Modbus RTU转Modbus TCP协议转换网关在消防基地实现485报警器与监控屏秒级联动通讯的配置案例

一、项目背景

华东某市消防救援大队新建综合训练基地，占地 180 亩，可同时容纳 300 名队员驻训。

早期设计时，指挥中心预留了千兆以太网，监控屏内置Modbus TCP客户端，可实时轮询前端设备。但现场火焰探测器、手动报警按钮、线型光束感烟等78台报警设备全部沿用 485 总线、Modbus RTU 协议，且已通过消防 3C 认证，更换将产生 30 余万元费用并延误工期。如何在不改动任何报警器的前提下，让“火警”信号在 1 秒内出现在大屏，成为项目成败的关键。

二、痛点分析

1.协议孤岛：报警器仅支持 Modbus RTU，监控屏仅支持 Modbus TCP，两端无法“对话”。

2.实时性要求：消防规范 GB 50116-2013 要求“火灾报警响应时间 ≤ 3 s”，而训练馆模拟火情时，留给系统的完整链路时间只有 1 s。

3.施工限制：建筑已封顶，485 线缆已暗敷至指挥中心静电地板下，无法再布网线到每台报警器。

4.可靠性要求：基地全年 365 天 24 小时值守，设备必须工业级宽温、抗粉尘、抗电磁干扰。

5.后期扩展：未来 2 年计划新增 40 台 4G 无线可燃气体探测器，要求网关具备多上位机并发能力。

三、方案设计

1. 设备选型
经与总队信息处、设计院、监理三方五轮技术评审，最终确定采用“远创智控 YC-TCP-RTU工业级协议转换网关，理由如下：

·硬件接口：1 路 RS-485（最大 128 节点）+ 2 路 10/100 M 以太网口（支持交换机级联）

·协议功能：透明映射、自动 CRC 校验、Modbus 队列优先级，火警功能码（0x01、0x02、0x03）可设为高优先级快速通道

·实时指标：RTU 侧 9600 bps 时，双向转发延迟 < 20 ms；TCP 侧支持 8 路客户端并发，大屏、SCADA、物联网平台可同时轮询

·工业等级：-40~85 ℃、防雷 2 kV/1 kA、IP30 铝壳无风扇，CE/FCC/ROHS 认证，完全匹配消防 24 h 无人值守场景

·配置方式：Web 界面 + USB-C 导入，支持远程固件升级，方便后期扩容

2. 网络拓扑
报警器 485 总线 →（RVSP 2×1.5 mm² 屏蔽双绞线，总长 380 m，终端 120 Ω）→ YC-TCP-RTU COM 口
YC-TCP-RTU LAN1 →（超五类网线）→ 指挥中心千兆交换机 → 监控屏（Modbus TCP 客户端 1）
YC-TCP-RTU LAN2 →（独立网段）→ 消防物联网平台（Modbus TCP 客户端 2，用于省总队远程督查）

3. 地址映射
采用“一一对应”透明映射，报警器线圈 00001~00078 映射到网关 00001~00078，监控屏原画面模板无需任何改动，直接按原地址码调用，实现“零编程”接入。

四、实施过程

1. 硬件安装

·在指挥中心 19 英寸机柜底部 35 mm DIN 导轨固定 YC-TCP-RTU协议转换网关，高度 2 U，不占用额外空间

·485 总线 A、B 线接入 COM 口，屏蔽层单端接地，避免环流

·双网口分别接入主/备交换机，启用端口汇聚，线路冗余

·24 VDC 取自 UPS 分路，功耗实测 1.8 W，对备电时间无影响

2. 参数配置

·笔记本直连网关，打开 Web 界面，选择“快速向导”

·串口侧：9600 bps、8E1、RTU 从站 1-78 自动轮询，轮询周期 100 ms

·TCP 侧：502 端口，Modbus TCP Server，启用“火警快速通道”，将 00001~00078 设为高优先级，响应时间 < 20 ms

·安全：启用白名单，仅允许监控屏 IP（192.168.1.50）与物联网平台 IP（192.168.2.10）访问，防止非法写入

3. 联合调试

·训练馆点燃烟雾罐，3# 火焰探测器立即动作，485 总线输出线圈 00003 = 1

·YC-TCP-RTU 在 12 ms 内将数据帧转发至 TCP 侧

·监控屏 0.3 s 弹出“3#火焰探测器火警”红色窗口，同步触发声光警报器，大屏地图自动定位

·省总队物联网平台 0.5 s 收到相同报文，电话回铃验证，完成端到端联动

4. 性能压测

·使用 Modbus Slave 软件模拟 128 台报警器同时动作，网关 CPU 占用 42 %，转发延迟仍 ≤ 25 ms

·连续 24 h 500 万次报文无丢包、无重启，通信成功率 100 %

五、经验总结

远创智控 YC-TCP-RTU工业智能网关以“毫秒级延迟、工业级稳定、零侵入改造”的核心优势，成功打通 RS-485 火警报警器与以太网监控屏之间的协议壁垒，为消防行业老旧设备快速接入现代指挥系统提供了可复制、可推广的范本。未来，随着城市智慧消防建设全面提速，YC-TCP-RTU 将继续在更多“火焰蓝”阵地守护生命安全。