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(xiàn)從1997年6月28日開(kāi)通到現在已經(jīng)有8年多了，一號線(xiàn)FAS（FireAlarmSystem，火災自動(dòng)報警系統，簡(jiǎn)稱(chēng)FAS）所采用的是美國Simplex最先進(jìn)的4120網(wǎng)絡(luò )系統，該系統將完成對所保護地區的實(shí)時(shí)火災監測、報警和消防聯(lián)動(dòng)控制。Simplex4120網(wǎng)絡(luò )系統技術(shù)先進(jìn)，系統非?？煽?，末端設備定時(shí)向系統發(fā)出模擬報警信號，以檢測系統外圍設備工作情況，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )系統向監控中心顯示工作情況。

　　1火災自動(dòng)報警系統

　　4120網(wǎng)絡(luò )采用對等式的協(xié)議（Peer-to-Peer）最新技術(shù)，結合Simplex專(zhuān)有的TrueAlarm智能火災探測系統，構成最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )式火災報警控制系統。每一個(gè)直接與4120網(wǎng)絡(luò )通訊的控制盤(pán)定義為一個(gè)節點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)可以是全功能的4120系統火災報警控制盤(pán)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(kāi)發(fā)及采用獨立的通訊協(xié)議。Simplex4120系統采用NFPA72STYLE7操作模式可通過(guò)3種不同的通訊介質(zhì)而進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。Simplex4120網(wǎng)絡(luò )提供3種通訊介質(zhì)：RS-485、光纖及調制解調器，通訊輸出為57.6k或9600bit/s。廣州地鐵一號線(xiàn)采用的RS-485通訊最長(cháng)距離為5200m（采用#18AWG銅線(xiàn)），數據傳輸速率為57.6kbit/s　NFPA72STYLE7操作模式在網(wǎng)絡(luò )通訊回路上出現第1個(gè)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(xiàn)開(kāi)路、短路及接地等等。主線(xiàn)開(kāi)路的時(shí)候，可以使網(wǎng)絡(luò )由環(huán)型變成總線(xiàn)型進(jìn)行通信。

　　某些需要由網(wǎng)絡(luò )系統監測和控制的點(diǎn)被定義為“公共點(diǎn)”，如圖1所示的車(chē)站FACP或GCC，并且在其相應的節點(diǎn)上予以設定。在多重網(wǎng)絡(luò )控制盤(pán)結構中，通過(guò)適當的軟件設定，在作為獨立控制盤(pán)的前提下，將同時(shí)可以利用對方節點(diǎn)的一些獨特性能。由于各節點(diǎn)既相互獨立，又互為補充，故這種4120網(wǎng)絡(luò )被稱(chēng)為“共享”式網(wǎng)絡(luò )。環(huán)型網(wǎng)絡(luò )的結構（即Style7的接線(xiàn)方式）進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò )的安全性，同時(shí)Simplex提供的設備部件均具備線(xiàn)路短路和斷路監測及保護功能。GCC可被設定為各自顯示不同的公共點(diǎn)，這些公共點(diǎn)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(pán)發(fā)出，當某節點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，另一節點(diǎn)可代行操作。Simplex4120網(wǎng)絡(luò )系統具備在線(xiàn)巡視功能，網(wǎng)絡(luò )系統按預設的程序自動(dòng)對網(wǎng)絡(luò )上的各部件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并每4s報告一次外設的工作狀態(tài)。當一個(gè)不正常狀態(tài)被檢測到時(shí)，網(wǎng)絡(luò )系統控制面板即以聲光報警信號顯示出來(lái)，并顯示出故障設備的名稱(chēng)、地址和故障類(lèi)型，方便維護人員維修。

　　2GCC使用情況

　　目前，廣州地鐵一號線(xiàn)FAS在全線(xiàn)的地下14個(gè)車(chē)站、OCC、通號樓都設置有GCC，數量是17臺。

　　車(chē)站人員和環(huán)調人員基本上都是利用GCC監控車(chē)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(xiàn)的GCC從1998年底開(kāi)始使用到現在，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(pán)為2.1G，現在市場(chǎng)上早就停產(chǎn)了。另外，FAS中GCC軟件是采用MS－DOS為核心，用C語(yǔ)言和Windows3.1開(kāi)發(fā)軟件包編寫(xiě)、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(guò)測試，軟件無(wú)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(mǎi)到。因此不但需要對該系統GCC進(jìn)行硬件的國產(chǎn)化，也同時(shí)需要對軟件進(jìn)行升級。

　　為了解決以上存在的問(wèn)題，保證FAS安全、穩定的運行，FAS專(zhuān)業(yè)工程師在2004年初組成一個(gè)專(zhuān)業(yè)組，著(zhù)手對GCC進(jìn)行國產(chǎn)化技術(shù)改造的研究。首先從國內購買(mǎi)一臺工控機及Simplex升級軟件一套，經(jīng)過(guò)測試運行，確定系統經(jīng)過(guò)改造后，達到系統網(wǎng)絡(luò )更加安全、快速、可靠的運行后，再在全線(xiàn)進(jìn)行推廣，完成國產(chǎn)化改造，

　　3改造方案

　　3.1工程要求

　　購買(mǎi)一臺工控機及Simplex升級軟件一套，先在FAS試驗室進(jìn)行測試，經(jīng)過(guò)試驗確認運行正常后，確定能夠與4120控制盤(pán)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信并保證系統網(wǎng)絡(luò )穩定運行，然后再在車(chē)站內調試運行。

　　3.2GCC配置要求

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

（1）無(wú)源底板：研華PCA—6114P4—C；

（2）工業(yè)機箱：研華IPC—611BP—30Z；

（3）全長(cháng)CPU卡：研華PCA—6186VE—00A1；

（4）CPU：INTELPENTIUM42.0A；

（5）內存：金士頓KVR400X64C3/512M（一條）；

（6）顯示器：17in液晶顯示器，響應時(shí)間16ms，4燈管。

　　3.3技術(shù)要求

（1）工控機能正常穩定運行；（2）能正常實(shí)現各種監控功能；（3）網(wǎng)絡(luò )能正?？焖偻ㄐ?。

　　3.4質(zhì)量要求

　　保質(zhì)期為一年。

　　3.5合同工期

　　本項目的調試工期為15個(gè)工作日。

　　4方案的實(shí)施

　　經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)組成員和邀請的Simplex公司代理商軟件開(kāi)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(chǎng)上購買(mǎi)了一臺研華工控機，在FAS實(shí)驗室進(jìn)行了15天的軟件修改、程序編寫(xiě)、硬件測試，終于試驗成功。

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

　　5新舊GCC的對比

　　5.1主要設備配置上的對比

　　5.2新舊操作系統的對比

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

　?。?）新的操作系統：經(jīng)過(guò)改造后的GCC使用的是Windows98中文版操作系統，系統支持新的硬件和軟件，而且對FAS的升級帶來(lái)很多方便，經(jīng)過(guò)測試，利用新的工控機升級，大概一個(gè)車(chē)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(méi)有現在常用的USB接口，而只能通過(guò)軟驅來(lái)提取數據，但軟盤(pán)的可靠性極差，經(jīng)常壞字節造成數據丟失，如通過(guò)并口連接，所外接的硬盤(pán)盒因不支持即插即用，所以每次都要重新啟動(dòng)計算機加載驅動(dòng)程序才能運行，但是FAS在運行過(guò)程中是不容許重啟計算機的，所以使用外接硬盤(pán)盒只能局限升級軟件的時(shí)候才能使用。

　?。?）新的硬件：經(jīng)過(guò)改造的GCC有USB接口和光驅?zhuān)员容^方便下載程序，如果以后要對FAS進(jìn)行軟件升級時(shí)，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 )的穩定性。

　　5.4新舊軟件的對比

　?。?）舊的軟件：操作系統是使用Windows3.1英文版，這個(gè)版本不能直接對中文進(jìn)行支持，所以舊的GCC都外掛內碼轉換軟件實(shí)現中文顯示和輸入，雖然字符集相同但由于使用的技術(shù)不同，用外掛內碼轉換軟件編輯的FAS軟件與中文版操作系統有一定的兼容性問(wèn)題，這就是會(huì )經(jīng)常出現字體亂碼。

　?。?）新的軟件：操作系統使用Windows98中文版，這個(gè)版本可以直接利用中文進(jìn)行顯示和輸入，克服了字體亂碼的問(wèn)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備的購置和試驗，并把改造后的GCC放在通號樓進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )以及系統運行測試，到現在已經(jīng)試運行了大概10個(gè)月左右。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間測試觀(guān)察，專(zhuān)業(yè)組成員發(fā)現經(jīng)過(guò)改造后的GCC有如下的優(yōu)點(diǎn)：

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

b.在2005年9月份，FAS專(zhuān)業(yè)對一號線(xiàn)FAS進(jìn)行了全線(xiàn)升級，發(fā)現通號樓的升級速度比其它車(chē)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)常出現操作界面不動(dòng)或是轉換界面很慢的現象，而新的GCC就沒(méi)有出現這種現象，速度比舊GCC剛剛運行的時(shí)候還要快很多。

　d.在經(jīng)濟方面，經(jīng)過(guò)國產(chǎn)化改造的GCC價(jià)格比進(jìn)口的GCC便宜了80％，為公司節約了維修成本。

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

　　7結束語(yǔ)

　　對于這次技術(shù)改造感到很滿(mǎn)意，不但增加了系統運行的穩定性、安全性以及系統報警的快速反應，而且還保證了設備的國產(chǎn)化，以后可以在國內進(jìn)行采購，節省了經(jīng)濟成本。

　　現在已經(jīng)開(kāi)始著(zhù)手準備全線(xiàn)GCC進(jìn)行升級改造，根據現有的技術(shù)改造方案，我們公司已經(jīng)做好了準備，打算在2006年內，一號線(xiàn)FAS的GCC全部升級完成，這樣就可以使地鐵一號線(xiàn)FAS更加穩定、快速、經(jīng)濟的運行。