地鐵綜合監控系統深度集成火災報警系統的應用

宋樹勝

（1.南瑞集團有限公司，211106，南京；2.國電南瑞科技股份有限公司，210061，南京∥工程師）

地鐵是人流聚集大、疏散空間有限的城市公共交通，對消防安全要求較高。火災報警系統（FAS）是地鐵防火保障中至關重要的組成部分，通過地鐵綜合監控系統（ISCS）深度集成FAS，可構建起一套適合地鐵特點的綜合監控防火保障體系。

對當今網絡通信技術而言，地鐵通信系統或ISCS提供的傳輸通道足夠滿足FAS數據通信的需要，而且比FAS單獨組網要穩定可靠。所以，GB 50157—2013《地鐵設計規范》第19.2.6規定：地鐵全線火災自動報警與聯動控制的信息傳輸網絡可利用地鐵公共通信網絡，火災自動報警系統現場級網絡應獨立配置。因此，地鐵ISCS深度集成FAS的應用可行。目前，在實際工程中已有應用，如重慶地鐵、廣州地鐵、西安地鐵等。

1 ISCS概述

近年來，越來越多城市的地鐵都采用了ISCS。ISCS是一個高度集成與互聯的綜合自動化監控系統，通過ISCS統一的軟硬件平臺，可實現地鐵系統內各機電設備的集中監控管理以及設備之間的聯動，達到各系統間互聯互通、信息資源共享和統一調度，可縮短應急事件的處置時間，大大提高地鐵整體運營調度管理水平。其主要監控管理子系統包括變電所電力自動監控（PSCADA）系統、環境與設備監控系統（BAS）、FAS、門禁系統（ACS），以及自動售檢票（AFC）、站臺屏蔽門（PSD）、閉路電視（CCTV）、廣播（PA）系統等。

2 深度集成架構及主要特點

2.1 深度集成架構

ISCS深度集成FAS，采用中央和車站兩級管理控制架構。ISCS對FAS的集成接口設在地鐵全線車站或場/段、主變電所的火災報警控制器（FACP）上。除FAS內部現場級設備外，全線中央和車站兩級不單獨設置FAS設備、組網等硬件，由ISCS實現對FAS信息的采集、上傳和設備的監控管理。FAS在車站級接入ISCS，實現在ISCS中的深度集成，但是保持FAS現場級獨立配置。系統深度集成架構示意圖如圖1所示。

2.2 主要特點

在此ISCS深度集成FAS的模式下，當火災發生時，能實現及時報警、確認和火災模式聯動。該模式具有以下主要特點。

（1）軟硬件設置：FAS僅在現場級保持獨立配置，由FACP（火警控制盤）、現場回路總線、感溫感煙探測器、消防水泵、消火栓等現場設備、網絡組成，以FACP軟硬件平臺為核心，匯集現場設備的實時信息。在ISCS發生故障時，FACP可獨立運作。

圖1 ISCS深度集成FAS架構示意圖

（2）數據通信方式：中央與車站兩級由通信系統或ISCS提供骨干網傳輸通道，通過VLAN（虛擬局域網）為FAS劃分虛擬傳輸通道，作為FAS集成專用通信網絡。ISCS與FAS間須采用雙向通信協議。如：FAS將感溫感煙探測器、手動報警按鈕、手動/自動模式狀態等FAS設備狀態信息傳至ISCS；ISCS則將報警信息確認、設備隔離控制、報警復位、手自動轉換控制、火災模式控制等控制信息下發至FAS。

（3）集成接口：FAS在站級接入ISCS，由FACP冗余網關的百兆以太網接口（電口）接到站級ISCS的三層交換機，并以此冗余接口現實FAS與ISCS之間雙向數據交換，其接口示意圖如圖2所示。FAS其他接口在此不作贅述。

圖2 FAS與ISCS接口界面示意圖

3 ISCS深度集成FAS的應用

目前，大多數城市地鐵ISCS對FAS采用互聯或一般小集成模式，FAS相對獨立，僅能實現區域火災報警顯示功能，缺乏各機電設備間統一人機界面維護監控管理、信息資源共享和火災發生時的迅速聯動響應功能。FAS深度集成于ISCS可有效避免FAS相對獨立帶來的局限性，通過ISCS人機界面統一平臺，達到FAS與其他機電設備間信息資源共享。其具體應用為：中央與車站兩級FAS控制權限的交接；FAS防煙分區的顯示；各設備狀態的顯示控制；火災模式執行及聯動，如AFC釋放、ACS釋放、消防廣播、PIS（乘客信息系統）、火災信息發布、非消防電源切非等動作。

3.1 FAS控制權限交接

FAS中央與車站兩級控制權限交接在ISCS人機界面平臺操作，FAS控制權限默認在中央級OCC（運營控制中心），FAS控制權限交接屬于ISCS內部權限分配轉移。具體轉移交接應用有如下兩種方式：

（1）雙方互動請求轉移：在系統運行正常情況下，由權限的源所在地向目標所在地發起權限移交命令，由目標所在地確認。在操作規程上，建議值班調度員進行電話事前、事后確認。

（2）強制收取轉移：強制轉移在權限源所在地和目標所在地均可發起，為系統出現異常情況下的設置，可單方收取權限，但在操作規程上需電話人工確認。僅具有權限的地點方可發出請求，將權限轉移至目標地或強制將權限收取至本地。默認地點可以強制從其它地點收取權限，非默認地點強制收回時需要使用特殊的用戶類方可操作。通常在沒有權限的地點不可發出轉移權限的請求。在同一時刻，被控對象在中央或車站僅一側有控制權，兩級權限為互斥，以確保對FAS設備操作控制的安全性、可靠性。

3.2 FAS界面集成的應用

將FAS界面集成于ISCS中，由ISCS平臺提供統一的、友好的人機界面窗口進行操作，實現車站對本站內FAS設備的實時監控管理以及中央對全線FAS設備的集中監控和統一協調調度。

（1）一般類人機界面：在中央和車站ISCS工作站上，以圖元顏色形式區分不同狀態信息，監視FAS設備運行狀態、防煙分區、火災模式、消防聯動狀態、報警信息。也可對部分被控FAS設備進行控制操作，如煙感探測器設備、手動報警按鈕的隔離及取消隔離控制、防火卷簾門的開控制、火警報警確認和復位控制、火災模式的激活控制等。進行設備控制操作時，雙擊一般類人機界面可控圖元，彈出控制面板后，執行控制命令。所有控制操作過程風格保持一致。

（2）特殊類人機界面：一般包括為OCC特別設備布局畫面（如全線FAS網絡系統布局）、火災報警信息推送畫面，以及報警、事件信息列表和查詢界面。

3.3 火災模式聯動的應用

FAS火災報警控制器具有手動和自動控制狀態。值班員可在ISCS人機界面上執行手動和自動控制的切換。在手動狀態下，火災發生時需要人工確認方可啟動FAS，并且聯動BAS等其他機電系統設備。在自動狀態下，火災發生時則無需人工確認即可啟動FAS，并且聯動BAS等其他機電系統設備。ISCS深度集成FAS模式下，火災模式執行聯動傳輸途徑示意圖如圖3所示。

圖3 火災模式執行聯動傳輸途徑示意圖

3.3.1 正常情況下火災模式聯動

正常情況下，由FACP接收到探測器或手報的報警信息，根據火災報警執行規則，產生防火分區報警信號并上傳至ISCS，同時發出報警聲音。

（1）FACP為手動控制：經人工確認現場是否真實發生火災，如確實發生火災，值班員在ISCS人機界面上進行出現火災確認操作，即可下發啟動FAS指令；FAS按照預定規則執行系統內部的設備聯動，同時把火災信號傳給BAS等系統，由相關系統完成機電設備的火災聯動，如AFC釋放、ACS釋放、消防廣播、PIS火災信息發布、非消防電源切非等動作；如產生誤報，值班員可在ISCS人機界面上進行火災取消、復位、消音操作。

（2）FACP為自動控制：無需人工干涉可直接啟動FAS，FAS按照預定規則執行系統內部的設備聯動，同時把火災信號傳給BAS等系統，由相關系統完成機電設備的火災聯動，如AFC釋放、ACS釋放、消防廣播、PIS火災信息發布、非消防電源切非等動作。

3.3.2 異常情況下火災模式聯動

異常情況下，如現場探測器或手報按鈕出現故障，已發生火災區域經人工確認后，值班員可直接人工下發該分區的火災模式給FAS；FAS收到該火災模式信號后，按照預定規則執行系統內部的設備聯動，同時把火災信號傳給BAS等系統，由相關系統完成機電設備的火災聯動，如AFC釋放、ACS釋放、消防廣播、PIS火災信息發布、非消防電源切非等動作。

4 FAS深度集成對ISCS的影響

4.1 對集成接口數據傳輸的影響

基于FAS的安全性，對于互聯或一般小集成模式，ISCS與FAS間接口數據通信一般沿用單向傳輸FAS協議。但在深度集成模式下，集成接口數據通信必須采用開放標準雙向通信協議，如TCP/IP Modus協議，并約定雙向交互內容，包括ISCS對FAS現場設備信息采集以及控制命令的下發、火災模式執行等。

4.2 對人機界面和數據庫的影響

FAS與ISCS深度集成，FAS作為ISCS的子系統。由于FAS內部數據的變化不能同步更新至ISCS，FAS現場設備的任何變動都需要ISCS人機界面和數據庫點位、類型做同步修改更新。一般情況下，人機界面可在任何一臺ISCS工作站上進行在線修改并自動同步其他工作站。為確保數據的集中管理和安全性，須在中央ISCS工作站上對數據庫進行在線修改。

4.3 對系統驗收的影響

地鐵消防安全等級較高，對于FAS，需消防主管部門進行專項驗收，所有FAS設備產品都必須通過消防主管部門認證、檢測。FAS深度集成模式下，ISCS人機界面顯示、傳輸網絡、火災模式自動聯動下發等，也均需要通過消防驗收。此深度集成模式的應用還需同當地消防主管部門進行商榷，并得到當地消防主管部門的認可。

5 結語

在火災早期探測、及時報警、人流疏散方面，FAS有至關重要的作用。ISCS深度集成FAS的應用方案在國內地鐵項目中也開始大量運用。當地鐵內出現火災緊急情況時，各機電設備間能夠迅速聯動、統一協調調度，縮短了應急事件的處理時間，提高了運營調度管理效率。ISCS深度集成FAS方案，突破了FAS獨立互聯設置的局限性。ISCS深度集成FAS，從建立一套適合地鐵特點的防火救災綜合監控體系方面講，是值得實踐的。但受限于消防檢測、驗收要求，通信網絡、ISCS和FAS需要同步完成調試，在一定程度上加大了工程調試、施工協調的難度。

［1］ 魏曉東.城市軌道交通自動化系統與技術［M］.2版.北京：電子工業出版社，2011.

［2］ 朱平，舒移民.地鐵火災自動報警系統集成方案研究［J］.電氣化鐵道，2013（6）：45.

［3］ 中華人民共和國住房和城鄉建設部.地鐵設計規范：GB 50157—2013［S］.北京：中國建筑工業出版社，2013．

［4］ 中華人民共和國住房和城市建設部.火災自動報警系統設計規范：GB 50116—2013［S］.北京：中國計劃出版社，2013.