概述：
BAS（Building Automation System）系统在地铁行业特指环境与设备监控系统，在地铁各车站，及场段内，均设有BAS系统，其监控对象包括车站通风、空调与供暖设备、隧道通风设备、给排水设备、自动扶梯及电梯、人防门及防淹门、照明及导向系统、车站应急照明电源、车站环境参数等。成都地铁已开通或正在建设的线路中，BAS系统均以子系统的方式集成到综合监控系统中。为确保BAS系统的可靠性，在《地铁设计规范》（GB50157-2013）中规定，需配备冗余PLC，为保证系统的稳定运行，PLC与现场就地控制箱的通讯线缆也要求实现冗余功能。
目前成都地铁已经建成的线路中，BAS与综合监控服务器的连接方式均是通过交换机经双光纤环网进行数据传输。BAS与现场设备的通讯方式则主要有两种方式。第一种为冗余双总线组网方式（包括同轴电缆和DP线缆），另外一种组网方式为光纤以太网环网组网方式，现在就对两种组网方式的优点与缺点进行分析。
图 1：双总线组网方式
组网方式一：双总线方式
目前成都地铁已建成的线路中，1、2、3、7、10号线均采用该种组网方式，如图1所示。其中1，2，3号线采用的是罗克韦尔1756系列PLC，通过冗余模块实现热备冗余，设备层采用同轴电缆，采用ControlNet底层通讯协议。ControlNet层常传输大量的I/O和对等通讯信息，具有确定性和可重复性的，紧密联系控制器和I/O设备的要求。分别从AB端冗余PLC的ControlNet模块引出两条平行的同轴电缆，将双线缆敷至各就地控制箱，用CNET分支器连接就地控制箱的模块适配器，从而形成A、B两端两个独立的冗余控制网。该组网方式相较于单总线的的组网方式，可靠性明显增加，能在任一总线出现线路故障（如老鼠咬断线路）时，保证下端设备处于正常监控状态。目前已经建成的地铁线路中，大部分设备网的组网方式为双总线，该方案已比较成熟。
组网方式二：以太网光纤环网
成都地铁4号线BAS系统采用了自愈性光纤环网的组网方式。如图2所示，在A、B端分别有一套冗余PLC设备，收集对应端车站设备状态，每个PLC均有两个以太网模块，其中一个以太网模块连接车站BAS冗余环网，与对端及IBP盘PLC进行数据交换，另外一个以太网通讯模块与下端自愈性环网相连，采集本端底层设备相关信息。该种组网方式中，当下端某个点出现断裂后，下端设备依然可以依靠另外一条线路与PLC进行数据交换，避免出现设备离线的情况，同时，PLC会有相关报警，提醒维保人员及时进行修复，该种组网方式，同样实现了通讯线路的冗余功能。
两种组网方式的对比：
图 2：光纤以太环网组网方式
1、可靠性对比：虽然两种方式都实现了线路上的冗余，但是可靠性还以有差异，一方面在线缆敷设过程中，通讯线缆会和弱电电缆走相同桥架，在施工不规范的情况下，还可能和强电电缆走相同的电缆井，所以通讯线缆会受到各类干扰源的影响，相较于同轴线缆，光纤具有更好的抗干扰能力；另一方面双总线方式过程中，一般两根总线所走线缆路径一致，而在光纤环网方式中，光纤是环形敷设。在现实维保工作中，同一个地点两条总线同时受损的概率比两个地方的环网同时断概率大，例如桥架迁移的情况，就容易出现双总线受损的问题，所以在应对线缆受损问题方面，环网具有更大的优势。综上所述，通讯线缆可靠性方面，环网方式明显强于总线方式。
2、设备成本问题：在双总线方式中，线缆直接通过分支与IO适配器连接，而在光纤环网中，每个就地控制箱中，必须通过交换机，才能和适配器进行通讯，所以设备成本这方面，双总线方式略胜一筹。
3、维护难度对比：双总线方式，使用的一般都是特定的协议，在日常的维护过程中，往往需要专用的工具和专用的软件，才能对总线上的设备进行调试，且对于某些特殊设备，必须到现场才内对其中相关配置进行修改，非常不便。而光纤环网采用的是以太网协议，该方式可以通过以太网直接连接网关等设备，可以使用远程的方式对模块箱中的设备进行调试，对网关配置等进行修改、备份，降低了维护难度，后者优势明显。
4、可扩展性对比：地铁运维过程中，经常会有各类改造需求，这需要BAS组网有良好的可扩展性，例如对模块箱进行迁移，在成都地铁2号线春熙路、中医大等站的改造中，均涉及到迁移和新增模块箱，由于采用的是双总线的组网方式，导致迁移难道很大，因为对某个模块箱的迁移，会影响到下端模块箱无法通过总线和PLC进行数据传输，导致该部分设备离线，时间一长，会对运营工作产生严重影响。若采用光纤以太环网的组网方式，对任意模块箱进行迁移，都不会对其他模块箱产生影响，保证了运营的需求。除此外，以成都地铁2号线使用的controlnet现场总线技术使用的同轴电缆为例，一般极限通讯距离为1000米，且随着节点数增加，通讯距离会逐步减少，所以拓展性能有限，而使用以太网光纤的组网方式，几乎不受传输距离限制。在改造扩展方面，光纤以太环网较双总线，具有很大优势。
根据以上各方面因素的对比，以太网光纤环网方式在可靠性、维护难度、可扩展性方面比起双总线方式都有明显优势，在后期地铁线网建设中，需多考虑使用以太环网的方式进行组网，当然，现在通信技术发展日新月异，以后可能会有更新，更可靠的通行方式可以使用。
论文作者:王晓林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
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