CN210740618U - 地铁新风系统控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种地铁新风系统控制装置，包括：通讯模块、二氧化碳传感器和室外气象参数传感器、控制模块、风阀控制器和在地铁屏蔽门上方安装的新风阀；二氧化碳传感器设置于地铁站台、站厅内，室外气象参数传感器设置于室外，用于采集参数信息，并发送到通讯模块；通讯模块包括多个通讯接口和多种通讯协议，与多个传感器连接，用于将传感器采集的参数信息发送给控制模块；控制模块与通讯模块相连，用于根据传感器采集的参数信息生成运行控制策略，并发送到通讯模块；风阀控制器与通讯模块相连，用于获取通讯模块中的运行控制策略来控制新风阀的开度。该装置不设置风机，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源。

Description

地铁新风系统控制装置

技术领域

本实用新型涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种地铁新风系统控制装置。

背景技术

屏蔽门地铁车站虽然装有全高封闭式站台门，理论上可以将站台和隧道区完全隔离，但是在现实中并不能做到全封闭，在开启扇周边及其他结构连接处都会存在缝隙，导致整个屏蔽门并非完全密闭，列车运行产生的活塞风仍然可以通过屏蔽门的缝隙进入站台。从而导致车站屏蔽门处和出入口处都存在大量无组织渗风，如图1所示。

目前多数屏蔽门地铁车站都设计了机械新风，但考虑无组织新风供应，实际机械新风只有在极少时刻需要开启，同时地铁新风阀存在密闭性不好的问题，导致新风阀即使关闭，也会引入大量新风，导致空调能耗的浪费。

综上所述，现有的地铁机械新风系统不仅对改善地铁站台站厅内的空气品质没有效果，而且会造成地铁车站的能耗浪费。如何有效利用地铁活塞风，改善站台站厅内的空气品质的同时节约地铁运行空调能耗，成为业界亟需改进的目标。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种地铁新风系统控制装置，该装置不设置风机，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种地铁新风系统控制装置，包括：通讯模块、二氧化碳传感器和室外气象参数传感器、控制模块、风阀控制器和在地铁屏蔽门上方安装的新风阀；

所述二氧化碳传感器设置于地铁站台、站厅内，用于采集二氧化碳浓度信息和所述室外气象参数传感器设置于室外，用于采集室外气象参数信息，并将所述二氧化碳浓度信息和所述室外气象参数信息发送到所述通讯模块；

所述通讯模块包括多个通讯接口和多种通讯协议，分别与所述二氧化碳传感器、所述室外气象参数传感器连接，用于将所述二氧化碳浓度信息和所述室外气象参数信息发送给所述控制模块；

所述控制模块与所述通讯模块相连，用于根据二氧化碳浓度信息和所述室外气象参数信息生成运行控制策略，并将所述运行控制策略发送到所述通讯模块；

所述风阀控制器与所述通讯模块相连，用于获取所述通讯模块中的所述运行控制策略，根据所述运行控制策略控制所述新风阀的开度。

本实用新型的地铁新风系统控制装置，通过获取室外气象参数，根据所述室外气象参数计算室外空气焓值；根据所述室外空气焓值的数值范围生成新风系统的运行控制策略。并且不设置风机，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源，节省风机电耗，有效改善地铁站台站厅内的空气品质，减少机房面积，降低了通风系统的施工量。

另外，根据本实用新型上述的地铁新风系统控制装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本实用新型中，还包括：云服务器，所述云服务器与所述通讯模块相连，用于对所有运行数据进行实时存储、检索与计算，并提供用户终端软件。

进一步地，在本实用新型中，还包括：

用户终端，所述用户终端装有所述云服务器提供的所述用户终端软件，用于与所述通讯模块进行无线通讯，实时查看所述新风系统的运行数据及历史运行数据。

进一步地，在本实用新型中，所述控制模块，具体用于，

获取所述通讯模块中所述室外气象参数信息计算计算室外空气焓值；

判断所述室外空气焓值的数值是否在预设范围内；

所述室外空气焓值在所述预设范围内，生成所述新风系统的全新风工况策略；

所述室外空气焓值不在所述预设范围内，生成所述新风系统的智能新风工况。

进一步地，在本实用新型中，所述生成所述新风系统的全新风工况策略后，所述控制模块通过所述通讯模块控制所述风阀控制器，将所述新风系统的所述新风阀的开度调整为100％。

进一步地，在本实用新型中，所述生成所述新风系统的智能新风工况后，

所述二氧化碳传感器按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，计算出二氧化碳浓度平均值，并将所述二氧化碳浓度平均值发送到所述通讯模块；

所述风阀控制器获取所述通讯模块中的所述二氧化碳浓度平均值，根据所述二氧化碳浓度平均值调整所述新风系统的所述新风阀的开度。

进一步地，在本实用新型中，所述根据所述二氧化碳浓度平均值调整所述新风系统的所述新风阀的开度包括：

若所述二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀的开度保持不变；

若所述二氧化碳浓度平均值大于所述预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀的开度增加第一经验常数值；

若所述二氧化碳浓度平均值小于所述预设二氧化碳浓度最小值，则所述新风阀的开度减小第二经验常数值。

进一步地，在本实用新型中，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为所述新风系统通风的动力来源。

进一步地，在本实用新型中，根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定所述新风阀的总开启有效面积，进而得到需要开启的所述新风阀的数量和型号。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型一个实施例的屏蔽门地铁车站中的风平衡示意图；

图2为根据本实用新型一个实施例的地铁新风系统控制装置结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的地铁新风系统控制装置。

图2为根据本实用新型一个实施例的地铁新风系统控制装置结构示意图。

如图2所示，地铁新风系统控制装置包括：通讯模块、二氧化碳传感器和室外气象参数传感器、控制模块、风阀控制器和在地铁屏蔽门上方安装的新风阀；

其中，二氧化碳传感器设置于地铁站台、站厅内，用于采集二氧化碳浓度信息和室外气象参数传感器设置于室外，用于采集室外气象参数信息，并将二氧化碳浓度信息和室外气象参数信息发送到通讯模块；

通讯模块包括多个通讯接口和多种通讯协议，分别与二氧化碳传感器、室外气象参数传感器连接，用于将二氧化碳浓度信息和室外气象参数信息发送给控制模块；

控制模块与通讯模块相连，用于根据二氧化碳浓度信息和室外气象参数信息生成运行控制策略，并将运行控制策略发送到通讯模块；

风阀控制器与通讯模块相连，用于获取通讯模块中的运行控制策略，根据运行控制策略控制新风阀的开度。

进一步地，地铁新风系统控制装置还包括：

云服务器，云服务器与通讯模块相连，用于对所有运行数据进行实时存储、检索与计算，并提供用户终端软件。

进一步地，地铁新风系统控制装置还包括：

用户终端，用户终端装有云服务器提供的用户终端软件，用于与通讯模块进行无线通讯，实时查看新风系统的运行数据及历史运行数据。

其中，用户终端可以为手机，电脑等设备。

进一步地，控制模块，具体用于，

获取通讯模块中室外气象参数信息计算室外空气焓值；

判断室外空气焓值的数值是否在预设范围内；

室外空气焓值在预设范围内，生成新风系统的全新风工况策略；

室外空气焓值不在预设范围内，生成新风系统的智能新风工况。

具体地，若室外空气焓值h_out在预设范围[h_low，h_high]内，系统运行于全新风工况，新风阀门开度K＝100％；若室外空气焓值h_out不在预设范围[h_low，h_high]内，执行智能新风工况算法。

其中h_low为空气焓值预设值的最低值，h_high为空气焓值预设值的最高值。

可以理解的是，地铁新风系统控制装置中设置多个传感器，来采集室外气参数象信息和二氧化碳的浓度信息。通过室外气参数象信息计算室外气象参数的焓值，其中，室外气象参数可以包括室外温度和湿度等其他参数。

进一步地，生成新风系统的全新风工况策略后，控制模块通过通讯模块控制风阀控制器，将新风系统的新风阀的开度调整为100％。

进一步地，生成新风系统的智能新风工况后，二氧化碳传感器按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，计算出二氧化碳浓度平均值，并将二氧化碳浓度平均值发送到通讯模块；

风阀控制器获取通讯模块中的二氧化碳浓度平均值，根据二氧化碳浓度平均值调整新风系统的新风阀的开度。

进一步地，根据二氧化碳浓度平均值调整新风系统的新风阀的开度包括：

若二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则新风阀的开度保持不变；

若二氧化碳浓度平均值大于预设二氧化碳浓度最大值，则新风阀的开度增加第一经验常数值；

若二氧化碳浓度平均值小于预设二氧化碳浓度最小值，则新风阀的开度减小第二经验常数值。

具体地，通过传感器来检测二氧化碳的浓度，传感器可以为二氧化碳传感器，也可以为其他可以检测二氧化碳浓度的传感器，每隔固定采样间隔ΔT，对地铁站厅、站台内的CO2浓度进行采样，并根据采样结果对新风阀门执行开度控制；计算地铁站厅、站台内的CO2浓度平均值；根据CO2浓度平均值，控制新风阀门的开度；若CO2浓度平均值C_avg在预设范围[C_low，C_high]内，新风阀门开度保持不变；若CO2浓度平均值C_avg>C_high，新风阀开度增加ΔK1；若CO2浓度平均值C_avg<C_low，新风阀开度减小ΔK2；其中，ΔK1、ΔK2为经验常数，C_low为CO2浓度预设值的最低值，C_high为CO2浓度预设值的最高值。

进一步地，在本实用新型中，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为新风系统通风的动力来源。

从出入口和隧道流入站台的风，可以认为为车站提供了免费的新风供应。有研究表明，屏蔽门地铁车站无组织新风在近期可以完全满足地铁车站人员新风需求，仅在远期早晚高峰时段可能出现不满足车站人员新风需求的情况。而此时若通过在屏蔽门上部或端头设置部分可开启扇，在早晚高峰车站CO₂浓度超标时，根据需求打开开启扇，则可以充分利用地铁列车在隧道中的活塞风作用，增大隧道与站台、出入口与站厅之间的空气交换程度，为车站提供更多的无组织新风供应。

可以理解的是，地铁新风系统控制装置不设置风动力系统，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源，通过使用可远程控制开关的新风阀门，实现地铁站厅内活塞风风量的控制。

通过控制模块实现该系统的智能化控制。通过设置于地铁站台、站厅内的CO₂传感器及设置于室外的室外气象参数传感器，实现室内外环境的实时监测，并且据实际地铁环境品质要求及室外气象参数，通过智能控制方法对新风阀门控制器发出指令，实现新风阀开度大小的智能控制。

其中，各个数据的传输以通讯模块作为中介进行传输，通讯模块同时集成了wifi、485、zigbee和以太网接口，并同时集成了多种通讯协议，包括标准modbus协议、zigbee协议、tcp/ip协议，以适配工程中常见的多种通讯方式。

系统运行的所有数据将存储于云服务器，用于实现运行数据的实时存储、检索与计算，并提供用户终端软件，用于实现运行数据的实时查看、历史数据检索。

云服务器提供的软件安装在用户的终端中，如手机、电脑等，通过终端可以实时查看地铁的新风系统的工作情况，实时显示监测到的各种数据，还可以人工控制新风系统的运行。

本实用新型实施例的方法，包括全新风优先算法和智能新风算法。还包括新风量计算选型方法，用于在工程设计过程中对系统进行计算选型。

进一步地，在本实用新型中，根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定新风阀的总开启有效面积，进而得到需要开启的新风阀的数量和型号。

具体地，所用计算选型方法将根据地铁设计客流人数计算最大新风需求量，同时采用地铁热环境模拟软件STESS计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，进一步通过试算法确定风阀的总开启有效面积，从而最终确定可开启风阀的数量和型号。

进一步地，本实用新型与传统给的新风系统相比，无需设置风机，完全依靠地铁车辆产生的活塞风提供通风动力，节省风机电耗，并且降低了进入地铁站台展厅的新风总量，并且通过实时监测地铁站台站厅内的空气品质，根据实际使用需求控制新风系统，可有效减少过量的新风所造成的空调负荷浪费。还会减少机房面积，极大的降低了通风系统的施工量。

根据本实用新型提出的地铁新风系统控制装置，不设风机动力系统，利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为系统通风的动力来源。在地铁屏蔽门上方安装新风阀，通过传感器实时监测室内CO2浓度、室外气象参数，根据实际地铁环境品质要求及室外气象参数，通过远程智能控制新风阀开度0～100％的连续调节，为地铁车站提供合适的新风量。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种地铁新风系统控制装置，其特征在于，包括：通讯模块、二氧化碳传感器和室外气象参数传感器、控制模块、风阀控制器和在地铁屏蔽门上方安装的新风阀；

所述二氧化碳传感器设置于地铁站台、站厅内，用于采集二氧化碳浓度信息和所述室外气象参数传感器设置于室外，用于采集室外气象参数信息，并将所述二氧化碳浓度信息和所述室外气象参数信息发送到所述通讯模块；

所述通讯模块包括多个通讯接口和多种通讯协议，分别与所述二氧化碳传感器、所述室外气象参数传感器连接，用于将所述二氧化碳浓度信息和所述室外气象参数信息发送给所述控制模块；

所述控制模块与所述通讯模块相连，用于根据二氧化碳浓度信息和所述室外气象参数信息生成运行控制策略，并将所述运行控制策略发送到所述通讯模块；

所述风阀控制器与所述通讯模块相连，用于获取所述通讯模块中的所述运行控制策略，根据所述运行控制策略控制所述新风阀的开度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

云服务器，所述云服务器与所述通讯模块相连，用于对所有运行数据进行实时存储、检索与计算，并提供用户终端软件。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

用户终端，所述用户终端装有所述云服务器提供的所述用户终端软件，用于与所述通讯模块进行无线通讯，实时查看所述新风系统的运行数据及历史运行数据。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块，具体用于，

获取所述通讯模块中所述室外气象参数信息计算室外空气焓值；

判断所述室外空气焓值的数值是否在预设范围内；

所述室外空气焓值在所述预设范围内，生成所述新风系统的全新风工况策略；

所述室外空气焓值不在所述预设范围内，生成所述新风系统的智能新风工况。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述生成所述新风系统的全新风工况策略后，所述控制模块通过所述通讯模块控制所述风阀控制器，将所述新风系统的所述新风阀的开度调整为100％。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述生成所述新风系统的智能新风工况后，

所述二氧化碳传感器按照固定时间间隔对地铁站厅和站台内的二氧化碳浓度进行采样分析，计算出二氧化碳浓度平均值，并将所述二氧化碳浓度平均值发送到所述通讯模块；

所述风阀控制器获取所述通讯模块中的所述二氧化碳浓度平均值，根据所述二氧化碳浓度平均值调整所述新风系统的所述新风阀的开度。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述根据所述二氧化碳浓度平均值调整所述新风系统的所述新风阀的开度包括：

若所述二氧化碳浓度平均值大于等于预设二氧化碳浓度最小值，且小于等于预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀的开度保持不变；

若所述二氧化碳浓度平均值大于所述预设二氧化碳浓度最大值，则所述新风阀的开度增加第一经验常数值；

若所述二氧化碳浓度平均值小于所述预设二氧化碳浓度最小值，则所述新风阀的开度减小第二经验常数值。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

利用地铁隧道内车辆行驶所形成的活塞风作为所述新风系统通风的动力来源。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，根据地铁设计客流人数得到最大新风需求量，采用模拟软件计算地铁隧道管网及地铁车辆运行所产生的活塞风流体网络特性，通过算法确定所述新风阀的总开启有效面积，进而得到需要开启的所述新风阀的数量和型号。

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