廣州：地鐵圖形命令中心國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造

　　廣州地鐵一號(hào)線從1997年6月28日開(kāi)通到現(xiàn)在已經(jīng)有8年多了，一號(hào)線FAS（FireAlarmSystem，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)FAS）所采用的是美國(guó)Simplex最先進(jìn)的4120網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將完成對(duì)所保護(hù)地區(qū)的實(shí)時(shí)火災(zāi)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)控制。Simplex4120網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，系統(tǒng)非?？煽?，末端設(shè)備定時(shí)向系統(tǒng)發(fā)出模擬報(bào)警信號(hào)，以檢測(cè)系統(tǒng)外圍設(shè)備工作情況，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向監(jiān)控中心顯示工作情況。

　　1火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

　　4120網(wǎng)絡(luò)采用對(duì)等式的協(xié)議（Peer-to-Peer）最新技術(shù)，結(jié)合Simplex專(zhuān)有的TrueAlarm智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)成最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)式火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。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(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以是全功能的4120系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)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(dá)到及保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性，Simplex開(kāi)發(fā)及采用獨(dú)立的通訊協(xié)議。Simplex4120系統(tǒng)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(diào)制解調(diào)器，通訊輸出為57.6k或9600bit/s。廣州地鐵一號(hào)線采用的RS-485通訊最長(zhǎng)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(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：主線開(kāi)路、短路及接地等等。主線開(kāi)路的時(shí)候，可以使網(wǎng)絡(luò)由環(huán)型變成總線型進(jìn)行通信。

　　某些需要由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(yīng)的節(jié)點(diǎn)上予以設(shè)定。在多重網(wǎng)絡(luò)控制盤(pán)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)適當(dāng)?shù)能浖O(shè)定，在作為獨(dú)立控制盤(pán)的前提下，將同時(shí)可以利用對(duì)方節(jié)點(diǎn)的一些獨(dú)特性能。由于各節(jié)點(diǎn)既相互獨(dú)立，又互為補(bǔ)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(jié)構(gòu)（即Style7的接線方式）進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性，同時(shí)Simplex提供的設(shè)備部件均具備線路短路和斷路監(jiān)測(cè)及保護(hù)功能。GCC可被設(shè)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(yīng)當(dāng)被視為公共信息。這樣，緊急操作指令便可以由對(duì)這些關(guān)鍵位置具有最佳視角的控制盤(pán)發(fā)出，當(dāng)某節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，另一節(jié)點(diǎn)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(yù)設(shè)的程序自動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的各部件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并每4s報(bào)告一次外設(shè)的工作狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)不正常狀態(tài)被檢測(cè)到時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制面板即以聲光報(bào)警信號(hào)顯示出來(lái)，并顯示出故障設(shè)備的名稱(chēng)、地址和故障類(lèi)型，方便維護(hù)人員維修。

　　2GCC使用情況

　　目前，廣州地鐵一號(hào)線FAS在全線的地下14個(gè)車(chē)站、OCC、通號(hào)樓都設(shè)置有GCC，數(shù)量是17臺(tái)。

　　車(chē)站人員和環(huán)調(diào)人員基本上都是利用GCC監(jiān)控車(chē)站的火災(zāi)報(bào)警情況，該GCC是由美國(guó)Simplex公司生產(chǎn)的。GCC由于每天24h不間斷的運(yùn)行，它們的平均使用壽命約為5000h，即5年半，而一號(hào)線的GCC從1998年底開(kāi)始使用到現(xiàn)在，已經(jīng)達(dá)到了使用年限，面臨更換。GCC的工控機(jī)為奔騰133，硬盤(pán)為2.1G，現(xiàn)在市場(chǎng)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(yǔ)言和Windows3.1開(kāi)發(fā)軟件包編寫(xiě)、模塊排列的應(yīng)用軟件，該軟件只適合用于奔騰級(jí)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)，經(jīng)過(guò)測(cè)試，軟件無(wú)法與目前主流工控機(jī)兼容，而且這種奔騰級(jí)級(jí)別檔次的工控機(jī)已經(jīng)被淘汰，市面上已經(jīng)很難買(mǎi)到。因此不但需要對(duì)該系統(tǒng)GCC進(jìn)行硬件的國(guó)產(chǎn)化，也同時(shí)需要對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)。

　　為了解決以上存在的問(wèn)題，保證FAS安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，F(xiàn)AS專(zhuān)業(yè)工程師在2004年初組成一個(gè)專(zhuān)業(yè)組，著手對(duì)GCC進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造的研究。首先從國(guó)內(nèi)購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)工控機(jī)及Simplex升級(jí)軟件一套，經(jīng)過(guò)測(cè)試運(yùn)行，確定系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后，達(dá)到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更加安全、快速、可靠的運(yùn)行后，再在全線進(jìn)行推廣，完成國(guó)產(chǎn)化改造，

　　3改造方案

　　3.1工程要求

　　購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)工控機(jī)及Simplex升級(jí)軟件一套，先在FAS試驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)運(yùn)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(tǒng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行，然后再在車(chē)站內(nèi)調(diào)試運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)工控機(jī)配件。例如：

（1）無(wú)源底板：研華PCA—6114P4—C；

（2）工業(yè)機(jī)箱：研華IPC—611BP—30Z；

（3）全長(zhǎng)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(yīng)時(shí)間16ms，4燈管。

　　3.3技術(shù)要求

（1）工控機(jī)能正常穩(wěn)定運(yùn)行；（2）能正常實(shí)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(xiàng)目的調(diào)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(qǐng)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(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)研華工控機(jī)，在FAS實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了15天的軟件修改、程序編寫(xiě)、硬件測(cè)試，終于試驗(yàn)成功。

　　并把經(jīng)過(guò)改造的GCC安裝在通號(hào)樓進(jìn)行上線運(yùn)行，上線運(yùn)行從2005年2月—11月份，經(jīng)過(guò)測(cè)試驗(yàn)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(duì)比

　　5.1主要設(shè)備配置上的對(duì)比

　　5.2新舊操作系統(tǒng)的對(duì)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(duì)此系統(tǒng)進(jìn)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(jí)帶來(lái)很大的不便而且每個(gè)車(chē)站升級(jí)花費(fèi)的時(shí)間大約要0.5h，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)。

　?。?）新的操作系統(tǒng)：經(jīng)過(guò)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(duì)FAS的升級(jí)帶來(lái)很多方便，經(jīng)過(guò)測(cè)試，利用新的工控機(jī)升級(jí)，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(jí)速度。

　　5.3新舊硬件的對(duì)比

　?。?）舊的硬件：FAS中GCC使用的CPU板并沒(méi)有現(xiàn)在常用的USB接口，而只能通過(guò)軟驅(qū)來(lái)提取數(shù)據(jù)，但軟盤(pán)的可靠性極差，經(jīng)常壞字節(jié)造成數(shù)據(jù)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(jì)算機(jī)加載驅(qū)動(dòng)程序才能運(yùn)行，但是FAS在運(yùn)行過(guò)程中是不容許重啟計(jì)算機(jī)的，所以使用外接硬盤(pán)盒只能局限升級(jí)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(qū)，所以比較方便下載程序，如果以后要對(duì)FAS進(jìn)行軟件升級(jí)時(shí)，可以不用重啟計(jì)算機(jī)，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(duì)比

　?。?）舊的軟件：操作系統(tǒng)是使用Windows3.1英文版，這個(gè)版本不能直接對(duì)中文進(jìn)行支持，所以舊的GCC都外掛內(nèi)碼轉(zhuǎn)換軟件實(shí)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(wèn)題，這就是會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)字體亂碼。

　　（2）新的軟件：操作系統(tǒng)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(jì)效益收獲

　　2005年初，GCC國(guó)產(chǎn)化改造項(xiàng)目組完成了設(shè)備的購(gòu)置和試驗(yàn)，并把改造后的GCC放在通號(hào)樓進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試，到現(xiàn)在已經(jīng)試運(yùn)行了大概10個(gè)月左右。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間測(cè)試觀察，專(zhuān)業(yè)組成員發(fā)現(xiàn)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(wěn)定，而且還使以前通號(hào)樓經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)、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(zhuān)業(yè)對(duì)一號(hào)線FAS進(jìn)行了全線升級(jí)，發(fā)現(xiàn)通號(hào)樓的升級(jí)速度比其它車(chē)站升級(jí)速度要快3倍左右。

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

　d.在經(jīng)濟(jì)方面，經(jīng)過(guò)國(guó)產(chǎn)化改造的GCC價(jià)格比進(jìn)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(yùn)行。

　　7結(jié)束語(yǔ)

　　對(duì)于這次技術(shù)改造感到很滿意，不但增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性以及系統(tǒng)報(bào)警的快速反應(yīng)，而且還保證了設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，以后可以在國(guó)內(nèi)進(jìn)行采購(gòu)，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本。

　　現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始著手準(zhǔn)備全線GCC進(jìn)行升級(jí)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(zhǔn)備，打算在2006年內(nèi)，一號(hào)線FAS的GCC全部升級(jí)完成，這樣就可以使地鐵一號(hào)線FAS更加穩(wěn)定、快速、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。