨道交通提供绿色环保的智能化能耗改造。

结语

随着我国经济快速发展，能源日趋紧张，严重制约了国民经济的发展[4]。因此地铁车站能耗管理是维持地铁正常运行的重要组成部分，也是地铁系统耗能巨大的部分之一，应合理选取智能化管理系统和智能化改造，提高运营效率，有效降低地铁系统能耗。

参考文献

[1]方迎利.城市轨道交通智慧车站设施设备集约化布置方案研究[J].现代城市轨道交通.2022,(6)。

[2]李冰.地铁综合监控系统中的数据转发研究[D].2011

[3]邓敏,赵明桂.城市轨道交通智慧车站建设探讨[D].2020

[4]马伟杰.上海轨道交通10号线新江湾城智慧车站建设探索[J].城市轨道交通研究.2019,(12).7-9,12.