一種應(yīng)用于城市軌道交通火災(zāi)模式指令傳輸?shù)能浖幚砑夹g(shù)

陳小林

（廣州地鐵設(shè)計研究院有限公司，518025，廣州∥高級工程師）

城市軌道交通消防救災(zāi)系統(tǒng)由火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）、機電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、自動滅火系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)（ISCS）、通信系統(tǒng)、智能低壓系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等相關(guān)專業(yè)聯(lián)合實現(xiàn)。通過火災(zāi)自動報警系統(tǒng)實現(xiàn)火災(zāi)探測及報警，F(xiàn)AS根據(jù)不同的火災(zāi)位置選擇對應(yīng)的火災(zāi)模式指令發(fā)送給ISCS和BAS；BAS接收并分解火災(zāi)模式指令，驅(qū)動消防設(shè)備按照預(yù)定的方式運行，執(zhí)行相應(yīng)的消防救災(zāi)模式。為此，需要確保火災(zāi)模式指令發(fā)送與接收的可靠性，以免遺漏與誤發(fā)而影響城市軌道交通的安全運營。

1 FAS、BAS、ISCS的連接關(guān)系

各工點（含車站、停車場、車輛段、控制中心）的FAS設(shè)置有火災(zāi)報警控制盤（FACP）、圖形監(jiān)控計算機和現(xiàn)場設(shè)備。FACP通過圖形監(jiān)控計算機與ISCS連接形成FAS的冗余骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，用于接收、顯示和傳遞消防監(jiān)控范圍內(nèi)的火災(zāi)報警信號，并發(fā)出相關(guān)的火災(zāi)模式控制指令；各工點的BAS分別與FAS的FACP和ISCS連接，接收FAS或ISCS發(fā)出的火災(zāi)模式指令，進行火災(zāi)模式指令分解，并通過智能低壓系統(tǒng)發(fā)出模式控制指令；智能低壓系統(tǒng)接收BAS分解的模式控制指令，控制消防設(shè)備執(zhí)行相關(guān)救災(zāi)指令。FAS、BAS、ISCS連接關(guān)系如圖1所示。

2 FAS與BAS間的火災(zāi)模式指令的發(fā)送與接收

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，F(xiàn)AS通過車站級的FACP向BAS發(fā)出火災(zāi)模式指令；BAS接收FAS發(fā)出的火災(zāi)模式指令，進行模式指令分解，將其所監(jiān)控的設(shè)備運行模式轉(zhuǎn)換為預(yù)定的火災(zāi)模式。

2.1 雙方的物理接口連接

BAS利用安裝在各工點控制室的綜合后備盤（IBP）內(nèi)的BM85接口設(shè)備（協(xié)議轉(zhuǎn)換器）與FAS內(nèi)的FACP的RS232／485轉(zhuǎn)換器（其與FAS的通信單元采用RS232方式連接）采用無冗余點對點方式實現(xiàn)連接，傳輸介質(zhì)為2芯雙絞屏蔽電纜，通信速率為2 400bit／s。雙方的接口連接如圖1所示。

圖1 FAS、BAS、ISCS間的連接關(guān)系圖

2.2 雙方的軟件通信協(xié)議

當(dāng)工點發(fā)生火災(zāi)時，F(xiàn)AS發(fā)送給BAS控制器火災(zāi)模式指令代碼，BAS根據(jù)收到的火災(zāi)模式指令代碼控制相關(guān)機電設(shè)備?；馂?zāi)模式指令代碼由FAS提供給BAS。每種火災(zāi)模式指令代碼詳細地給出了其對應(yīng)的防火區(qū)域及對應(yīng)此火災(zāi)模式指令代碼時消防系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備應(yīng)該運行的狀態(tài)。BAS除與FAS通信時的應(yīng)答信息發(fā)送給FAS外，沒有其他的信息發(fā)送給FAS；FAS發(fā)送給BAS的信息只有控制字符、線路檢測（UBL）、火災(zāi)模式指令代碼的數(shù)據(jù)電報碼（UBT）。

建立數(shù)據(jù)鏈路、線路檢測、火災(zāi)模式指令代碼發(fā)送的發(fā)起方均為FAS，BAS只按照協(xié)議規(guī)定的應(yīng)答方式進行應(yīng)答。

2.2.1 電報碼結(jié)構(gòu)

FAS發(fā)送給BAS的火災(zāi)信息是以電報碼的格式往外發(fā)送的。一個電報碼由17個字節(jié)構(gòu)成，電報碼具體結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 電報碼結(jié)構(gòu)表

2.2.2 控制字符采用的編碼規(guī)則

控制字符的編碼采用ASCII編碼規(guī)則，所使用的控制字符如表2所示。

2.2.3 傳輸塊

在通信協(xié)議中有兩種不同的傳輸塊：UBL，UBT。

1）UBL傳輸塊：它不含任何信息，用來周期性

表2 控制字符采用的編碼規(guī)則表

地檢測數(shù)據(jù)鏈路是否暢通。即使在沒有UBT傳輸時，UBL也在兩系統(tǒng)之間進行交換。其結(jié)構(gòu)如表3所示。

表3 UBL傳輸塊結(jié)構(gòu)表

2）UBT傳輸塊：是用來傳輸火災(zāi)模式指令代碼的。其結(jié)構(gòu)如表4所示。

表4 UBT傳輸塊結(jié)構(gòu)表

FAS只向BAS發(fā)送含有開頭為“P”和“Z”的DMS7000電報碼的 UBT。其中以“P”開頭的DMS7000電報碼表示火災(zāi)模式動作命令碼。BAS遵循“三選二”原則的協(xié)議向FAS發(fā)送回應(yīng)。以“Z”開頭的電報碼是FAS向BAS發(fā)送的在線巡檢電報碼。對于此種電報碼BAS直接回應(yīng)ACK，而不遵循“三選二”原則。

2.2.4 校驗塊BCC的計算過程

為了保證被傳輸信息的完整性，F(xiàn)AS與BAS間的通信協(xié)議采用塊校驗的方法。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，對數(shù)據(jù)塊采用縱向的校驗方法。校驗結(jié)果保存在附加的字符中，即BCC字節(jié)中，并遵循如下的規(guī)則：

1）縱向校驗采用異或的計算方法，包括傳輸塊中相應(yīng)列的位；

2）被校驗的字符包括“SOH”后的字符（不包括“SOH”）到“ETX”之間的字符（包括“ETX”）。

2.2.5 傳輸過程

傳輸過程的規(guī)則適應(yīng)于控制字符和傳輸塊的傳輸。協(xié)議階段、協(xié)議時間、協(xié)議計數(shù)器分別見表5～表7所示。

表5 協(xié)議階段過程表

表6 協(xié)議時間表

表7 協(xié)議計數(shù)器表

協(xié)議序列圖如下所述。

1）PHW建立數(shù)據(jù)鏈路階段：數(shù)據(jù)鏈路的初始化從傳送一個“EOT”開始。如果遠端的BAS回復(fù)了“ACK”，PHX階段被激活；當(dāng)一個“UBL”在兩個方向被成功地傳送后，數(shù)據(jù)鏈路就被認為建立起來了。其過程用信息流向圖描述如圖2所示。

2）PHX線路檢測階段：在沒有任何數(shù)據(jù)傳輸時，通信雙方傳送UBL來進行線路檢測。

3）PH2—PH4UBT傳輸階段：FAS與BAS之間的UBT傳輸，其過程用信息流向圖描述如圖3所示。

4）傳輸不正確階段：如果信息接收站在規(guī)定的時間不能收到電報碼，信息接收站可以用NAK回答信息發(fā)送方。在這種情況下，只有在通信的雙方交換一個線路檢測UBL后，數(shù)據(jù)的發(fā)送方才能再一次提出數(shù)據(jù)傳輸請求。

圖2 PHW階段建立數(shù)據(jù)鏈路的信息流向圖

圖3 PH2—PH4UBT傳輸階段的信息流向圖

5）不正確傳輸塊的重復(fù)階段：在數(shù)據(jù)鏈路宣布中斷之前，由于UBT（或UBL）在傳輸時發(fā)生了錯誤，UBT（或UBL）最多重復(fù)發(fā)送3次。在這種情況下，數(shù)據(jù)鏈路必須通過PHW重新建立。

6）TA1超時情況下的數(shù)據(jù)鏈路的重新建立階段：當(dāng)TA1超時發(fā)生，數(shù)據(jù)鏈路被認為發(fā)生了中斷，在這種情況下數(shù)據(jù)鏈路必須重新建立。

3 火災(zāi)模式指令代碼傳送與接收確認的“三選二”方法

FAS與BAS間的火災(zāi)模式指令代碼傳送與接收確認采用“三選二”的方法。在實現(xiàn)“三選二”的過程中，信息交換會有三種情況發(fā)生?，F(xiàn)將其信息流向和處理方法分別描述如下。

1）BAS收到的第一個和第二個UBT通過校驗且所包含的火災(zāi)模式指令代碼相同，則火災(zāi)報警信號有效。

2）BAS收到的第一個、第二個、第三個UBT中有2個UBT通過校驗且所包含的火災(zāi)模式指令代碼相同，則火災(zāi)報警信號有效。其過程用信息流向圖描述如圖4所示。

圖4 火災(zāi)報警信號有效的信息流向圖

3）BAS收到的第一個、第二個、第三個UBT中沒有2個UBT通過校驗或沒有2個UBT包含的火災(zāi)模式指令代碼相同，則火災(zāi)報警信號無效。

4 結(jié)語

此火災(zāi)模式指令傳輸確認的軟件處理技術(shù)已于2011年9月獲國家發(fā)明專利，被成功地應(yīng)用于廣州地鐵多條線路。經(jīng)運營現(xiàn)場檢測，火災(zāi)模式指令均可靠地傳輸成功，消防救災(zāi)系統(tǒng)的運行滿足要求。

［1］陳小林，史海歐，毛宇豐，等.應(yīng)用于城市軌道交通的火災(zāi)聯(lián)動控制系統(tǒng)及方法：中國，ZL200910041239.2［P］.2009－7－20.

［2］黃文昕，陳小林.廣州地鐵3號線消防救災(zāi)設(shè)計［J］.城市軌道交通研究，2007（1）：41.

［3］陳小林，高翔，羅春紅，等.廣州地鐵三號線首通段車站火災(zāi)模式調(diào)試中執(zhí)行失敗的解決方案［J］.城市軌道交通研究，2006（10）：43.

［4］胡競.廣州地鐵三號線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計［J］.都市快軌交通，2005，18（2）：22.