摘要：由于人防工程电气系统的组成本身较复杂，其各子系统所实现的功能差别又较大，而且不同的系统有着不同的实时性要求。从网络化控制的角度分析可知，简单地采用单一现场总线把人防工程电气系统中的所有被控设备连接起来，会降低整个系统的稳定性和可靠性。针对人防工程电气系统的不同子系统采用相应的现场总线技术，来确定人防工程电气系统网络组成，利于整个系统的稳定和性能的优化。
关键词：电气工程；现场总线；综合布线
1人防工程电气系统各子系统的基本控制功能
供配电控制系统完成对正常供配电系统/设备和应急电源系统/设备的控制。它对正常供电系统/设备和应急电源系统/设备提供继电保护及各自备用电源自动投入等功能；随时监视电源状态，一旦监视到正常供电系统全部失电，则立即启动应急电源系统，实现正常供电系统与应急电源系统之间的切换，以保证重要设备正常工作。此外，供配电系统还应实现对开关、变压器与各供配电回路的状态及电流、电压、频率、功率因数、有功功率与无功功率等参数的监测，以便上层监控管理人员对人防工程总的供配电系统进行全面的控制、协调和管理。
进排风控制系统的主要功能是根据工程内的CO2等气体的浓度参数，自动或手动控制工程内的进、排风机及阀门等设备，以试图使工程内空气质量处于最佳状态，提高工程的环境舒适度。在战时，进排风控制系统在满足上述功能的同时，还要满足消防联动及三防控制系统对有关设备控制的优先权。
空调控制系统包括空调机组和新风机组控制系统。空调控制系统通过对人防工程内的空气进行调节，为人们的生活与工作造就一个温度适宜、湿度恰当和空气洁净的舒适环境。空调控制系统对新风机组的基本控制功能为测量送风口的新风温度，根据设定温度调节冷热水阀门的开度，使送风温度保持在需要的范围。
给排水系统的功能保证人防工程内生活卫生及保安防火设施等的供水和排水，并保证供水和排水的安全可靠。
照明控制系统提供照明的综合控制与管理，使之合理有效地实施照明，并根据实际情况控制照明区域，达到最大限度节约电能的目的。
三种通风防护方式控制或三种通风防护方式转换控制系统（简称三防控制系统）是指为了保证工程内空气不被污染而使用的清洁式、滤毒式、隔绝式三种通风方式（也有的人防工程使用清洁式、隔绝式两种通风方式）。三防控制系统根据工程外部是否染毒及染毒程度对进排风等设备进行控制，使工程通风方式采取相应的清洁式、隔绝式或滤毒式通风，保证工程内人员的生命安全。清洁式通风指战时外界空气尚未被染毒的情况下所采用的通风方式，进入室内的空气质量与正常情况下相同，不需要特殊处理，它与正常通风情况的不同之处在于：它必须处于戒备状态，能保证在受到敌人袭击时，不会由于进、排风等直通外界的管孔造成内部设备的损坏和人员的伤害。滤毒式通风指战时敌人施放核武器或生化武器等，外界空气已经遭到污染时采用的通风方式、外界空气必须经过过滤，吸附后，将外界空气中毒剂的含量过滤到确保不致伤害人员的容许含量。隔绝式通风指战时敌人袭击后，空气受到污染且毒剂浓度很大，或在滤毒通风中，滤毒设备已失效而需更换时所采取的一种通风方式（即所有进、排风孔口均处于关闭状态），仅在人防工程内部进行空气循环，故在设计中要保证一定的隔绝防护时间，室内空气中的CO2等气体的含量应保持在一定的卫生标准范围。
消防监控系统即火灾自动报警与消防联动控制系统、其监控设备和功能主要包括：火灾自动探测报警控制、手动报警器功能、正压送风与排烟系统、消火栓水系统、喷淋水系统、防火卷帘门控制系统、消防广播和电话系统等。
2几种典型现场总线技术
（1）CAN总线
CAN（Controller Area Network--控制器局域网）总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而设计的一种串行数据通信协议，后来由于自身的特点被广泛地应用于各行各业。其总线规范已被列入ISO国际标准，称为ISO11898。
（2）LonWorks总线
LonWorks（Local Operating Network--局部操作网络）是美国Echelon公司于1991年推出的一种分布式控制网络技术。LonWorks总线以其优秀的开放性、互操作性、功能的自主性、多种介质适应能力以及网络结构的简单性等特点适应了未来发展对测控网络的要求。
（3）RS-485
RS-485是电子工业协会（EIA）制订的一种串行数据接口标准，用在2台或多台计算机之间，最大传输速率可达10Mbps，最大传输距离达到1200米，能够实现远距离快速的连接。RS-485标准要求总线采用二线差分电平发送与接收，这种平衡传输技术能有效克服共模干扰、抑制线路噪声。但是，RS-485标准只是一个物理的通信电路标准并没有对通信口中的链路连接、网络控制权等问题作出相关规定，因而在实际应用中，由RS-485端口所形成的网络往往还需要同自定义通信协议或其他规范中的高层通信协议结合使用。由于RS-485采用了平衡传输技术，抗干扰能力强，长距离、抗噪声的优点使其得到了迅猛发展，很多变频器和可编程控制器都带有RS-485接口。
（4）Modbus协议
Modbus协议是1978年由美国可编程控制器供应商Modicon公司制定的应用于电子控制器上的一种通用语言，用来实现控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间的通信。它是一种应用层报文传输协议，与底层的物理接口及电气规范无关，支持传统的RS-232/422/485设备和最新发展出来的以太网设备等。从功能上看，它可以认为是一种现场总线，不同厂商生产的控制设备通过Modbus接口可以相互连成工业网络，进行整个系统的集中监控，因而得到了广泛应用。
3人防工程电气系统底层现场总线的确定
上述4种现场总线既遵循开放系统的原则，也兼顾了自己的特点和特殊要求。结合这几种现场总线的特点，并综合考虑人防工程电气系统及其各子系统的功能和工作环境等，确定选用LonWorks、CAN、RS-485和Modbus作为人防工程电气系统的底层现场总线。
CAN总线在这几种现场总线中，其可靠性最高，而且具有通信方式灵活、抗干扰能力强等优点，并且具有成本优势和速度优势。由于人防工程中的三防系统是人防工程中至关重要的系统，对其可靠性要求最高，所以在三防系统中采用CAN总线。
LonWorks支持多种通信介质和多种拓扑结构，组网方式灵活，编程实现较简单，但其设计成本较高，开发工具不够成熟，发展前景不够乐观。但考虑到现阶段，它在智能建筑河人防工程中的广泛应用，在人防工程电气系统中的消防监控系统、进排风系统、供配电系统和照明系统中，采用LonWorks总线。
在人防工程电气系统中，一些电气设备如空调、变频器等，带有RS-485接口。由于RS-485抗干扰能力较强，结构简单、成本低廉、能够实现远距离快速的连接。但是，RS-485标准只是一个物理层的接口规范。要实现总线监控还要在此基础上建立自己的高层通信协议。由于Modbus协议其物理接口符合RS-485规范，并且可以通过简单的通信报文完成对从节点的读写操作。鉴于此，在人防工程电气系统中的空调系统和给排水系统中，物理层采用RS-485总线，通信协议采用Modbus协议完成系统的集中监控。
此外，在人防工程电气系统中，需要把PC机与现场设备组成一个分布式监控系统，但微机系统或工业自动化设备，如PLC、智能化仪表等，一般仅具有RS-232接口，而很多现场设备提供的是RS-485接口。因此，在组网时就需要解决RS-232和RS-485的转换问题，需设计RS-232/RS-485转换模块。对于采用CAN总线的系统要想与PC机相连实现通信，欲采用CAN/RS-485转换模块和RS-232/RS-485转换模块两次转换实现系统和PC机的通信。综上所述，底层现场总线人防工程电气系统架构如下图所示。
参考文献
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