陳小林

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院有限公司，518025，廣州∥高級(jí)工程師）

城市軌道交通消防救災(zāi)系統(tǒng)由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（BAS）、自動(dòng)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(shí)現(xiàn)。通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測(cè)及報(bào)警，F(xiàn)AS根據(jù)不同的火災(zāi)位置選擇對(duì)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(dòng)消防設(shè)備按照預(yù)定的方式運(yùn)行，執(zhí)行相應(yīng)的消防救災(zāi)模式。為此，需要確?；馂?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(yùn)營(yíng)。

1 FAS、BAS、ISCS的連接關(guān)系

各工點(diǎn)（含車站、停車場(chǎng)、車輛段、控制中心）的FAS設(shè)置有火災(zāi)報(bào)警控制盤（FACP）、圖形監(jiān)控計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。FACP通過圖形監(jiān)控計(jì)算機(jī)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(bào)警信號(hào)，并發(fā)出相關(guān)的火災(zāi)模式控制指令；各工點(diǎn)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(jìn)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(shí)，F(xiàn)AS通過車站級(jí)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(jìn)行模式指令分解，將其所監(jiān)控的設(shè)備運(yùn)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(diǎn)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(wú)冗余點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式實(shí)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(diǎn)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，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(jī)電設(shè)備。火災(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(xì)地給出了其對(duì)應(yīng)的防火區(qū)域及對(duì)應(yīng)此火災(zāi)模式指令代碼時(shí)消防系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備應(yīng)該運(yùn)行的狀態(tài)。BAS除與FAS通信時(shí)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(cè)（UBL）、火災(zāi)模式指令代碼的數(shù)據(jù)電報(bào)碼（UBT）。

建立數(shù)據(jù)鏈路、線路檢測(cè)、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(jìn)行應(yīng)答。

2.2.1 電報(bào)碼結(jié)構(gòu)

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

表1 電報(bào)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(lái)周期性

表2 控制字符采用的編碼規(guī)則表

地檢測(cè)數(shù)據(jù)鏈路是否暢通。即使在沒有UBT傳輸時(shí)，UBL也在兩系統(tǒng)之間進(jìn)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(lái)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(bào)碼的 UBT。其中以“P”開頭的DMS7000電報(bào)碼表示火災(zāi)模式動(dòng)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(bào)碼是FAS向BAS發(fā)送的在線巡檢電報(bào)碼。對(duì)于此種電報(bào)碼BAS直接回應(yīng)ACK，而不遵循“三選二”原則。

2.2.4 校驗(yàn)塊BCC的計(jì)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(yàn)的方法。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，對(duì)數(shù)據(jù)塊采用縱向的校驗(yàn)方法。校驗(yàn)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(yàn)采用異或的計(jì)算方法，包括傳輸塊中相應(yīng)列的位；

2）被校驗(yàn)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(shí)間、協(xié)議計(jì)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(shí)間表

表7 協(xié)議計(jì)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(gè)“EOT”開始。如果遠(yuǎn)端的BAS回復(fù)了“ACK”，PHX階段被激活；當(dāng)一個(gè)“UBL”在兩個(gè)方向被成功地傳送后，數(shù)據(jù)鏈路就被認(rèn)為建立起來(lái)了。其過程用信息流向圖描述如圖2所示。

2）PHX線路檢測(cè)階段：在沒有任何數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通信雙方傳送UBL來(lái)進(jìn)行線路檢測(cè)。

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(shí)間不能收到電報(bào)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(gè)線路檢測(cè)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(qǐng)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(shí)發(fā)生了錯(cuò)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(shí)情況下的數(shù)據(jù)鏈路的重新建立階段：當(dāng)TA1超時(shí)發(fā)生，數(shù)據(jù)鏈路被認(rèn)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(rèn)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(rèn)采用“三選二”的方法。在實(shí)現(xiàn)“三選二”的過程中，信息交換會(huì)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(gè)和第二個(gè)UBT通過校驗(yàn)且所包含的火災(zāi)模式指令代碼相同，則火災(zāi)報(bào)警信號(hào)有效。

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

圖4 火災(zāi)報(bào)警信號(hào)有效的信息流向圖

3）BAS收到的第一個(gè)、第二個(gè)、第三個(gè)UBT中沒有2個(gè)UBT通過校驗(yàn)或沒有2個(gè)UBT包含的火災(zāi)模式指令代碼相同，則火災(zāi)報(bào)警信號(hào)無(wú)效。

4 結(jié)語(yǔ)

此火災(zāi)模式指令傳輸確認(rèn)的軟件處理技術(shù)已于2011年9月獲國(guó)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(yùn)營(yíng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，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(yùn)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(dòng)控制系統(tǒng)及方法：中國(guó)，ZL200910041239.2［P］.2009－7－20.

［2］黃文昕，陳小林.廣州地鐵3號(hào)線消防救災(zāi)設(shè)計(jì)［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(hào)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(jìng).廣州地鐵三號(hào)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.都市快軌交通，2005，18（2）：22.