基于RFID技術(shù)的鐵路貨場(chǎng)消防巡檢管理系統(tǒng)的研究

吳軍 楊香珍

摘要：為了改變鐵路貨場(chǎng)現(xiàn)有的粗放式消防安全管理模式，有效提升鐵路貨場(chǎng)消防安全風(fēng)險(xiǎn)管控，本文利用當(dāng)前流行的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出基于RFID的鐵路貨場(chǎng)消防巡檢管理信息系統(tǒng)的研究。系統(tǒng)構(gòu)建了“貨運(yùn)中心-經(jīng)營(yíng)部-貨運(yùn)站”三級(jí)消防安全逐級(jí)管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了鐵路貨場(chǎng)消防巡視檢查工作的網(wǎng)格化和信息化管理，提升了管理效率，a保障了鐵路貨場(chǎng)消防安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：RFID;鐵路貨場(chǎng);消防巡檢;信息系統(tǒng)

火災(zāi)是威脅公共安全、危害人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的嚴(yán)重災(zāi)害之一，具有極大的破壞性，因此做好消防安全工作是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生和社會(huì)安定的大事。鐵路貨場(chǎng)是貨主發(fā)送、存放、領(lǐng)取貨物的重要場(chǎng)所，貨場(chǎng)內(nèi)不僅易燃貨物較多，還設(shè)置了油庫(kù)、氧氣乙炔庫(kù)等，消防隱患無處不在，因此貨場(chǎng)的防火工作尤為重要，否則一旦發(fā)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大部分鐵路貨場(chǎng)的消防安全管理采用的還是粗放式管理，消防設(shè)施設(shè)備的登記管理、日常巡檢維護(hù)、消防區(qū)域監(jiān)控等工作基本上仍以傳統(tǒng)的人工查驗(yàn)、手工登記、紙質(zhì)存檔為主，信息化程度非常低，隨著貨場(chǎng)安全管理的日益精細(xì)化，這種管理模式的弊端逐步顯現(xiàn)：一是貨場(chǎng)內(nèi)消防設(shè)施設(shè)備數(shù)量多、編號(hào)不細(xì)，通過現(xiàn)有紙質(zhì)臺(tái)賬來管理，不僅難度大且效率低;二是巡檢質(zhì)量不高、監(jiān)管難度大，由于手工填記巡檢記錄，存在造假可能，而監(jiān)管層如果不到現(xiàn)場(chǎng)檢查就很難對(duì)巡檢質(zhì)量及數(shù)量是否符合要求進(jìn)行確認(rèn);三是貨場(chǎng)內(nèi)消防設(shè)施設(shè)備的分布廣，除消防管理員外，其他人員很少能全部清楚，如火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)偏僻的話，有可能會(huì)延誤救火的時(shí)機(jī)。為解決上述問題，本文利用當(dāng)前流行的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)基于無線射頻識(shí)別（RFID）的鐵路貨場(chǎng)消防巡檢管理信息系統(tǒng)，通過信息化精細(xì)管理使鐵路貨場(chǎng)的消防安全風(fēng)險(xiǎn)得到有效管控。

一、RFID技術(shù)工作原理及應(yīng)用

RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識(shí)別，是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它可通過無線電訊號(hào)進(jìn)行非接觸雙向通信自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀寫。RFID技術(shù)是一項(xiàng)易于操控，簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于物流、設(shè)備管理等各行各業(yè)。由于歷史原因，鐵路貨場(chǎng)與其他行業(yè)相比，管理水平上存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在信息化應(yīng)用水平相對(duì)較低。近年來，隨著國(guó)家運(yùn)輸結(jié)構(gòu)改革的推進(jìn)，鐵路貨運(yùn)迎來了高速發(fā)展的有利時(shí)機(jī)，但鐵路貨場(chǎng)整體管理水平不高，嚴(yán)重制約了發(fā)展。利用RFID等信息化技術(shù)促進(jìn)管理模式的創(chuàng)新，將是提升管理水平的有效途徑。通過在鐵路貨場(chǎng)消防設(shè)施設(shè)備及重點(diǎn)區(qū)域安裝RFID電子標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)置相關(guān)信息，采用RFID手持終端，對(duì)消防器材上的電子標(biāo)簽進(jìn)行讀取，實(shí)現(xiàn)消防器材的日常巡檢以及維護(hù)管理。

二、基于RFID技術(shù)的鐵路貨場(chǎng)消防巡檢管理信息系統(tǒng)研發(fā)

（一）系統(tǒng)需求分析

1.鐵路貨場(chǎng)消防管理組織結(jié)構(gòu)

鐵路貨場(chǎng)消防管理實(shí)行的是“貨運(yùn)中心、經(jīng)營(yíng)部、貨運(yùn)站”三級(jí)管理負(fù)責(zé)制，貨運(yùn)中心全面負(fù)責(zé)和指導(dǎo)其管轄范圍內(nèi)各經(jīng)營(yíng)部、貨運(yùn)站的消防安全管理工作，經(jīng)營(yíng)部負(fù)責(zé)和指導(dǎo)其管轄范圍內(nèi)各貨運(yùn)站消防安全管理工作，貨運(yùn)站是消防安全工作的執(zhí)行層，根據(jù)中心和經(jīng)營(yíng)部的要求完成日常管理和檢查工作。具體組織結(jié)構(gòu)圖如下圖1：

根據(jù)管理組織結(jié)構(gòu)劃分，系統(tǒng)將用戶分為貨運(yùn)中心級(jí)、經(jīng)營(yíng)部級(jí)、貨運(yùn)站級(jí)三種類型，系統(tǒng)管理員根據(jù)相關(guān)職責(zé)賦予用戶操作權(quán)限。

2.巡檢任務(wù)發(fā)布

根據(jù)消防安全管理職責(zé)要求，鐵路貨運(yùn)中心向各經(jīng)營(yíng)部發(fā)布消防巡視檢查計(jì)劃并監(jiān)督經(jīng)營(yíng)部和貨運(yùn)站計(jì)劃的落實(shí)情況;經(jīng)營(yíng)部根據(jù)貨運(yùn)中心的指令向各貨運(yùn)站發(fā)布消防巡視檢查計(jì)劃并監(jiān)督各貨運(yùn)站計(jì)劃的落實(shí)情況，貨運(yùn)站根據(jù)計(jì)劃完成巡視檢查任務(wù)。

消防巡視檢查任務(wù)內(nèi)容主要是對(duì)貨場(chǎng)內(nèi)的消防設(shè)施設(shè)備（消防栓、滅火器等）、消防重點(diǎn)區(qū)域（儲(chǔ)油庫(kù)、氧乙炔庫(kù)、水泵房、危險(xiǎn)品庫(kù)等）及消防安全標(biāo)志進(jìn)行檢查，確保狀態(tài)完好，如發(fā)現(xiàn)問題立即向經(jīng)營(yíng)部消防管理員匯報(bào)，并由其聯(lián)系維保單位處理。

3.消防設(shè)施分布視圖及知識(shí)庫(kù)管理

基于貨場(chǎng)內(nèi)只有部分人員參與消防安全管理工作，而相當(dāng)部分工作人員對(duì)消防設(shè)施設(shè)備的分布及使用非常不熟悉，一旦發(fā)生火災(zāi)，難免會(huì)手忙腳亂貽誤救火時(shí)機(jī)。為此系統(tǒng)為這部分人員提供了兩個(gè)功能：一是建立貨場(chǎng)消防設(shè)施設(shè)備分布視圖，在貨場(chǎng)地圖上標(biāo)注所有消防設(shè)施設(shè)備的具體位置，通過點(diǎn)擊相關(guān)設(shè)備，還可查詢?cè)撛O(shè)備的基礎(chǔ)信息、檢查痕跡等;二是建立消防知識(shí)庫(kù)，知識(shí)庫(kù)中分類存儲(chǔ)了滅火器等設(shè)備的使用視頻、安全知識(shí)、消防案例等內(nèi)容，用戶可隨時(shí)學(xué)習(xí)有關(guān)知識(shí)。

（二）系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)整體架構(gòu)由基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層、展示層組成，同時(shí)建立安全管理體系及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系，為系統(tǒng)的建設(shè)和使用提供相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

基礎(chǔ)層：由互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算中心組成，包括各類硬件設(shè)備（服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備組成）、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件系統(tǒng)等組成。Web應(yīng)用服務(wù)器采用了Apache Tomcat 9.0，Tomcat是一個(gè)開源的輕量級(jí)Web應(yīng)用服務(wù)器，在中小型系統(tǒng)和并發(fā)量小的場(chǎng)合下被普遍使用，是開發(fā)和調(diào)試Servlet、JSP 程序的首選。

數(shù)據(jù)層：設(shè)備信息、巡檢記錄、視頻文檔等各類信息數(shù)據(jù)，平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL 5.5.27版本，MySQL是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它使用SQL語言用于訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，是最常用標(biāo)準(zhǔn)化語言。

支撐層：由自主開發(fā)的中間件組成，包括統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一模塊權(quán)限、表單與工作流、報(bào)表展示工具等組成，可以提升開發(fā)效率。程序開發(fā)采用了當(dāng)前最流行的Java應(yīng)用開發(fā)框架Spring Boot V1.5.2，Spring Boot 是一個(gè)輕量級(jí)框架，可以完成基于Spring的應(yīng)用程序的大部分配置工作。

應(yīng)用層：鐵路貨場(chǎng)消防巡檢管理信息系統(tǒng)，包括消防設(shè)施設(shè)備管理、消防重點(diǎn)區(qū)域巡視檢查過程管理、設(shè)備地理分布視圖、知識(shí)庫(kù)信息發(fā)布及移動(dòng)App等功能。移動(dòng)App主要基于安卓系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，結(jié)合近場(chǎng)通信（Near Field Communication，簡(jiǎn)稱NFC）技術(shù)使用戶用帶NFC功能的手機(jī)就可以方便完成巡視檢查任務(wù)。

展示層：統(tǒng)一工作門戶，不同的角色用戶可通過相應(yīng)的安全認(rèn)證后登錄系統(tǒng)。

安全管理體系：防火墻、入侵檢測(cè)等安全管理措施和功能權(quán)限管理。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系：根據(jù)相關(guān)要求建立內(nèi)部數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示：

（三）功能模塊說明

系統(tǒng)對(duì)鐵路貨場(chǎng)內(nèi)消防設(shè)備及重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行編號(hào)并分別綁定RFID電子標(biāo)簽，通過射頻技術(shù)將標(biāo)簽與服務(wù)器上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息相關(guān)聯(lián)，通過無線終端設(shè)備（或手機(jī)NFC功能）對(duì)RFID電子標(biāo)簽信息的讀取，實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備設(shè)施管理信息化、消防巡檢及故障信息推送、消防知識(shí)庫(kù)發(fā)布和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取等功能，并建立貨場(chǎng)消防設(shè)施數(shù)據(jù)全視圖，真正實(shí)現(xiàn)鐵路貨場(chǎng)消防巡檢工作的信息化管理。由上所述，系統(tǒng)功能模塊分為消防設(shè)備設(shè)施管理模塊、消防巡檢作業(yè)模塊、知識(shí)庫(kù)管理模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊、系統(tǒng)管理模塊等五部分。

消防設(shè)備設(shè)施管理模塊：該模塊主要有設(shè)備基礎(chǔ)信息錄入、設(shè)備出入庫(kù)管理、設(shè)備相關(guān)信息查詢等功能。根據(jù)設(shè)備設(shè)施類別和所在區(qū)域進(jìn)行編號(hào)，并將此編號(hào)作為系統(tǒng)中設(shè)備設(shè)施的唯一標(biāo)識(shí)，定義設(shè)備設(shè)施管理數(shù)據(jù)表，表中字段包含了設(shè)備名稱、編號(hào)、位置、生產(chǎn)日期、有效日期、維修更換信息、是否在重點(diǎn)部位、保養(yǎng)人、區(qū)域及區(qū)域圖片信息等。

消防巡檢作業(yè)模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)了消防巡檢任務(wù)管理及巡檢作業(yè)流程。根據(jù)上級(jí)部門發(fā)布的巡檢任務(wù)內(nèi)容，作業(yè)人員按時(shí)對(duì)特定區(qū)域的消防器材及消防重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行巡視檢查，檢查完畢后用手持帶掃描功能無線終端或帶NFC功能的手機(jī)對(duì)該點(diǎn)上的RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行掃描打點(diǎn)，錄入檢查內(nèi)容，有問題將推送到消防安全管理人員處進(jìn)行處理。消防巡檢作業(yè)流程見下圖3所示：

知識(shí)庫(kù)管理模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)了視頻、音頻、文檔等文件的上傳、審核、發(fā)布及瀏覽等功能。用戶可以通過該功能模塊上傳消防知識(shí)方面的多媒體格式文件，如滅火器使用方法音視頻、火災(zāi)逃生知識(shí)等，文件上傳后需貨運(yùn)中心級(jí)管理用戶審核后才可以進(jìn)行發(fā)布，所有用戶都可以通過知識(shí)庫(kù)瀏覽學(xué)習(xí)發(fā)布后的文件。

統(tǒng)計(jì)分析模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)功能有消防設(shè)備、巡檢作業(yè)等相關(guān)數(shù)據(jù)匯總及制表輸出、各部門消防安全工作評(píng)估及排名、消防設(shè)備到期提醒等，為管理層消防安全工作決策提供輔助分析。

系統(tǒng)管理模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)了部門管理、用戶管理、角色管理、角色權(quán)限分配、貨場(chǎng)區(qū)域管理及系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等方面的功能。

三、結(jié)語

本文基于 RFID 技術(shù)設(shè)計(jì)了鐵路貨場(chǎng)消防巡檢管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵路貨場(chǎng)消防設(shè)備設(shè)施巡視檢查工作的全流程信息化管理，從根本上解決了鐵路貨場(chǎng)內(nèi)消防設(shè)備設(shè)施管理粗放、人員消防知識(shí)缺乏、巡檢工作質(zhì)量無法保證等頑疾，切實(shí)有效地提升了鐵路貨場(chǎng)消防安全管理水平，目前該系統(tǒng)已在中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司金華貨運(yùn)中心全面投入使用，并取得了較好的效果。

后續(xù)研發(fā)方向?qū)?duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行拓展，增加貨場(chǎng)內(nèi)叉車、門式起重機(jī)等重點(diǎn)設(shè)備的巡視檢查管理功能，同時(shí)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用各類傳感器對(duì)消防重點(diǎn)區(qū)域的相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如儲(chǔ)油庫(kù)的溫度、氧氣乙炔庫(kù)的乙炔含量等，當(dāng)數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)推送到相關(guān)管理人員，從而使險(xiǎn)情及時(shí)得到響應(yīng)和處置。