1 引言

隨著全國(guó)各大城市地鐵修建里程越來(lái)越長(zhǎng)， 地鐵除了運(yùn)載旅客外，同時(shí)還兼人防功能。 地鐵工程作為非常重要的人防工程，其人防功能平時(shí)極少使用，但在戰(zhàn)時(shí)情況下又必須立即啟動(dòng)，所以監(jiān)控人防設(shè)施的各種狀態(tài)就顯得非常重要，地鐵人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生， 該系統(tǒng)必須有較高的可靠性及安全性。 地鐵人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)與車站諸多專業(yè)關(guān)系密切，因此在設(shè)計(jì)、施工時(shí)需進(jìn)行周密考慮。 該系統(tǒng)應(yīng)滿足平時(shí)防災(zāi)、戰(zhàn)時(shí)防空，實(shí)現(xiàn)防空防災(zāi)一體化，使地鐵工程的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和戰(zhàn)略效益得以充分發(fā)揮[1]。

2 地鐵人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

地鐵人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)是將某一防護(hù)單元內(nèi)車站內(nèi)部及區(qū)間所有人防設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行信號(hào)采集和顯示、控制，方便戰(zhàn)時(shí)掌握人防設(shè)備狀態(tài)的整體情況， 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的模式主要有兩種，一種是北京地鐵，主要是把地鐵人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)獨(dú)立地設(shè)置在地鐵車站人防控制室內(nèi)。 另外一種是除北京外的全國(guó)其他地方， 主要是把部分人防信號(hào)如地鐵區(qū)間隔斷門的狀態(tài)信號(hào)顯示在車控室BAS 系統(tǒng)內(nèi)，沒(méi)有單獨(dú)設(shè)置人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)和人防控制室[2]。

3 地鐵人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)構(gòu)成、原理以及主要特點(diǎn)

人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)主要由人防集中信號(hào)顯示臺(tái)、人防雙電源配電箱、防護(hù)段原地信號(hào)箱、清潔風(fēng)道風(fēng)機(jī)電氣控制柜、信號(hào)采集行程開關(guān)、等電位接地端子箱、磁石電話等設(shè)備組成。

地鐵人防信號(hào)顯示系統(tǒng)是將某一防護(hù)單元內(nèi)車站內(nèi)部及區(qū)間所有人防設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行信號(hào)采集和顯示， 方便戰(zhàn)時(shí)掌握人防設(shè)備狀態(tài)的整體情況， 特別是對(duì)區(qū)間隔斷門的開關(guān)狀態(tài)的顯示，平時(shí)能減少事故的發(fā)生，戰(zhàn)時(shí)可快速實(shí)現(xiàn)防護(hù)單元的獨(dú)立。 每一套人防信號(hào)顯示系統(tǒng)與防護(hù)單元內(nèi)各防護(hù)段的防護(hù)設(shè)備形成一個(gè)完整獨(dú)立的體系。

每個(gè)設(shè)防地鐵車站根據(jù)設(shè)防等級(jí)設(shè)置獨(dú)立1 套獨(dú)立的、以PLC 為核心的顯示設(shè)備， 信號(hào)顯示系統(tǒng)包含所有完成操作和監(jiān)視程序所需要的控制顯示設(shè)備（包括PLC、電源模塊、I/O模塊、顯示器等）、斷路器、接觸器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、繼電器、指示燈、限位開關(guān)、報(bào)警蜂鳴器、直流24 V 電源等。

信號(hào)顯示系統(tǒng)的核心設(shè)備為可編程控制器（PLC），平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)，可靠性高，設(shè)備帶點(diǎn)能力強(qiáng)；PLC 設(shè)備模塊化，方便維護(hù)和更換，可擴(kuò)展多個(gè)I/O 模塊，方便日后增加擴(kuò)展[3]。

3.1 人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)的工作環(huán)境、原理以及工作技術(shù)參數(shù)

人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)設(shè)備的工作環(huán)境要求如下：

1）海拔高度1 000 m 以下，室內(nèi)安裝；

2）無(wú)水滴、蒸汽、灰塵及油性灰塵場(chǎng)所；

3）無(wú)腐蝕、易燃性氣體、液體；

4）無(wú)漂浮性的塵埃及金屬微粒；

5）無(wú)強(qiáng)烈振動(dòng)及電磁噪聲干擾場(chǎng)所；

6）使用環(huán)境溫度為時(shí)-10~40 ℃，相對(duì)濕度85%以下（無(wú)結(jié)露）。

人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)供電電源是由車站內(nèi)動(dòng)照專業(yè)提供的一級(jí)負(fù)荷供電。 具體的技術(shù)要求是：由動(dòng)力照明專業(yè)提供兩回不同400 V 母線段的電源至人防信號(hào)室內(nèi)雙電源切換配電箱，人防信號(hào)系統(tǒng)配電采用TN-S 形式，以放射式供電至人防信號(hào)顯示臺(tái)及車站各出入口、安全口、隔絕風(fēng)道、區(qū)間正線及區(qū)間風(fēng)井等人防原地信號(hào)箱。

再由動(dòng)力照明專業(yè)提供兩回不同400 V 母線段的電源至清潔風(fēng)道處雙電源切換箱，為該處的人防清潔風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力電源。

人防集中信號(hào)顯示系統(tǒng)為基于MPI 的顯示系統(tǒng)。 顯示系統(tǒng)是由國(guó)內(nèi)國(guó)際知名品牌的PLC 及其I/O 擴(kuò)展模塊、 電源模塊組成，具有以下特點(diǎn)。

1）A/D、D/A 轉(zhuǎn)換精度及轉(zhuǎn)換速度高， 一個(gè)模塊帶3 路A/D，1 路D/A，A/D、D/A 轉(zhuǎn)換速度高達(dá)125μs，為保證系統(tǒng)的采樣、控制精度及調(diào)節(jié)速度提供了基本的物理?xiàng)l件。

2）CPU 運(yùn)算速度快，0.37μs/位，指令豐富：具有浮點(diǎn)運(yùn)算、指針運(yùn)算、中斷、通信響應(yīng)、PID 運(yùn)算、PWM 脈沖輸出等功能，存儲(chǔ)容量大，充分適應(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)，如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、變結(jié)構(gòu)控制等控制算法的要求。

3） 輸入/ 輸出點(diǎn)多，響應(yīng)快，24 輸入/16 輸出，每點(diǎn)可設(shè)置濾波參數(shù)，4 個(gè)20 kHz 高速計(jì)數(shù)器，2 個(gè)高速輸出口， 適應(yīng)實(shí)時(shí)控制的要求。

4）通信組網(wǎng)能力強(qiáng)，配有2 個(gè)232/485 通信口，可方便連接232/485/422 等通信接口，以適應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)的要求。

5）可靠性高，將CPU 模塊，輸入/ 輸出I/O 模塊，通信模塊高度集成一體，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，使用方便。

系統(tǒng)觸摸屏采用了Multi Panel IP1500 多功能面板，Multi Panel IP1500 采用了64 k 色的TFT 顯示屏，其分辨率為1 024×768，性能水平較早先的設(shè)備有所增強(qiáng)。 Multi Panel IP1500 操作系統(tǒng)基于Microsoft Windows CE 5.0， 其多媒體功能得到了極大的增強(qiáng)， 并且設(shè)備預(yù)裝了用于pocket PC 的Internet Explorer 6.0 ，從而擴(kuò)展了顯示W(wǎng)eb 頁(yè)面的方式。 設(shè)備集成了剩余免維護(hù)消息緩沖區(qū)， 為PLC 數(shù)據(jù)提供了剩余存儲(chǔ)區(qū)以支持WinAC MP 2007。 Multi Panel MP 377 提供了多種用途、高性能[4]。

3.2 人防集中信號(hào)顯示系統(tǒng)主要功能和特點(diǎn)

人防集中信號(hào)顯示系統(tǒng)有以下主要功能：

1）采用PLC 控制、觸摸屏顯示出入口、安全口、風(fēng)道、區(qū)間風(fēng)井的防護(hù)密閉門及密閉門的開關(guān)狀態(tài)； 區(qū)間正線隔斷門的開、關(guān)門及報(bào)警狀態(tài)；

2）觸摸屏顯示區(qū)間正線隔斷門的開、關(guān)門及報(bào)警狀態(tài)；

3）顯示風(fēng)道人防清潔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行、停止和故障狀態(tài)，就地和遠(yuǎn)程控制人防清潔風(fēng)機(jī)的開啟和停止；

4）在各防護(hù)段及人防信號(hào)室內(nèi)設(shè)置磁石電話系統(tǒng)，保障戰(zhàn)時(shí)各防護(hù)段能與人防信號(hào)室保持電話通信；

5）設(shè)置操作控制權(quán)限；

6）電氣聯(lián)鎖和保護(hù)，系統(tǒng)控制回路應(yīng)具有短路等保護(hù)、互鎖等功能；

7）有關(guān)專業(yè)其他要求。

人防集中信號(hào)顯示系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下。

1）畫面直觀。 地鐵人防系統(tǒng)信號(hào)集中顯示臺(tái)畫面中所有監(jiān)控的設(shè)備均采用圖形配合文字的方式表示， 并伴隨動(dòng)畫顯示，所有設(shè)備狀態(tài)信息一目了然。

2）操作簡(jiǎn)便。 通過(guò)點(diǎn)擊觸摸屏畫面中的按鈕可以查看任意設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

3）實(shí)時(shí)性強(qiáng)。 系統(tǒng)信號(hào)處理時(shí)間短，速度快，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地顯示監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的信息狀態(tài)。

4）高可靠性。所有的I/O 輸入信號(hào)均采用斷電器隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與控制器內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾。 系統(tǒng)供電所用的開關(guān)電源性能優(yōu)良，并且系統(tǒng)具有良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。

為了使操作人員及時(shí)地了解和掌握整個(gè)地鐵站各防護(hù)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，本系統(tǒng)建立了以下各類監(jiān)控顯示畫面。

1）起始畫面：系統(tǒng)啟動(dòng)即進(jìn)入起始畫面，選擇“點(diǎn)擊進(jìn)入”按鈕可進(jìn)入系統(tǒng)。

2）站內(nèi)平面圖：如圖1 所示點(diǎn)擊起始畫面的“點(diǎn)擊進(jìn)入”，畫面進(jìn)入“站內(nèi)平面圖”，站內(nèi)平面圖畫面顯示所有地鐵人防系統(tǒng)各防護(hù)設(shè)備的平面圖形狀態(tài)。

圖1 系統(tǒng)平面狀態(tài)顯示圖

3）系統(tǒng)框圖：點(diǎn)擊畫面下方按鈕“系統(tǒng)框圖”，畫面切換到“系統(tǒng)框圖”，系統(tǒng)框圖顯示出車站所有監(jiān)控設(shè)備概況。

4）報(bào)警監(jiān)控操作：區(qū)間隔斷門不在開或者關(guān)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警（注意：只有在報(bào)警開啟時(shí)會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警）。

區(qū)間隔斷門監(jiān)控畫面中，上部的“報(bào)警開關(guān)”按鈕設(shè)計(jì)為報(bào)警投入與切除功能，按下“報(bào)警開關(guān)”按鈕后下方的報(bào)警開關(guān)狀態(tài)顯示“報(bào)警開啟”，再次按一下“報(bào)警開關(guān)”按鈕則顯示“報(bào)警關(guān)閉”，報(bào)警狀態(tài)顯示當(dāng)前有無(wú)報(bào)警。

5）人防風(fēng)機(jī)啟停操作畫面：在起始畫面中點(diǎn)擊“點(diǎn)此進(jìn)入”即可進(jìn)入“站內(nèi)平面圖”畫面，在圖中找到風(fēng)道風(fēng)機(jī)的狀態(tài)指示及蓋板的位置。 點(diǎn)擊開啟或者關(guān)閉來(lái)操作人防清潔風(fēng)機(jī)的啟停。

4 人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)主要設(shè)備

4.1 人防雙電源配電箱

人防雙電源配電箱設(shè)置于車站人防信號(hào)控制室內(nèi)， 用于給人防信號(hào)顯示臺(tái)及各防護(hù)段原地信號(hào)箱供電。 原地信號(hào)箱采用單相AC 220V 供電，人防信號(hào)顯示臺(tái)采用三相AC 380 V供電。

4.2 人防信號(hào)集中顯示臺(tái)

人防信號(hào)顯示臺(tái)由臺(tái)體、空開、觸摸屏、一體化PLC、擴(kuò)展模塊、24 V 繼電器、端子排等組成，是人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)的核心設(shè)備。

人防信號(hào)顯示臺(tái)設(shè)置于車站人防信號(hào)控制室內(nèi)， 外觀為琴臺(tái)式設(shè)計(jì)。 內(nèi)部安裝PLC 成套裝置， 用于采集防護(hù)單元各防護(hù)段內(nèi)人防設(shè)備的狀態(tài)信息。 盤面上配置一塊觸摸屏，用于顯示防護(hù)單元內(nèi)各防護(hù)段的人防設(shè)備狀態(tài)信息。

4.3 防護(hù)段人防原地信號(hào)箱

防護(hù)段原地信號(hào)箱是用于就地監(jiān)測(cè)防護(hù)段人防設(shè)備開、關(guān)到位的狀態(tài)。 一般來(lái)說(shuō)，出入口、風(fēng)道原地信號(hào)箱只用于監(jiān)測(cè)人防設(shè)備的關(guān)到位狀態(tài)。 而區(qū)間隔斷門需監(jiān)測(cè)人防設(shè)備的開、關(guān)到位狀態(tài)。 因?yàn)閰^(qū)間人防設(shè)備如果不能打開閉鎖到位，會(huì)對(duì)行車安全造成極大隱患，從而引發(fā)事故，所以區(qū)間上的人防設(shè)備均需對(duì)關(guān)門到位狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 當(dāng)區(qū)間防護(hù)設(shè)備處于游離狀態(tài)（既非開到位也非關(guān)到位）時(shí)，將引發(fā)報(bào)警，提醒工作人員檢查區(qū)間人防設(shè)備。 所有狀態(tài)信息均通過(guò)硬接線方式接至人防信號(hào)顯示臺(tái)PLC 裝置內(nèi)。

4.4 風(fēng)道人防清潔風(fēng)機(jī)控制柜

風(fēng)道人防清潔風(fēng)機(jī)控制柜用于風(fēng)道內(nèi)清潔風(fēng)機(jī)的監(jiān)控，并將清潔風(fēng)道內(nèi)人防設(shè)備的狀態(tài)指示集成于柜內(nèi)。 相較于其他原地信號(hào)箱，該處狀態(tài)信息多了風(fēng)機(jī)運(yùn)行、停止、故障狀態(tài)；風(fēng)機(jī)蓋板的開、關(guān)狀態(tài)；密閉小門的開、關(guān)狀態(tài)。 所有狀態(tài)信息均通過(guò)硬接線方式接至人防信號(hào)顯示臺(tái)PLC 裝置。

4.5 磁石電話裝置

各防護(hù)段原地信號(hào)箱及清潔風(fēng)道風(fēng)機(jī)控制柜內(nèi)均設(shè)置磁石電話接口端子，每個(gè)防護(hù)單元內(nèi)共配置4 部磁石電話機(jī)。 當(dāng)正常通信系統(tǒng)失效后，可利用磁石電話與防護(hù)段進(jìn)行通話。 其中一部磁石電話安裝于人防信號(hào)顯示臺(tái)處， 另外3 部根據(jù)使用地點(diǎn)需求隨用隨接， 將磁石電話接于原地信號(hào)箱內(nèi)接線端子即可使用，與人防信號(hào)室進(jìn)行通話[5]。

5 與各專業(yè)接口及要求

5.1 與動(dòng)照專業(yè)接口及要求

人防雙電源配電箱需動(dòng)照專業(yè)提供不同400 V 低壓母線的雙回電源，容量為10 kW，戰(zhàn)時(shí)二級(jí)負(fù)荷。

清潔風(fēng)道風(fēng)機(jī)控制柜需動(dòng)照專業(yè)提供不同400 V 低壓母線的雙回電源，容量為5 kW，戰(zhàn)時(shí)二級(jí)負(fù)荷。

動(dòng)照專業(yè)應(yīng)在人防信號(hào)室內(nèi)設(shè)置接地端子排。 供人防信號(hào)顯示臺(tái)接地使用。

5.2 與BAS 專業(yè)接口及要求

人防信號(hào)顯示臺(tái)與近端環(huán)控電控室BAS 機(jī)柜應(yīng)采用MODBUS 通信。通信接口采用RS485 接口，冗余配置，通信電纜為屏蔽雙絞線。 人防信號(hào)顯示系統(tǒng)向BAS 系統(tǒng)傳輸本防護(hù)單元內(nèi)出入口、安全口、風(fēng)道、區(qū)間風(fēng)井的防護(hù)密閉門及密閉門的狀態(tài)信號(hào)；區(qū)間隔斷門的開、關(guān)門及報(bào)警狀態(tài)以及車站風(fēng)道內(nèi)人防清潔風(fēng)機(jī)運(yùn)行、故障、停止?fàn)顟B(tài)。

5.3 與通信專業(yè)接口及要求

通信專業(yè)依據(jù)人防專業(yè)提供的防護(hù)段電話地點(diǎn)要求，實(shí)施人防信號(hào)室和防護(hù)段之間的通信電話系統(tǒng)。 另需在各防護(hù)段設(shè)置視頻監(jiān)控裝置，并負(fù)責(zé)將視頻圖像上傳至TCC。

5.4 與綜合監(jiān)控（I SCS）專業(yè)接口

人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)（RF）與綜合監(jiān)控（ISCS）系統(tǒng)的接口類型采用以太網(wǎng)口連接方式。 人防系統(tǒng)（RF）將人防設(shè)備狀態(tài)信息傳輸給綜合監(jiān)控（ISCS）系統(tǒng)，綜合監(jiān)控（ISCS）系統(tǒng)再將人防設(shè)備狀態(tài)信息上傳至路網(wǎng)指揮中心（TCC）

6 設(shè)計(jì)與施工要求

1）人防信號(hào)顯示臺(tái)落地安裝，帶槽鋼基礎(chǔ)，進(jìn)出線方式為下進(jìn)下出，防護(hù)等級(jí)為IP30。

2）人防雙電源配電箱采用掛墻明裝，進(jìn)出線方式為上進(jìn)下出，防護(hù)等級(jí)為IP55。

3）原地信號(hào)箱采用掛墻明裝，進(jìn)出線方式為上進(jìn)上出，防護(hù)等級(jí)為IP55。

4）清潔風(fēng)道風(fēng)機(jī)控制柜采用掛墻明裝，進(jìn)出線方式為上進(jìn)上出，防護(hù)等級(jí)為IP55。

5）供電電纜采用WDZAN-YJY-0.6/1kV 型電纜。

6）信號(hào)電纜采用WDZAN-KYJYP-450/750V 型電纜。

7）電纜敷設(shè)采用鋼制線槽及穿套接緊定式鋼管的敷設(shè)形式。

8）電纜接至人防門體上時(shí)應(yīng)采用金屬波紋軟管，并固定牢固可靠，不可出現(xiàn)關(guān)門擠壓套管的現(xiàn)象。

9）所有電纜穿越人防墻處應(yīng)以裸纜穿過(guò)，并應(yīng)做防護(hù)密閉處理。

10）穿越人防墻電纜的總面積不宜大于穿墻套管面積的25%。

11）所有線管、線槽穿過(guò)車站內(nèi)防火分區(qū)、防煙分區(qū)隔墻、豎井側(cè)墻、 穿越車站中板孔洞及電纜引入電氣箱柜的開孔部位，均需進(jìn)行有效防火封堵。

12）所有穿過(guò)防護(hù)密閉墻、密閉墻的電氣管線均應(yīng)預(yù)埋防護(hù)密閉穿墻套管，并應(yīng)有防護(hù)密閉措施。 有防電磁渦流要求的應(yīng)選用無(wú)磁性不銹鋼管， 預(yù)埋穿墻保護(hù)管應(yīng)選用厚壁熱鍍鋅鋼管，管壁厚度不小于4 mm。

13）電纜橋架不得直接穿過(guò)臨空墻、防護(hù)密閉隔墻、密閉隔墻，當(dāng)必須通過(guò)時(shí)應(yīng)改為穿管敷設(shè)，并應(yīng)符合防護(hù)密閉要求。

14）由防護(hù)密閉門的門框墻引出至防護(hù)密閉門外的照明線路，應(yīng)在門框墻內(nèi)安裝熔斷器保護(hù)或單獨(dú)設(shè)照明回路。 進(jìn)、出人防工程的照明線路應(yīng)采用護(hù)套線。

15）人防信號(hào)集中顯示系統(tǒng)采用聯(lián)合接地形式，接地電阻要求不大于0.5 Ω。 人防雙電源配電箱及人防信號(hào)顯示臺(tái)用WDZ-YJY-0.6/1kV 1×35mm2電纜就近接至車站弱電井接地端子箱[6]。

7 結(jié)語(yǔ)