1、1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 412
2、0 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24120 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
3、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
4、。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3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
5、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
6、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4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
7、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54120 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
8、 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6（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
9、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75.1 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 199
10、2 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8靠性极差，
11、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
12、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9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
13、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10GCC 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，节省了经济成本。现在已经开始着手准备全线 GCC 进行升级改造，根据现有的技术改造方案，我们公司已经做好了准备，打算在2006 年内，一号线 FAS 的 GCC 全部升级完成，这样就可以使地铁一号线 FAS 更加稳定、快速、经济 的运行。参考 文献 ：14120 Graphical Command C11(GCC) Operating InstructionsM. Simplex 公司, 1995，10.
