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摘要：气候环境实验室在高速列车上模拟各种天气状况是铁路研究人员和相关专家越来越接受和使用研究方法，以研究火车车辆的通风和空调系统。但是，怎样才能让气候条件模拟更准确、更有效，最重要的是开发和完善气候实验室的测量和监视系统。
关键词：气候环境实验室；测控系统；设计
由于铁路技术的不断创新和快速发展，高速列车的环境已成为研究人员，专家和科学家的准备工作中特别关注的问题。高速行驶时，火车面临各种天气条件。在这种情况下，为旅客提供更为舒适和卫生的火车轿厢介质非常重要。因此，在建造高速火车之前，需要在火车中测试空调系统。主要目的是测试火车轿车的均匀性，分布情况和空气供应。这对于空调和通风系统的预先目标分析和调试很有用，因此通过专门改进空调和通风系统，可以更好地满足列车运行的需求
1气候环境实验室测控系统功能需求分析
1.1气候环境实验室测控系统试验配置管理
在执行针对气候的特殊适应性测试时，首先需要进行测试配置，然后将内容配置内容保存。测试配置内容包含：
（1）确定测试类型
顾名思义，气候媒体测试确定了应在工作中包括哪些技术系统。
（2）考试准备
测试过程将计算测试负载的要求，并根据系统数量和测试时间为每个系统执行功耗。每个技术系统都经过自我测试，并显示其自己的测试结果，以确保每个技术系统均正常运行。
（3）准备测试程序
由于测试过程涉及多个技术系统的相互作用，因此操作员必须根据测试要求分离每个技术系统的控制命令信号，并沿一些临时路线配置测试程序。在每个步骤的定义中，需要指定子系统测试，逻辑通道，命令参数，持续时间和在此步骤中要控制的条件[1]。
1.2气候环境实验室测控系统试验过程控制
编译测试配置文件后，综合测控系统为每个过程子系统控制器发布配置文件。操作员可以实时跟踪工作站上每个过程子系统的健康和环境参数的变化（包括变化），并可以随时提交控制建议。如果在测试过程中偏离标准，则需要发出警报，并根据标准偏差的原因执行相应的错误处理。或者，可以在停止实验时完成每个系统的协调控制，查看测试的常规过程，实现环境和气候参数的目标值以及执行特定的气候模拟。
1.3气候环境实验室测控系统试验数据管理
测试测试数据由两部分组成。其中包括测试管理过程信息，例如测试过程中的环境参数更改以及有关过程设备状态的信息。这些是确保使用气候模型进行常规测试的过程数据。来自气候建模环境的响应数据由特殊的数据收集系统记录。全面的测量和控制系统可实现各种请求，过程发现和数据分析。测试数据可以根据测试要求以表格，图表，图形和其他方式显示，还可以生成有关测试结果和分析结果的报告[2]。
2气候环境实验室控制系统架构设计
由于拥有众多的技术系统和气候环境分配设施，因此加强了设备管理和测试，以确保安全运行以及对调试和操作的安全测试控制。该系统的可靠性和灵活性包括对担保机构的控制，对实验室系统的系统和结构的应用要求，基于分布式控制系统架构的综合测量控制和实验室控制系统。该系统是通用的分布式控制系统，可以将其分为三个层次。集中控制的级别是集中执行的，并在过程管理过程中进行分析以实现气候配置和管理。环境测试：烟雾控制，人员控制和现场设备控制。换句话说，它独立运行软件并调整每个子系统的工作。现场设备领域在每个技术系统的底部都包括各种操作机制和分布式存储。
2.1气候环境实验室测控系统中央管理层
（1）企业家的工作场所
操作员，测量和传输以及技术系统设备之间的人机界面。操作员可以进行现场准备和测试的控制。
（2）工程师车间
工程师用来创建测试程序，分析测试数据和验证测试过程的驾驶室。如果工人的工作场所出现故障，可以采取控制措施。
（3）数据服务器
它在测试过程中用于存储各种数据，并根据用户权限提供对数据的访问。
（4）配电工作站
在实验室中执行能量设备的能量分配，控制设备能量消耗，计算能量使用量和最大能量时间，并控制实验室中用于实验室的能量消耗。
（5）音视频监控工作站
视频监控系统可以根据测试要求和语音观察，搜索并切换对用户重要的视频数据，并可以控制指挥官与操作员之间的语音对话。
（6）数据采集工作站
具体来说，它收集和处理样品响应数据，列车上安装的设备数据以及用于压力样品的实时环境建模参数。
（7）可视化工作站
可以进行环境测试和测试过程演示。模拟测试包括测试过程的准备，建模和建模，这些过程可以基于真实测试的参考和分析。测试过程的演示包括气候测试和技术视频回放[3]。
（8）打印机
完整的打印测试数据
2.2气候环境实验室测控系统过程控制层
过程控制过程包括三个部分：用于环境建模的基本控制系统，用于环境建模的特殊控制系统和附件管理系统。每个部分的功能如下：
（1）基本环境建模系统
基本的环境建模系统用于控制回收系统，冷却系统，加热和冷却系统，室外空气系统，冷却水系统，锅炉系统和压力平衡系统之间的相互作用。环境中的温度，湿度和压力控制。
①PLC空气循环系统：根据测试要求，选择布置气流的空气处理室。通过设置回收单元中热交换器的入口温度和制冷剂温度，您可以控制回收单元中的空气温度，包括除霜控制，制冷剂充入和冲洗热量。②带有冷却/加热系统PIC：控制制冷剂循环路径并完成制冷剂供应。③PLC室外系统：它通过控制本机外部的空气进行操作。控制外部空气的温度和湿度。④PLC冷却剂系统：用于设置冷却剂冷凝器的冷却剂。⑤Pic锅炉系统：控制实验室的温度，压力和蒸汽消耗。⑥压力补偿系统：PLC室外空气系统，安装了积极的环境主控制器以控制实验室中的微小过压：它收集环境温度，湿度和压力数据以管理液位设置，环境管理体系和列车周围空气的完整性。
（2）特殊环境模拟控制系统
特殊的环境模拟系统与基本的环境建模系统配合使用，可对暴雪，雨，雪，雾和太阳光线等生态友好的环境进行建模。
①空气-水控制系统：水-空气控制系统控制水和压缩空气，以模拟雪，雾和冰雨，水和煤气管道。监视相关设备的流量和运行状况雪，雾和冰系统使用的设备带有多条净水管线，因此水和空气保持一致。②PLC减少雨雾：有许多方法可以控制雨，雨和雾电磁阀，并且使用带玻璃的雨和雾的PLC电动控制阀来控制这些阀。③故障系统的PLC：人造照明系统有自己的控制器进行控制。水和空气混合后的降雪强度。④鼓风机系统控制器：调节频率以调节风扇组的吹送速度。⑤蓄水系统PLC：控制水循环的流量，压力和路径。⑥太阳辐射系统：许多独立的设备，在机器命令占据较高位置后会自动应用太阳辐射建模。
（3）辅助设备管理系统，辅助系统
控制功能包括：周围房间的门状态监控，个人通道门，隔热门和压力补偿窗，远程或本地控制，门窗锁（2），位置和状态跟踪。上层运输系统的电动绞车③更改对环境负责的房间与设备所在房间之间的照明控制。④接收火警并通过图形界面显示实验室的火区，具有自动报警，手动/自动灭火器控制，灭火和灭火运行状态显示等功能。⑤实验室使用的气源的压力，流量和流路。
2.3气候环境实验室测控系统现场设备层
现场设备现场主要是指与各个子系统操作控制器相对应的现场设备。例如风扇，控制阀，泵，传感器和数据采集设备。
3气候环境实验室测控系统通讯网络设计
3.1气候环境实验室测控系统网络结构
气候环境实验室需要设计一个网络，其中包括现场设备之间的高速传输，过程控制，更高的可靠性和更轻松的维护级别。每个工作站和PLC都可以提供更广泛的网络和数据交换，例如提供连接端口的远程控制。图1所示的集成式测控系统的体系结构表明，该系统使用了环形星形网络的集成拓扑，中央控制和过程控制级别的基本基础介质。建模管理系统的主网络使用工业环网，以太网，光纤传输介质和通信协议Mod-Bus TCP / IP的拓扑，当网络中的特定节点出现故障时，拓扑将被破坏。它会自动充电，不会产生任何影响。环形网络中的数据传输。当节点通过环网传输数据时，只能单独传输数据，并且数据竞争没有问题。在现场级别，“星形”网络的拓扑使用从各种传感器收集的信号，并通过电连接传输它们，例如4-20 mA或0-10 V，将信号传送到策略管理的技术过程控制过程中的相应控制器。在计算中，控制信号被发送到驱动器。
3.2气候环境实验室测控系统组网方案
集成称重控制和基于工业以太网的气候教育控制系统的网络系统可以分为三个级别：数据管理级别，网络传输级别和检测级别。
（1）数据管理
数据管理级别主要用于实时监控，健康参数自动存储，报告分析和管理指南。这些功能带有特殊的自动检查程序，该程序具有在数据管理级别设计的高级人机界面。
（2）网络传输水平
网络传输级别是使用工业以太网的工业以太网联网系统，网络管理自动化是整个系统的数据传输平台，在执行所有系统功能方面起着重要作用。通过配置交换机，工作站和其他设备，操作员可以查看，支持和管理网络通道级别。
（3）检测水平
检测级别执行两个功能。其中之一是使用检测检测来记录实时气候测试过程的各种参数，并通过PLC通信模块将其传输到工业以太网，其他是下部阀门，风扇，单元，泵等，技术过程控制过程可确保对现场设备进行自动控制[4]。
4结语
测控系统是气候和环境实验室的重要子系统。通过对实验室的功能需求进行分析和分类，可以对环境，气候，测量和控制系统以及实验室测量和控制系统进行全面映射。在设备可扩展性和技术进步方面，它执行气候控制和环境测试的任务，并指导系统设计，在实验室建设过程中进行测量和控制。
参考文献：
[1]雷凯，吴敬涛.现行标准对飞机实验室气候试验的作用[J].装备环境工程，2020，17（12）：20-25.
[2]唐扬刚，马兰，任战鹏.气候环境实验室降/扬雪环境表征方法分析[J].装备环境工程，2020，17（07）：52-56.
[3]杜文辉，李冬梅，吴敬涛.气候环境实验室的温度校准及不确定度评定[J].装备环境工程，2020，17（05）：77-81.
[4]杜文辉.大型气候环境实验室温度场评定方法研究[J].科技与创新，2020（08）：73-74.