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案例頻道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
廣州地鐵一號線從1997年6月28日開通到現在已經有8年多了，一號線FAS系統（Fire Alarm System，火災自動報警系統，簡稱FAS）所采用的是美國Simplex最先進的4120網絡系統，該系統將完成對所保護地區的實時火災監測、報警和消防聯動控制。Simplex 4120網絡系統技術先進，系統非常可靠，末端設備定時向系統發出模擬報警信號，以檢測系統外圍設備工作情況，通過網絡系統向監控中心顯示工作情況。
4120網絡采用對等式的協議（Peer-to-Peer）最新技術，結合Simplex專有的TrueAlarm智能火災探測系統，構成最先進的網絡式火災報警控制系統。每一個直接與4120網絡通訊的控制盤定義為一個節點，網絡節點可以是全功能的4120系統火災報警控制盤（FACP）、4120圖形命令中心（GCC），盡管它們具有不同的功能，但在網絡通訊中具有同等的地位。
為達到及保障網絡的可靠性，Simplex 開發及采用獨立的通訊協議。Simplex 4120系統采用NFPA 72 STYLE 7操作模式可通過三種不同的通訊介質而進行聯網。Simplex 4120網絡提供三種通訊介質：RS-485、光纖及調制解調器，通訊輸出為57.6 K或9,600 BIT/S。廣州地鐵一號線采用的RS-485通訊最長距離為5,200米（采用#18AWG銅線），數據傳輸速率為57.6KBIT/S。NFPA 72 STYLE 7操作模式在網絡通訊回路上出現第一個故障工作狀態下，必須維持正常工作，并保證網絡的通訊。例如：主線開路、短路及接地等等。主線開路的時候，可以使網絡由環型變成總線型進行通信。
某些需要由網絡系統監測和控制的點被定義為“公共點”，如圖1所示的車站FACP或GCC，并且在其相應的節點上予以設定。在多重網絡控制盤結構中，通過適當的軟件設定，在作為獨立控制盤的前提下，將同時可以利用對方節點的一些獨特性能。由于各節點既相互獨立，又互為補充，故這種4120網絡被稱為“共享”式網絡。環型網絡的結構（即Style 7的接線方式）進一步提高了網絡的安全性，同時Simplex提供的設備部件均具備線路短路和斷路監測及保護功能。GCC可被設定為各自顯示不同的公共點，這些公共點也許處于關鍵性的位置，它們的狀態應當被視為公共信息。這樣，緊急操作指令便可以由對這些關鍵位置具有最佳視角的控制盤發出，當某節點發生故障時，另一節點可代行操作。
圖1 FAS系統結構網絡
Simplex 4120網絡系統具備在線巡視功能，網絡系統按預設的程序自動對網絡上的各部件進行實時檢測，并每4秒報告一次外設的工作狀態。當一個不正常狀態被檢測到時，網絡系統控制面板即以聲光報警信號顯示出來，并顯示出故障設備的名稱、地址和故障類型，方便維護人員維修。
二、GCC使用情況
目前，廣州地鐵一號線FAS系統在全線的地下14個車站、OCC、通號樓都設置有GCC，數量是17臺。車站人員和環調人員基本上都是利用GCC監控車站的火災報警情況，該GCC是由美國Simplex公司生產的。GCC由于每天24小時不間斷的運行，它們的平均使用壽命約為5000小時，即5年半，而一號線的GCC從1998年底開始使用到現在，已經達到了使用年限，面臨更換。GCC的工控機為奔騰133，硬盤為2.1G，現在市場上早就停產了。另外，FAS系統GCC軟件是采用MS－DOS為核心，用C語言和Windows3.1開發軟件包編寫、模塊排列的應用軟件，該軟件只適合用于奔騰級的計算機平臺，經過測試，軟件無法與目前主流工控機兼容，而且這種奔騰級級別檔次的工控機已經被淘汰，市面上已經很難買到。因此不但需要對該系統GCC進行硬件的國產化，也同時需要對軟件進行升級。
為了解決以上存在的問題，保證FAS系統安全、穩定的運行，FAS專業工程師在2004年初組成一個專業組，著手對GCC進行國產化技術改造的研究。首先從國內購買一臺工控機及Simplex升級軟件一套，經過測試運行，確定系統經過改造后，達到系統網絡更加安全、快速、可靠的運行后，再在全線進行推廣，完成國產化改造。下圖2是舊的GCC：
圖2 舊的GCC
三、改造方案
（一）工程要求
從國內購買一臺工控機及Simplex升級軟件一套，先在FAS試驗室進行測試，經過試驗確認運行正常后，確定能夠與4120控制盤進行聯網通信并保證系統網絡穩定運行，然后再在車站內調試運行。
（二）GCC配置要求
為了保證GCC與4120控制盤之間能夠正常通信，需選用標準工控機配件。例如：
1、 無源底板：研華PCA－6114P4－C
2、 工業機箱：研華IPC－611BP－30Z
3、 全長CPU卡：研華PCA－6186VE－00A1
4、 CPU：INTEL PENTIUM4 2.0A
5、 內存：金士頓KVR400X64C3/512M（一條）
6、 顯示器：17寸液晶顯示器，響應時間16mS，四燈管
以上配置僅作為參考標準
（三）技術要求
1、 工控機能正常穩定運行
2、 能正常實現各種監控功能
3、 網絡能正常快速通信
（四）質量要求
保質期為一年
（五）合同工期
本項目的調試工期為15個工作日
四、方案的實施
經過我們專業組成員和邀請的Simplex公司代理商軟件開發工程師一起研討，提出了一些可行的方法和措施，并且在市場上購買了一臺研華工控機，在FAS實驗室進行了15天的軟件修改、程序編寫、硬件測試，終于試驗成功。并把經過改造的GCC安裝在通號樓進行上線運行，上線運行從2005年2月份到11月份，經過測試驗證，經過改造的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對比
（一）主要設備配置上的對比
|
序號 |
設備名稱 |
新設備配置型號 |
舊設備配置型號 |
|
1 |
工控機 |
研華RPC－500 |
Simplex專用的工控機 |
|
2 |
中央處理器 |
PENTIUM4 2.0G |
PENTIUM 133 |
|
3 |
硬盤 |
40G |
2.1G |
|
4 |
內存 |
512M DDR400 |
16M EDO |
|
5 |
軟驅 |
1.44MB |
1.44MB |
|
6 |
電源 |
300WATX |
230WAT |
|
7 |
光驅 |
52X |
無 |
|
8 |
顯示器 |
優派17寸VE700 |
優派17寸CRT |
|
9 |
操作系統 |
Windows98中文 |
Windows3.1 |
（二）新舊操作系統的對比
1、 舊的操作系統： FAS系統GCC使用的是Windows 3.1英文版操作系統，由于該操作系統是1992年的產品，微軟公司早就不再對此系統進行任何的技術支持，所以操作系統根本就不能支持新的硬件和軟件，使我們的升級帶來很大的不便而且每個車站升級花費的時間大約要0.5小時，相對來說比較長。
2、 新的操作系統：經過改造后的GCC使用的是Windows 98中文版操作系統，系統支持新的硬件和軟件，而且對FAS系統的升級帶來很多方便，經過測試，利用新的工控機升級，大概一個車站只要10分鐘就可以了，比以前提高了三倍的升級速度。
（三）新舊硬件的對比
1、 舊的硬件： FAS系統GCC使用的CPU板并沒有現在常用的USB接口，而只能通過軟驅來提取數據，但軟盤的可靠性極差，經常壞字節造成數據丟失，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計算機加載驅動程序才能運行，但是FAS系統在運行過程中是不容許重啟計算機的，所以使用外接硬盤盒只能局限升級軟件的時候才能使用。
2、 新的硬件：經過改造的GCC有USB接口和光驅，所以比較方便下載程序，如果以后要對FAS系統進行軟件升級時，可以不用重啟計算機，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網絡的穩定性。
（四）新舊軟件的對比
1、 舊的軟件：操作系統是使用Windows3.1英文版，這個版本不能直接對中文進行支持，所以舊的GCC都外掛內碼轉換軟件實現中文顯示和輸入，雖然字符集相同但由于使用的技術不同，用外掛內碼轉換軟件編輯的FAS軟件與中文版操作系統有一定的兼容性問題，這個問題就是會經常出現字體亂碼。
2、 新的軟件：操作系統時使用Windows98中文版，這個版本可以直接利用中文進行顯示和輸入，克服了字體亂碼的問題。
六、 安全經濟效益收獲
2005年初，GCC國產化改造項目組完成了設備的購置和試驗，并把改造后的GCC放在通號樓進行網絡以及系統運行測試，到現在已經試運行了大概了10個月左右。經過這段時間測試觀察，專業組成員發現經過改造后的GCC有如下的優點：
a) 網絡比以前更加穩定，而且還使以前通號樓經常出現死機、脫網的現象大大減少，甚至很少發生。
b) 在2005年9月份，FAS專業對一號線FAS系統進行了全線升級，發現通號樓的升級速度比其它車站升級速度要快三倍左右。
c) 以前通號樓的GCC操作速度很慢，甚至經常出現操作界面不動或是轉換界面很慢的現象，而新的GCC就沒有出現這種現象，速度比舊GCC剛剛運行的時候還要快很多。
d) 在經濟方面，經過國產化改造的GCC價格比進口的GCC便宜了80％，為公司節約了維修成本。
在安全方面，保證了FAS系統的網絡更加穩定、暢通、快速的運行。
七、 結論
對于這次技術改造感到很滿意，不但增加了系統運行的穩定性、安全性以及系統報警的快速反應，而且還保證了設備的國產化，以后可以在國內進行采購，節省了經濟成本。現在已經開始著手準備全線GCC進行升級改造，根據現有的技術改造方案，我們公司已經做好了準備，打算在2006年內，一號線FAS系統的GCC全部升級完成，這樣就可以使地鐵一號線FAS系統更加穩定、快速、經濟的運行。
參考文獻：
1、廣州地鐵一號線防災報警（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)
作者簡介：
陳會良：廣州市地下鐵道總公司運營事業總部火災自動報警系統工程師，從事過多年地鐵火災報警系統工程的調試、投運及工程管理，現在從事地鐵火災自動報警系統的運營維護管理。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號