广州地铁一号线图形命令中心国产化技术改造.doc

广州地铁一号线图形命令中心国产化技术改造摘要：为了解决广州地铁一号线图形命令中心（GCC）软件无法与目前主流工控机兼容，而且目前使用奔腾级级别档次的工控机已经被淘汰，市面上已经很难买到的难题，为此对现有的GCC进行国产化技术改造。关键词：图形命令中心；网络；操作系统；软件；硬件 广州地铁一号线从1997年6月28日开通到现在已经有8年多了，一号线FAS（Fire Alarm System，火灾自动报警系统，简称FAS）所采用的是美国Simplex最先进的4120网络系统，该系统将完成对所保护地区的实时火灾监测、报警和消防联动控制。Simplex 4120网络系统技术先进，系统非常可靠，末端设备定时向系统发出模拟报警信号，以检测系统外围设备工作情况，通过网络系统向监控中心显示工作情况。1火灾自动报警系统 4120网络采用对等式的协议（Peer-to-Peer）最新技术，结合Simplex专有的TrueAlarm智能火灾探测系统，构成最先进的网络式火灾报警控制系统。每一个直接与4120网络通讯的控制盘定义为一个节点，网络节点可以是全功能的4120系统火灾报警控制盘FACP）、4120图形命令中心（GCC），尽管它们具有不同的功能，但在网络通讯中具有同等的地位。 为达到及保障网络的可靠性，Simplex 开发及采用独立的通讯协议。Simplex 4120系统采用NFPA 72STYLE 7操作模式可通过3种不同的通讯介质而进行联网。Simplex 4120网络提供3种通讯介质：RS-485、光纤及调制解调器，通讯输出为57.6 k或9 600bit/s。广州地铁一号线采用的RS-485通讯最长距离为5 200 m（采用#18AWG铜线），数据传输速率为57.6 kbit/s。NFPA 72 STYLE 7操作模式在网络通讯回路上出现第1个故障工作状态下，必须维持正常工作，并保证网络的通讯。例如：主线开路、短路及接地等等。主线开路的时候，可以使网络由环型变成总线型进行通信。 某些需要由网络系统监测和控制的点被定义为“公共点”，如图1所示的车站FACP或GCC，并且在其相应的节点上予以设定。在多重网络控制盘结构中，通过适当的软件设定，在作为独立控制盘的前提下，将同时可以利用对方节点的一些独特性能。由于各节点既相互独立，又互为补充，故这种4120网络被称为“共享”式网络。环型网络的结构（即Style 7的接线方式）进一步提高了网络的安全性，同时Simplex提供的设备部件均具备线路短路和断路监测及保护功能。GCC可被设定为各自显示不同的公共点，这些公共点也许处于关键性的位置，它们的状态应当被视为公共信息。这样，紧急操作指令便可以由对这些关键位置具有最佳视角的控制盘发出，当某节点发生故障时，另一节点可代行操作。Simplex 4120网络系统具备在线巡视功能，网络系统按预设的程序自动对网络上的各部件进行实时检测，并每4 s报告一次外设的工作状态。当一个不正常状态被检测到时，网络系统控制面板即以声光报警信号显示出来，并显示出故障设备的名称、地址和故障类型，方便维护人员维修。2GCC使用情况 目前，广州地铁一号线FAS在全线的地下14个车站、OCC、通号楼都设置有GCC，数量是17台。车站人员和环调人员基本上都是利用GCC监控车站的火灾报警情况，该GCC是由美国Simplex公司生产的。 GCC由于每天24 h不间断的运行，它们的平均使用寿命约为5 000 h，即5年半，而一号线的GCC从1998年底开始使用到现在，已经达到了使用年限，面临更换。GCC的工控机为奔腾133，硬盘为2.1 G，现在市场上早就停产了。另外，FAS中GCC软件是采用MSDOS为核心，用C语言和Windows3.1开发软件包编写、模块排列的应用软件，该软件只适合用于奔腾级的计算机平台，经过测试，软件无法与目前主流工控机兼容，而且这种奔腾级级别档次的工控机已经被淘汰，市面上已经很难买到。因此不但需要对该系统GCC进行硬件的国产化，也同时需要对软件进行升级。 为了解决以上存在的问题，保证FAS安全、稳定的运行，FAS专业工程师在2004年初组成一个专业组，着手对GCC进行国产化技术改造的研究。首先从国内购买一台工控机及Simplex升级软件一套，经过测试运行，确定系统经过改造后，达到系统网络更加安全、快速、可靠的运行后，再在全线进行推广，完成国产化改造，图2是旧的GCC。 3改造方案3.1工程要求 购买一台工控机及Simplex升级软件一套，先在FAS试验室进行测试，经过试验确认运行正常后，确定能够与4120控制盘进行联网通信并保证系统网络稳定运行，然后再在车站内调试运行。3.2GCC配置要求 为了保证GCC与4120控制盘之间能够正常通信，需选用标准工控机配件。例如：（1）无源底板：研华PCA6114P4C；（2）工业机箱：研华IPC611BP30Z；（3）全长CPU卡：研华PCA6186VE00A1；（4） CPU ：INTEL PENTIUM4 2.0A ；（5）内存：金士顿KVR400X64C3/512M（一条）；（6）显示器：17 in液晶显示器，响应时间16 ms，4灯管。3.3技术要求 （1）工控机能正常稳定运行；（2）能正常实现各种监控功能；（3）网络能正常快速通信。3.4质量要求 保质期为一年。3.5合同工期 本项目的调试工期为15个工作日。4方案的实施 经过专业组成员和邀请的Simplex公司代理商软件开发工程师一起研讨，提出了一些可行的方法和措施，并且在市场上购买了一台研华工控机，在FAS实验室进行了15天的软件修改、程序编写、硬件测试，终于试验成功。并把经过改造的GCC安装在通号楼进行上线运行，上线运行从2005年2月11月份，经过测试验证，经过改造的GCC完全成功，图3是新的GCC。5新旧GCC的对比5.1主要设备配置上的对比5.2新旧操作系统的对比 （1）旧的操作系统： FAS中GCC使用的是Win-dows 3.1英文版操作系统，由于该操作系统是1992年的产品，微软公司早就不再对此系统进行任何的技术支持，所以操作系统根本就不能支持新的硬件和软件，给软件的升级带来很大的不便而且每个车站升级花费的时间大约要0.5 h，相对来说比较长。 （2）新的操作系统：经过改造后的GCC使用的是Windows 98中文版操作系统，系统支持新的硬件和软件，而且对FAS的升级带来很多方便，经过测试，利用新的工控机升级，大概一个车站只要10 min就可以了，比以前提高了3倍的升级速度。5.3新旧硬件的对比 （1）旧的硬件： FAS中GCC使用的CPU板并没有现在常用的USB接口，而只能通过软驱来提取数据，但软盘的可靠性极差，经常坏字节造成数据丢失，如通过并口连接，所外接的硬盘盒因不支持即插即用，所以每次都要重新启动计算机加载驱动程序才能运行，但是FAS在运行过程中是不容许重启计算机的，所以使用外接硬盘盒只能局限升级软件的时候才能使用。 （2）新的硬件：经过改造的GCC有USB接口和光驱，所以比较方便下载程序，如果以后要对FAS进行软件升级时，可以不用重启计算机，直接下载完软件后就可以利用新的软件版本。这样可以提高FAS网络的稳定性。5.4新旧软件的对比 （1）旧的软件：操作系统是使用Windows3.1英文版，这个版本不能直接对中文进行支持，所以旧的GCC都外挂内码转换软件实现中文显示和输入，虽然字符集相同但由于使用的技术不同，用外挂内码转换软件编辑的FAS软件与中文版操作系统有一定的兼容性问题，这就是会经常出现字体乱码。 （2）新的软件：操作系统使用Windows98中文版，这个版本可以直接利用中文进行显示和输入，克服了字体乱码的问题。6安全经济效益收获 2005年初，GCC国产化改造项目组完成了设备的购置和试验，并把改造后的GCC放在通号楼进行网络以及系统运行测试，到现在已经试运行了大概10个月左右。经过这段时间测试观察，专业组成员发现经过改造后的GCC有如下的优点： a. 网络比以前更加稳定，而且还使以前通号楼经常出现死机、脱网的现象大大减少，甚至很少发生。 b.在2005年9月份，FAS专业对一号线FAS进行了全线升级，发现通号楼的升级速度比其它车站升级速度要快3倍左右。 c.以前通号楼的GCC操作速度很慢，甚至经常出现操作界面不动或是转换界面很慢的现象，而新的GCC就没有出现这种现象，速度比旧GCC刚刚运行的时候还要快很多。 d. 在经济方面，经过国产化改造的GCC价格比进口的GCC便宜了80，为公司节约了维修成本。 在安全方面，保证了FAS的网络更加稳定、畅通和快速的运行。7结束语 对于这次技术改造感到很满意，不但增加了系统运行的稳定性、安全性以及系统报警的快速反应，而且还保证了设备的国产化，以后可以在国内进行采购，节省了