廣州：地鐵圖形命令中心國產(chǎn)化技術(shù)改造

　　廣州地鐵一號線從1997年6月28日開通到現(xiàn)在已經(jīng)有8年多了，一號線FAS（FireAlarmSystem，火災自動報警系統(tǒng)，簡稱FAS）所采用的是美國Simplex最先進的4120網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將完成對所保護地區(qū)的實時火災監(jiān)測、報警和消防聯(lián)動控制。Simplex4120網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)先進，系統(tǒng)非?？煽?，末端設(shè)備定時向系統(tǒng)發(fā)出模擬報警信號，以檢測系統(tǒng)外圍設(shè)備工作情況，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向監(jiān)控中心顯示工作情況。

　　1火災自動報警系統(tǒng)

　　4120網(wǎng)絡(luò)采用對等式的協(xié)議（Peer-to-Peer）最新技術(shù)，結(jié)合Simplex專有的TrueAlarm智能火災探測系統(tǒng)，構(gòu)成最先進的網(wǎng)絡(luò)式火災報警控制系統(tǒng)。每一個直接與4120網(wǎng)絡(luò)通訊的控制盤定義為一個節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以是全功能的4120系統(tǒng)火災報警控制盤FACP）、4120圖形命令中心（GCC），盡管它們具有不同的功能，但在網(wǎng)絡(luò)通訊中具有同等的地位。

　　為達到及保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性，Simplex開發(fā)及采用獨立的通訊協(xié)議。Simplex4120系統(tǒng)采用NFPA72STYLE7操作模式可通過3種不同的通訊介質(zhì)而進行聯(lián)網(wǎng)。Simplex4120網(wǎng)絡(luò)提供3種通訊介質(zhì)：RS-485、光纖及調(diào)制解調(diào)器，通訊輸出為57.6k或9600bit/s。廣州地鐵一號線采用的RS-485通訊最長距離為5200m（采用#18AWG銅線），數(shù)據(jù)傳輸速率為57.6kbit/s　NFPA72STYLE7操作模式在網(wǎng)絡(luò)通訊回路上出現(xiàn)第1個故障工作狀態(tài)下，必須維持正常工作，并保證網(wǎng)絡(luò)的通訊。例如：主線開路、短路及接地等等。主線開路的時候，可以使網(wǎng)絡(luò)由環(huán)型變成總線型進行通信。

　　某些需要由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)測和控制的點被定義為“公共點”，如圖1所示的車站FACP或GCC，并且在其相應的節(jié)點上予以設(shè)定。在多重網(wǎng)絡(luò)控制盤結(jié)構(gòu)中，通過適當?shù)能浖O(shè)定，在作為獨立控制盤的前提下，將同時可以利用對方節(jié)點的一些獨特性能。由于各節(jié)點既相互獨立，又互為補充，故這種4120網(wǎng)絡(luò)被稱為“共享”式網(wǎng)絡(luò)。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)（即Style7的接線方式）進一步提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性，同時Simplex提供的設(shè)備部件均具備線路短路和斷路監(jiān)測及保護功能。GCC可被設(shè)定為各自顯示不同的公共點，這些公共點也許處于關(guān)鍵性的位置，它們的狀態(tài)應當被視為公共信息。這樣，緊急操作指令便可以由對這些關(guān)鍵位置具有最佳視角的控制盤發(fā)出，當某節(jié)點發(fā)生故障時，另一節(jié)點可代行操作。Simplex4120網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備在線巡視功能，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按預設(shè)的程序自動對網(wǎng)絡(luò)上的各部件進行實時檢測，并每4s報告一次外設(shè)的工作狀態(tài)。當一個不正常狀態(tài)被檢測到時，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制面板即以聲光報警信號顯示出來，并顯示出故障設(shè)備的名稱、地址和故障類型，方便維護人員維修。

　　2GCC使用情況

　　目前，廣州地鐵一號線FAS在全線的地下14個車站、OCC、通號樓都設(shè)置有GCC，數(shù)量是17臺。

　　車站人員和環(huán)調(diào)人員基本上都是利用GCC監(jiān)控車站的火災報警情況，該GCC是由美國Simplex公司生產(chǎn)的。GCC由于每天24h不間斷的運行，它們的平均使用壽命約為5000h，即5年半，而一號線的GCC從1998年底開始使用到現(xiàn)在，已經(jīng)達到了使用年限，面臨更換。GCC的工控機為奔騰133，硬盤為2.1G，現(xiàn)在市場上早就停產(chǎn)了。另外，F(xiàn)AS中GCC軟件是采用MS－DOS為核心，用C語言和Windows3.1開發(fā)軟件包編寫、模塊排列的應用軟件，該軟件只適合用于奔騰級的計算機平臺，經(jīng)過測試，軟件無法與目前主流工控機兼容，而且這種奔騰級級別檔次的工控機已經(jīng)被淘汰，市面上已經(jīng)很難買到。因此不但需要對該系統(tǒng)GCC進行硬件的國產(chǎn)化，也同時需要對軟件進行升級。

　　為了解決以上存在的問題，保證FAS安全、穩(wěn)定的運行，F(xiàn)AS專業(yè)工程師在2004年初組成一個專業(yè)組，著手對GCC進行國產(chǎn)化技術(shù)改造的研究。首先從國內(nèi)購買一臺工控機及Simplex升級軟件一套，經(jīng)過測試運行，確定系統(tǒng)經(jīng)過改造后，達到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更加安全、快速、可靠的運行后，再在全線進行推廣，完成國產(chǎn)化改造，

　　3改造方案

　　3.1工程要求

　　購買一臺工控機及Simplex升級軟件一套，先在FAS試驗室進行測試，經(jīng)過試驗確認運行正常后，確定能夠與4120控制盤進行聯(lián)網(wǎng)通信并保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運行，然后再在車站內(nèi)調(diào)試運行。

　　3.2GCC配置要求

　　為了保證GCC與4120控制盤之間能夠正常通信，需選用標準工控機配件。例如：

（1）無源底板：研華PCA—6114P4—C；

（2）工業(yè)機箱：研華IPC—611BP—30Z；

（3）全長CPU卡：研華PCA—6186VE—00A1；

（4）CPU：INTELPENTIUM42.0A；

（5）內(nèi)存：金士頓KVR400X64C3/512M（一條）；

（6）顯示器：17in液晶顯示器，響應時間16ms，4燈管。

　　3.3技術(shù)要求

（1）工控機能正常穩(wěn)定運行；（2）能正常實現(xiàn)各種監(jiān)控功能；（3）網(wǎng)絡(luò)能正?？焖偻ㄐ拧?

　　3.4質(zhì)量要求

　　保質(zhì)期為一年。

　　3.5合同工期

　　本項目的調(diào)試工期為15個工作日。

　　4方案的實施

　　經(jīng)過專業(yè)組成員和邀請的Simplex公司代理商軟件開發(fā)工程師一起研討，提出了一些可行的方法和措施，并且在市場上購買了一臺研華工控機，在FAS實驗室進行了15天的軟件修改、程序編寫、硬件測試，終于試驗成功。

　　并把經(jīng)過改造的GCC安裝在通號樓進行上線運行，上線運行從2005年2月—11月份，經(jīng)過測試驗證，經(jīng)過改造的GCC完全成功，圖3是新的GCC。

　　5新舊GCC的對比

　　5.1主要設(shè)備配置上的對比

　　5.2新舊操作系統(tǒng)的對比

　?。?）舊的操作系統(tǒng)：FAS中GCC使用的是Win-dows3.1英文版操作系統(tǒng)，由于該操作系統(tǒng)是1992年的產(chǎn)品，微軟公司早就不再對此系統(tǒng)進行任何的技術(shù)支持，所以操作系統(tǒng)根本就不能支持新的硬件和軟件，給軟件的升級帶來很大的不便而且每個車站升級花費的時間大約要0.5h，相對來說比較長。

　　（2）新的操作系統(tǒng)：經(jīng)過改造后的GCC使用的是Windows98中文版操作系統(tǒng)，系統(tǒng)支持新的硬件和軟件，而且對FAS的升級帶來很多方便，經(jīng)過測試，利用新的工控機升級，大概一個車站只要10min就可以了，比以前提高了3倍的升級速度。

　　5.3新舊硬件的對比

　?。?）舊的硬件：FAS中GCC使用的CPU板并沒有現(xiàn)在常用的USB接口，而只能通過軟驅(qū)來提取數(shù)據(jù)，但軟盤的可靠性極差，經(jīng)常壞字節(jié)造成數(shù)據(jù)丟失，如通過并口連接，所外接的硬盤盒因不支持即插即用，所以每次都要重新啟動計算機加載驅(qū)動程序才能運行，但是FAS在運行過程中是不容許重啟計算機的，所以使用外接硬盤盒只能局限升級軟件的時候才能使用。

　?。?）新的硬件：經(jīng)過改造的GCC有USB接口和光驅(qū)，所以比較方便下載程序，如果以后要對FAS進行軟件升級時，可以不用重啟計算機，直接下載完軟件后就可以利用新的軟件版本。這樣可以提高FAS網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

　　5.4新舊軟件的對比

　?。?）舊的軟件：操作系統(tǒng)是使用Windows3.1英文版，這個版本不能直接對中文進行支持，所以舊的GCC都外掛內(nèi)碼轉(zhuǎn)換軟件實現(xiàn)中文顯示和輸入，雖然字符集相同但由于使用的技術(shù)不同，用外掛內(nèi)碼轉(zhuǎn)換軟件編輯的FAS軟件與中文版操作系統(tǒng)有一定的兼容性問題，這就是會經(jīng)常出現(xiàn)字體亂碼。

　?。?）新的軟件：操作系統(tǒng)使用Windows98中文版，這個版本可以直接利用中文進行顯示和輸入，克服了字體亂碼的問題。

　　6安全經(jīng)濟效益收獲

　　2005年初，GCC國產(chǎn)化改造項目組完成了設(shè)備的購置和試驗，并把改造后的GCC放在通號樓進行網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)運行測試，到現(xiàn)在已經(jīng)試運行了大概10個月左右。經(jīng)過這段時間測試觀察，專業(yè)組成員發(fā)現(xiàn)經(jīng)過改造后的GCC有如下的優(yōu)點：

a.網(wǎng)絡(luò)比以前更加穩(wěn)定，而且還使以前通號樓經(jīng)常出現(xiàn)死機、脫網(wǎng)的現(xiàn)象大大減少，甚至很少發(fā)生。

b.在2005年9月份，F(xiàn)AS專業(yè)對一號線FAS進行了全線升級，發(fā)現(xiàn)通號樓的升級速度比其它車站升級速度要快3倍左右。

c.以前通號樓的GCC操作速度很慢，甚至經(jīng)常出現(xiàn)操作界面不動或是轉(zhuǎn)換界面很慢的現(xiàn)象，而新的GCC就沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象，速度比舊GCC剛剛運行的時候還要快很多。

　d.在經(jīng)濟方面，經(jīng)過國產(chǎn)化改造的GCC價格比進口的GCC便宜了80％，為公司節(jié)約了維修成本。

　　在安全方面，保證了FAS的網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定、暢通和快速的運行。

　　7結(jié)束語

　　對于這次技術(shù)改造感到很滿意，不但增加了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性以及系統(tǒng)報警的快速反應，而且還保證了設(shè)備的國產(chǎn)化，以后可以在國內(nèi)進行采購，節(jié)省了經(jīng)濟成本。

　　現(xiàn)在已經(jīng)開始著手準備全線GCC進行升級改造，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)改造方案，我們公司已經(jīng)做好了準備，打算在2006年內(nèi)，一號線FAS的GCC全部升級完成，這樣就可以使地鐵一號線FAS更加穩(wěn)定、快速、經(jīng)濟的運行。