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地鐵客流量在空間上會隨著地鐵線路、站點位置不同而變化，在時間上會隨著時段、節(jié)假日及季節(jié)不同而波動，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，可在地鐵運營中對乘客進行人臉識別、行為識別等功能，以加強地鐵運營的安全性。在地鐵設(shè)計建設(shè)階段就充分考慮構(gòu)建可視化節(jié)能管理系統(tǒng)，則可以累計保存地鐵設(shè)備系統(tǒng)能耗歷史數(shù)據(jù)，為其他線路運營管理提供寶貴的經(jīng)驗數(shù)據(jù)；也可為地鐵運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)的總體目標是：從地鐵運營管理和節(jié)能管理兩個角度出發(fā)，一方面要努力提高地鐵運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營的綜合成本，以實現(xiàn)地鐵建設(shè)與運營的可持續(xù)發(fā)展。在地鐵運營中，設(shè)備運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，就目前的地鐵運營現(xiàn)狀來看，國內(nèi)很多地鐵運營公司都處于虧損狀態(tài)，地鐵運營成本主要由工資及相關(guān)費用、運營能耗、生產(chǎn)維修成本、營運費、管理費用、主營業(yè)務(wù)稅金及附加、[1]設(shè)備折舊、貸款利息等費用組成，其中地鐵能源消耗占運營成本比重比較大。因此，如何持續(xù)性地降低地鐵運營的綜合能耗成為地鐵管理者所面臨的重要課題，國內(nèi)地鐵運營公司紛紛立項進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)化進程的不斷推進，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，同時也不會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營公司對地鐵用電負荷的統(tǒng)計分析，地鐵運營過程中主要能源消耗集中在列車牽引系統(tǒng)用電，通風空調(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），通風空調(diào)、電扶梯合計耗電比例約占50%（南方地區(qū)）。牽引供電、通風空調(diào)、電扶梯、車站照明等電能消耗和約占地鐵運營系統(tǒng)總電耗的90%左右，牽引供電、通風空調(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)性運轉(zhuǎn)的大負荷容量設(shè)備加強能源管理和監(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)濟技術(shù)考核和對比分析工作，為不斷改善運營管理和節(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)的特點可分為：（1）線路設(shè)計與運營組織節(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)計階段，設(shè)計單位均會根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗對運營設(shè)備系統(tǒng)提出節(jié)能措施，理論上確實能夠起到一定的節(jié)能作用，但是此時設(shè)計并未確定具體設(shè)備供應(yīng)商，設(shè)計方案無法完全確定，節(jié)能目標還不能完全確定。因此要真正實現(xiàn)節(jié)能設(shè)計目標，甚至優(yōu)于設(shè)計目標，大量的實施工作還得靠招標后續(xù)設(shè)計設(shè)計聯(lián)絡(luò)、設(shè)備深化設(shè)計、實驗驗證來實現(xiàn)。而在地鐵運營階段，由于設(shè)備系統(tǒng)能耗費用占據(jù)運營成本比例非常大，如何進一步降低電能消耗是擺在運營公司面前的最大壓力。因此，為了達到可持續(xù)節(jié)能的目標，在設(shè)備充分考慮節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，考慮實施節(jié)能管理，通過構(gòu)建地鐵可視化節(jié)能管理系統(tǒng)，實現(xiàn)精細化與系統(tǒng)化的能源監(jiān)控、明確節(jié)能目標管理，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、符合國際標準或行業(yè)標準的、高可靠性的網(wǎng)絡(luò)交換機、服務(wù)器和工控機等網(wǎng)絡(luò)和計算機產(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)實現(xiàn)信息交換，最終實現(xiàn)對地鐵各相關(guān)機電設(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，也便于集中管理?？梢姡罔F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)的實施創(chuàng)造了非常有利的條件。在此基礎(chǔ)上，采用先進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獨立的系統(tǒng)，除了構(gòu)建能耗指標外，還需將地鐵環(huán)境的溫度、濕度指標作為一個重要的管控因素。對地鐵內(nèi)的溫度、濕度和空氣流速等進行有效監(jiān)控，控制通風風量和溫升，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；同時對車站建筑內(nèi)通風空調(diào)系統(tǒng)主要包括區(qū)間隧道通風系統(tǒng)、車站隧道通風系統(tǒng)、車站公共區(qū)通風空調(diào)系統(tǒng)（俗稱大系統(tǒng)）、設(shè)備用房空調(diào)通風系統(tǒng)（俗稱小系統(tǒng)）、車站的水系統(tǒng)的設(shè)備加以監(jiān)控，以保證地鐵正常運營。對于安全裝備要求，在運營管理、系統(tǒng)指揮、設(shè)備及外部環(huán)境因素等四個方面，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，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)指標和對象指標兩大類，對象指標的功能實現(xiàn)則是通過智能視頻檢測軟件來實現(xiàn)，可以進行客流的統(tǒng)計，人臉識別、行為識別等多種功能，對乘客的狀態(tài)、特征、行動軌跡、乘車習慣等進行有效檢測，實現(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)，地鐵運營主管部門可以實現(xiàn)對車站、區(qū)間、場段、控制中心等區(qū)域進行實時數(shù)據(jù)的采集，并及時將采集數(shù)據(jù)發(fā)送到能源數(shù)據(jù)中心對地鐵運營能耗進行分析、審計和評價，對運營設(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)能效果進行分析，及時掌握不同時段、不同車站、不同區(qū)域能源消耗趨勢，并以報表的形式顯示與輸出，同時也可發(fā)現(xiàn)運營管理過程中節(jié)能管理薄弱環(huán)節(jié)，為地鐵運營開展節(jié)能減排、節(jié)約運營成本、制定科學(xué)的能源管理考核指標提供科學(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：無錫地鐵集團有限公司