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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、節假日及季節不同而波動，因此客流量與地鐵能耗之間存在著密切相關性。此外，可視化節能管理系統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。在地鐵設計建設階段就充分考慮構建可視化節能管理系統，則可以累計保存地鐵設備系統能耗歷史數據，為其他線路運營管理提供寶貴的經驗數據；也可為地鐵運營能源消耗與客流量的相關性研究提供重要的原始數據檔案，也為后續線網規劃建設、設備選型、運營組織管理提供決策依據。

可視化節能管理系統總體構架

構建地鐵可視化節能管理系統的總體目標是：從地鐵運營管理和節能管理兩個角度出發，一方面要努力提高地鐵運營安全管理水平與服務質量，另一方面要盡可能降低地鐵運營的綜合成本，以實現地鐵建設與運營的可持續發展。在地鐵運營中，設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、舒適的乘車環境是地鐵服務的質量保證；同時，就目前的地鐵運營現狀來看，國內很多地鐵運營公司都處于虧損狀態，地鐵運營成本主要由工資及相關費用、運營能耗、生產維修成本、營運費、管理費用、主營業務稅金及附加、[1]設備折舊、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，國內地鐵運營公司紛紛立項進行能耗科研課題的攻關，地鐵設備節能研究已成為設備廠家以及地鐵業主共同關心的主旋律。右圖為地鐵可視化節能管理系統總體構架。

地鐵可視化節能管理系統分析

1地鐵設備系統能耗分析

隨著城鎮化進程的不斷推進，必然產生城市人口數量劇增，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，已經成為擺在城市管理者面前無法逃避的問題。發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成本高，地鐵運營過程所消耗的電能也相對較大。根據北京、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用電，通風空調及給排水用，車站、場段及區間照明，電扶梯用電，通信設備、綜合監控設備等弱電設備系統用電等方面。[2]地鐵列車牽引用電量比例約占45%（B型車），通風空調、電扶梯合計耗電比例約占50%（南方地區）。牽引供電、通風空調、電扶梯、車站照明等電能消耗和約占地鐵運營系統總電耗的90%左右，牽引供電、通風空調、電扶梯等設備是節能必須首先考慮的對象。因此，在設計及設備選型過程中，應該對地鐵主要用電設備以及持續性運轉的大負荷容量設備加強能源管理和監控，并對采用變頻等節能技術措施的設備做好經濟技術考核和對比分析工作，為不斷改善運營管理和節能管理提供決策依據。

2地鐵可視化節能管理系統可行性分析

一般來說，地鐵主要節能降耗措施包括控制節能、設備節能、管理節能等，根據地鐵設計的具體情況，采取相應的節能措施，按照地鐵系統的特點可分為：（1）線路設計與運營組織節能（2）車輛空調、照明等節能（3）牽引供電系統節能（4）通風空調及給排水系統節能（5）設備監控系統節能（6）電扶梯節能（7）車站、全殲照明系統節能以上所列節能設備系統，一般在設計階段，設計單位均會根據以往設計經驗對運營設備系統提出節能措施，理論上確實能夠起到一定的節能作用，但是此時設計并未確定具體設備供應商，設計方案無法完全確定，節能目標還不能完全確定。因此要真正實現節能設計目標，甚至優于設計目標，大量的實施工作還得靠招標后續設計設計聯絡、設備深化設計、實驗驗證來實現。而在地鐵運營階段，由于設備系統能耗費用占據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，為了達到可持續節能的目標，在設備充分考慮節能技術的基礎上，考慮實施節能管理，通過構建地鐵可視化節能管理系統，實現精細化與系統化的能源監控、明確節能目標管理，有助于地鐵系統的總體能源調度，并為未來的發展決策提供科學依據。目前，綜合監控系統已在世界范圍內的城市軌道交通工程中成功應用。綜合監控系統采用通用性好、符合國際標準或行業標準的、高可靠性的網絡交換機、服務器和工控機等網絡和計算機產品來構建統一硬件集成平臺，采用模塊式、類似積木結構的多層軟件開發平臺定制應用軟件，采用通用開放的硬件接口及軟件通信協議，以集成和互聯的方式與各接入系統實現信息交換，最終實現對地鐵各相關機電設備的集中監控功能和各系統之間的信息互通、信息共享和協調互動功能。低壓配電柜、環控電控柜內智能網絡的構成是柜內智能儀表通過冗余的現場總線，將數據信息上傳至綜合監控系統。采用這種方式不僅能確保采集的設備電能數據能夠及時發送到監控系統，而且可靠性高、系統構成簡單、經濟，也便于集中管理。可見，地鐵綜合監控系統的工業以太網絡等硬件和底層現場總線等基礎構架，為地鐵可視化節能管理系統的實施創造了非常有利的條件。在此基礎上，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。[3]

3環境、安全因素及視頻檢測系統

3.1環境與安全因素在地鐵可視化節能管理系統中，由于能源管理不是一個獨立的系統，除了構建能耗指標外，還需將地鐵環境的溫度、濕度指標作為一個重要的管控因素。對地鐵內的溫度、濕度和空氣流速等進行有效監控，控制通風風量和溫升，為乘客提供適宜的乘車環境，并在緊急情況下保證乘客的安全；同時對車站建筑內通風空調系統主要包括區間隧道通風系統、車站隧道通風系統、車站公共區通風空調系統（俗稱大系統）、設備用房空調通風系統（俗稱小系統）、車站的水系統的設備加以監控，以保證地鐵正常運營。對于安全裝備要求，在運營管理、系統指揮、設備及外部環境因素等四個方面，存在常規和應急的一系列安全性指令要求，因此在該系統構建中，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的安全。

3.2視頻檢測系統地鐵可視化系統分為系統指標和對象指標兩大類，對象指標的功能實現則是通過智能視頻檢測軟件來實現，可以進行客流的統計，人臉識別、行為識別等多種功能，對乘客的狀態、特征、行動軌跡、乘車習慣等進行有效檢測，實現對車站各區域環境參數的合理控制，以降低能源消耗。

結語

通過地鐵可視化節能管理系統，地鐵運營主管部門可以實現對車站、區間、場段、控制中心等區域進行實時數據的采集，并及時將采集數據發送到能源數據中心對地鐵運營能耗進行分析、審計和評價，對運營設備系統的能源消耗以及各車站、場段、控制中心等管理節能效果進行分析，及時掌握不同時段、不同車站、不同區域能源消耗趨勢，并以報表的形式顯示與輸出，同時也可發現運營管理過程中節能管理薄弱環節，為地鐵運營開展節能減排、節約運營成本、制定科學的能源管理考核指標提供科學依據。地鐵可視化節能管理系統也是確保地鐵可持續發展的科學手段，是地鐵節能管理的發展方向。

作者：黃少熔單位：無錫地鐵集團有限公司