城市地铁火灾自动报警系统的网络结构浅析

收稿日期 : 2009 02 10 作者简介 : 马 宇箭 ( 1961 - ) , 男 , 上 海 人 , 高 级工 程 师 , 硕士 , 华中科技大 学在 职博士 研究 生 , 从事 核技 术应用。
猛进的发展 , 因此新建城市地铁的火灾自动报 警系统 , 在设计上也趋于网络化管理 , 同时与全 线地铁运行的主控系统 ( Main Co nt rol Sy st em M CS) 及环境与设备监控系统 ( Building Auto mat ion Sy st em BA S) 对接, 实现数字化、 信息化 管理, 大大提高了城市地铁运行的可靠性。
摘要 : 通过分析 城市地铁火灾的特点 及地铁火灾自动报 警系统 ( FA S) 的 管理模式、 构成 , 比 较了不 同的 FA S 系统中网络结构的优缺点。 关键词 : 火灾自动报警系统 ( FA S) ; 主控系统 ( M CS) ; T CP/ IP 协议 中图分类号 : T P393 文献标识码 : A 文章编号 : 0258 0934( 2009) 02 0432 04
图2
不单独组网方式
注 : 每个车站根据配 置情况 , 连 接到主干 网络上会 有 多个接口 , 除 FA S 外 , 可能有 BU S ( 环境 与设备监 控 系统 ) 、 A FC ( 自动 售检 票 系统 ) 、 IS CS ( 综 合监 控 系 统 ) 等。
RS485 方式为主从方式结构 , 采用巡检方 式通讯 , 通信距离最远 1200m, 此时可靠的通信 速率最高可达 9600bps。总线上的节点数取决 于总线驱动电路 , 通常为 64 个, 通信介质为双 绞线, 由于是主从结构, 因此通讯速率较低 , 但 在站点数不多, 距离不远的情况下, 性价比好。 3 2 3 车站级的设备 车站级火灾报警控制器 , 与车站管辖范围 内火灾自动报警探测器、 手动火灾报警按钮( 带 电话插孔 ) 、 各种输入输出模块等联网, 组成车 站级火灾报警系统。
从产生的火光、 烟雾判断火场位置、 火势大小。 而地铁发生火灾时, 无法直观火场 , 且出入口有 限, 而且出入口又经常是火灾时的冒烟口, 消防 人员难以接近着火点, 扑救工作难以展开。再 加上地下工程对通讯设施的干扰较大 , 扑救人 员与地面指挥人员通讯联络困难, 为消防扑救 工作增加了障碍。 1 5 人员疏散困难 地下隧道完全靠人工照明 , 自然采光差, 加 之火灾时 , 依靠事故照明 , 能见度低。地面建筑 内发生火灾时人员的逃生方向与烟气的自然扩 散方向相反, 而在地铁里发生火灾时, 人员的逃 生方向与烟气的自然扩散方向一致 , 烟的扩散 速度一般比人步行快 , 所以人员疏散很困难。
第 29 卷 2009 年
第2期 3月
核电子学与探测技术 Nuclear Electr onics & Det ect ion T echnolo gy
V ol. 29 N o. 2 M ar . 2009
城市地铁火灾自动报警系统的网络结构浅析
马宇箭1, 2
( 1. 华中科技大学 , 湖北 武汉 430074; 2. 中国核仪器设备总公司 , 北京 100037)
利用主控系统的主干传输网络作为其全线 信息传输通道 , F AS 的车站级工作站提供 10/ 100M 以太网 接口直接主干传输 网络相连 , 上 传各车站、 主变电站、 车辆段、 控制中心大楼的 火灾报警信息及设备状态信息, 最终由主控系 统 MCS 完成 F AS 系统的中央级功能。 这种网络结构 , 兼容性好 , 整体成本低 , 网 络传输速率高, 能最大限度的实现信息共享, 是 FAS 系统一种理想的组网方式。 3 2 车站级局域网络的功能及网络结构 3 2 1 车站级局域网络的功能 在站内建筑物内设置火灾报警网络 , 这是 整个 F AS 系统的核心 , 完成对整个车站内建筑 物的火灾实时监测、 报警 , 以及灭火控制等火灾 处理程序。 434
( 1) 上传本车站的所有报警信息 , 并接受中 央级主控中心的控制命令 ( 2) 实现管辖范围内设备的自动监视与控 制、 重要设备的手动控制。采集本站各区域火 灾报警控制器的状态信息, 并进行数据处理, 实 现显示、 记录、 打印, 启动控制输出, 执行预定的 联动方案。
图1 单独组网方式
协议的方式, 将火警信息上传 , 并接收主控系统 的控制操作指令。此时 F AS 系统的中央级功 能由 M CS 系统 的服务器完成 , 由于主干 传输 网络要同时完成时钟系统、 环境与设备监控系 统、 自 动 售检 票 系 统 等 任 务, 因 此 设 计 时 对 FAS 系统关键设备要进行冗余设计, 即在 FAS 系统的 FACP 盘上通过 2 个独立的以太 网接 口, 分别接到 M CS 的工作口和备 用口上。如 图 2 所示。
[ 2] 中华人民共和国公安部 . G B50116 2007 火灾自 动 报警系统 设计 规 范 [ S] . 北 京 : 中 国 计 划 出版 社 , 2007. [ 3] 中华人民共和国公安部 . G B16806 2006 消防联 动 控制系统 [ S] . 北京 : 中国标准出 版社 , 200的地下隧道, 热交换十
重的作用。
分困难。发生火灾 时又不像地面 建筑那样 有 80% 的烟可以通过破碎的窗户扩散到大气中 , 而是聚集在 建筑物内 , 无法扩散 , 易使温度 骤 升, 较早的出现 爆燃 , 烟气形成的高温气流会 对人体产生巨大的影响。 1 4 火情探测和扑救困难 地面建筑发生火灾时, 可以直接在建筑外
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结束语
在地下轨道交通的消防设施中 , F AS 系统
是指挥核心 , 其设计方案的选择对该系统可靠 运行、 准确报警、 降低误报、 控制火灾蔓延、 保证 人员安全疏散至关重要。 FAS 系 统不同的网 络结构具有不同的特点, 在实际工程中应根据 全线救灾中心的设置 , 信息管理的需要合理选
择。
参考文献 : [ 1] 北京城 建设 计研究 总院 . GB50157 2003 地铁 设计 规范 [ S] . 北京 : 中国计划出版社 , 2003.
( 3) 火灾报警控制器、 气体灭火控制器均应 接受中心级发布的主时钟校核指令, 使各设备 系统时间与主时钟保持一致。 3 2 2 车站级的网络结构 ( 1) CAN 总线方式 CAN 现场总线 , 为多主方式工作, 采用非 破坏总线仲裁技术 , 从而大大节省了总线冲突 仲裁时间。尤其是在网络负载很重的情况下 , 也不会出现网络瘫痪的情况 ( 以太网则可能) CAN 的直接通信距离最远可达 10km; 通 信速率最高可达 1M bps。 CAN 上的节点数取 决于总线驱动电路, 目前可达 110 个。报文采 用短帧结构 , 传输时间短, 受干扰概率低 , 保证 了数 据出 错 率极 低。 CAN 的 每帧 信 息 都有 CRC 校验及其他检错措施, 具有极好的检错效 果。CAN 通信介质可为双绞线、 同轴电缆或光 纤 , 选择灵活。 ( 2) RS485 方式
2
地铁火灾自动报警系统的构成
就地铁中发生火灾时的保护对象而言 , 主 要包括车站 ( 普通车站、 换乘站) 、 车辆段、 变电 站、 行车隧道等。 FAS 系统由火灾报警控制器、 气体灭火控 制器、 火灾探测器、 手动报警按钮、 声光报警器、 各种输入输出模块及控制模块等组成。一旦火 灾探测器探测到火警, 就将火警信号发送给火 灾报警控制器确认, 当确认火灾形成时 , 报警控 制器就发出火灾警报信号 ; 当系统有消防联动 控制要求时, 环境与设备监控系统 ( BAS) 就启 动相应 的 防 火、 排 烟 及 灭 火 设备 , 主 控 系 统 ( M CS) 接收到坐 姿模式指令或火灾报警 信息 后, 根据预定程序设计 , 迅速执行 各种处理 预 案, 将整个系统由正常运行模式转为火灾运行 模式。 结合地铁发生火灾时的特点可以看出 , 分 布在地铁全线的车站很多 , 如何及时探测、 准确 定位、 快速扑救非常重要 , 对火灾信息的集中处 理( 组网) 在全线地铁的安全运行中起着举足轻
近年来, 随着城市交通压力的日益增大, 城 市轨道交通 ( 地铁 ) 得到了大力发展。继北京、 上海、 广州之后 , 成都、 南京、 西安等省会城市的 地铁项目已开工建设, 尚有许多城市的地铁项 目正在报建审批 , 城市地铁作为一种特殊的交 通工具, 以其便利、 快捷得到了蓬勃发展, 但由 于其人员密集性、 运输快捷性及地下空间等特 点, 对安全性的要求非常高。火灾自动报警系 统作为防止和减少火灾危害, 保护生命财产安 全为根本目的的一种自动消防措施 , 在建筑防 火中具有极其重要的作用。 预防火灾是地铁防灾的重点, 为了保证地 铁的正常运行和人员的人身安全, 每个地铁系 统都配备了火灾监测及自动报警系统 ( F ir e A l arm Syst em, FAS) , 并与地铁消防系统共建防 灾救灾中心, 来保证城市轨道交通的安全运营。 微电子技术、 光电子与检测技术、 计算机技 术、 自动控制技术、 通信技术和信息技术等在火 灾自动报警技术领域得到了广泛应用 , 使得火 灾探测与自动报警系统 , 消防设备联动控制系 统, 城市火灾自动监控网络近年来取得了突飞
3 地铁火灾自动报警系统的网络结构 模式
结合以上特点 , 城市地铁的火灾自动报警 系统设计时 , 在满足、 遵循!设计规范火灾自动 报警系统设计规范∀ GB50116 2007 和 !地铁设 计规范∀ GB50157 2003 的前 提下, 要充分考虑 地铁的特殊性, 保证全线火情探测、 灭火、 联动 控制的快速性、 准确性、 可靠性, 目前地铁火灾 自动报警系统就其结构形式、 信息的传递方式 可以概括为 二级网络、 三级控制 。 二级网络 # # # 中央级主干网络和车站级局 域网络。 三级控制 # # # 中央级控制、 车站级控制、 就 地控制。 下面就中央级主干网络和车站级局域网络 加以分析。 3 1 中央级主干网络的功能及网络结构 3. 1. 1 中央级主干网络的功能 ( 1) 接收车站级局域网络各节点报送的火 灾信息和防救灾设备的运行状态 , 并记录存档 , 按信息类别进行历史资料档案管理。 ( 2) 下达全线 FAS 运行模式 , 实现火灾事 故情况下的控制、 疏散命令。 ( 3) 完成上传火警信息到城市远程消防控 制中心的功能。 3 1 2 中央级主干网的结构 ( 1) 单独组网方式 单独组网, 就是通过光纤或其他传输介质 单独组成一个网络, F AS 系统的工作 站, 维修 终端和 各车站级 的火灾报 警控制器 ( Fire A larm Cont ro l panel FACP ) 分别是网络上的一 个节点, 各节点属同层网络 , F ACP 通过网卡接 入全线光纤环网。各车站设有 F ACP 盘 , 图形 显示装置和现场设备。在控制中心设有系统管 理工作站, 完成中央级功能。如图 1 所示。 这种组网方式的 F AS 系统能远程登录 , 安 全可靠 , 不受他系统和网络的影响, 但兼容性较 差 , 且传输速率低。 ( 2) 不单独组网方式 不单独组网 , 就是采用主控系统( M CS) 作 为上位机, 利用主干传输网 络, F AS 系统只是 主控系统的一个子系统 , 采用以太 网 T CP/ IP 433