摘 要:對比了兩種地鐵火災自動報警系統設計方案,就現代地鐵火災自動報警系統網絡構成、功能實現以及管理進行了探討,提出建立以適應現代地鐵發展而集成各類自動監控系統為一體的防災救災綜合監控體系。
關鍵詞:地鐵;火災自動報警系統;集成控制
 
      地鐵是高密度、快速運行的城市公共交通系統。地鐵建設對支撐城市的總體規劃、拉大城市骨架、增強中心城市的區域輻射功能、完善綜合交通體系、提升城市建設品質、提高公共交通服務水平、改善投資環境、拉動地方經濟等的作用不可小視。為適應現代地鐵消防安全的需要,必須突破常規消防措施的局限,建立一套適合地鐵特點的防火保障體系。其中,火災自動報警系統對于地鐵火災早期探測以及各類防火、滅火設施的控制起到至關重要的作用。
      《火災報警系統設計規范》(GB50016-98)規定:火災自動報警系統的傳輸網絡不應與其他系統的傳輸網絡合用。這是為了保證在過去網絡技術水平較低的情況下火災自動報警系統(FAS)傳輸的可靠性。但對當今地鐵諸多系統而言,通信系統或綜合監控系統提供的傳輸通道的可靠性(無論是OTN、MSTP還是冗余工業以太網等)都遠比FAS自身的光纖環網可靠。因此,《地鐵設計規范》(GB50157-2003)規定:地鐵全線火災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,不宜獨立配置;但FAS現場級網絡應獨立配置。目前,地鐵FAS設計方案有單獨系統和與其他系統集成兩種方案,并都有實際運行案例。

1 FAS構成方案對比
1.1  FAS獨立設置方案
      FAS與環境及設備監控系統(BAS)等系統完全獨立,單獨設置,通過通信接口將FAS信息傳遞給相關的系統(如環境與設備監控系統和信號系統等)。該方案技術成熟,接口界面清晰,便于工程實施,是在計算機網絡技術和控制技術水平較低時的一種方案。然而,從運營管理上看,地鐵消防值班員一般由車站值班員兼任,值班員除了管理FAS外,還要管理其他機電設備系統。在火災狀態下,需要使各機電設備協調運行,以便縮短救災時間,分散設置的各機電系統不便于車站值班人員管理和系統之間的聯動運行。
1.2  FAS集成設置方案
      將FAS管理功能與相關機電設備系統進行集成,主要是依托計算機網絡技術、通信技術及控制技術,利用標準接口和軟件編程使系統間無縫集成,實現不同系統間的實時互操作性,提高系統的可靠性和可用性,提高運營管理效率,縮短對應急事件的處理時間,有利于提高地鐵的整體調度水平,達到減員增效的目的。與獨立的FAS相比,集成設置方案主要集成了以下兩個方面:一是用綜合監控的雙冗余以太網取代了FAS的專用光纖環網,信息傳輸可靠性更高;二是綜合監控管理工作站集成了FAS控制中心的管理功能。

2 FAS集成模式選擇
2.1 一般集成
      這種模式側重功能相近、聯動關系緊密的系統間集成,如將FAS和BAS進行集成。火災時,FAS通過主機可直接向BAS發出模式指令,由BAS啟動相關環控設備運行。
2.2 深度集成
      由FAS、BAS、電力監控系統(SCADA)以子系統的形式集成入綜合監控系統,形成核心系統,并集成屏蔽門系統(PSD)和防淹門系統(FG),對PSD系統和FG系統實現中央級和車站級的界面和操作管理功能。互聯的系統還有:自動售檢票系統(AFC)、信號系統(SIG)、時鐘系統(CLK)、閉路電視系統(CCTV)、廣播系統(PA)、乘客信息系統(PIS)、門禁系統(ACS)、無線通信系統(RTS)、集中告警系統(ALM)。

3 FAS集成深度選擇
      為確保FAS的可靠性和安全性,一般從車站級才納入綜合監控系統,而FAS現場級則還是保持獨立。FAS的現場控制級由專用報警控制主機、火災探測設備、現場回路總線及其他現場設備等(這些設備應是通過國家消防產品檢測中心認證、認可或強制檢驗合格的產品)組成,保證了FAS底層設備和現場網絡的獨立。車站級FAS主機通過標準接口直接接入車站綜合監控系統,實現信息資源共享,以滿足綜合監控系統對全線及各車站的機電設備系統的統一協調調度指揮要求,同時保證FAS現場設備(含主機、傳感器等)的獨立性,不與其他系統合用,即使車站綜合監控系統發生故障,FAS仍可降級運行,通過FAS主機控制車站內的現場設備。在對綜合監控系統設計時,應為FAS劃分獨立的傳輸通道,保證FAS數據傳輸的獨立性。

4 FAS控制方式選擇
4.1 管理模式
      FAS采用兩級管理、三級控制模式,即中央級和車站級管理,中央級、車站級和現場級控制。
4.2 控制模式
      在正常情況下,車站級和中央級功能主要由綜合監控系統實現。對于地下車站發生火災時,首先FAS在火災初期能夠及時發現火災,及時確認及報警,通過車站綜合監控系統發出災害模式指令給BAS,由其控制車站防災救災設備轉入相應的災害模式下運行,切斷非消防電源。同時,綜合監控系統要聯動消防廣播系統進行乘客的誘導疏散。FAS自身還要根據需要聯動AFC系統閘機、電梯、防火卷簾、消防水泵、應急疏散照明和指示以及ACS系統等設備。為了防止二次災害,自動扶梯不進行聯動控制,采用手動控制方式。
4.3 操作模式
      FAS從車站級開始并入綜合監控系統,其車站級、中央級的操作主要由綜合監控系統實現。正常情況下,整個操作模式根據綜合監控系統的運行管理模式運行,火災時現場級控制設備能夠獨立于綜合監控系統操作員工作站,完成對車站管轄區內消防專用設備的控制,同時通過與BAS之間的接口完成對BAS的模式指令操作,由BAS完成對車站相關消防聯動設備的災害模式控制,保證在綜合監控系統故障的情況下不影響救災。緊急情況下,也可直接通過設在車站控制室緊急手動控制盤上模式按鈕完成災害模式下的工況轉換。緊急手動控制盤為綜合監控的后備操作模式,具有最高操作權限。

5 FAS應具備的功能
5.1 中央級功能
      中央級綜合監控系統監視地鐵全線各車站的FAS狀況,當確認出現火災報警時,相關工作站進入災害工作模式,發出控制指令,迅速協調相關系統執行救災。具體包括以下功能:
      (1)接收并儲存全線消防報警設備主要運行狀態,接收全線各車站、車輛段、主變電所的火災報警并顯示報警部位,進行歷史檔案管理。
      (2)接收控制中心和列車無線電話報警。當列車在區間發生火災或事故時,中央級能夠直接發布指令,控制區間隧道的設備執行相應的救災模式。緊急時,中央級也可授權車站等分控級發布實施救災的相應指令,將相應救災設施轉換為按預訂的災害模式運行。
      (3)可與城市消防站之間建立實時互通聯系。
      (4)火災時,系統自動轉換為消防救災模式,并自動彈出相應報警區域的平面圖,當同時存在其他報警時,優先報火警。
      (5)能與其他線路之間實現信息互通、資源共享。
      (6)通過全線消防(專用)通信系統(閉路電視監視系統切換裝置和顯示終端、有線電話、無線調度電話等),組織、指揮、管理全線防災救災工作。
      (7)通過綜合監控系統與中央時鐘系統接口,接收主時鐘信息,同步系統時鐘。
      (8)在既定周期內或必要時,能授權設在車輛段的維護工作站,通過維護工作站負責全線FAS軟件的維護、組態、運行參數的定義、系統數據庫的維護及用戶操作畫面的修改和增加、故障的檢查和資料查詢等,實現系統程序及各監控站流程圖、數據庫等遠程上(下)載、監視及修改功能,滿足遠程系統維護的要求。其中,維護工作站具有較高的操作權限。
5.2 車站級功能
      各車站消防控制室由值班站長或值班員兼任消防值班員,負責監視火災報警,確認火災狀況,報告中央控制室(OCC)以及接收OCC發出的消防救災指令。
      (1)監視車站及所轄區間消防設備的運行狀態,接收車站及所轄區間火災報警或其他系統的報警,并顯示報警部位。
      (2)向OCC報告災情,接收OCC發出的消防救災指令和安全疏散命令。
      (3)火災時,FAS主機能及時向BAS發出火災模式指令,由BAS控制現場相關設備轉入到災害模式的運行。
      (4)對于消防專用設備(如消防泵、噴淋泵等),可自動啟停控制,FAS應實時監視其狀態,緊急情況下也可在消防控制室直接手動控制。
      (5)監視消火栓按鈕、電梯、防火卷簾、水流指示器、信號蝶閥、壓力開關等的動作狀態。
      (6)火災時應能將廣播、閉路電視監控系統自動轉入消防狀態。
5.3 現場設備功能
      現場設備功能與通常火災警報控制器的巡檢、故障提示、復位、存儲以及聯動相關設備、接收反饋信號、手動直接控制等相同。由于地鐵線路長,各種電氣系統復雜,從系統維護方便考慮,有必要考慮配置便攜式編程器,可作為車站綜合監控系統對FAS降級操作的后備操作模式,在<