## **一、項目背景**

某智慧城市消防物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項目需要對全市重點單位的**火災(zāi)自動報警系統(tǒng)（FAS）主機(jī)**進(jìn)行統(tǒng)一遠(yuǎn)程監(jiān)控。各建筑內(nèi)安裝的不同品牌消防主機(jī)均支持**Modbus RTU/TCP協(xié)議**輸出火災(zāi)報警信號、故障狀態(tài)、設(shè)備地址、聯(lián)動狀態(tài)、系統(tǒng)參數(shù)等信息。市級消防物聯(lián)網(wǎng)平臺采用電力行業(yè)廣泛應(yīng)用的**IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議**作為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型和通信規(guī)范。

**項目挑戰(zhàn)：**

1. **協(xié)議轉(zhuǎn)換需求**：需將消防主機(jī)的Modbus私有協(xié)議轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850協(xié)議。

2. **實時性要求**：火災(zāi)報警信號必須毫秒級上報，確?？焖夙憫?yīng)。

3. **模型標(biāo)準(zhǔn)化**：不同品牌消防主機(jī)數(shù)據(jù)需統(tǒng)一映射為61850邏輯節(jié)點模型。

4. **平臺對接**：需生成標(biāo)準(zhǔn)ICD文件，便于平臺系統(tǒng)快速導(dǎo)入和集成。

## **二、解決方案**

采用**VFBOX協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)**（推薦型號：**VB301-1200**，1網(wǎng)口+2串口）作為協(xié)議轉(zhuǎn)換核心設(shè)備，實現(xiàn)：

-通過RS485或以太網(wǎng)采集消防主機(jī)Modbus數(shù)據(jù)。

-將消防報警信息、設(shè)備狀態(tài)映射為標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850邏輯節(jié)點和數(shù)據(jù)對象。

-通過以太網(wǎng)上傳至市級消防物聯(lián)網(wǎng)61850主站平臺。

-導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)ICD配置文件，供平臺側(cè)快速建模。

**系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)勢：**

- **標(biāo)準(zhǔn)化輸出**：完全符合61850 Ed 1.0/Ed 2.0標(biāo)準(zhǔn)，兼容南瑞、南自等主流系統(tǒng)。

- **快速部署**：圖形化配置界面，無需編程，現(xiàn)場調(diào)試時間短。

- **高可靠性**：工業(yè)級設(shè)計，支持7×24小時連續(xù)運行。

- **擴(kuò)展靈活**：支持多邏輯設(shè)備與邏輯節(jié)點，適應(yīng)大規(guī)模消防設(shè)備接入。

## **三、系統(tǒng)架構(gòu)與部署**

### **1.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?*

```

[消防主機(jī)] --- (Modbus RTU) --- RS485 --- [VFBOX網(wǎng)關(guān) COM1]

|

|--- (IEC 61850 MMS over TCP/IP) --- [市級消防監(jiān)控平臺]

[網(wǎng)絡(luò)型消防主機(jī)] --- (Modbus TCP) ---以太網(wǎng) --- [VFBOX網(wǎng)關(guān) Eth1]

```

### **2.現(xiàn)場部署**

- **網(wǎng)關(guān)安裝**：部署于消防控制室標(biāo)準(zhǔn)35mm導(dǎo)軌上。

- **電源接入**：接入消防控制柜提供的DC 24V備用電源，確保不間斷運行。

- **通信連接**：

- **串口連接**：消防主機(jī)RS485端口(A/B)連接至網(wǎng)關(guān)COM1。

- **網(wǎng)絡(luò)連接**：網(wǎng)關(guān)Eth1接入建筑局域網(wǎng)，與平臺網(wǎng)絡(luò)可達(dá)。

- **配置準(zhǔn)備**：電腦IP設(shè)置為`192.168.1.198`，與網(wǎng)關(guān)默認(rèn)IP`192.168.1.199`同網(wǎng)段。

## **四、VFBOX Studio詳細(xì)配置流程**

### **1.工程創(chuàng)建與Modbus采集配置**

1. **新建工程**：打開VFBOX Studio，設(shè)備類型選擇`VB301-1200`。

2. **添加消防主機(jī)設(shè)備**：

-點擊"新建設(shè)備"，選擇`Modbus RTU`驅(qū)動。

- **設(shè)備名稱**：**必須**按61850規(guī)范設(shè)置為`GGIO1`、`GGIO2`等（數(shù)字遞增）。

-配置通信參數(shù)：波特率（如9600）、數(shù)據(jù)位（8）、停止位（1）、校驗位（無）。

-設(shè)置Modbus從站地址（消防主機(jī)站號）。

3. **添加消防數(shù)據(jù)標(biāo)簽（嚴(yán)格按照61850命名規(guī)范）**：

- **遙信（DI）**：火災(zāi)報警、故障、手自動狀態(tài)等布爾量，標(biāo)簽名必須為`Ind1`、`Ind2`、`Ind3`...

- **遙測（AI）**：回路電壓、電池電壓、環(huán)境溫度等模擬量，標(biāo)簽名必須為`AnIn1`、`AnIn2`、`AnIn3`...

- **遙控（DO）**：遠(yuǎn)程復(fù)位、消音等控制點，標(biāo)簽名必須為`SPCSO1`、`SPCSO2`、`SPCSO3`...

**消防數(shù)據(jù)點映射表示例（單臺主機(jī)）**：

|消防參數(shù) | Modbus地址 |數(shù)據(jù)類型 | VFBOX標(biāo)簽名 | 61850映射類型 |

|:---|:---|:---|:---|:---|

|火警信號1 | 00001 (線圈) | Boolean | `Ind1` | SPS單點狀態(tài) |

|火警信號2 | 00002 | Boolean | `Ind2` | SPS單點狀態(tài) |

|故障信號 | 00003 | Boolean | `Ind3` | SPS單點狀態(tài) |

|手自動狀態(tài) | 00004 | Boolean | `Ind4` | SPS單點狀態(tài) |

|主電故障 | 00005 | Boolean | `Ind5` | SPS單點狀態(tài) |

|備電故障 | 00006 | Boolean | `Ind6` | SPS單點狀態(tài) |

|回路電壓 | 40001 (保持寄存器) | Float | `AnIn1` | MV測量 |

|電池電壓 | 40003 | Float | `AnIn2` | MV測量 |

|機(jī)內(nèi)溫度 | 40005 | Float | `AnIn3` | MV測量 |

|遠(yuǎn)程復(fù)位 |控制點 | Boolean | `SPCSO1` | SPC可控單點 |

|遠(yuǎn)程消音 |控制點 | Boolean | `SPCSO2` | SPC可控單點 |

4. **下載并驗證采集**：點擊"下載"將工程下發(fā)至網(wǎng)關(guān)，點擊"查看數(shù)據(jù)"確認(rèn)消防主機(jī)數(shù)據(jù)采集正常。

### **2. IEC 61850服務(wù)配置**

1. **啟用61850服務(wù)**：

-進(jìn)入"服務(wù)" -> "IEC61850"。

- `啟用`：`Yes`

- `端口`：`102`（默認(rèn)）

- `啟用上報`：`Yes`，支持定時上報和變化上報。

- `上報觸發(fā)GI`：`Yes`，數(shù)據(jù)變化立即上報（關(guān)鍵實現(xiàn)實時報警）。

- `上報周期間隔`：`5000`（毫秒，5秒心跳包）。

- `控制模式`：`Direct`（直控模式，平臺可直接下發(fā)控制命令）。

2. **關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置**：

- `IED名稱`：設(shè)為平臺分配的唯一標(biāo)識，如`FIRE_GD_BLDG01`。

- `邏輯設(shè)備名稱`：填寫`GGIO1`（與設(shè)備名稱一致）。

- `數(shù)據(jù)集內(nèi)容`：根據(jù)平臺要求選擇`DA`或`DO`。

- `SPS附加屬性`/`MV附加屬性`：按平臺要求設(shè)置，通常為`Yes`。

3. **數(shù)據(jù)對象映射**：

-點擊"添加"，將采集的標(biāo)簽映射到對應(yīng)的61850數(shù)據(jù)對象：

- `SPS單點狀態(tài)`：選擇`Ind1`、`Ind2`...等遙信點。

- `MV測量`：選擇`AnIn1`、`AnIn2`...等遙測點。

- `SPC可控單點`：選擇`SPCSO1`、`SPCSO2`等遙控點。

4. **下載配置**：完成設(shè)置后，點擊"下載"使61850服務(wù)生效。

### **3.導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)ICD配置文件**

1. **安裝IEDScout工具**：在電腦上以管理員權(quán)限安裝IEDScout軟件（注意卸載沖突的Npcap/WinPcap驅(qū)動）。

2. **發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)IED**：

-打開IEDScout，選擇對應(yīng)網(wǎng)卡。

-手動設(shè)置IED名稱（與網(wǎng)關(guān)配置一致）。

-點擊"Discover IED"，輸入網(wǎng)關(guān)IP地址`192.168.1.199`，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

3. **導(dǎo)出ICD文件**：

-點擊菜單"Save SCL"。

-選擇"Edition 1 (Schema V1.4)"（兼容國內(nèi)主流平臺）。

-保存為`.icd`文件，提供給消防物聯(lián)網(wǎng)平臺。

### **4.多邏輯設(shè)備配置（大型系統(tǒng)適用）**

當(dāng)單臺網(wǎng)關(guān)接入多個消防主機(jī)或數(shù)據(jù)點超過200個時，采用多邏輯設(shè)備方案：

1. **清空邏輯設(shè)備名稱**：在61850配置中，將"邏輯設(shè)備名稱"留空。

2. **使用復(fù)合標(biāo)簽名**：在Modbus采集標(biāo)簽的"標(biāo)簽名稱"中按以下格式設(shè)置：

```

DEV1_GGIO1_Ind1

```

- `DEV1`：邏輯設(shè)備名稱

- `GGIO1`：邏輯節(jié)點名稱

- `Ind1`：數(shù)據(jù)點名稱

3.在61850服務(wù)中添加數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)會自動按此格式解析并創(chuàng)建多級模型。

## **五、市級消防物聯(lián)網(wǎng)平臺對接**

1. **平臺側(cè)建模**：

-將導(dǎo)出的ICD文件導(dǎo)入消防物聯(lián)網(wǎng)平臺。

-平臺自動解析IED、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點和數(shù)據(jù)對象結(jié)構(gòu)。

-核對數(shù)據(jù)點描述、類型、單位等信息，補充中文注釋和報警閾值。

2. **通信建立**：

-平臺作為61850客戶端，連接網(wǎng)關(guān)IP地址`192.168.1.199:102`。

-建立關(guān)聯(lián)（Associate）后，網(wǎng)關(guān)主動上報總召（GI）數(shù)據(jù)。

-平臺訂閱相關(guān)數(shù)據(jù)集（DataSet），接收實時數(shù)據(jù)。

3. **系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試**：

- **數(shù)據(jù)采集驗證**：在消防主機(jī)上模擬觸發(fā)火警，觀察平臺是否在1秒內(nèi)收到`Ind1`變位信息。

- **控制功能測試**：從平臺下發(fā)"遠(yuǎn)程復(fù)位"命令，驗證消防主機(jī)是否正確執(zhí)行。

- **完整性測試**：對比平臺數(shù)據(jù)與消防主機(jī)本地顯示的一致性。

- **穩(wěn)定性測試**：持續(xù)運行72小時，檢查通信中斷、數(shù)據(jù)丟失情況。

## **六、項目成效與價值**

- **標(biāo)準(zhǔn)化接入**：將各品牌消防主機(jī)的私有協(xié)議統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)61850，實現(xiàn)互聯(lián)互通。

- **實時報警**：利用61850的"報告控制塊（RCB）"和"立即上報（GI）"機(jī)制，實現(xiàn)火警秒級上傳。

- **模型化管理**：標(biāo)準(zhǔn)化的邏輯節(jié)點模型（GGIO、MMXU等）便于平臺統(tǒng)一展示和分析。

- **快速部署**：ICD文件即插即用，平臺側(cè)導(dǎo)入即可完成數(shù)據(jù)建模，縮短集成周期。

- **維護(hù)簡便**：網(wǎng)關(guān)支持遠(yuǎn)程配置升級，出現(xiàn)故障時可快速替換。

## **七、注意事項**

1. **標(biāo)簽命名規(guī)范**：必須嚴(yán)格按照`Ind*`、`AnIn*`、`SPCSO*`等約定命名，否則平臺無法識別。

2. **地址規(guī)劃**：多臺網(wǎng)關(guān)部署時，需統(tǒng)一規(guī)劃IED名稱和IP地址，避免沖突。

3. **網(wǎng)絡(luò)安全**：在網(wǎng)關(guān)與平臺之間建議部署防火墻，僅開放102端口，保障通信安全。

4. **時鐘同步**：配置網(wǎng)關(guān)NTP客戶端，與平臺時間服務(wù)器同步，確保事件時標(biāo)（Timestamp）準(zhǔn)確。

5. **ICD版本**：確認(rèn)平臺支持的SCL Schema版本（V1.4或V1.6），導(dǎo)出對應(yīng)版本ICD文件。

## **八、技術(shù)支持**

-詳細(xì)配置請參考：《采集modbus設(shè)備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)61850使用說明2.3》

- VFBOX網(wǎng)關(guān)通用手冊：《VFBOX網(wǎng)關(guān)采集和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)使用說明》

- IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)：參考IEC 61850-7-2、61850-7-3、61850-7-4等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

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**通過本項目實施，成功構(gòu)建了基于國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的智慧消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了火災(zāi)報警的實時感知、快速傳遞和智能處置，顯著提升了城市消防安全管理水平和應(yīng)急響應(yīng)能力。**

審核編輯 黃宇