环境与设备监控火灾联动模式失败原因分析

姚 瑶，王军鹏

（武汉地铁运营有限公司，湖北武汉 430000）

0 引言

火灾自动报警系统（Fire Alarm System，FAS）是地铁消防系统中重要组成之一。它能尽早的探测火灾并发出警报、提醒人们撤离，尽快采取灭火救援措施，并具备对各种灭火、防火设施进行联动控制功能。因此，在相对封闭，灾害发生时疏散、救援难度大的地下建筑中起着至关重要的作用[1]。

环境与设备监控系统（Building Automatic System，BAS）是对地铁建筑物内的通风空调系统、给排水、自动电/扶梯、低压配电等车站设备进行自动化监控及管理的自动化控制系统。

以武汉市轨道交通3号线一期工程为例，此线路于2015年12月28日开通运营，线路FAS系统选用honeywell生命安全集团旗下notifier的NFS2-3030消防系统，按中央级和车站级两级调度管理，中央、车站、就地三级监控的方式设置，实现对全线车站、主变电所、风井、车场、车辆段及区间等建筑的火警的探测、监视和控制[2]。车站级FAS系统ISCS（Integrated Supervisory Control System，综合监控系统），并通过ISCS网络将车站级的信息传递给中央级。车站级FAS系统一般由触发装置、报警装置、警报装置、电源以及消防控制设备组成，通过RS485通信线或硬线的接口方式与防火卷帘门系统、防排烟系统、水消防系统、低压配电系统、ISCS系统、BAS系统等系统连接，系统配置如图1所示。

图1 车站FAS系统配置

线路BAS系统选用施耐德电气公司的可靠性、稳定性、安全性最高、性能最高的Unity系列冗余PLC产品,车控室IBP（Integrated Backup Panel，综合后备盘）设置有M340系列非冗余PLC产品，安装了可编程串口通信模块，内置2个独立的可编程RS485接口，可以将FAS系统下达的火灾模式指令信息通过光纤环网传递给分布在车站两端的冗余PLC，系统配置如图2所示。

图2 车站BAS系统配置

运行的环控模式分为正常模式和灾害模式。当BAS系统运行正常模式时，BAS系统能够确保所监控系统设备处于安全、可靠、高效、节能的最佳运行状态；当BAS系统运行列车阻塞的灾害模式时，它更好地协调车站设备的运行，充分发挥各种设备的功能，保证乘客的安全。当BAS系统运行火灾模式时，由火灾报警控制器向BAS发火灾模式指令，BAS系统实现对防排烟系统火灾模式的控制。

1 典型案例

1.1 BAS系统火灾模式下发的定义

火灾模式下发失败指BAS系统无法对车站和隧道机电系统所监测的设备实现控制功能，模式下发后相应设备未按照设定的模式运行。

1.2 案例介绍

2017年,在对武汉轨道交通3号线进行消防联动测试时，发现FAS主机接收到同一防火分区的2个独立的火警信号后，除BAS系统联动的设备外，其余设备均能正常联动，同时，IBP盘屏幕上未显示车站对应区域的火灾模式，防排烟系统无法正常进入联动、无法及时排烟。

1.3 故障原因分析

当发生火灾时，FAS系统的火灾报警控制器将火警信号通过LPI-MODBUS通信卡传递给车控室BAS系统的综合后备盘后，再通过IBP的PLC内的RS485接口传送到BAS系统光纤自愈环网中，从而被车站主从两端的BAS系统读取，网络架构如图3所示。

图3 车站FAS系统网络架构

（1）FAS主机与BAS通信的通信板卡故障，导致火灾模式指令无法从FAS主机发出。

（2）车控室内，接收FAS主机火灾模式的IBP盘出现PLC模块故障，导致车站BAS系统无法接收到FAS主机发送的火灾模式指令。

（3）车控室FAS系统与IBP盘通信的网线故障。

1.4 故障处理关键步骤

（1）根据IBP盘屏幕上未显示车站对应区域的火灾模式推断此次故障最可能是由于FAS主机与IBP盘PLC出现通信故障导致。

（2）熟悉图纸，明确方向。通过对BAS系统竣工图和专业之间接口的了解，明确处理问题的方向。判断模式下发失败，设备未联动是由于FAS主机下发模式发送失败导致还是由于IBP盘未接收下发模式导致或者是由于FAS主机与IBP盘通信的连接线缆故障。

（3）逐步排查，缩小范围。测试FAS系统内的LPI-Modbus卡能否通过RS485总线发出火灾模式信号。因此，排除FAS主机下发模式发送失败。通过串口调试工具对BAS数据进行接收测试，发现在RS485总线的IBP盘可以正常接收到信号。排除FAS板卡和连接线缆的问题。

（4）通过重新下载IBP盘PLC程序，发现下载相同程序后，设备可正常接收联动信号，因此排除BAS系统内硬件设备故障。在确认于是，通过对FAS系统与BAS系统的接口文件进行深入分析，BAS系统每500 ms检测一次与FAS系统通信通道是否正常，且连续3次发送数据失败，则BAS确认通信故障。利用专用串口调试工具对通信数据传输丢包情况进行测试，测试BAS系统在不同检测时间内与FAS系统的通信丢包情况见表1。

表1 FAS系统通信丢包情况

当BAS系统定时轮询读取FAS系统数据时间设置为500 ms时，通过测试数据丢包情况，发现数据存在严重丢包现象。分别将定时轮询时间修改成 1 s，1.5 s，2 s，2.5 s，3 s时，测试出定时轮询修改为2 s时，数据传输稳定、无丢包。因此，对未正常联动的车站的IBP盘的程序进行修改，图4为IBP盘PLC的程序修改部分，图5为IBP盘PLC的程序硬件设置修改部分。观察后续消防联动测试，未再次出现类似问题。

图4 IBP盘PLC的程序修改部分

图5 IBP盘PLC的程序硬件设置修改部分

2 改进措施及建议

（1）针对火灾模式下发失败的这种情况，应开展全线网的摸排，在确定硬件设备无故障却无法联动的现象应该考虑到数据传输中丢包的问题，同时，将FAS与BAS通信的测试增加为月检或季检内容。

（2）前期设备调试时，考虑测试条件有限，现场环境干扰、设备选用品牌、同种品牌生产批次质量不同等不确定因素，因此，增加对传输数据丢包情况的测试，确保数据传输稳定。

（3）对车站消防联动过程中对发现的问题如实记录并尽快落实整改。

（4）加强对线路设备的学习。不同线路，使用的产品不同，设计也略有差异。应熟悉竣工图中的设计要求，BAS系统与其他设备系统之间的接口文件及现场施工，以便迅速锁定故障原因，达到事半功倍的效果。