地鐵火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

陳川 喬煒 潘正寧

摘 要：本文主要討論地鐵火災(zāi)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的二?級?網(wǎng)絡(luò)和三?級控?制結(jié)?構(gòu)，其中?有中央級和車站級的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及中央級、車站級和就地3種控制方式。此外，給?出地?鐵火?災(zāi)自動?報警系?統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?特點，包括?火災(zāi)報?警控制器?特點、網(wǎng)絡(luò)特點、火災(zāi)現(xiàn)場設(shè)備特點以及接口特點等，并對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)提出了改進建議。

關(guān)鍵詞：地鐵;火災(zāi);監(jiān)控系統(tǒng);報警;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

中圖分類號：U231.96 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）13-0085-03

Abstract： The network structure of subway fire monitoring ?was mainly discussed in this paper， including the two-level network of fire alarm system and three-level control structure. There are central and station-level network structures， as well as three control methods at the central， station， and local levels. The characteristics of the network structure of the subway fire alarm system were given， including the network characteristics， the fire alarm controller characteristics， the fire scene equipment characteristics， and the interface characteristics. Finally， some suggestions were put forward to improve the network of fire alarm system.

Keywords： subway;fire;alarm;network structure

地鐵?是一?種快?捷?、便?利且載客?量?大的??交通?工?具。近??年來，世界上很多??地??區(qū)和國家的地鐵?都??發(fā)?生了?火??災(zāi)??事故，給乘客出行安全帶來威脅。?針對地鐵火?災(zāi)的?特點，世界上?各個國家?開展了?深?入且廣泛的?研?究，但對?地鐵?火災(zāi)中發(fā)生事??故的原?因研究較??少。

為了確保乘客安全以及地??鐵正常運行?，??地鐵??相應(yīng)配置了火災(zāi)監(jiān)測及??自動報警?系統(tǒng)（Fire Alarm Sy?stem）。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)用了自動控?制技術(shù)、計算機技術(shù)、光電?檢測技術(shù)?、?通?信技術(shù)以及微?電子技?術(shù)?等，使得消防設(shè)備聯(lián)動??控制系?統(tǒng)、城市?火災(zāi)自動?監(jiān)控?網(wǎng)絡(luò)和?火災(zāi)?探測與??自動報警?系統(tǒng)得到迅猛發(fā)?展。因此，新建的預(yù)防城市?地鐵?火災(zāi)的自動?報警系統(tǒng)，設(shè)?計上變得?網(wǎng)絡(luò)化?，并與全?線地?鐵的環(huán)?境與設(shè)?備監(jiān)控?系統(tǒng)（BAS）和運行主?控系統(tǒng)（MCS）對接，實現(xiàn)了?信?息化和數(shù)字化管理，大大提高了城市地鐵的可靠性[1]。

1 地鐵火?災(zāi)自動?報警系?統(tǒng)的?構(gòu)成

地鐵發(fā)生重大火災(zāi)事故時，要?保護的對象較多，包括乘客、地鐵車輛、隧道、地鐵站以及變電站等。為地鐵項目配備一個消防控?制中心，以滿足平?時對建筑消防安全的24h監(jiān)??視、控制及管理。一個總控中心和多個分控中心的“一總多分”模式下，既能?滿足國家規(guī)范，同時兼?zhèn)涠嗾竟芾淼呢熑畏謪^(qū)。

FAS系統(tǒng)通過兩級（中央和車站）結(jié)構(gòu)控制整個系統(tǒng)，管理3個級別（中央、車站和本地）。FAS是一個兩級管理系統(tǒng)，包括一個在OCC設(shè)置的環(huán)境調(diào)度工作站，一個設(shè)置在車輛段的維護工作站。每個車站、車輛段和主變電站的消防控制室中設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和一個通信網(wǎng)絡(luò)，用來連接兩個系統(tǒng)。車站級自動火災(zāi)報警系統(tǒng)采用專用火災(zāi)報警控制盤[2]。

FAS控制系統(tǒng)分為3級：第1級作為FAS的集中監(jiān)控中心為中央級，設(shè)置在整個線路控制中心的建筑物內(nèi);第2級構(gòu)成FAS系統(tǒng)的基本單元為車站級，設(shè)置在車站綜合控制室的消防控制室內(nèi)以及車輛段;第3級是現(xiàn)場就地控制級別。

1.1 中央級主干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

中央級是整個系統(tǒng)的管理和控制中心，也是作為OCC對全線進行管理的火災(zāi)報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制工作站[3]。它可以完全控制和監(jiān)控整個FAS系統(tǒng)和聯(lián)動設(shè)備。通過文本和圖形方式，中央級實現(xiàn)了對線路上各站FAS系統(tǒng)的監(jiān)控模塊、智能檢測器等設(shè)備的報警、復(fù)位、屏蔽和控制等信息處理。

1.1.1 單獨組網(wǎng)的方式。由光纖和其他傳輸介質(zhì)組成，即為單獨的組網(wǎng)方式。對于維護終端，F(xiàn)AS工作站和車站級火警控制器（FACP）分別成為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點。每個站都配有FACP磁盤、現(xiàn)場設(shè)備以及圖形顯示設(shè)備?？刂浦行呐鋫淞讼到y(tǒng)的管理工作站，以完成中央級功能。采用單獨組網(wǎng)的優(yōu)點是FAS系統(tǒng)可遠程、可靠以及安全地登錄，不受其他系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的影響，但缺點是兼容性差、傳輸速率低[4]。

1.1.2 不單獨組網(wǎng)的方式。這種方式中，主控制系統(tǒng)用作上位計算機，上傳火警信息并接收主控制系統(tǒng)的指令得以進行操作。此時，F(xiàn)AS系統(tǒng)的中央級功能由MCS的系統(tǒng)服務(wù)器實現(xiàn)。

1.2 車站?級系?統(tǒng)?網(wǎng)絡(luò)結(jié)?構(gòu)

地鐵的車站級FAS系統(tǒng)由消防廣播系統(tǒng)、UPS電源、接口設(shè)備、火災(zāi)報警控制器、車站值班員工作站、消防專用電話系統(tǒng)以及車站級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等組成?；馂?zāi)探測器是自動火災(zāi)報警系統(tǒng)的“感應(yīng)器官”，用于監(jiān)測周圍環(huán)境的火災(zāi)。火災(zāi)報警控制器是自動火災(zāi)報警系統(tǒng)的核心，作為系統(tǒng)的“主干”和“大腦”，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電源，并在現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備故障，確?；馂?zāi)探測器能夠長期穩(wěn)定有效地工作。當火災(zāi)探測器探測到火災(zāi)時，控制器接收火災(zāi)探測器的報警，快速準確地進行數(shù)據(jù)處理，指出報警的具體位置和時間，并執(zhí)行如相應(yīng)的輔助控制等任務(wù)。報警控制器反映了FAS系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，是評價FAS系統(tǒng)的重要指標。

1.3 中央?級控制

FAS中央?級監(jiān)?控功能包括監(jiān)視?地鐵?區(qū)間?隧道、控制?中心的大?樓、停車?場以及主變電?站等?區(qū)域的火?災(zāi)報警、消?防聯(lián)動和?擴散等情?況。一旦發(fā)生火??災(zāi)?，它將承擔全線?防災(zāi)指揮?中心的功能?[5]：接收?車站設(shè)備?傳送的?火災(zāi)?報警?信號，記錄顯示報??警部位;根據(jù)?實際火情，判斷火災(zāi)風險，選擇預(yù)設(shè)方案，下達消防救災(zāi)命令，進行安全疏散;使用電話及時向當?shù)??消防局119報??警臺報告火災(zāi)??。

1.4 車站?級控?制

車站?級控?制承擔的功能：車輛、車站和主變電站的消防控制室沒有全職值班員，一般由值班員或站長兼任，需確認火災(zāi)情況，監(jiān)控火災(zāi)報警，向消防控制中心報告，并報告監(jiān)控車站的警用設(shè)備的運行狀態(tài);接收??車站以及所?轄區(qū)間?的火災(zāi)報警?，并顯?示報警部位;通過使用車?站級消??防的聯(lián)動?控制盤接口向BAS系??統(tǒng)發(fā)出救援火災(zāi)的指令，再由?BAS系統(tǒng)啟?動相?關(guān)環(huán)控設(shè)備?運行。

1.5 就地控制

現(xiàn)場設(shè)備?包括各種火災(zāi)探測??器、地址?編碼手動?報警器、消防警鈴以及聯(lián)動強電設(shè)備（如消防泵）的微機?控制元件等。地鐵??中各種重要的機電設(shè)?備必須安裝在?沒有人干擾和沒有人值班的??設(shè)備區(qū)。對于站臺?和站廳來說，管線一般?隱藏?安裝在公共區(qū)?的天花板上。這種方式會因燈??具、管線的使?用而造成?熱量、溫度過?高，從而提高火災(zāi)發(fā)生?率。所以，?站臺和站廳?都是重點?監(jiān)視的地方?。此外，站?臺和站廳一旦運?行，熱?量和溫度會在?短時間內(nèi)劇增，而運行停??止時熱量、溫度?會在短?時間內(nèi)驟?降，因此這種環(huán)境?不能安裝?屬于敏感范圍?的感溫探測器。加上??四周粉塵?較多，極易造?成離子式探測?器紊亂而形成?誤報，所以建議?選擇光電式煙??霧探測器。

地鐵?站臺板?下的電纜隧?道或電纜?夾層也是火災(zāi)發(fā)生率?較高的?地方，因為它主要是??敷設(shè)形式為?多層平行的?動力電纜，也是一?個熱量高、溫度?高、串擾性高以及電磁干擾高?的地方。因此，建議選擇??可恢復(fù)纜式線?型定溫火災(zāi)?探測器（以下簡稱“感溫電纜”）和可恢復(fù)?式線型定??溫火災(zāi)探?測器控制?器（以下簡稱“感溫?電纜控制?器”）。感溫?電纜具有?防水性?能，一般?帶金屬屏蔽同??軸或帶金?屬屏雙?絞，抗?干擾能力強。

地??鐵內(nèi)還?需要在?站廳?層、站臺?層、出?入口通道?、設(shè)備?區(qū)以及區(qū)?間隧道?等區(qū)域?設(shè)置帶地址碼?的手動??火災(zāi)報警?按鈕，同?時在公?共區(qū)、設(shè)備?管理區(qū)?走道設(shè)置?消防電?話插孔，安裝位?置與手動報?警按鈕并??排。手動報?警裝置的?作用是通過手?動進?行系統(tǒng)?報警，而消防?電話則需要??接入主機，方便及?時接?受?報警，并在接?到的第?一時間?采取?動作。在?車站設(shè)?備區(qū)走廊、主變電??站等地面建?筑設(shè)置?警鈴，發(fā)生?火災(zāi)時?第一時間?啟動警?鈴，方便?工作人員安全疏散。

2 地鐵火災(zāi)自動報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點

2.1 網(wǎng)絡(luò)?特點

網(wǎng)絡(luò)特點為采用光纖環(huán)網(wǎng)。該方式是為了滿足火災(zāi)報警系統(tǒng)遠程組網(wǎng)的需要，主要采用站間主干光纜中的六芯光纖形成光纖環(huán)網(wǎng)，用于組成火災(zāi)報警系統(tǒng)的骨干網(wǎng)絡(luò)。

采用該網(wǎng)絡(luò)時，每個火警控制器都能成為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點。由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)形，因此在發(fā)生單點斷線故障后，光纖線路并不會馬上切斷，其傳輸能力仍然可用。

2.2 火??災(zāi)報警?控制?器特?點

報警控制器的特點為智能化。作為自動火災(zāi)報警系統(tǒng)的中心，火災(zāi)報警控制器的一個重要作用是接收信號并及時作出判斷。一旦發(fā)生火災(zāi)事故，火災(zāi)報警的信號將被立即發(fā)出，消防設(shè)備也將被立即激活。

火災(zāi)報警控制器的接線方式為報警聯(lián)動接線和共線接線。它的最大特點是布線靈活，支持自由拓撲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。此外，該系統(tǒng)具有總線故障報警功能，可以隨時監(jiān)控總線的工作狀態(tài)，具有很強的抗干擾能力。

2.3 火災(zāi)現(xiàn)?場設(shè)備?特點?

2.3.1 分布式智能結(jié)構(gòu)。設(shè)備內(nèi)置的中央處理器分析探測器采集的環(huán)境參數(shù)，如水、氣、灰塵和煙霧信號等，并將信號傳輸?shù)交馂?zāi)報警控制器，包括正常、火災(zāi)以及故障等信號。

2.3.2 智能探測器可以大大減輕控制器的計算負擔，大幅提高火災(zāi)報警系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性，并減少控制器和探測器之間傳輸?shù)男畔⒘俊?/p>

2.3.3 在站臺和站廳的公共?區(qū)、辦公用房?等場所可設(shè)置智能感??煙探測器。具體地，手動報警按鈕安裝在入口和出口處，消防栓安裝在消防栓旁邊，在車站輔助走廊設(shè)置警鈴，溫度傳感光纖安裝在隧道中。

2.4 接口?特點

地??鐵內(nèi)部有各種各樣的系?統(tǒng)，火災(zāi)報?警系統(tǒng)的信息?作為重要?的災(zāi)難管理信息，需要??以多種方式?與其他系?統(tǒng)相連。①與防火?卷簾：用來控制??防火卷簾的降落?以及監(jiān)視位置狀態(tài)，為硬線接口;②與時鐘系??統(tǒng)：為串行接?口RS232，各FAS?系統(tǒng)設(shè)備時間同步;③與自動??扶梯：為硬?線接口，用來監(jiān)視停機狀態(tài);④與傳輸?系統(tǒng)：傳輸系統(tǒng)用來??提供FAS全線聯(lián)網(wǎng)，為光纖?接口。

2.5 其他地鐵特點

其他地鐵特?點與地鐵通信的專??業(yè)密切?配合。例如，火災(zāi)應(yīng)??急廣播，即在地鐵?的控制中心設(shè)置?用于防災(zāi)的廣播控?制臺，在車輛?段控制室、車站?控制?室設(shè)置廣播控??制臺;CCTV，即在?車站控制室和地鐵的?控制中心?設(shè)置監(jiān)視器和控制鍵盤。

3 對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的改進建議

3.1 在網(wǎng)絡(luò)上?設(shè)置?維修終端

改進過程中，應(yīng)全面考慮系統(tǒng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的資源，并在維護辦公樓建立維護終端。

設(shè)立終端不僅可以方便維修人??員維護系統(tǒng)，還可?作為后備?的控制中心。但是，控制中心作為整條線路的火災(zāi)監(jiān)控中心，只需要監(jiān)控各站的火災(zāi)報警情況。

3.2 盡量??減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

站??級圖形控?制中心的主要功能是監(jiān)測車站的火災(zāi)疏散情況，使消防人員能夠通過建筑圖清楚看到火災(zāi)報警點的具體位置，以便作出快速、準確的判斷，并及時發(fā)布救災(zāi)指令。

站級GCC沒有連接主網(wǎng)絡(luò)的必需性，一旦站級GCC連接到主網(wǎng)絡(luò)，將大大增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量和系統(tǒng)開銷的資源，但將減少系統(tǒng)的實時響應(yīng)時間[6]。

3.3 增加??應(yīng)急保障模塊

應(yīng)急保??障模塊由3部分組成，分別為?應(yīng)急物資管理、預(yù)警發(fā)布?以及應(yīng)急預(yù)案管?理。應(yīng)?急物資管理包括應(yīng)急?物資的庫存以及?調(diào)配等?日常管理。預(yù)警發(fā)布是將預(yù)??警結(jié)果通過?互聯(lián)網(wǎng)等渠道及時發(fā)布?，進而實時顯示?各條線路、各個車站?以及整體網(wǎng)絡(luò)的運營安??全狀態(tài)。應(yīng)急預(yù)案管??理則包括應(yīng)急預(yù)?案的制定與輸?入，是根據(jù)以?往工作經(jīng)?驗加之部分主觀認?定建立的應(yīng)急對??策庫。它的每個單?項指標和合?預(yù)警指標?的不同預(yù)警等?級，都會有對應(yīng)?的應(yīng)急?措施。

4 結(jié)語

本文分析地鐵火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，介紹自??動報警系統(tǒng)的構(gòu)成，分析地鐵火災(zāi)自動報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點，提出?了對火?災(zāi)自動報警系?統(tǒng)的改進建議。

在地鐵?火災(zāi)防范?設(shè)施中，F(xiàn)AS系統(tǒng)?是指揮的“大腦”。如何選擇合適的FAS方案，對整個地鐵的安?全運行具有重要作用。FAS中采用多種技術(shù)共同作用來保證城市地鐵的安全性，但是隨著地鐵技術(shù)的發(fā)展，地鐵承載的作用越來越大，系統(tǒng)越來越龐雜，對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)?定性要求會越來越?高。隨著線路的延長和擴建，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)要具備良好的可拓展性、可維護性和復(fù)用性。此外，F(xiàn)AS系統(tǒng)要設(shè)計成真正的中央級系統(tǒng)，便于系?統(tǒng)運行和維護。

參考文獻：

[1]陳健.地鐵火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的特點[J].科技信息（科學教研），2008（17）：80-81.

[2]李春波.地鐵FAS設(shè)備組成及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].鐵路通信信號工程技術(shù)，2009（4）：42-44.

[3]王佳，王程程，張雷.地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)中FAS與BAS設(shè)計方案探討[J].電氣應(yīng)用，2009（8）：68-71.

[4]馬宇箭.城市地鐵火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)淺析[J].核電子學與探測技術(shù)，2009（2）：432-435.

[5]周堯光.淺析火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在地鐵中的監(jiān)控方式[J].廣州建筑，2009（2）：19-22.

[6]李漾，毛宇豐，馮曉青.網(wǎng)絡(luò)在地鐵火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].消防科學與技術(shù)，2001（5）：27-28，2.