The domestical technology transformations
of GCC in NO. 1 of Guangzhou Metro
Chen HuiLiang
(Guangzhou Metro Corporation,510380)
Abstract : Because the OS and hardware of the GCC of NO.1 line of Guangzhou Metro has been eliminating from market . The GCC technique must change with development of computer technology to settle compatible problem of the new model of industrial control computer.
Keywords : GCC(Graphical Command Center) NETWORK OS SOFTWARE HARDWARE
一、前景
廣州地鐵一號(hào)線從1997年6月28日開通到現(xiàn)在已經(jīng)有8年多了,一號(hào)線FAS系統(tǒng)(Fire Alarm System,火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),簡(jiǎn)稱FAS)所采用的是美國(guó)Simplex最先進(jìn)的4120網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),該系統(tǒng)將完成對(duì)所保護(hù)地區(qū)的實(shí)時(shí)火災(zāi)監(jiān)測(cè)、報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)控制。Simplex 4120網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn),系統(tǒng)非??煽浚┒嗽O(shè)備定時(shí)向系統(tǒng)發(fā)出模擬報(bào)警信號(hào),以檢測(cè)系統(tǒng)外圍設(shè)備工作情況,通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向監(jiān)控中心顯示工作情況。
4120網(wǎng)絡(luò)采用對(duì)等式的協(xié)議(Peer-to-Peer)最新技術(shù),結(jié)合Simplex專有的TrueAlarm智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng),構(gòu)成最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)式火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。每一個(gè)直接與4120網(wǎng)絡(luò)通訊的控制盤定義為一個(gè)節(jié)點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以是全功能的4120系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警控制盤(FACP)、4120圖形命令中心(GCC),盡管它們具有不同的功能,但在網(wǎng)絡(luò)通訊中具有同等的地位。
為達(dá)到及保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性,Simplex 開發(fā)及采用獨(dú)立的通訊協(xié)議。Simplex 4120系統(tǒng)采用NFPA 72 STYLE 7操作模式可通過三種不同的通訊介質(zhì)而進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。Simplex 4120網(wǎng)絡(luò)提供三種通訊介質(zhì):RS-485、光纖及調(diào)制解調(diào)器,通訊輸出為57.6 K或9,600 BIT/S。廣州地鐵一號(hào)線采用的RS-485通訊最長(zhǎng)距離為5,200米(采用#18AWG銅線),數(shù)據(jù)傳輸速率為57.6KBIT/S。NFPA 72 STYLE 7操作模式在網(wǎng)絡(luò)通訊回路上出現(xiàn)第一個(gè)故障工作狀態(tài)下,必須維持正常工作,并保證網(wǎng)絡(luò)的通訊。例如:主線開路、短路及接地等等。主線開路的時(shí)候,可以使網(wǎng)絡(luò)由環(huán)型變成總線型進(jìn)行通信。
某些需要由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制的點(diǎn)被定義為“公共點(diǎn)”,如圖1所示的車站FACP或GCC,并且在其相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上予以設(shè)定。在多重網(wǎng)絡(luò)控制盤結(jié)構(gòu)中,通過適當(dāng)?shù)能浖O(shè)定,在作為獨(dú)立控制盤的前提下,將同時(shí)可以利用對(duì)方節(jié)點(diǎn)的一些獨(dú)特性能。由于各節(jié)點(diǎn)既相互獨(dú)立,又互為補(bǔ)充,故這種4120網(wǎng)絡(luò)被稱為“共享”式網(wǎng)絡(luò)。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)(即Style 7的接線方式)進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性,同時(shí)Simplex提供的設(shè)備部件均具備線路短路和斷路監(jiān)測(cè)及保護(hù)功能。GCC可被設(shè)定為各自顯示不同的公共點(diǎn),這些公共點(diǎn)也許處于關(guān)鍵性的位置,它們的狀態(tài)應(yīng)當(dāng)被視為公共信息。這樣,緊急操作指令便可以由對(duì)這些關(guān)鍵位置具有最佳視角的控制盤發(fā)出,當(dāng)某節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí),另一節(jié)點(diǎn)可代行操作。
圖1 FAS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)
Simplex 4120網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備在線巡視功能,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按預(yù)設(shè)的程序自動(dòng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的各部件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),并每4秒報(bào)告一次外設(shè)的工作狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)不正常狀態(tài)被檢測(cè)到時(shí),網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制面板即以聲光報(bào)警信號(hào)顯示出來,并顯示出故障設(shè)備的名稱、地址和故障類型,方便維護(hù)人員維修。
二、GCC使用情況
目前,廣州地鐵一號(hào)線FAS系統(tǒng)在全線的地下14個(gè)車站、OCC、通號(hào)樓都設(shè)置有GCC,數(shù)量是17臺(tái)。車站人員和環(huán)調(diào)人員基本上都是利用GCC監(jiān)控車站的火災(zāi)報(bào)警情況,該GCC是由美國(guó)Simplex公司生產(chǎn)的。GCC由于每天24小時(shí)不間斷的運(yùn)行,它們的平均使用壽命約為5000小時(shí),即5年半,而一號(hào)線的GCC從1998年底開始使用到現(xiàn)在,已經(jīng)達(dá)到了使用年限,面臨更換。GCC的工控機(jī)為奔騰133,硬盤為2.1G,現(xiàn)在市場(chǎng)上早就停產(chǎn)了。另外,F(xiàn)AS系統(tǒng)GCC軟件是采用MS-DOS為核心,用C語言和Windows3.1開發(fā)軟件包編寫、模塊排列的應(yīng)用軟件,該軟件只適合用于奔騰級(jí)的計(jì)算機(jī)平臺(tái),經(jīng)過測(cè)試,軟件無法與目前主流工控機(jī)兼容,而且這種奔騰級(jí)級(jí)別檔次的工控機(jī)已經(jīng)被淘汰,市面上已經(jīng)很難買到。因此不但需要對(duì)該系統(tǒng)GCC進(jìn)行硬件的國(guó)產(chǎn)化,也同時(shí)需要對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)。
為了解決以上存在的問題,保證FAS系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行,F(xiàn)AS專業(yè)工程師在2004年初組成一個(gè)專業(yè)組,著手對(duì)GCC進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化技術(shù)改造的研究。首先從國(guó)內(nèi)購(gòu)買一臺(tái)工控機(jī)及Simplex升級(jí)軟件一套,經(jīng)過測(cè)試運(yùn)行,確定系統(tǒng)經(jīng)過改造后,達(dá)到系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更加安全、快速、可靠的運(yùn)行后,再在全線進(jìn)行推廣,完成國(guó)產(chǎn)化改造。下圖2是舊的GCC:
圖2 舊的GCC
三、改造方案
(一)工程要求
從國(guó)內(nèi)購(gòu)買一臺(tái)工控機(jī)及Simplex升級(jí)軟件一套,先在FAS試驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試,經(jīng)過試驗(yàn)確認(rèn)運(yùn)行正常后,確定能夠與4120控制盤進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信并保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行,然后再在車站內(nèi)調(diào)試運(yùn)行。
(二)GCC配置要求
為了保證GCC與4120控制盤之間能夠正常通信,需選用標(biāo)準(zhǔn)工控機(jī)配件。例如:
1、 無源底板:研華PCA-6114P4-C
2、 工業(yè)機(jī)箱:研華IPC-611BP-30Z
3、 全長(zhǎng)CPU卡:研華PCA-6186VE-00A1
4、 CPU:INTEL PENTIUM4 2.0A
5、 內(nèi)存:金士頓KVR400X64C3/512M(一條)
6、 顯示器:17寸液晶顯示器,響應(yīng)時(shí)間16mS,四燈管
以上配置僅作為參考標(biāo)準(zhǔn)
(三)技術(shù)要求
1、 工控機(jī)能正常穩(wěn)定運(yùn)行
2、 能正常實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)控功能
3、 網(wǎng)絡(luò)能正??焖偻ㄐ?/DIV>
圖3 新的GCC
(四)質(zhì)量要求
保質(zhì)期為一年
(五)合同工期
本項(xiàng)目的調(diào)試工期為15個(gè)工作日
四、方案的實(shí)施
經(jīng)過我們專業(yè)組成員和邀請(qǐng)的Simplex公司代理商軟件開發(fā)工程師一起研討,提出了一些可行的方法和措施,并且在市場(chǎng)上購(gòu)買了一臺(tái)研華工控機(jī),在FAS實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了15天的軟件修改、程序編寫、硬件測(cè)試,終于試驗(yàn)成功。并把經(jīng)過改造的GCC安裝在通號(hào)樓進(jìn)行上線運(yùn)行,上線運(yùn)行從2005年2月份到11月份,經(jīng)過測(cè)試驗(yàn)證,經(jīng)過改造的GCC完全成功。下圖3是新的GCC:
圖3 新的GCC
五、改造后的新舊GCC對(duì)比
(一)主要設(shè)備配置上的對(duì)比
序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
新設(shè)備配置型號(hào) |
舊設(shè)備配置型號(hào) |
1 |
工控機(jī) |
研華RPC-500 |
Simplex專用的工控機(jī) |
2 |
中央處理器 |
PENTIUM4 2.0G |
PENTIUM 133 |
3 |
硬盤 |
40G |
2.1G |
4 |
內(nèi)存 |
512M DDR400 |
16M EDO |
5 |
軟驅(qū) |
1.44MB |
1.44MB |
6 |
電源 |
300WATX |
230WAT |
7 |
光驅(qū) |
52X |
無 |
8 |
顯示器 |
優(yōu)派17寸VE700 |
優(yōu)派17寸CRT |
9 |
操作系統(tǒng) |
Windows98中文 |
Windows3.1 |
(二)新舊操作系統(tǒng)的對(duì)比
1、 舊的操作系統(tǒng): FAS系統(tǒng)GCC使用的是Windows 3.1英文版操作系統(tǒng),由于該操作系統(tǒng)是1992年的產(chǎn)品,微軟公司早就不再對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行任何的技術(shù)支持,所以操作系統(tǒng)根本就不能支持新的硬件和軟件,使我們的升級(jí)帶來很大的不便而且每個(gè)車站升級(jí)花費(fèi)的時(shí)間大約要0.5小時(shí),相對(duì)來說比較長(zhǎng)。
2、 新的操作系統(tǒng):經(jīng)過改造后的GCC使用的是Windows 98中文版操作系統(tǒng),系統(tǒng)支持新的硬件和軟件,而且對(duì)FAS系統(tǒng)的升級(jí)帶來很多方便,經(jīng)過測(cè)試,利用新的工控機(jī)升級(jí),大概一個(gè)車站只要10分鐘就可以了,比以前提高了三倍的升級(jí)速度。
(三)新舊硬件的對(duì)比
1、 舊的硬件: FAS系統(tǒng)GCC使用的CPU板并沒有現(xiàn)在常用的USB接口,而只能通過軟驅(qū)來提取數(shù)據(jù),但軟盤的可靠性極差,經(jīng)常壞字節(jié)造成數(shù)據(jù)丟失,如通過并口連接,所外接的硬盤盒因不支持即插即用,所以每次都要重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)加載驅(qū)動(dòng)程序才能運(yùn)行,但是FAS系統(tǒng)在運(yùn)行過程中是不容許重啟計(jì)算機(jī)的,所以使用外接硬盤盒只能局限升級(jí)軟件的時(shí)候才能使用。
2、 新的硬件:經(jīng)過改造的GCC有USB接口和光驅(qū),所以比較方便下載程序,如果以后要對(duì)FAS系統(tǒng)進(jìn)行軟件升級(jí)時(shí),可以不用重啟計(jì)算機(jī),直接下載完軟件后就可以利用新的軟件版本。這樣可以提高FAS網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。
(四)新舊軟件的對(duì)比
1、 舊的軟件:操作系統(tǒng)是使用Windows3.1英文版,這個(gè)版本不能直接對(duì)中文進(jìn)行支持,所以舊的GCC都外掛內(nèi)碼轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn)中文顯示和輸入,雖然字符集相同但由于使用的技術(shù)不同,用外掛內(nèi)碼轉(zhuǎn)換軟件編輯的FAS軟件與中文版操作系統(tǒng)有一定的兼容性問題,這個(gè)問題就是會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)字體亂碼。
2、 新的軟件:操作系統(tǒng)時(shí)使用Windows98中文版,這個(gè)版本可以直接利用中文進(jìn)行顯示和輸入,克服了字體亂碼的問題。
六、 安全經(jīng)濟(jì)效益收獲
2005年初,GCC國(guó)產(chǎn)化改造項(xiàng)目組完成了設(shè)備的購(gòu)置和試驗(yàn),并把改造后的GCC放在通號(hào)樓進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試,到現(xiàn)在已經(jīng)試運(yùn)行了大概了10個(gè)月左右。經(jīng)過這段時(shí)間測(cè)試觀察,專業(yè)組成員發(fā)現(xiàn)經(jīng)過改造后的GCC有如下的優(yōu)點(diǎn):
a) 網(wǎng)絡(luò)比以前更加穩(wěn)定,而且還使以前通號(hào)樓經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)、脫網(wǎng)的現(xiàn)象大大減少,甚至很少發(fā)生。
b) 在2005年9月份,F(xiàn)AS專業(yè)對(duì)一號(hào)線FAS系統(tǒng)進(jìn)行了全線升級(jí),發(fā)現(xiàn)通號(hào)樓的升級(jí)速度比其它車站升級(jí)速度要快三倍左右。
c) 以前通號(hào)樓的GCC操作速度很慢,甚至經(jīng)常出現(xiàn)操作界面不動(dòng)或是轉(zhuǎn)換界面很慢的現(xiàn)象,而新的GCC就沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象,速度比舊GCC剛剛運(yùn)行的時(shí)候還要快很多。
d) 在經(jīng)濟(jì)方面,經(jīng)過國(guó)產(chǎn)化改造的GCC價(jià)格比進(jìn)口的GCC便宜了80%,為公司節(jié)約了維修成本。
在安全方面,保證了FAS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定、暢通、快速的運(yùn)行。
七、 結(jié)論
對(duì)于這次技術(shù)改造感到很滿意,不但增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性以及系統(tǒng)報(bào)警的快速反應(yīng),而且還保證了設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化,以后可以在國(guó)內(nèi)進(jìn)行采購(gòu),節(jié)省了經(jīng)濟(jì)成本。現(xiàn)在已經(jīng)開始著手準(zhǔn)備全線GCC進(jìn)行升級(jí)改造,根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)改造方案,我們公司已經(jīng)做好了準(zhǔn)備,打算在2006年內(nèi),一號(hào)線FAS系統(tǒng)的GCC全部升級(jí)完成,這樣就可以使地鐵一號(hào)線FAS系統(tǒng)更加穩(wěn)定、快速、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
1、廣州地鐵一號(hào)線防災(zāi)報(bào)警(FAS)合同附件一~附件九 (1994年11月)
2、4120 Graphical Command Center(GCC) Operating Instructions Simplex公司出版 (1995年10月)
作者簡(jiǎn)介:
陳會(huì)良:廣州市地下鐵道總公司運(yùn)營(yíng)事業(yè)總部火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工程師,從事過多年地鐵火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)工程的調(diào)試、投運(yùn)及工程管理,現(xiàn)在從事地鐵火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理。