高鐵車站火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）接口服務(wù)器設(shè)計

楊之韜

【關(guān)鍵詞】FAS 接口服務(wù)器 雙主冗余 點表 可編程邏輯控制器 VC++

福田站高鐵車站是亞洲最大的地下火車站，其火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）接口服務(wù)器系統(tǒng)監(jiān)管著福田站與香港沿線各站的消防安全，本系統(tǒng)必須保證其實時性、高可靠性、高穩(wěn)定性、高安全性，與香港高鐵主控系統(tǒng)每隔500毫秒將進行一次數(shù)據(jù)交互，各個站點消防監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)將以點表的形式進行傳輸和交互，服務(wù)器采用雙主冗余熱切換方式保證系統(tǒng)的安全可靠。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

1.1 FAS系統(tǒng)與香港段主控系統(tǒng)的接口結(jié)構(gòu)

FAS系統(tǒng)與香港段主控系統(tǒng)的接口結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2 接口方案

按圖1所示，福田站通信機械室內(nèi)的通信系統(tǒng)（以下簡稱內(nèi)地段通信系統(tǒng)）與西九龍站內(nèi)的通信系統(tǒng)（以下簡稱香港段通信系統(tǒng)）之間需建立兩條獨主的通信鏈路，2M+2M專用帶寬，一用一備；內(nèi)地段通信系統(tǒng)提供2個獨立的網(wǎng)絡(luò)接口給內(nèi)地段FAS系統(tǒng)；香港段通信系統(tǒng)也提供2個獨立的網(wǎng)絡(luò)接口給香港段主控系統(tǒng)。位于福田站消防控制室的內(nèi)地段FAS系統(tǒng)接口服務(wù)器通過上述通信鏈路與香港段主控制系統(tǒng)對接。

1.3 冗余方案

（1）香港主控系統(tǒng)（MCS）的FEP采用主/備設(shè)計。

（2）福田站FAS的接口服務(wù)器采用雙主設(shè)計。

（3）FAS系統(tǒng)的通信設(shè)備配置為從機（TCP Server），MCS系統(tǒng)的FEP（前端處理器）配置為主機（TCP Client），連接順序如下（由高到低）：

當MCS FEP同時接收兩臺MainLand FAS的數(shù)據(jù)時，應(yīng)以FAS—A提供的數(shù)據(jù)為準，當MCS FEP同時連接兩臺Mainland FAS服務(wù)器時，只給FAS—A傳送數(shù)據(jù)。

（4）如FAS服務(wù)器發(fā)生異常時，應(yīng)拒絕MCS FEP的連接請求。

1.4 通訊協(xié)議格式

通訊協(xié)議采用MODBUS TCP/IP協(xié)議，MODBUS TCP/IP的OSI模型的應(yīng)用層模型。

2 軟件設(shè)計方案

開發(fā)工具為VC++6.0，F(xiàn)AS接口服務(wù)器由兩臺接口服務(wù)器和一臺可編程邏輯控制器構(gòu)成。接口服務(wù)器和可編程邏輯控制器均需要運行定制開發(fā)的軟件才能完成所需的功能。

兩臺接口服務(wù)器分別運行一套程序代碼相同，但參數(shù)配置不同的軟件。軟件基于Microsoft Windows7操作系統(tǒng)和Microsoft Access數(shù)據(jù)庫，主要實現(xiàn)內(nèi)地段區(qū)域火警信號獲取、香港段區(qū)域火警信號獲取、多條通信鏈路故障檢測、兩臺接口服務(wù)器之間的在線狀態(tài)檢測、兩臺接口服務(wù)器之間的狀態(tài)信息同步和歷史事件記錄查詢等功能；

（1）接口服務(wù)器軟件功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

（2）可編程邏輯控制器軟件功能結(jié)構(gòu)圖 如圖3所示。

（3）點表設(shè)計。香港沿線各站火警信息以站點為單元傳送到福田站接口服務(wù)器，福田站內(nèi)分4個區(qū)域為單元傳送香港主控系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)實驗與測試

3.1 通訊協(xié)議測試

測試目的確保香港MCS系統(tǒng)和接口服務(wù)器系統(tǒng)雙方開發(fā)的協(xié)議和通訊機制是否能達到設(shè)計規(guī)范。

3.2 現(xiàn)場系統(tǒng)功能測試

測試目的為了確保FAS系統(tǒng)及接口服務(wù)器系統(tǒng)功能是否滿足現(xiàn)場功能需求和設(shè)計規(guī)范。

3.3 試運行

試運行檢驗整個系統(tǒng)的冗錯處理機制，以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性等相關(guān)性能的實驗和測試。

4 實驗結(jié)果及分析驗證

根據(jù)上述原理，本文設(shè)計的軟件系統(tǒng)經(jīng)過連接硬件聯(lián)合調(diào)試，最終形成一個完整的通訊與控制為一體的綜合系統(tǒng)。接口服務(wù)器系統(tǒng)與內(nèi)地端FAS系統(tǒng)、香港端MCS系統(tǒng)按照點表進行數(shù)據(jù)交換，并控制報警系統(tǒng)進行有效、準確的報警，在網(wǎng)絡(luò)被中斷和服務(wù)器系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，冗余系統(tǒng)啟動并替代原有異常系統(tǒng)進行正常運行，即冗錯機制可行，整個系統(tǒng)運行安全、可靠，符合本系統(tǒng)行業(yè)的特定需求和設(shè)計規(guī)范。

5 結(jié)束語

本文闡述了高鐵車站火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）接口服務(wù)器系統(tǒng)的實現(xiàn)過程，通過對整個系統(tǒng)軟件設(shè)計、通訊原理、系統(tǒng)冗余設(shè)計和驗證等部分介紹，對其中關(guān)鍵技術(shù)進行了深入討論，設(shè)計出一套火災(zāi)自動報警接口服務(wù)器系統(tǒng)，系統(tǒng)性能具備穩(wěn)定、可靠，安全性高。隨著國家高鐵的建設(shè)，該系統(tǒng)可以應(yīng)用到更多車站的智能控制系統(tǒng)，承載著車站與車站之間火災(zāi)自動報警系統(tǒng)以及相關(guān)信息的交互和控制。

參考文獻

[1]Ethernet communication standard.IEEE802.3.

[2]周瑜平.Visual C++6編程寶典[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006（05）.