一、項(xiàng)目背景

華東某市消防救援大隊(duì)新建綜合訓(xùn)練基地，占地 180 畝，可同時(shí)容納 300 名隊(duì)員駐訓(xùn)。

早期設(shè)計(jì)時(shí)，指揮中心預(yù)留了千兆以太網(wǎng)，監(jiān)控屏內(nèi)置Modbus TCP客戶(hù)端，可實(shí)時(shí)輪詢(xún)前端設(shè)備。但現(xiàn)場(chǎng)火焰探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、線(xiàn)型光束感煙等78臺(tái)報(bào)警設(shè)備全部沿用 485 總線(xiàn)、Modbus RTU 協(xié)議，且已通過(guò)消防 3C 認(rèn)證，更換將產(chǎn)生 30 余萬(wàn)元費(fèi)用并延誤工期。如何在不改動(dòng)任何報(bào)警器的前提下，讓“火警”信號(hào)在 1 秒內(nèi)出現(xiàn)在大屏，成為項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵。

二、痛點(diǎn)分析

1.協(xié)議孤島：報(bào)警器僅支持 Modbus RTU，監(jiān)控屏僅支持 Modbus TCP，兩端無(wú)法“對(duì)話(huà)”。

2.實(shí)時(shí)性要求：消防規(guī)范 GB 50116-2013 要求“火災(zāi)報(bào)警響應(yīng)時(shí)間 ≤ 3 s”，而訓(xùn)練館模擬火情時(shí)，留給系統(tǒng)的完整鏈路時(shí)間只有 1 s。

3.施工限制：建筑已封頂，485 線(xiàn)纜已暗敷至指揮中心靜電地板下，無(wú)法再布網(wǎng)線(xiàn)到每臺(tái)報(bào)警器。

4.可靠性要求：基地全年 365 天 24 小時(shí)值守，設(shè)備必須工業(yè)級(jí)寬溫、抗粉塵、抗電磁干擾。

5.后期擴(kuò)展：未來(lái) 2 年計(jì)劃新增 40 臺(tái) 4G 無(wú)線(xiàn)可燃?xì)怏w探測(cè)器，要求網(wǎng)關(guān)具備多上位機(jī)并發(fā)能力。

三、方案設(shè)計(jì)

1. 設(shè)備選型
經(jīng)與總隊(duì)信息處、設(shè)計(jì)院、監(jiān)理三方五輪技術(shù)評(píng)審，最終確定采用“遠(yuǎn)創(chuàng)智控 YC-TCP-RTU工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，理由如下：

·硬件接口：1 路 RS-485（最大 128 節(jié)點(diǎn)）+ 2 路 10/100 M 以太網(wǎng)口（支持交換機(jī)級(jí)聯(lián)）

·協(xié)議功能：透明映射、自動(dòng) CRC 校驗(yàn)、Modbus 隊(duì)列優(yōu)先級(jí)，火警功能碼（0x01、0x02、0x03）可設(shè)為高優(yōu)先級(jí)快速通道

·實(shí)時(shí)指標(biāo)：RTU 側(cè) 9600 bps 時(shí)，雙向轉(zhuǎn)發(fā)延遲 < 20 ms；TCP 側(cè)支持 8 路客戶(hù)端并發(fā)，大屏、SCADA、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可同時(shí)輪詢(xún)

·工業(yè)等級(jí)：-40~85 ℃、防雷 2 kV/1 kA、IP30 鋁殼無(wú)風(fēng)扇，CE/FCC/ROHS 認(rèn)證，完全匹配消防 24 h 無(wú)人值守場(chǎng)景

·配置方式：Web 界面 + USB-C 導(dǎo)入，支持遠(yuǎn)程固件升級(jí)，方便后期擴(kuò)容

2. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>
報(bào)警器 485 總線(xiàn) →（RVSP 2×1.5 mm2 屏蔽雙絞線(xiàn)，總長(zhǎng) 380 m，終端 120 Ω）→ YC-TCP-RTU COM 口
YC-TCP-RTU LAN1 →（超五類(lèi)網(wǎng)線(xiàn)）→ 指揮中心千兆交換機(jī) → 監(jiān)控屏（Modbus TCP 客戶(hù)端 1）
YC-TCP-RTU LAN2 →（獨(dú)立網(wǎng)段）→ 消防物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（Modbus TCP 客戶(hù)端 2，用于省總隊(duì)遠(yuǎn)程督查）

3. 地址映射
采用“一一對(duì)應(yīng)”透明映射，報(bào)警器線(xiàn)圈 00001~00078 映射到網(wǎng)關(guān) 00001~00078，監(jiān)控屏原畫(huà)面模板無(wú)需任何改動(dòng)，直接按原地址碼調(diào)用，實(shí)現(xiàn)“零編程”接入。

四、實(shí)施過(guò)程

1. 硬件安裝

·在指揮中心 19 英寸機(jī)柜底部 35 mm DIN 導(dǎo)軌固定 YC-TCP-RTU協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，高度 2 U，不占用額外空間

·485 總線(xiàn) A、B 線(xiàn)接入 COM 口，屏蔽層單端接地，避免環(huán)流

·雙網(wǎng)口分別接入主/備交換機(jī)，啟用端口匯聚，線(xiàn)路冗余

·24 VDC 取自 UPS 分路，功耗實(shí)測(cè) 1.8 W，對(duì)備電時(shí)間無(wú)影響

2. 參數(shù)配置

·筆記本直連網(wǎng)關(guān)，打開(kāi) Web 界面，選擇“快速向?qū)А?/p>

·串口側(cè)：9600 bps、8E1、RTU 從站 1-78 自動(dòng)輪詢(xún)，輪詢(xún)周期 100 ms

·TCP 側(cè)：502 端口，Modbus TCP Server，啟用“火警快速通道”，將 00001~00078 設(shè)為高優(yōu)先級(jí)，響應(yīng)時(shí)間 < 20 ms

·安全：?jiǎn)⒂冒酌麊?，僅允許監(jiān)控屏 IP（192.168.1.50）與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) IP（192.168.2.10）訪(fǎng)問(wèn)，防止非法寫(xiě)入

3. 聯(lián)合調(diào)試

·訓(xùn)練館點(diǎn)燃煙霧罐，3# 火焰探測(cè)器立即動(dòng)作，485 總線(xiàn)輸出線(xiàn)圈 00003 = 1

·YC-TCP-RTU 在 12 ms 內(nèi)將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至 TCP 側(cè)

·監(jiān)控屏 0.3 s 彈出“3#火焰探測(cè)器火警”紅色窗口，同步觸發(fā)聲光警報(bào)器，大屏地圖自動(dòng)定位

·省總隊(duì)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) 0.5 s 收到相同報(bào)文，電話(huà)回鈴驗(yàn)證，完成端到端聯(lián)動(dòng)

4. 性能壓測(cè)

·使用 Modbus Slave 軟件模擬 128 臺(tái)報(bào)警器同時(shí)動(dòng)作，網(wǎng)關(guān) CPU 占用 42 %，轉(zhuǎn)發(fā)延遲仍 ≤ 25 ms

·連續(xù) 24 h 500 萬(wàn)次報(bào)文無(wú)丟包、無(wú)重啟，通信成功率 100 %

五、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

遠(yuǎn)創(chuàng)智控 YC-TCP-RTU工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)以“毫秒級(jí)延遲、工業(yè)級(jí)穩(wěn)定、零侵入改造”的核心優(yōu)勢(shì)，成功打通 RS-485 火警報(bào)警器與以太網(wǎng)監(jiān)控屏之間的協(xié)議壁壘，為消防行業(yè)老舊設(shè)備快速接入現(xiàn)代指揮系統(tǒng)提供了可復(fù)制、可推廣的范本。未來(lái)，隨著城市智慧消防建設(shè)全面提速，YC-TCP-RTU 將繼續(xù)在更多“火焰藍(lán)”陣地守護(hù)生命安全。