bas系统

BAS即是building automation system，也就是我们常谈到的楼宇自动化系统

BAS楼宇自动化系统所涉及的内容众多。

一座现代化建筑往往包括这些设备的全部或大部分。随着建筑物的规模增大，标准提高，这些设备的种类、数量急剧增加，要求的监测控制点可多达几千点至上万点。这些设备和测量控制点一般分散到建筑物的各层和各个角落，因此采用分散管理，就地监测和操作将占用大量人力资源，有时几乎难以实现。BAS利用计算机和网络技术，对这些设备进行集中管理和自动监测，对节省运行人力，保持设备正常，具有极大的意义。同时通过计算机系统及时启停各有关设备，避免设备不必要的运行，又可以节省系统运行能耗。这样，BAS系统的主要目的就是：提高系统管理水平；降低维护管理人员工作量；节省运行能耗.

为了满足轨道交通的运营要求，在车站设置了保障正常运营的照明设备、通风空调设备、给排水设备、屏蔽门系统、自动扶梯等机电设备；同时，为满足在紧急状态的报警、乘客疏散、救灾等要求，在轨道交通车站还设置了火灾报警系统、水消防系统、气体灭火系统、防排烟系统、防烟设备等机电设备和系统。为了实施这些系统和设备相互间的有序联动控制和监视，在轨道交通线上设置了称之为“环境与设备监控系统”（Electrical and Mechanical Control System-EMCS或Building Automatic System-BAS）的自动控制系统，形成了一个强大的轨道交通运营保障系统。^[1]

BRAS（Broadband Remote Access Server，宽带远程接入服务器）是用来完成各种宽带接入方式的宽带网络用户的接入、认证、计费、控制、管理的网络设备，是宽带网络可运营、可管理的基石。什么是IP BRAS？采取高端路由器IP内核架构，拥有超过50G的大容量交换矩阵，IP Packet方式的无阻塞交换，在I/O接口板可运行非IP协议，主要运行IP协议系统软件的电信级BRAS，可称为IP BRAS。　BRAS自1999年开始应用，其演进的形态有明显的三个阶段：

第一代：ATM内核BRAS

第一代BRAS主要是用来将ADSL用户接入IP网络发展起来的，由于ATM及其延伸技术ADSL的计费能力非常弱，不得以叠加了BRAS这样的网关计费设备，用户通过PPPoA或PPPoE的模拟窄带拨号方式进行时长或流量等计费方式，ADSL用户到Internet均需要通过BRAS这个ATM-IP网关。后来，由于LAN接入的用户也无法进行计费和管理，只好采用和ADSL类似的PPPoE方式通过BRAS进行用户认证计费，再路由至Internet。在宽带用户数量较少的发展初期，BRAS集中放置，既解决了计费难题，又高效地分配了少而珍贵的公网IP地址，在应用中，大家还发现这一方式能有效地防止部分攻击，保护核心骨干网络，所以这种组网方式迅速成为“组网宝典”，一直保留了下来。

1999～2001年时主流宽带网络设备是ATM交换机，ADSL DSLAM也仅仅提供ATM类型的端口，造成第一代BRAS均采取ATM内核的方式。随着2001年ATM国际标准化的主要组织ITU向IP标准的全面转向，同时IP以其应用业务种类多、价格低廉迅速占领了桌面，并成功由100M以太网升格到1000M以太网，路由器也迅速研发出622M和2.5G POS接口，高速端口不再是ATM一统天下。而第一代ATM BRAS每端口单价昂贵，很难出高速率和高密度的GE/POS端口，不便于扩容，只能采取网关或旁挂式组网，同时也容易造成单点故障、易出现转发瓶颈，虽然大家对此是既爱又恨，这些ATM BRAS却直接推动了第二代盒式IP BRAS的大量使用。

第二代：盒式IP BRAS

2002～2003年，不少运营商出于成本和技术发展的考虑，在2002年就开始停止扩容ATM网，一些新兴运营商历史上又根本没有建立过ATM网，又能从容地选择性价比更高的LAN和IP DSLAM这样的纯IP接入方式，建设重点就自然转向发展IP城域网，随即管理计费的BRAS设备要求变得端口类型单一（只需要FE/GE）、性价比高的BRAS。部分BRAS厂家于是在为ATM BRAS扩充新研发的GE/FE单板时（采取IP over ATM方式），自然地也将该单板改造成盒式BRAS设备，以满足这部分运营商的需求。

然而，运维部门、技术决策部门在2004年均发现自己的宽带网络中，BRAS已经仿佛变成了“万金油”，网络的不同层面都会出现BRAS的身影，BRAS原先的高效管理和共享IP POOL的集中管理优势，已经被城域内十几台甚至数十台大大小小、功能性能差异巨大的BRAS分割得四分五裂。电信专家们更是深刻地认识到现网的ATM BRAS、盒式IP BRAS不支持组播、不支持MPLS/MPLS VPN、路由和转发能力弱、上行带宽不足、QoS和流量控制功能弱、ACL防病毒攻击能力弱、不支持IPv6等，给网络发展带来了制约和潜在的瓶颈，这些因素，或许在不久的将来，造成难以控制的局面。

第三代：机架式IP BRAS（大容量万兆IP BRAS）

自2004年开始，中国电信运营商已经有针对性地对BRAS使用提出了规范要求，BRAS设备厂家更是基于对IP网络大容量、少节点、广覆盖的理解和应用需求，设计出了第三代IP BRAS。其普遍设计思路是——采用IP内核架构，接入侧（或下行端口）接口类型丰富，能终结各种基于不同技术的接入方式，识别出承载于其上的IP Packet。主要运行IP协议系统软件的电信级BRAS。IP BRAS完全抛弃了传统BRAS的ATM内核设计方式，大幅度突破ATM内核BRAS容量难以超过50G的瓶颈限制。处理性能在大容量的交换矩阵和业界最新、处理能力更强的NP芯片的合力推动下，既能提供ATM BRAS那样丰富的接口类型，又能提供ATM BRAS无法企及的高密度端口，甚至实现高速率的10G端口。特别是在网络适应发展能力上，第三代IP BRAS已经和城域网边缘路由器的功能和性能不相上下，可对上层的Internet、3G、NGN、企业专网和IPv6的数据进行高效的承载和线速转发。

IP BRAS有更好的性价比，组网可以比集中的网关式ATM BRAS更靠近用户，但不会直接与用户连接，中间会有若干的L2汇聚设备，并可通过自身的环状网或其他保护技术实现大容量BRAS的N+1网络安全备份。机架式的第三代IP BRAS非常容易实现性能扩展，高密度/高速率的端口，能实现比第一代ATM BRAS、第二代盒式IP BRAS更多数量的用户接入，还能保障用户数倍于第一、二代BRAS的带宽，典型的例子是可以基本不增加成本的情况下，保障每用户的4Mbps以上带宽。

用户通过特定的方式申请并接入网络，常见的接入方式有拨号接入、静态IP接入、动态DHCP接入以及与VPN相关的一些较复杂接入方式，这里仅介绍前三种方式。

拨号接入方式的工作过程如下：

• 用户在计算机上采用拨号软件，向BRAS发出接入申请。

• BRAS收到用户的申请后，匹配账户属性，决定此用户的认证和计费方式。

• BRAS根据认证和授权的结果，决定是否给用户分配地址和相应的用户属性。

• 用户上线后，BRAS通知后台服务器计费开始，并检测用户是否在线。

• 用户下线后，BRAS回收用户地址，并告知后台服务器计费结束。

• 静态IP接入的工作过程如下：

• BRAS设备上配置好一些准备用于用户静态接入的参数。

• 用户终端手动配置自己的IP地址和DNS等信息。

• 用户终端和BRAS相互学习对方的信息（如ARP）。

• BRAS转发用户的数据报文。

• 动态DHCP接入的工作过程如下：

• 用户终端设置为自动获取地址和DNS。

• 用户通过DHCP获取地址和DNS：

  BRAS做DHCP服务器时，为用户分配IP地址和DNS，并转发用户数据报文。

  BRAS做DHCP中继时，用户IP地址和DNS由DHCP服务器分配，BRAS作为用户的网管，转发用户数据报文。

• BRAS拦截用户上网的第一个TCP报文，并重定向到认证页面。

• 用户在认证页面上填写用户名和密码等信息，进行AAA服务器认证。

• AAA服务器返回认证通过的授权信息，BRAS设备对用户进行相应的用户策略控制；保证按照授权策略进行正常上网。

• 公共区通风空调系统

Ø       俗称大系统，承担调节公共区的温度和湿度，以向乘客和轨道交通工作人员提供舒适的乘车环境和工作环境；同时，承担紧急和灾害状态下的通风、换气和排烟的功能，确保乘客和员工的人身安全。

Ø       该系统的设备主要包括空调机组、空调新风机、回排风机、电动组合风阀、调节阀、防火阀等。该系统主要设置在地下车站，其中通风设备同时兼作车站公共区排烟系统。

• 空调系统

Ø       俗称小系统，主要承担办公用房和设备用房等温度和湿度的调节，以向轨道交通工作人员提供舒适的办公环境，给设备提合适的运行环境；同时，承担灾害状态下的通风、换气和排烟功能，确保员工的人身安全。

Ø       该系统的设备主要包括空气处理机、送风机、回排风机、排风机、调节阀、防火阀等。其中通风设备同时兼作车站设备与管理用房的排烟系统。

• 空调水系统

Ø       主要是为空调系统提供冷却水；

Ø       该系统主要包括冷水机组、冷水泵、冷却泵、二通调节阀等。

Ø 较大规模的空调水系统宜设置分水器和集水器；

Ø       冷水机组、水泵等设备的入口处应安装过滤器或除垢器；

Ø       空调水系统应设置必要的压力表和温度计等传感器；

Ø 当用于安全保护和设备状态监视为目的时，宜选择温度开关、压力开关、风流开关、水流开关、压差开关、水位开关等开关量式输出的传感器，不宜使用连续量输出的传感器。

给排水系统

Ø       给水系统主要是为车站的的生产、生活及消防提供符合水质、水压和水量要求的用水。

Ø排水系统主要是承担车站的废水和污水的分类集中及就近提升排放等。区间的排水设备主要承担地下区间的废水和雨水等的排放。

• 隧道通风系统

Ø       隧道通风系统在正常情况下主要完成隧道的排热和换气，火灾情况下则用于定向排烟和排热及送新风等。

Ø         系统主要包括区间隧道通风（TVF）、射流风机、轨顶和轨旁拍热风机（OTE/UPE）等。

（1）TVF系统。TVF风机一般设于地下车站的两端或区间的中间风井内，主要完成隧道活塞风和机械通风，同时兼火灾时的排烟。该系统的设备主要包括TVF风机、消声器、电动组合风阀等。

（2）射流风机。一般设置在地下车站的出入线、联络线、存车线、渡线等，承担该区域的通风，同时兼火灾时的排烟。

（3）OTE/UPE系统。设置在站台轨行区，为停靠列车在停车期间进行排热。

• 照明系统

Ø 动力照明系统主要用于车站公共区和办公设备区的正常照明、辅助照明和应急照明及为系统和设备提供电力。

Ø       照明主要包括站台、站厅正常和应急照明，广告照明，出入口照明，区间照明，工作照明，事故照明等。

• 电扶梯系统

Ø       该系统主要承担乘客的出入站和设备物品的运送等。

Ø       主要设备包括，自动扶梯，升降电梯。

• 传感器列表

Ø       主要用于环境参数的采集、各种液体流量的测试和计量及控制等。

Ø       传感器主要包括用于检测空气参数的湿度传感器、二氧化碳浓度传感器，用于空调水系统的压力、差压传感器、变送器、电磁流量计、水管式温度计等。执行器主要包括调节二通阀和差压调节阀。

• 机电设备监控

Ø       具有中央和车站二级监控功能；

Ø       BAS控制命令应能分别从中央工作站、车站工作站和车站紧急控制盘（IBP）人工发布或由程序自动判定执行，并具有越级控制功能，以及所需的各种控制手段；

Ø       对设备操作的优先级遵循人工高于自动的原则；

Ø       具备注册和权限设定功能。

• 执行防灾及阻塞模式功能

Ø       能接收FAS系统车站火灾信息，执行车站防烟、排烟模式；

Ø       能接收列车区间停车位置信号，根据列车火灾部位信息，执行隧道防排烟模式；

Ø       能接收列车区间阻塞信息，执行阻塞通风模式；

Ø       能监控车站逃生指示系统和应急照明系统；

Ø       能监视各排水泵房危险水位。

• 环境监控与节能运行管理功能

Ø 通过对环境参数的检测，对能耗进行统计分析，控制通风、空调设备优化运行，通过地铁整体环境的舒适度，降低能源消耗。

• 环境和设备管理功能

Ø       能对车站环境等参数进行统计；

Ø       能对设备的运行状况进行统计，据此优化设备的运行，实施维护管理趋势预告，提高设备管理效率。

地铁BAS监控内容

Ø       正常运营模式的判定及转换；

Ø       消防排烟模式和列车阻塞模式的联动；

Ø       设备顺序启停；

Ø 风路和水路的联锁保护；

Ø       大功率设备启停的延时配合；

Ø       主、备设备运行时间平衡；

Ø       车站公共区和重要设备房的温度调节；

Ø       节能控制；

Ø       运行时间、故障停机、启停、故障次数等统计；

Ø 配置数据接口以获取冷水机组和水系统相关信息；

Ø       若冷水机组带有联动控制功能，则空调水系统冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、风机、电动蝶阀的控制程序由冷水机组承担，BAS仅控制冷水机组的投切、监测空调系统的参数和状态、冷量实时运算、记录及累计。