地铁综合监控系统深度集成火灾报警系统的应用

宋树胜

（1.南瑞集团有限公司，211106，南京；2.国电南瑞科技股份有限公司，210061，南京∥工程师）

地铁是人流聚集大、疏散空间有限的城市公共交通，对消防安全要求较高。火灾报警系统（FAS）是地铁防火保障中至关重要的组成部分，通过地铁综合监控系统（ISCS）深度集成FAS，可构建起一套适合地铁特点的综合监控防火保障体系。

对当今网络通信技术而言，地铁通信系统或ISCS提供的传输通道足够满足FAS数据通信的需要，而且比FAS单独组网要稳定可靠。所以，GB 50157—2013《地铁设计规范》第19.2.6规定：地铁全线火灾自动报警与联动控制的信息传输网络可利用地铁公共通信网络，火灾自动报警系统现场级网络应独立配置。因此，地铁ISCS深度集成FAS的应用可行。目前，在实际工程中已有应用，如重庆地铁、广州地铁、西安地铁等。

1 ISCS概述

近年来，越来越多城市的地铁都采用了ISCS。ISCS是一个高度集成与互联的综合自动化监控系统，通过ISCS统一的软硬件平台，可实现地铁系统内各机电设备的集中监控管理以及设备之间的联动，达到各系统间互联互通、信息资源共享和统一调度，可缩短应急事件的处置时间，大大提高地铁整体运营调度管理水平。其主要监控管理子系统包括变电所电力自动监控（PSCADA）系统、环境与设备监控系统（BAS）、FAS、门禁系统（ACS），以及自动售检票（AFC）、站台屏蔽门（PSD）、闭路电视（CCTV）、广播（PA）系统等。

2 深度集成架构及主要特点

2.1 深度集成架构

ISCS深度集成FAS，采用中央和车站两级管理控制架构。ISCS对FAS的集成接口设在地铁全线车站或场/段、主变电所的火灾报警控制器（FACP）上。除FAS内部现场级设备外，全线中央和车站两级不单独设置FAS设备、组网等硬件，由ISCS实现对FAS信息的采集、上传和设备的监控管理。FAS在车站级接入ISCS，实现在ISCS中的深度集成，但是保持FAS现场级独立配置。系统深度集成架构示意图如图1所示。

2.2 主要特点

在此ISCS深度集成FAS的模式下，当火灾发生时，能实现及时报警、确认和火灾模式联动。该模式具有以下主要特点。

（1）软硬件设置：FAS仅在现场级保持独立配置，由FACP（火警控制盘）、现场回路总线、感温感烟探测器、消防水泵、消火栓等现场设备、网络组成，以FACP软硬件平台为核心，汇集现场设备的实时信息。在ISCS发生故障时，FACP可独立运作。

图1 ISCS深度集成FAS架构示意图

（2）数据通信方式：中央与车站两级由通信系统或ISCS提供骨干网传输通道，通过VLAN（虚拟局域网）为FAS划分虚拟传输通道，作为FAS集成专用通信网络。ISCS与FAS间须采用双向通信协议。如：FAS将感温感烟探测器、手动报警按钮、手动/自动模式状态等FAS设备状态信息传至ISCS；ISCS则将报警信息确认、设备隔离控制、报警复位、手自动转换控制、火灾模式控制等控制信息下发至FAS。

（3）集成接口：FAS在站级接入ISCS，由FACP冗余网关的百兆以太网接口（电口）接到站级ISCS的三层交换机，并以此冗余接口现实FAS与ISCS之间双向数据交换，其接口示意图如图2所示。FAS其他接口在此不作赘述。

图2 FAS与ISCS接口界面示意图

3 ISCS深度集成FAS的应用

目前，大多数城市地铁ISCS对FAS采用互联或一般小集成模式，FAS相对独立，仅能实现区域火灾报警显示功能，缺乏各机电设备间统一人机界面维护监控管理、信息资源共享和火灾发生时的迅速联动响应功能。FAS深度集成于ISCS可有效避免FAS相对独立带来的局限性，通过ISCS人机界面统一平台，达到FAS与其他机电设备间信息资源共享。其具体应用为：中央与车站两级FAS控制权限的交接；FAS防烟分区的显示；各设备状态的显示控制；火灾模式执行及联动，如AFC释放、ACS释放、消防广播、PIS（乘客信息系统）、火灾信息发布、非消防电源切非等动作。

3.1 FAS控制权限交接

FAS中央与车站两级控制权限交接在ISCS人机界面平台操作，FAS控制权限默认在中央级OCC（运营控制中心），FAS控制权限交接属于ISCS内部权限分配转移。具体转移交接应用有如下两种方式：

（1）双方互动请求转移：在系统运行正常情况下，由权限的源所在地向目标所在地发起权限移交命令，由目标所在地确认。在操作规程上，建议值班调度员进行电话事前、事后确认。

（2）强制收取转移：强制转移在权限源所在地和目标所在地均可发起，为系统出现异常情况下的设置，可单方收取权限，但在操作规程上需电话人工确认。仅具有权限的地点方可发出请求，将权限转移至目标地或强制将权限收取至本地。默认地点可以强制从其它地点收取权限，非默认地点强制收回时需要使用特殊的用户类方可操作。通常在没有权限的地点不可发出转移权限的请求。在同一时刻，被控对象在中央或车站仅一侧有控制权，两级权限为互斥，以确保对FAS设备操作控制的安全性、可靠性。

3.2 FAS界面集成的应用

将FAS界面集成于ISCS中，由ISCS平台提供统一的、友好的人机界面窗口进行操作，实现车站对本站内FAS设备的实时监控管理以及中央对全线FAS设备的集中监控和统一协调调度。

（1）一般类人机界面：在中央和车站ISCS工作站上，以图元颜色形式区分不同状态信息，监视FAS设备运行状态、防烟分区、火灾模式、消防联动状态、报警信息。也可对部分被控FAS设备进行控制操作，如烟感探测器设备、手动报警按钮的隔离及取消隔离控制、防火卷帘门的开控制、火警报警确认和复位控制、火灾模式的激活控制等。进行设备控制操作时，双击一般类人机界面可控图元，弹出控制面板后，执行控制命令。所有控制操作过程风格保持一致。

（2）特殊类人机界面：一般包括为OCC特别设备布局画面（如全线FAS网络系统布局）、火灾报警信息推送画面，以及报警、事件信息列表和查询界面。

3.3 火灾模式联动的应用

FAS火灾报警控制器具有手动和自动控制状态。值班员可在ISCS人机界面上执行手动和自动控制的切换。在手动状态下，火灾发生时需要人工确认方可启动FAS，并且联动BAS等其他机电系统设备。在自动状态下，火灾发生时则无需人工确认即可启动FAS，并且联动BAS等其他机电系统设备。ISCS深度集成FAS模式下，火灾模式执行联动传输途径示意图如图3所示。

图3 火灾模式执行联动传输途径示意图

3.3.1 正常情况下火灾模式联动

正常情况下，由FACP接收到探测器或手报的报警信息，根据火灾报警执行规则，产生防火分区报警信号并上传至ISCS，同时发出报警声音。

（1）FACP为手动控制：经人工确认现场是否真实发生火灾，如确实发生火灾，值班员在ISCS人机界面上进行出现火灾确认操作，即可下发启动FAS指令；FAS按照预定规则执行系统内部的设备联动，同时把火灾信号传给BAS等系统，由相关系统完成机电设备的火灾联动，如AFC释放、ACS释放、消防广播、PIS火灾信息发布、非消防电源切非等动作；如产生误报，值班员可在ISCS人机界面上进行火灾取消、复位、消音操作。

（2）FACP为自动控制：无需人工干涉可直接启动FAS，FAS按照预定规则执行系统内部的设备联动，同时把火灾信号传给BAS等系统，由相关系统完成机电设备的火灾联动，如AFC释放、ACS释放、消防广播、PIS火灾信息发布、非消防电源切非等动作。

3.3.2 异常情况下火灾模式联动

异常情况下，如现场探测器或手报按钮出现故障，已发生火灾区域经人工确认后，值班员可直接人工下发该分区的火灾模式给FAS；FAS收到该火灾模式信号后，按照预定规则执行系统内部的设备联动，同时把火灾信号传给BAS等系统，由相关系统完成机电设备的火灾联动，如AFC释放、ACS释放、消防广播、PIS火灾信息发布、非消防电源切非等动作。

4 FAS深度集成对ISCS的影响

4.1 对集成接口数据传输的影响

基于FAS的安全性，对于互联或一般小集成模式，ISCS与FAS间接口数据通信一般沿用单向传输FAS协议。但在深度集成模式下，集成接口数据通信必须采用开放标准双向通信协议，如TCP/IP Modus协议，并约定双向交互内容，包括ISCS对FAS现场设备信息采集以及控制命令的下发、火灾模式执行等。

4.2 对人机界面和数据库的影响

FAS与ISCS深度集成，FAS作为ISCS的子系统。由于FAS内部数据的变化不能同步更新至ISCS，FAS现场设备的任何变动都需要ISCS人机界面和数据库点位、类型做同步修改更新。一般情况下，人机界面可在任何一台ISCS工作站上进行在线修改并自动同步其他工作站。为确保数据的集中管理和安全性，须在中央ISCS工作站上对数据库进行在线修改。

4.3 对系统验收的影响

地铁消防安全等级较高，对于FAS，需消防主管部门进行专项验收，所有FAS设备产品都必须通过消防主管部门认证、检测。FAS深度集成模式下，ISCS人机界面显示、传输网络、火灾模式自动联动下发等，也均需要通过消防验收。此深度集成模式的应用还需同当地消防主管部门进行商榷，并得到当地消防主管部门的认可。

5 结语

在火灾早期探测、及时报警、人流疏散方面，FAS有至关重要的作用。ISCS深度集成FAS的应用方案在国内地铁项目中也开始大量运用。当地铁内出现火灾紧急情况时，各机电设备间能够迅速联动、统一协调调度，缩短了应急事件的处理时间，提高了运营调度管理效率。ISCS深度集成FAS方案，突破了FAS独立互联设置的局限性。ISCS深度集成FAS，从建立一套适合地铁特点的防火救灾综合监控体系方面讲，是值得实践的。但受限于消防检测、验收要求，通信网络、ISCS和FAS需要同步完成调试，在一定程度上加大了工程调试、施工协调的难度。

［1］ 魏晓东.城市轨道交通自动化系统与技术［M］.2版.北京：电子工业出版社，2011.

［2］ 朱平，舒移民.地铁火灾自动报警系统集成方案研究［J］.电气化铁道，2013（6）：45.

［3］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范：GB 50157—2013［S］.北京：中国建筑工业出版社，2013．

［4］ 中华人民共和国住房和城市建设部.火灾自动报警系统设计规范：GB 50116—2013［S］.北京：中国计划出版社，2013.