1 引言

　　当前，国内各地轨道交通的规模逐步变大，与传统公 共交通工具相比，虽然城市轨道交通运输的单位人员能源 消耗是传统公共交通的1/9，但其运营总能耗却非常惊人， 按照350万KWh电/km估算，轨道交通电耗占全国总用电的 2.6‰，为了提高能效利用率，统计轨道交通各系统的能耗 将极大地降低能耗损失。本文通过能源管理系统统计各系 统能耗情况，运用人工智能算法和建模仿真技术，改善设 备运行工况，延长设备运行寿命，大幅提升了地铁的智能 化运营水平，降低了地铁运营成本。

　　2 系统介绍

　　智能环控节能子系统运行于智能环控控制柜中，基于 人工智能算法和建模仿真技术，系统可以准确预测未来时 间段内(如两小时)的冷负荷需求，实时调整通风空调系 统的运行模式，在满足车站环境舒适度的前提下，可实现 通风空调系统效率优化，降低运行能耗30%以上，改善设备 运行工况，延长设备运行寿命，大幅提升地铁的智能化运 营水平，降低地铁运营成本。

　　监控对象为：空调风系统，主要包括：新风风机、回 排风机、组合式空调机组;空调水系统，主要包括：冷水 机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔。

　　监控设备的系统图如图1所示。

　　3 系统模型

　　系统基于人工智能算法和建模仿真技术，通过模型构 建、实时数据采集、负荷预测、提前调整和持续优化五个 步骤的循环执行，实现真正的基于负荷预测的风水联调。

　　· 模型构建：结合历史数据对人工神经网络模型进行训 练，找到实际负荷影响因素的强相关的变化规律;

　　· 实时数据采集：获取地铁空调负荷与人流量、气候、 时期等影响因素的内在耦合关系;

　　· 负荷预测：将实时采集的环境变量输入已训练好的神 经网络模型，进行负荷预测;

　　· 风水联调：根据预测的负荷，提前调整地铁通风空调 系统，使地铁通风空调系统提前运行在满足负荷需求的状 态下，并且实现运行效率最高;

　　· 持续优化：结合地铁负荷变化的反馈，进一步使地铁 空调系统在某一时刻的运行状态即能满足负荷需求又能保 持最高效率。

　　4 风水联调

　　地铁通风空调系统是一个复杂的系统，风系统与水系统 之间相互影响，且二者都与地铁负荷变化密切相关，因此考虑 将负荷预测，风系统与水系统联合进行优化。在保障地铁环境 质量的同时，有效的降低地铁车站空调通风系统的运行能耗。

　　风水联调主要是针对地铁的空调大系统、冷水群控系 统展开的，车站的大系统指的是车站公共区系统，包括大 系统回排风机、大系统空调器、相关风阀等，车站大系统 的监控以车站级为主，对站厅、站台公共区的通风空调、 防排烟系统监控，末端负荷发生变化时，所有实时数据反 馈至变风量优化运行模块，优化程序根据站厅、站台实际 温度值和设定值之间的偏差，计算出新的负荷值，并由此 计算新的系统运行风量数据。

　　冷水群控系统联锁控制设备包括冷水机组、冷冻水 泵、冷却水泵、冷却塔风机、电动水阀、冷却塔自动补水 阀及相关传感器、执行器等。风系统进行调整后，送风量 改变。将改变后实时数据反馈至水系统运行优化模块，能 够得到水系统所需提供的冷负荷，将多组水系统设备运行 参数输入能耗模型，输出总能耗最低的优化参数输出。

　　风水联调模型图如图3所示。

　　风水联调主要的流程包括：输入参数-节能模型-输出指 令，智能环控节能控制柜采用一体化整体设计方案，将人 机交互装置、智能控制工控机和智能控制单元进行整体集成安装，有效地利用了控制柜内空间，减少了控制柜在现 场的占地空间。控制柜内安装了通讯协议转换单元，可以 直接通过Modbus或RS485通讯协议同其他系统进行接口对 接，易于现场安装和实施，通过智能控制柜的PLC将控制设 备的数据全部采集，然后使用设备的额定参数结合系统实 时参数反馈，进行智能运算，控制设备启停，保证工艺“过 程最佳”，选择冷水机组，保证COP“效率最优”，配置设 备运行数量，保证系统“能耗最低”。

　　5 性能优化

　　基于数据机器学习的方法，优化模型能够准确的分析 出各设备的实际运行特性和运行规律。随着数据的不断积 累，优化模型能够进行不断的自我完善，然后将数据进行 调整，在控制系统用进行节能控制的应用，检测节能的效 率，基于实际运行数据，能够准确地分析出各设备的实际 运行特性和运行规律，不断地对数据的精确度进行自我完善。

　　6 效果验证

　　通过运行节能控制系统，使节能优化控制程序输出各 设备最优运行参数，通过设备运行参数计算出能耗，与实 际能耗相比节约 33.51%(见图4) 。

　　· 数据收集：1、制冷季四个典型工况的气象参数、客 流信息;2、通风空调系统设备的配置和性能参数;3、制 冷季四个典型工况的通风空调系统的实际能耗;

　　· 节能优化控制： 1、完成四个典型工况的冷负荷计 算;2、完成节能优化控制程序运行;

　　· 系统输出：1、合理分配冷水机组运行台数及负荷; 2、保证满足系统流量前提下水泵能耗最小;3、优化大系 统运行模式及风机能耗。

　　7 总结

　　应用智能节能控制系统，更大程度地实现了节能、减排的预期效果。通过 先进技术应用和数据统计分析，定量的 能耗分布和主要能耗指标的精确计量， 挖掘节能空间和潜力，促进节能增效、 减排环保，为轨道交通可持续发展和经 济社会效益提供技术支持。