地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)深度集成火災(zāi)報警系統(tǒng)的應(yīng)用

宋樹勝

（1.南瑞集團(tuán)有限公司，211106，南京；2.國電南瑞科技股份有限公司，210061，南京∥工程師）

地鐵是人流聚集大、疏散空間有限的城市公共交通，對消防安全要求較高?；馂?zāi)報警系統(tǒng)（FAS）是地鐵防火保障中至關(guān)重要的組成部分，通過地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）深度集成FAS，可構(gòu)建起一套適合地鐵特點(diǎn)的綜合監(jiān)控防火保障體系。

對當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)而言，地鐵通信系統(tǒng)或ISCS提供的傳輸通道足夠滿足FAS數(shù)據(jù)通信的需要，而且比FAS單獨(dú)組網(wǎng)要穩(wěn)定可靠。所以，GB 50157—2013《地鐵設(shè)計規(guī)范》第19.2.6規(guī)定：地鐵全線火災(zāi)自動報警與聯(lián)動控制的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)可利用地鐵公共通信網(wǎng)絡(luò)，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)應(yīng)獨(dú)立配置。因此，地鐵ISCS深度集成FAS的應(yīng)用可行。目前，在實際工程中已有應(yīng)用，如重慶地鐵、廣州地鐵、西安地鐵等。

1 ISCS概述

近年來，越來越多城市的地鐵都采用了ISCS。ISCS是一個高度集成與互聯(lián)的綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)，通過ISCS統(tǒng)一的軟硬件平臺，可實現(xiàn)地鐵系統(tǒng)內(nèi)各機(jī)電設(shè)備的集中監(jiān)控管理以及設(shè)備之間的聯(lián)動，達(dá)到各系統(tǒng)間互聯(lián)互通、信息資源共享和統(tǒng)一調(diào)度，可縮短應(yīng)急事件的處置時間，大大提高地鐵整體運(yùn)營調(diào)度管理水平。其主要監(jiān)控管理子系統(tǒng)包括變電所電力自動監(jiān)控（PSCADA）系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、FAS、門禁系統(tǒng)（ACS），以及自動售檢票（AFC）、站臺屏蔽門（PSD）、閉路電視（CCTV）、廣播（PA）系統(tǒng)等。

2 深度集成架構(gòu)及主要特點(diǎn)

2.1 深度集成架構(gòu)

ISCS深度集成FAS，采用中央和車站兩級管理控制架構(gòu)。ISCS對FAS的集成接口設(shè)在地鐵全線車站或場/段、主變電所的火災(zāi)報警控制器（FACP）上。除FAS內(nèi)部現(xiàn)場級設(shè)備外，全線中央和車站兩級不單獨(dú)設(shè)置FAS設(shè)備、組網(wǎng)等硬件，由ISCS實現(xiàn)對FAS信息的采集、上傳和設(shè)備的監(jiān)控管理。FAS在車站級接入ISCS，實現(xiàn)在ISCS中的深度集成，但是保持FAS現(xiàn)場級獨(dú)立配置。系統(tǒng)深度集成架構(gòu)示意圖如圖1所示。

2.2 主要特點(diǎn)

在此ISCS深度集成FAS的模式下，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，能實現(xiàn)及時報警、確認(rèn)和火災(zāi)模式聯(lián)動。該模式具有以下主要特點(diǎn)。

（1）軟硬件設(shè)置：FAS僅在現(xiàn)場級保持獨(dú)立配置，由FACP（火警控制盤）、現(xiàn)場回路總線、感溫感煙探測器、消防水泵、消火栓等現(xiàn)場設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)組成，以FACP軟硬件平臺為核心，匯集現(xiàn)場設(shè)備的實時信息。在ISCS發(fā)生故障時，F(xiàn)ACP可獨(dú)立運(yùn)作。

圖1 ISCS深度集成FAS架構(gòu)示意圖

（2）數(shù)據(jù)通信方式：中央與車站兩級由通信系統(tǒng)或ISCS提供骨干網(wǎng)傳輸通道，通過VLAN（虛擬局域網(wǎng)）為FAS劃分虛擬傳輸通道，作為FAS集成專用通信網(wǎng)絡(luò)。ISCS與FAS間須采用雙向通信協(xié)議。如：FAS將感溫感煙探測器、手動報警按鈕、手動/自動模式狀態(tài)等FAS設(shè)備狀態(tài)信息傳至ISCS；ISCS則將報警信息確認(rèn)、設(shè)備隔離控制、報警復(fù)位、手自動轉(zhuǎn)換控制、火災(zāi)模式控制等控制信息下發(fā)至FAS。

（3）集成接口：FAS在站級接入ISCS，由FACP冗余網(wǎng)關(guān)的百兆以太網(wǎng)接口（電口）接到站級ISCS的三層交換機(jī)，并以此冗余接口現(xiàn)實FAS與ISCS之間雙向數(shù)據(jù)交換，其接口示意圖如圖2所示。FAS其他接口在此不作贅述。

圖2 FAS與ISCS接口界面示意圖

3 ISCS深度集成FAS的應(yīng)用

目前，大多數(shù)城市地鐵ISCS對FAS采用互聯(lián)或一般小集成模式，F(xiàn)AS相對獨(dú)立，僅能實現(xiàn)區(qū)域火災(zāi)報警顯示功能，缺乏各機(jī)電設(shè)備間統(tǒng)一人機(jī)界面維護(hù)監(jiān)控管理、信息資源共享和火災(zāi)發(fā)生時的迅速聯(lián)動響應(yīng)功能。FAS深度集成于ISCS可有效避免FAS相對獨(dú)立帶來的局限性，通過ISCS人機(jī)界面統(tǒng)一平臺，達(dá)到FAS與其他機(jī)電設(shè)備間信息資源共享。其具體應(yīng)用為：中央與車站兩級FAS控制權(quán)限的交接；FAS防煙分區(qū)的顯示；各設(shè)備狀態(tài)的顯示控制；火災(zāi)模式執(zhí)行及聯(lián)動，如AFC釋放、ACS釋放、消防廣播、PIS（乘客信息系統(tǒng)）、火災(zāi)信息發(fā)布、非消防電源切非等動作。

3.1 FAS控制權(quán)限交接

FAS中央與車站兩級控制權(quán)限交接在ISCS人機(jī)界面平臺操作，F(xiàn)AS控制權(quán)限默認(rèn)在中央級OCC（運(yùn)營控制中心），F(xiàn)AS控制權(quán)限交接屬于ISCS內(nèi)部權(quán)限分配轉(zhuǎn)移。具體轉(zhuǎn)移交接應(yīng)用有如下兩種方式：

（1）雙方互動請求轉(zhuǎn)移：在系統(tǒng)運(yùn)行正常情況下，由權(quán)限的源所在地向目標(biāo)所在地發(fā)起權(quán)限移交命令，由目標(biāo)所在地確認(rèn)。在操作規(guī)程上，建議值班調(diào)度員進(jìn)行電話事前、事后確認(rèn)。

（2）強(qiáng)制收取轉(zhuǎn)移：強(qiáng)制轉(zhuǎn)移在權(quán)限源所在地和目標(biāo)所在地均可發(fā)起，為系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況下的設(shè)置，可單方收取權(quán)限，但在操作規(guī)程上需電話人工確認(rèn)。僅具有權(quán)限的地點(diǎn)方可發(fā)出請求，將權(quán)限轉(zhuǎn)移至目標(biāo)地或強(qiáng)制將權(quán)限收取至本地。默認(rèn)地點(diǎn)可以強(qiáng)制從其它地點(diǎn)收取權(quán)限，非默認(rèn)地點(diǎn)強(qiáng)制收回時需要使用特殊的用戶類方可操作。通常在沒有權(quán)限的地點(diǎn)不可發(fā)出轉(zhuǎn)移權(quán)限的請求。在同一時刻，被控對象在中央或車站僅一側(cè)有控制權(quán)，兩級權(quán)限為互斥，以確保對FAS設(shè)備操作控制的安全性、可靠性。

3.2 FAS界面集成的應(yīng)用

將FAS界面集成于ISCS中，由ISCS平臺提供統(tǒng)一的、友好的人機(jī)界面窗口進(jìn)行操作，實現(xiàn)車站對本站內(nèi)FAS設(shè)備的實時監(jiān)控管理以及中央對全線FAS設(shè)備的集中監(jiān)控和統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度。

（1）一般類人機(jī)界面：在中央和車站ISCS工作站上，以圖元顏色形式區(qū)分不同狀態(tài)信息，監(jiān)視FAS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、防煙分區(qū)、火災(zāi)模式、消防聯(lián)動狀態(tài)、報警信息。也可對部分被控FAS設(shè)備進(jìn)行控制操作，如煙感探測器設(shè)備、手動報警按鈕的隔離及取消隔離控制、防火卷簾門的開控制、火警報警確認(rèn)和復(fù)位控制、火災(zāi)模式的激活控制等。進(jìn)行設(shè)備控制操作時，雙擊一般類人機(jī)界面可控圖元，彈出控制面板后，執(zhí)行控制命令。所有控制操作過程風(fēng)格保持一致。

（2）特殊類人機(jī)界面：一般包括為OCC特別設(shè)備布局畫面（如全線FAS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)布局）、火災(zāi)報警信息推送畫面，以及報警、事件信息列表和查詢界面。

3.3 火災(zāi)模式聯(lián)動的應(yīng)用

FAS火災(zāi)報警控制器具有手動和自動控制狀態(tài)。值班員可在ISCS人機(jī)界面上執(zhí)行手動和自動控制的切換。在手動狀態(tài)下，火災(zāi)發(fā)生時需要人工確認(rèn)方可啟動FAS，并且聯(lián)動BAS等其他機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備。在自動狀態(tài)下，火災(zāi)發(fā)生時則無需人工確認(rèn)即可啟動FAS，并且聯(lián)動BAS等其他機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備。ISCS深度集成FAS模式下，火災(zāi)模式執(zhí)行聯(lián)動傳輸途徑示意圖如圖3所示。

圖3 火災(zāi)模式執(zhí)行聯(lián)動傳輸途徑示意圖

3.3.1 正常情況下火災(zāi)模式聯(lián)動

正常情況下，由FACP接收到探測器或手報的報警信息，根據(jù)火災(zāi)報警執(zhí)行規(guī)則，產(chǎn)生防火分區(qū)報警信號并上傳至ISCS，同時發(fā)出報警聲音。

（1）FACP為手動控制：經(jīng)人工確認(rèn)現(xiàn)場是否真實發(fā)生火災(zāi)，如確實發(fā)生火災(zāi)，值班員在ISCS人機(jī)界面上進(jìn)行出現(xiàn)火災(zāi)確認(rèn)操作，即可下發(fā)啟動FAS指令；FAS按照預(yù)定規(guī)則執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備聯(lián)動，同時把火災(zāi)信號傳給BAS等系統(tǒng)，由相關(guān)系統(tǒng)完成機(jī)電設(shè)備的火災(zāi)聯(lián)動，如AFC釋放、ACS釋放、消防廣播、PIS火災(zāi)信息發(fā)布、非消防電源切非等動作；如產(chǎn)生誤報，值班員可在ISCS人機(jī)界面上進(jìn)行火災(zāi)取消、復(fù)位、消音操作。

（2）FACP為自動控制：無需人工干涉可直接啟動FAS，F(xiàn)AS按照預(yù)定規(guī)則執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備聯(lián)動，同時把火災(zāi)信號傳給BAS等系統(tǒng)，由相關(guān)系統(tǒng)完成機(jī)電設(shè)備的火災(zāi)聯(lián)動，如AFC釋放、ACS釋放、消防廣播、PIS火災(zāi)信息發(fā)布、非消防電源切非等動作。

3.3.2 異常情況下火災(zāi)模式聯(lián)動

異常情況下，如現(xiàn)場探測器或手報按鈕出現(xiàn)故障，已發(fā)生火災(zāi)區(qū)域經(jīng)人工確認(rèn)后，值班員可直接人工下發(fā)該分區(qū)的火災(zāi)模式給FAS；FAS收到該火災(zāi)模式信號后，按照預(yù)定規(guī)則執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備聯(lián)動，同時把火災(zāi)信號傳給BAS等系統(tǒng)，由相關(guān)系統(tǒng)完成機(jī)電設(shè)備的火災(zāi)聯(lián)動，如AFC釋放、ACS釋放、消防廣播、PIS火災(zāi)信息發(fā)布、非消防電源切非等動作。

4 FAS深度集成對ISCS的影響

4.1 對集成接口數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?/h3>

基于FAS的安全性，對于互聯(lián)或一般小集成模式，ISCS與FAS間接口數(shù)據(jù)通信一般沿用單向傳輸FAS協(xié)議。但在深度集成模式下，集成接口數(shù)據(jù)通信必須采用開放標(biāo)準(zhǔn)雙向通信協(xié)議，如TCP/IP Modus協(xié)議，并約定雙向交互內(nèi)容，包括ISCS對FAS現(xiàn)場設(shè)備信息采集以及控制命令的下發(fā)、火災(zāi)模式執(zhí)行等。

4.2 對人機(jī)界面和數(shù)據(jù)庫的影響

FAS與ISCS深度集成，F(xiàn)AS作為ISCS的子系統(tǒng)。由于FAS內(nèi)部數(shù)據(jù)的變化不能同步更新至ISCS，F(xiàn)AS現(xiàn)場設(shè)備的任何變動都需要ISCS人機(jī)界面和數(shù)據(jù)庫點(diǎn)位、類型做同步修改更新。一般情況下，人機(jī)界面可在任何一臺ISCS工作站上進(jìn)行在線修改并自動同步其他工作站。為確保數(shù)據(jù)的集中管理和安全性，須在中央ISCS工作站上對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行在線修改。

4.3 對系統(tǒng)驗收的影響

地鐵消防安全等級較高，對于FAS，需消防主管部門進(jìn)行專項驗收，所有FAS設(shè)備產(chǎn)品都必須通過消防主管部門認(rèn)證、檢測。FAS深度集成模式下，ISCS人機(jī)界面顯示、傳輸網(wǎng)絡(luò)、火災(zāi)模式自動聯(lián)動下發(fā)等，也均需要通過消防驗收。此深度集成模式的應(yīng)用還需同當(dāng)?shù)叵乐鞴懿块T進(jìn)行商榷，并得到當(dāng)?shù)叵乐鞴懿块T的認(rèn)可。

5 結(jié)語

在火災(zāi)早期探測、及時報警、人流疏散方面，F(xiàn)AS有至關(guān)重要的作用。ISCS深度集成FAS的應(yīng)用方案在國內(nèi)地鐵項目中也開始大量運(yùn)用。當(dāng)?shù)罔F內(nèi)出現(xiàn)火災(zāi)緊急情況時，各機(jī)電設(shè)備間能夠迅速聯(lián)動、統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度，縮短了應(yīng)急事件的處理時間，提高了運(yùn)營調(diào)度管理效率。ISCS深度集成FAS方案，突破了FAS獨(dú)立互聯(lián)設(shè)置的局限性。ISCS深度集成FAS，從建立一套適合地鐵特點(diǎn)的防火救災(zāi)綜合監(jiān)控體系方面講，是值得實踐的。但受限于消防檢測、驗收要求，通信網(wǎng)絡(luò)、ISCS和FAS需要同步完成調(diào)試，在一定程度上加大了工程調(diào)試、施工協(xié)調(diào)的難度。

［1］ 魏曉東.城市軌道交通自動化系統(tǒng)與技術(shù)［M］.2版.北京：電子工業(yè)出版社，2011.

［2］ 朱平，舒移民.地鐵火災(zāi)自動報警系統(tǒng)集成方案研究［J］.電氣化鐵道，2013（6）：45.

［3］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.地鐵設(shè)計規(guī)范：GB 50157—2013［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013．

［4］ 中華人民共和國住房和城市建設(shè)部.火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范：GB 50116—2013［S］.北京：中國計劃出版社，2013.