汪豪華 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司信息技術(shù)所
按照“交通強(qiáng)國、鐵路先行”的戰(zhàn)略要求,中國的高速鐵路得到了快速發(fā)展,成為國家交通運(yùn)輸網(wǎng)的重要組成部分。高鐵車站是高速鐵路的重要組成部分,是確保鐵路交通安全正點(diǎn)運(yùn)行,旅客安全出行、優(yōu)質(zhì)出行的關(guān)鍵。高鐵車站數(shù)量和設(shè)備設(shè)施種類數(shù)量在不斷增加,高鐵車站的消防安全管理難度也在不斷加大。
車站現(xiàn)有的傳統(tǒng)的消防系統(tǒng),存在以下問題:只對(duì)建筑物處所、消防設(shè)備設(shè)施和部分配電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,數(shù)據(jù)不夠多;所有的信息只能反饋到車站消控室,不能第一時(shí)間反饋到多點(diǎn)多人;只能等到設(shè)備出現(xiàn)故障和發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情,才會(huì)發(fā)出報(bào)障、報(bào)警信息,沒有提前預(yù)判、預(yù)警;消防設(shè)施只同滅火、人員疏散等設(shè)備聯(lián)動(dòng),沒有同視頻等判斷現(xiàn)場情況的設(shè)備聯(lián)動(dòng)。
車站的消防安全管理也基本處于傳統(tǒng)管理模式,存在以下問題:消防設(shè)施的管理和采用人工方式,影響對(duì)設(shè)備存在的隱患預(yù)判和設(shè)備質(zhì)量;消防安全應(yīng)急處置均由人工判斷、組織,可能存在影響快速、精準(zhǔn)、高效的人為因數(shù);消防管理資料、臺(tái)賬均為紙質(zhì)檔案,缺少科學(xué)的管理和數(shù)據(jù)分析。
按照“智慧車站”的要求,在高鐵客運(yùn)車站設(shè)備智能化管理的框架內(nèi),運(yùn)營物聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù),實(shí)現(xiàn)車站消防安全智能化管理。達(dá)到車站消防安全風(fēng)險(xiǎn)的有效管控、消防隱患的科學(xué)整治、消防安全信息的多點(diǎn)接收、消防安全事件的提前預(yù)警、消防應(yīng)急處置精準(zhǔn)高效、消防設(shè)備及其他設(shè)備的狀態(tài)良好,人力資源的科學(xué)配置。
運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對(duì)存在消防安全風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備和處所加裝各類傳感器,采集更加豐富的車站環(huán)境信息、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)信息和消防安全管理信息,為車站消防安全風(fēng)險(xiǎn)的有效管控、消防隱患的科學(xué)整治提供信息支持。
運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將各類信息自動(dòng)、科學(xué)、實(shí)時(shí)的推送到相關(guān)的單位電腦和個(gè)人的移動(dòng)終端,打破傳統(tǒng)的消控室“信息孤島”,實(shí)現(xiàn)消防安全信息的“多點(diǎn)管控”。
運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù),對(duì)設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)、設(shè)備隱患、設(shè)備生命周期進(jìn)行分析,提前判斷可能存在的安全隱患和設(shè)備故障,并進(jìn)行預(yù)警,實(shí)現(xiàn)由事后報(bào)警到事前預(yù)警,將消防安全管理關(guān)口前移。
通過智能化設(shè)備管理,解決各類設(shè)備的智能聯(lián)動(dòng),為應(yīng)急處置提供視頻、附近滅火設(shè)施、人員等全方位的現(xiàn)場實(shí)時(shí)信息支持;快速提供精準(zhǔn)的處置人員、聯(lián)系方式、處置路徑、疏散路徑、應(yīng)急處置方案等資料,并自動(dòng)推送到相關(guān)單位和人員,提高應(yīng)急處置的及時(shí)、精準(zhǔn)、高效性。
通過智能化系統(tǒng),全過程跟蹤、記錄“建筑物消防設(shè)施的維護(hù)管理,包括值班、巡查、檢測、維護(hù)、保養(yǎng)、檔案等”,對(duì)車站消防安全管理和消防設(shè)備管理進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià),提升消防安全管理水平,保障消防設(shè)施的狀態(tài)良好。
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及攝像機(jī)與傳感器的智能聯(lián)動(dòng),可以實(shí)時(shí)監(jiān)視消防設(shè)備狀況,合理減少人工巡檢頻次和工作量,解決人員無法簡單到達(dá)角落的設(shè)備監(jiān)控;目前,上海局管內(nèi),《浙江省消防條例》第三十三條規(guī)定:“消防控制室實(shí)行二十四小時(shí)雙人值班制度;與消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的,可以實(shí)行單人值班?!?,因此建設(shè)智能化消防系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),可以合理降低人工值守、巡檢的成本。
上海申鐵杰能信息科技有限公司是上海局客運(yùn)車站的設(shè)備維護(hù)單位,承擔(dān)上海局管內(nèi)所有客運(yùn)車站的客運(yùn)設(shè)備設(shè)施的維護(hù)管理,從2017年開始,開始探索在高鐵車站開展消防智能化管理系統(tǒng)建設(shè)。
系統(tǒng)采用“集團(tuán)公司-車站”二級(jí)部署方式,利用集團(tuán)公司資源池虛擬化資源,部署杭甬智能化消防管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫、消息中間件、負(fù)載均衡等,實(shí)現(xiàn)智能化消防管理系統(tǒng)主要功能。
在車站端設(shè)置智能網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、通訊模塊及各類傳感器等采集設(shè)備,實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備設(shè)施的數(shù)據(jù)采集、分析、上傳功能,數(shù)據(jù)通過專用網(wǎng)絡(luò)上傳至路局中央數(shù)據(jù)庫。
2.1.1 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)業(yè)務(wù)層管理采用“集團(tuán)公司-車務(wù)段(直屬站)-車站”三級(jí)架構(gòu),最底層為車站層用戶,賬戶需要滿足本車站消防值守、巡檢、報(bào)警等生產(chǎn)需求;中間層是站段級(jí)用戶,定位為生產(chǎn)功能+管理功能,他們的賬戶需要能獲取本車務(wù)段(或直屬站)管內(nèi)所有車站的生產(chǎn)信息,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程值守,管理管內(nèi)所有車站的報(bào)警、預(yù)警、應(yīng)急處置信息;最頂層是全局性用戶,對(duì)全局報(bào)警信息進(jìn)行管理,做到多點(diǎn)提醒并監(jiān)督現(xiàn)場消防維保生產(chǎn)。
系統(tǒng)邏輯分為5個(gè)層面,自下往上分別是:
(1)報(bào)警主機(jī)、各種傳感器、現(xiàn)場視頻的采集和傳輸層;
(2)處理來自傳感器的各種數(shù)據(jù)的通訊網(wǎng)關(guān)程序;
(3)用于構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)各種應(yīng)用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、消息中間件、分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)、容器等軟件和環(huán)境;
(4)用于高鐵智能化消防管理系統(tǒng)的各種應(yīng)用、服務(wù)、接口(API)、定時(shí)任務(wù)等;
(5)為不同角色的人員提供的可以在PC端登錄使用的Web應(yīng)用。
在整個(gè)系統(tǒng)的每一層都采用了相應(yīng)的安全機(jī)制來確保整個(gè)系統(tǒng)的安全。
系統(tǒng)物理總體架構(gòu)采用“集團(tuán)公司-車站”兩級(jí)架構(gòu)。集團(tuán)公司端使用資源池資源,提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)等。本系統(tǒng)通過制定端口、數(shù)據(jù)加密傳輸、身份認(rèn)證、防火墻等安全措施,從辦公網(wǎng)出口與車站端終端連通,實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備數(shù)據(jù)采集傳輸、統(tǒng)一管理與服務(wù)等。車站端通過網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備連到辦公網(wǎng),保證終端設(shè)備安全、數(shù)據(jù)傳輸安全、與集團(tuán)公司網(wǎng)站群通信安全。
2.1.2 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)
智能化消防管理系統(tǒng)功能上將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)、視頻聯(lián)動(dòng)、人員監(jiān)管、應(yīng)急處置、安全評(píng)估、三維可視化展示六個(gè)方面,形成全方位消防安全保障。實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行全程集中檢測、監(jiān)視和管理,收集所有子系統(tǒng)數(shù)據(jù),存儲(chǔ)至統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中,實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)一展現(xiàn)、分析、決策預(yù)警。
根據(jù)車站設(shè)備情況和系統(tǒng)需求,安裝各類傳感器,用以實(shí)現(xiàn)末端消防物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。
對(duì)車站建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維可視化模型構(gòu)建,作為智能化消防管理系統(tǒng)的可視化、集成化展示基礎(chǔ)。相關(guān)人員可在三維地圖上查看報(bào)警點(diǎn)位位置信息,對(duì)彈出的就近視頻實(shí)時(shí)監(jiān)看精準(zhǔn)定位火災(zāi)位置。
自動(dòng)收集、匯總、分析數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)消防安全預(yù)警。系統(tǒng)收集消防安全管理、火災(zāi)隱患情況和消防設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控等數(shù)據(jù),建立安全評(píng)估數(shù)據(jù)庫,進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,及時(shí)下發(fā)整改隱患通知和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。通過建立消防安全評(píng)估分析模型,將系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)納入系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析運(yùn)算,有效解決了現(xiàn)場消防安全狀況難以準(zhǔn)確掌握、消防安全評(píng)估缺乏科學(xué)數(shù)據(jù)等安全監(jiān)管問題。
2.1.3 應(yīng)用現(xiàn)狀
為了將高鐵智能化消防管理系統(tǒng)建設(shè)設(shè)想落地,實(shí)踐探索消控值守減員增效。申鐵杰能公司同相關(guān)車務(wù)站段、鐵路消防支隊(duì)進(jìn)行合作,于2019年,在杭甬線寧波、余姚、紹興北、紹興東、莊橋5個(gè)站,對(duì)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行改造升級(jí),并部署了智能化消防系統(tǒng)第一期功能,目前,系統(tǒng)第一期的預(yù)訂功能試運(yùn)行正常。
目前杭甬智能化消防系統(tǒng)已形成三層架構(gòu)部署,分級(jí)賬戶管理的模式。在上海局局端能使用局端賬號(hào)遠(yuǎn)程監(jiān)看5站的消防設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);車務(wù)站端賬號(hào)能實(shí)現(xiàn)對(duì)接入的5個(gè)車站進(jìn)行綜合管理、監(jiān)看功能;車站端,能實(shí)現(xiàn)消控視頻與報(bào)警聯(lián)動(dòng)。
2.2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
在智能化消防的設(shè)備層建設(shè)過程中,設(shè)置水壓傳感器、電氣火災(zāi)報(bào)警器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)等設(shè)備,將高鐵車站內(nèi)消防末端設(shè)備、報(bào)警主機(jī)、實(shí)時(shí)視頻圖像連接起來,形成物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備、人與設(shè)備的有效聯(lián)結(jié),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互連,實(shí)時(shí)預(yù)測消防報(bào)警。
2.2.2 大數(shù)據(jù)云計(jì)算技術(shù)
我們?cè)诩瘓F(tuán)公司局端設(shè)置資源池,運(yùn)用云計(jì)算處理大數(shù)據(jù)技術(shù),制定智能化的篩選策略,在處理數(shù)據(jù)之前將大量沒有波動(dòng)的冗余數(shù)據(jù)篩選出去,將有異常波動(dòng)的數(shù)據(jù)上傳處理,精簡數(shù)據(jù)處理流程。對(duì)于故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、預(yù)測,“采集、傳輸、挖掘、分析海量的消防數(shù)據(jù)”,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備的壽命預(yù)測、消防管理預(yù)警。
2.2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
為了有效應(yīng)對(duì)突發(fā)情況,我們運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立杭甬5個(gè)車站的三維模型,配合監(jiān)控視頻點(diǎn)位,初步實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。一旦產(chǎn)生消防報(bào)警,相應(yīng)的報(bào)警點(diǎn)位會(huì)在三維模型地圖中彈出,同時(shí)智能選擇就近點(diǎn)位的視頻彈出,同時(shí)通過精準(zhǔn)的定位,及時(shí)準(zhǔn)確將信息傳達(dá)給就近的消防維保人員處理。應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)中心也能夠有效實(shí)現(xiàn)大型事故遠(yuǎn)程指揮的功能,單位主要負(fù)責(zé)人可以及時(shí)通過遠(yuǎn)端的三維可視化模型,了解情況、指揮救援、實(shí)時(shí)調(diào)度,解決了時(shí)間和空間兩個(gè)維度的實(shí)時(shí)響應(yīng)的問題。
杭甬智能化消防系統(tǒng)部署在國鐵集團(tuán)云資源池內(nèi),一旦站端到局端的內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)受到影響,直接導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法使用,安全風(fēng)險(xiǎn)較大。個(gè)人認(rèn)為,智能化消防未來應(yīng)該在站端部署應(yīng)用服務(wù)器,以實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)和三維可視化模型的預(yù)處理,提升報(bào)警實(shí)時(shí)性,縮短響應(yīng)時(shí)間。站端應(yīng)用作為智能化消防系統(tǒng)的備份,提前處理冗余數(shù)據(jù),一旦局端系統(tǒng)癱瘓或者網(wǎng)絡(luò)斷開,智能化消防系統(tǒng)仍可以本地運(yùn)行。
在智能化消防的試運(yùn)行過程中我們發(fā)現(xiàn)許多系統(tǒng)功能需要添加完善。
內(nèi)外網(wǎng)聯(lián)動(dòng)功能:智能化消防系統(tǒng)目前設(shè)置在內(nèi)網(wǎng)云端資源池中,網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)無連通。
系統(tǒng)自維護(hù)功能:各類信息傳輸通道、管路線纜是智能化消防系統(tǒng)的“動(dòng)脈”,一旦主要信息傳輸通道“堵塞”或者“切斷”,會(huì)直接導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失,系統(tǒng)癱瘓。支路的信息通道故障,也會(huì)導(dǎo)致部分傳感器離線,使得智能化消防系統(tǒng)的狀態(tài)分析失效。未來會(huì)設(shè)置一套維護(hù)系統(tǒng),對(duì)高鐵站智能化消防系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù),實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)通斷程度、網(wǎng)速波動(dòng),并對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)攻擊進(jìn)行報(bào)警、防御。當(dāng)智能化消防網(wǎng)絡(luò)通道有斷路,及時(shí)報(bào)警,確定斷路區(qū)間,及時(shí)解決問題。定期生成日志報(bào)表對(duì)智能化消防的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估,及時(shí)升級(jí)。
隨著智能化消防系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行,歷史故障信息、系統(tǒng)日志逐漸擴(kuò)充,數(shù)據(jù)庫中的存儲(chǔ)會(huì)越來越大。未來會(huì)采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù),對(duì)智能化消防系統(tǒng)的歷史報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,智能研判,升級(jí)火災(zāi)預(yù)判策略,讓智能化消防系統(tǒng)學(xué)會(huì)“自我成長”。
運(yùn)用高鐵車站智能化消防管理,提升高鐵車站消防安全管理水平,是高鐵車站智能化的一個(gè)重要組織部分,是“智慧鐵路”的大勢(shì)所趨。上海局在寧波站等車站對(duì)智能化消防系統(tǒng)進(jìn)行了初步探索,初步實(shí)現(xiàn)了智能化消防管理的第一期各項(xiàng)功能,說明高鐵車站智能化消防管理是可行的,是可以推廣的。
隨著國家對(duì)智能化消防管理的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、政策的進(jìn)一步完善,隨著鐵路對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備的進(jìn)一步運(yùn)用,智能化消防管理必將得到更加先進(jìn)、科學(xué)的發(fā)展。