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1 方案背景與目標(biāo)

城市軌道交通的建設(shè)及運(yùn)營能有效促進(jìn)多個(gè)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，也能極大促進(jìn)城市現(xiàn)代化發(fā)展、提升沿途土地價(jià)值、拓展城市發(fā)展空間、提升人民交通便利性和幸福感。在經(jīng)濟(jì)“內(nèi)循環(huán)”和“新基建”要求下，城際高速鐵路、城市軌道交通也屬于“新基建”的重要組成部分，城際+城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的形成，可以進(jìn)一步增強(qiáng)城市的集聚和輻射效應(yīng)，使軌道交通網(wǎng)內(nèi)的客流、物流、資金流、信息流等資源和服務(wù)在城市各區(qū)域乃至城市群之間形成快速流通，大大改變了人民的生活、消費(fèi)習(xí)慣，對城市（群）的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。然而軌道交通的核心監(jiān)控系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)），長期被國外廠家壟斷，存在嚴(yán)重的“卡脖子”問題和網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)，因此市政大型基建項(xiàng)目核心控制系統(tǒng)國產(chǎn)化，勢在必行。

近年來，BAS系統(tǒng)的國產(chǎn)化趨勢愈發(fā)明顯，在多個(gè)城市的軌道交通BAS招標(biāo)中已明確要求，國產(chǎn)化率要求達(dá)到如下指標(biāo)：綜合監(jiān)控系統(tǒng)70%，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)80%，環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)70%，門禁系統(tǒng)70%，氣體滅火系統(tǒng)達(dá)到78%。同時(shí)發(fā)改委也先后發(fā)布了《關(guān)于城市軌道交通設(shè)備國產(chǎn)化實(shí)施意見》、《城市軌道交通設(shè)備國產(chǎn)化實(shí)施方案》、《關(guān)于加快城市軌道交通設(shè)備制造業(yè)發(fā)展的若干意見》等指導(dǎo)性文件為軌道交通國產(chǎn)化建設(shè)指明了方向。

2 方案詳細(xì)介紹

BAS采用兩級管理、三級控制的總體架構(gòu)，即控制中心、車站（車輛段、停車場）兩級管理，控制中心、車站（車輛段、停車場）、現(xiàn)場三級控制模式。

BAS在車站級集成于綜合監(jiān)控系統(tǒng)，中央級、車站級的功能由綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

BAS具體由設(shè)置在車站環(huán)控電控室、綜合監(jiān)控設(shè)備室和車站控制室的BAS設(shè)備，車輛段的BAS設(shè)備，停車場的BAS設(shè)備以及其它現(xiàn)場的BAS設(shè)備等組成。

中控地鐵BAS系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：

中控地鐵BAS系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

車站設(shè)置兩組冗余的G5Pro PLC，分別設(shè)置在車站兩端的環(huán)控電控室內(nèi)，以靠近車站控制室端(A端)的PLC為主控制器，另外一端（B端）的PLC為從控制器，兩端PLC通過以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)相連，將各類RI/O、具有智能通信口的現(xiàn)場設(shè)備等設(shè)備統(tǒng)一接入，分別對車站兩端的機(jī)電設(shè)備（車站和區(qū)間的通風(fēng)空調(diào)、照明、導(dǎo)向標(biāo)識(shí)、自動(dòng)扶梯、電梯、人防門（防淹門）及給排水等各類系統(tǒng)）進(jìn)行監(jiān)控管理。車站BAS配置專用的COM5004RTU通訊模塊與車站FAS連接實(shí)現(xiàn)與FAS通訊，火災(zāi)模式下，F(xiàn)AS向BAS下發(fā)火災(zāi)模式指令，BAS控制器將按預(yù)定工況轉(zhuǎn)入災(zāi)害模式下并啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備。在車站控制室設(shè)有由綜合
監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)置的綜合后備盤（IBP），作為災(zāi)害模式下緊急后備控制，BAS系統(tǒng)在IBP盤內(nèi)設(shè)置冗余G5Pro PLC一套。

BAS現(xiàn)場級監(jiān)控系統(tǒng)主要包括冗余配置的GCU5001-S控制器作為BAS冗余控制器，現(xiàn)場級監(jiān)控設(shè)備根據(jù)機(jī)電設(shè)備的設(shè)置情況配置，一般在通風(fēng)空調(diào)電控室、照明配電室、通風(fēng)空調(diào)機(jī)房、冷水機(jī)房、水泵房、自動(dòng)扶梯等附近設(shè)就地控制柜（箱），配置G5Pro系列遠(yuǎn)程智能輸入輸出模塊（RI/O）等通過網(wǎng)絡(luò)與冗余GCU5001-S控制器通訊。

地下車站主PLC控制器設(shè)置兩個(gè)冗余的EtherNet/IP以太網(wǎng)通信接口（冗余的COM5002TCP模塊），與綜合監(jiān)控系統(tǒng)冗余交換機(jī)實(shí)施通信；車站兩端GCU5001-S PLC控制器采用以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行通信（采用光纖介質(zhì)）；GCU5001-S PLC控制器與G5Pro系列遠(yuǎn)程I/O、變頻器、智能低壓等采用環(huán)網(wǎng)連接，GCU5001-S PLC控制器及G5Pro遠(yuǎn)程I/O與具備通信接口的現(xiàn)場設(shè)備用RS485單總線或點(diǎn)對點(diǎn)實(shí)施監(jiān)控，GCU5001-S PLC控制器及G5Pro遠(yuǎn)程I/O與采用硬線接口的DI，DO，AI，AO設(shè)備用點(diǎn)對點(diǎn)的方式；BAS冗余GCU5001-S PLC控制器通過RS485總線與FAS相連；IBP盤GCU5001-S PLC通過以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)與主從GCU5001-S PLC控制器相連。 

3 代表性及推廣價(jià)值

本解決方案通過整體的技術(shù)提升，逐步改變細(xì)分行業(yè)典型用戶對自主可控PLC的固有觀念和應(yīng)用習(xí)慣，破解自主可控PLC推廣應(yīng)用難題，在軌道交通等重點(diǎn)領(lǐng)域及國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施打破國外產(chǎn)品壟斷，形成規(guī)模化應(yīng)用，解決工業(yè)控制領(lǐng)域關(guān)鍵卡脖子技術(shù)，形成自主可控的PLC產(chǎn)品譜系和防御體系，為國家高端制造業(yè)提供完備的自主工控產(chǎn)品，全面保障關(guān)系國計(jì)民生的關(guān)鍵行業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施正常、穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，形成上下游產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動(dòng)，建立中國自主智能控制生態(tài)圈，帶動(dòng)芯片、操作系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，為國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)保障。

此解決方案標(biāo)志著自主品牌控制系統(tǒng)在軌道交通行業(yè)可全面替代進(jìn)口產(chǎn)品，在功能上和性能上均滿足軌交BAS系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用需求，同時(shí)具有以下推廣價(jià)值：

降低投資成本：相比既有線路進(jìn)口品牌PLC，在自主化國產(chǎn)PLC的應(yīng)用替代后，單站BAS系統(tǒng)的投資成本可降低至原來的70%；

提升國產(chǎn)化率：BAS系統(tǒng)作為軌道交通行業(yè)中重要的關(guān)鍵系統(tǒng)，其國產(chǎn)化需求越來越強(qiáng)烈，目前發(fā)改委已相繼出臺(tái)了多份對于軌道交通國產(chǎn)化需求的文件，通過BAS系統(tǒng)的國產(chǎn)化落地應(yīng)用，大大的提升了關(guān)鍵設(shè)備核心系統(tǒng)的國產(chǎn)化率，對項(xiàng)目整體的國產(chǎn)化率提升具有重要意義。

解決卡脖子問題：在國外疫情嚴(yán)重、芯片短缺等多種不確定因素下，國產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠按照預(yù)期時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求供貨并投入調(diào)試，確保線路順利開通。同時(shí)，中控PLC也已實(shí)現(xiàn)器件全國產(chǎn)化的研發(fā)并已投入市場，有效的解決了器件斷供和卡脖子問題。

降低信息安全風(fēng)險(xiǎn)：自主控制系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了通訊接口協(xié)議私有化，底層控制內(nèi)核和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)核物理隔離，同時(shí)具備了內(nèi)建信息安全的功能，并且已通過了國家權(quán)威機(jī)構(gòu)的信息安全鑒定，在BAS系統(tǒng)整個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，具有非常出色的抗信息安全風(fēng)險(xiǎn)的能力。