一種應用于城市軌道交通火災模式指令傳輸的軟件處理技術

陳小林

（廣州地鐵設計研究院有限公司，518025，廣州∥高級工程師）

城市軌道交通消防救災系統由火災自動報警系統（FAS）、機電設備監控系統（BAS）、自動滅火系統、綜合監控系統（ISCS）、通信系統、智能低壓系統、通風空調系統等相關專業聯合實現。通過火災自動報警系統實現火災探測及報警，FAS根據不同的火災位置選擇對應的火災模式指令發送給ISCS和BAS；BAS接收并分解火災模式指令，驅動消防設備按照預定的方式運行，執行相應的消防救災模式。為此，需要確保火災模式指令發送與接收的可靠性，以免遺漏與誤發而影響城市軌道交通的安全運營。

1 FAS、BAS、ISCS的連接關系

各工點（含車站、停車場、車輛段、控制中心）的FAS設置有火災報警控制盤（FACP）、圖形監控計算機和現場設備。FACP通過圖形監控計算機與ISCS連接形成FAS的冗余骨干傳輸網絡，用于接收、顯示和傳遞消防監控范圍內的火災報警信號，并發出相關的火災模式控制指令；各工點的BAS分別與FAS的FACP和ISCS連接，接收FAS或ISCS發出的火災模式指令，進行火災模式指令分解，并通過智能低壓系統發出模式控制指令；智能低壓系統接收BAS分解的模式控制指令，控制消防設備執行相關救災指令。FAS、BAS、ISCS連接關系如圖1所示。

2 FAS與BAS間的火災模式指令的發送與接收

當發生火災時，FAS通過車站級的FACP向BAS發出火災模式指令；BAS接收FAS發出的火災模式指令，進行模式指令分解，將其所監控的設備運行模式轉換為預定的火災模式。

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）內的BM85接口設備（協議轉換器）與FAS內的FACP的RS232／485轉換器（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連接，傳輸介質為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間的連接關系圖

2.2 雙方的軟件通信協議

當工點發生火災時，FAS發送給BAS控制器火災模式指令代碼，BAS根據收到的火災模式指令代碼控制相關機電設備。火災模式指令代碼由FAS提供給BAS。每種火災模式指令代碼詳細地給出了其對應的防火區域及對應此火災模式指令代碼時消防系統相關設備應該運行的狀態。BAS除與FAS通信時的應答信息發送給FAS外，沒有其他的信息發送給FAS；FAS發送給BAS的信息只有控制字符、線路檢測（UBL）、火災模式指令代碼的數據電報碼（UBT）。

建立數據鏈路、線路檢測、火災模式指令代碼發送的發起方均為FAS，BAS只按照協議規定的應答方式進行應答。

2.2.1 電報碼結構

FAS發送給BAS的火災信息是以電報碼的格式往外發送的。一個電報碼由17個字節構成，電報碼具體結構如表1所示。

表1 電報碼結構表

2.2.2 控制字符采用的編碼規則

控制字符的編碼采用ASCII編碼規則，所使用的控制字符如表2所示。

2.2.3 傳輸塊

在通信協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則表

地檢測數據鏈路是否暢通。即使在沒有UBT傳輸時，UBL也在兩系統之間進行交換。其結構如表3所示。

表3 UBL傳輸塊結構表

2）UBT傳輸塊：是用來傳輸火災模式指令代碼的。其結構如表4所示。

表4 UBT傳輸塊結構表

FAS只向BAS發送含有開頭為“P”和“Z”的DMS7000電報碼的 UBT。其中以“P”開頭的DMS7000電報碼表示火災模式動作命令碼。BAS遵循“三選二”原則的協議向FAS發送回應。以“Z”開頭的電報碼是FAS向BAS發送的在線巡檢電報碼。對于此種電報碼BAS直接回應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，FAS與BAS間的通信協議采用塊校驗的方法。在數據傳輸過程中，對數據塊采用縱向的校驗方法。校驗結果保存在附加的字符中，即BCC字節中，并遵循如下的規則：

1）縱向校驗采用異或的計算方法，包括傳輸塊中相應列的位；

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

傳輸過程的規則適應于控制字符和傳輸塊的傳輸。協議階段、協議時間、協議計數器分別見表5～表7所示。

表5 協議階段過程表

表6 協議時間表

表7 協議計數器表

協議序列圖如下所述。

1）PHW建立數據鏈路階段：數據鏈路的初始化從傳送一個“EOT”開始。如果遠端的BAS回復了“ACK”，PHX階段被激活；當一個“UBL”在兩個方向被成功地傳送后，數據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：在沒有任何數據傳輸時，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，數據的發送方才能再一次提出數據傳輸請求。

圖2 PHW階段建立數據鏈路的信息流向圖

圖3 PH2—PH4UBT傳輸階段的信息流向圖

5）不正確傳輸塊的重復階段：在數據鏈路宣布中斷之前，由于UBT（或UBL）在傳輸時發生了錯誤，UBT（或UBL）最多重復發送3次。在這種情況下，數據鏈路必須通過PHW重新建立。

6）TA1超時情況下的數據鏈路的重新建立階段：當TA1超時發生，數據鏈路被認為發生了中斷，在這種情況下數據鏈路必須重新建立。

3 火災模式指令代碼傳送與接收確認的“三選二”方法

FAS與BAS間的火災模式指令代碼傳送與接收確認采用“三選二”的方法。在實現“三選二”的過程中，信息交換會有三種情況發生。現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模式指令代碼相同，則火災報警信號有效。

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模式指令代碼相同，則火災報警信號有效。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包含的火災模式指令代碼相同，則火災報警信號無效。

4 結語

此火災模式指令傳輸確認的軟件處理技術已于2011年9月獲國家發明專利，被成功地應用于廣州地鐵多條線路。經運營現場檢測，火災模式指令均可靠地傳輸成功，消防救災系統的運行滿足要求。

［1］陳小林，史海歐，毛宇豐，等.應用于城市軌道交通的火災聯動控制系統及方法：中國，ZL200910041239.2［P］.2009－7－20.

［2］黃文昕，陳小林.廣州地鐵3號線消防救災設計［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模式調試中執行失敗的解決方案［J］.城市軌道交通研究，2006（10）：43.

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