1 引言

　　當前，國內各地軌道交通的規模逐步變大，與傳統公 共交通工具相比，雖然城市軌道交通運輸的單位人員能源 消耗是傳統公共交通的1/9，但其運營總能耗卻非常驚人， 按照350萬KWh電/km估算，軌道交通電耗占全國總用電的 2.6‰，為了提高能效利用率，統計軌道交通各系統的能耗 將極大地降低能耗損失。本文通過能源管理系統統計各系 統能耗情況，運用人工智能算法和建模仿真技術，改善設 備運行工況，延長設備運行壽命，大幅提升了地鐵的智能 化運營水平，降低了地鐵運營成本。

　　2 系統介紹

　　智能環控節能子系統運行于智能環控控制柜中，基于 人工智能算法和建模仿真技術，系統可以準確預測未來時 間段內(如兩小時)的冷負荷需求，實時調整通風空調系 統的運行模式，在滿足車站環境舒適度的前提下，可實現 通風空調系統效率優化，降低運行能耗30%以上，改善設備 運行工況，延長設備運行壽命，大幅提升地鐵的智能化運 營水平，降低地鐵運營成本。

　　監控對象為：空調風系統，主要包括：新風風機、回 排風機、組合式空調機組;空調水系統，主要包括：冷水 機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔。

　　監控設備的系統圖如圖1所示。

　　3 系統模型

　　系統基于人工智能算法和建模仿真技術，通過模型構 建、實時數據采集、負荷預測、提前調整和持續優化五個 步驟的循環執行，實現真正的基于負荷預測的風水聯調。

　　· 模型構建：結合歷史數據對人工神經網絡模型進行訓 練，找到實際負荷影響因素的強相關的變化規律;

　　· 實時數據采集：獲取地鐵空調負荷與人流量、氣候、 時期等影響因素的內在耦合關系;

　　· 負荷預測：將實時采集的環境變量輸入已訓練好的神 經網絡模型，進行負荷預測;

　　· 風水聯調：根據預測的負荷，提前調整地鐵通風空調 系統，使地鐵通風空調系統提前運行在滿足負荷需求的狀 態下，并且實現運行效率最高;

　　· 持續優化：結合地鐵負荷變化的反饋，進一步使地鐵 空調系統在某一時刻的運行狀態即能滿足負荷需求又能保 持最高效率。

　　4 風水聯調

　　地鐵通風空調系統是一個復雜的系統，風系統與水系統 之間相互影響，且二者都與地鐵負荷變化密切相關，因此考慮 將負荷預測，風系統與水系統聯合進行優化。在保障地鐵環境 質量的同時，有效的降低地鐵車站空調通風系統的運行能耗。

　　風水聯調主要是針對地鐵的空調大系統、冷水群控系 統展開的，車站的大系統指的是車站公共區系統，包括大 系統回排風機、大系統空調器、相關風閥等，車站大系統 的監控以車站級為主，對站廳、站臺公共區的通風空調、 防排煙系統監控，末端負荷發生變化時，所有實時數據反 饋至變風量優化運行模塊，優化程序根據站廳、站臺實際 溫度值和設定值之間的偏差，計算出新的負荷值，并由此 計算新的系統運行風量數據。

　　冷水群控系統聯鎖控制設備包括冷水機組、冷凍水 泵、冷卻水泵、冷卻塔風機、電動水閥、冷卻塔自動補水 閥及相關傳感器、執行器等。風系統進行調整后，送風量 改變。將改變后實時數據反饋至水系統運行優化模塊，能 夠得到水系統所需提供的冷負荷，將多組水系統設備運行 參數輸入能耗模型，輸出總能耗最低的優化參數輸出。

　　風水聯調模型圖如圖3所示。

　　風水聯調主要的流程包括：輸入參數-節能模型-輸出指 令，智能環控節能控制柜采用一體化整體設計方案，將人 機交互裝置、智能控制工控機和智能控制單元進行整體集成安裝，有效地利用了控制柜內空間，減少了控制柜在現 場的占地空間。控制柜內安裝了通訊協議轉換單元，可以 直接通過Modbus或RS485通訊協議同其他系統進行接口對 接，易于現場安裝和實施，通過智能控制柜的PLC將控制設 備的數據全部采集，然后使用設備的額定參數結合系統實 時參數反饋，進行智能運算，控制設備啟停，保證工藝“過 程最佳”，選擇冷水機組，保證COP“效率最優”，配置設 備運行數量，保證系統“能耗最低”。

　　5 性能優化

　　基于數據機器學習的方法，優化模型能夠準確的分析 出各設備的實際運行特性和運行規律。隨著數據的不斷積 累，優化模型能夠進行不斷的自我完善，然后將數據進行 調整，在控制系統用進行節能控制的應用，檢測節能的效 率，基于實際運行數據，能夠準確地分析出各設備的實際 運行特性和運行規律，不斷地對數據的精確度進行自我完善。

　　6 效果驗證

　　通過運行節能控制系統，使節能優化控制程序輸出各 設備最優運行參數，通過設備運行參數計算出能耗，與實 際能耗相比節約 33.51%(見圖4) 。

　　· 數據收集：1、制冷季四個典型工況的氣象參數、客 流信息;2、通風空調系統設備的配置和性能參數;3、制 冷季四個典型工況的通風空調系統的實際能耗;

　　· 節能優化控制： 1、完成四個典型工況的冷負荷計 算;2、完成節能優化控制程序運行;

　　· 系統輸出：1、合理分配冷水機組運行臺數及負荷; 2、保證滿足系統流量前提下水泵能耗最小;3、優化大系 統運行模式及風機能耗。

　　7 總結

　　應用智能節能控制系統，更大程度地實現了節能、減排的預期效果。通過 先進技術應用和數據統計分析，定量的 能耗分布和主要能耗指標的精確計量， 挖掘節能空間和潛力，促進節能增效、 減排環保，為軌道交通可持續發展和經 濟社會效益提供技術支持。