基于物互聯(lián)技術(shù)的智慧消防在高鐵站段管理中的應(yīng)用探索

曾和平

摘要：基于鐵路某站段分散在線路區(qū)間的若干“四電”等生產(chǎn)生活用房現(xiàn)狀，分析了既有消防設(shè)施日常維護(hù)管理中存在的問題。針對問題研究智慧消防系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)置、管理策略、主要功能以及實現(xiàn)途徑。結(jié)合鐵路網(wǎng)絡(luò)管理安全要求，通過對數(shù)據(jù)采集、傳輸、視頻應(yīng)用等技術(shù)手段與各設(shè)備房屋消防子系統(tǒng)的有機整合，實現(xiàn)了站段沿線消防工作的全面下沉式管理，為實時獲取現(xiàn)場設(shè)備狀況、掌握火災(zāi)隱患、處置火情預(yù)警等，有針對性地實現(xiàn)了消防工作的日常精準(zhǔn)管控、危機處置快速高效、信息掌控實時透明等，為有效提升鐵路站段的防災(zāi)減災(zāi)管理水平提供科學(xué)保障。

關(guān)鍵詞：高鐵站段；智慧消防；物互聯(lián)；防災(zāi)減災(zāi)

2020年，國務(wù)院安委會《消防安全專項整治三年行動實施方案》中提到：全面應(yīng)用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)，依托智慧城市建設(shè)，分級建成城市消防大數(shù)據(jù)庫，實時化、智能化評估消防安全風(fēng)險。2023年2月，中國國家鐵路集團有限公司印發(fā)《國鐵集團深化鐵路安全基礎(chǔ)建設(shè)三年行動方案》中明確提出“深化智慧消防建設(shè)，提升消防安全預(yù)警監(jiān)測的智能化、信息化水平”的要求。

1 行業(yè)現(xiàn)狀及項目情況

鐵路作為國民經(jīng)濟運行的交通大動脈，通常按照管理需求設(shè)置相應(yīng)的車站及配套生產(chǎn)管理用房。同時在站區(qū)范圍內(nèi)幾千米以及區(qū)間幾十千米乃至上百千米的區(qū)段[1]，會按照列車安全運行的需求設(shè)置專業(yè)的信號樓、變電所、配電所、分區(qū)所、AT所、中繼站、基站、單身宿舍等不同功能的“四電”等生產(chǎn)生活房屋建筑，建筑內(nèi)設(shè)置保障列車運行安全的設(shè)備、設(shè)施，其管理單位是鐵路專業(yè)站段的車間、工區(qū)等。管理按照“設(shè)備房屋—工區(qū)—車間—站段”的層級模式，實現(xiàn)由點到面的垂直管理。近些年，隨著科技應(yīng)用的普及和管理水平的提高，站區(qū)或區(qū)間內(nèi)的部分生產(chǎn)生活房屋會根據(jù)實際情況采用無人值守的管理模式。站房、四電等生產(chǎn)生活房屋建筑內(nèi)按照消防規(guī)范和管理要求設(shè)置相應(yīng)的自動報警、氣體滅火、消火栓[2]、應(yīng)急照明、自動噴淋、滅火器[3]等各種消防設(shè)施，大部分消防設(shè)施在各建筑區(qū)域內(nèi)分散獨立使用，缺少統(tǒng)一的消防監(jiān)控管理，無法實現(xiàn)車間或站段級的統(tǒng)籌管理要求，更不能實時監(jiān)控到消防設(shè)備的工作狀態(tài)和火情預(yù)警處理。消防設(shè)施的工作狀態(tài)、故障排查、警情處置等更多的是通過人工巡查的方式獲取并逐層傳遞反饋，專業(yè)化、信息化、智能化手段運用不充分，工作效率偏低，信息時效性不強，且信息傳遞過程中難免出現(xiàn)理解偏差等問題。

2 消防設(shè)施管理難點及問題解決

2.1? 管理難點

2.1.1? 消防設(shè)施分散、系統(tǒng)獨立運行

各建筑消防設(shè)施基本處于獨立運維狀態(tài)，比如機械室設(shè)置獨立的氣體滅火系統(tǒng)、綜合樓內(nèi)設(shè)置獨立的應(yīng)急照明系統(tǒng)、宿舍設(shè)置獨立的消火栓系統(tǒng)等。由于各生產(chǎn)用房相距較遠(yuǎn)，只能采用區(qū)域報警的管理模式，相應(yīng)的消防設(shè)施無法進(jìn)行統(tǒng)籌管控，設(shè)施巡檢人員效率低下。

2.1.2? 設(shè)施管理不對位、信息傳遞緩慢

由于設(shè)備使用和維護(hù)單位歸口多，監(jiān)管分散以及配合不默契等，導(dǎo)致站區(qū)或區(qū)間內(nèi)消防設(shè)施未能形成統(tǒng)一調(diào)度合力，設(shè)備設(shè)施故障和火情預(yù)警等信息反饋傳遞緩慢。

2.1.3? 消防設(shè)施巡檢、排查維護(hù)受限

由于不具備完整統(tǒng)一的智慧化、信息化管理平臺[4]，消防設(shè)施實時監(jiān)管困難，加之維護(hù)作業(yè)需在天窗點內(nèi)進(jìn)行，作業(yè)受限。無法做到實時對相應(yīng)消防設(shè)施全方位監(jiān)測管控，不能及時排除消防隱患。

2.1.4? 火情處置不及時，影響行車安全

站房、四電用房等房屋以及行車設(shè)施設(shè)備一旦出現(xiàn)火情，不能及時處置，對列車的運行安全會造成嚴(yán)重影響以及難以挽回的損失。

2.2? 問題解決

2.2.1? 消防設(shè)施的全覆蓋智能監(jiān)測

系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測各建筑內(nèi)消防設(shè)施、設(shè)備的運行狀態(tài)，通過系統(tǒng)算法對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時化、系統(tǒng)化、智能化分析研判，準(zhǔn)確篩查出異常設(shè)備的位置并及時語音報警提示，及時排除設(shè)備設(shè)施故障，提升火災(zāi)報警處理效率[5]。

2.2.2? 火情及時預(yù)警，輔助疏散救援

當(dāng)監(jiān)測點發(fā)生火災(zāi)報警時，統(tǒng)一管控的消防值班人員能夠迅速在系統(tǒng)中在線調(diào)閱火災(zāi)報警點位置、消防網(wǎng)格化管理責(zé)任人、相關(guān)消防圖紙、消防應(yīng)急預(yù)案、疏散路線等預(yù)置電子化信息，高效輔助提供第一手處置信息。

2.2.3? 消防設(shè)施集中統(tǒng)一管控，提高智慧化管理效率

系統(tǒng)對整個消防設(shè)施設(shè)備工作狀態(tài)實時監(jiān)測、火災(zāi)報警重點監(jiān)測、消火栓水壓監(jiān)測、消防設(shè)備巡檢記錄跟蹤、消防設(shè)備維保閉環(huán)、責(zé)任網(wǎng)格化管理，管理范疇覆蓋設(shè)備與人員，全面提升消防安全管理水平。

3 智慧消防系統(tǒng)在區(qū)間生產(chǎn)房屋建筑的研究應(yīng)用

3.1? 項目概況

項目實施區(qū)段位于鄭徐高鐵鄭州至開封區(qū)間50km左右分散布置的綜合維修車間、變電所、AT所、中繼站、配電所等四電房屋建筑。圖1為鄭州東至開封北區(qū)間設(shè)施。

3.2? 系統(tǒng)應(yīng)用條件

四電房屋建筑設(shè)備運行涉及高鐵行車安全，按照鐵路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全要求，該智慧消防系統(tǒng)禁止使用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及后臺數(shù)據(jù)處理，且當(dāng)前既有專網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心無法接入，視頻系統(tǒng)無法調(diào)用，通信系統(tǒng)有線接入等限制條件。因此目前民建項目常用的傳統(tǒng)智慧消防系統(tǒng)無法在鐵路系統(tǒng)應(yīng)用，該項目根據(jù)鐵路需求特點和網(wǎng)絡(luò)安全要求設(shè)置系統(tǒng)架構(gòu)。

3.3? 系統(tǒng)基本架構(gòu)

鐵路智慧消防系統(tǒng)結(jié)合系統(tǒng)功能設(shè)置需求，按照工區(qū)—車間—站段—鐵路局的基本模式設(shè)置，其中工區(qū)級為基本單元，車間級進(jìn)行消防值守管理單元。以遠(yuǎn)端傳感器、既有消防主機、智能數(shù)據(jù)傳輸裝置、智能無線網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實現(xiàn)對現(xiàn)場火災(zāi)情況的數(shù)據(jù)采集和傳輸，實現(xiàn)對現(xiàn)場火災(zāi)情況的實時掌握[6]。第一時間掌握現(xiàn)場的設(shè)備及火災(zāi)狀況，制定現(xiàn)場應(yīng)急預(yù)案，熟悉現(xiàn)場建筑結(jié)構(gòu)和火災(zāi)發(fā)生位置，精準(zhǔn)定位責(zé)任網(wǎng)格管理責(zé)任人，實現(xiàn)報警責(zé)任網(wǎng)格化管理，提升報警處理的響應(yīng)速度，保障現(xiàn)場人員和財產(chǎn)安全。圖2為系統(tǒng)基本架構(gòu)。

3.4? 系統(tǒng)接入標(biāo)準(zhǔn)

智慧消防系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過https安全加密協(xié)議后，通過有線網(wǎng)絡(luò)接入申請開放權(quán)限的鐵路專網(wǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)主機設(shè)置在開封北綜合維修車間消控室，網(wǎng)絡(luò)帶寬要求不小于10Mb/s。表1為對外數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，表2為接入數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.1? 壓力數(shù)據(jù)接入

區(qū)間各設(shè)備用房的滅火器、消火水系統(tǒng)等需要采集壓力數(shù)據(jù)的設(shè)施由Lora技術(shù)及433通信協(xié)議無線采集后經(jīng)區(qū)域網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)通過有線（TCP/IP）[3]的方式專網(wǎng)上傳至系統(tǒng)主機。

3.4.2? 設(shè)備數(shù)據(jù)接入

區(qū)間各設(shè)備用房的火災(zāi)報警、氣體滅火、消火栓、電氣火災(zāi)監(jiān)控、消防電源監(jiān)控、防火門監(jiān)控等消防設(shè)施經(jīng)設(shè)置在控制盤（柜）的有線傳感器采集數(shù)據(jù)通過RS485/RS232、TCP/IP通信協(xié)議通過有線專網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)至系統(tǒng)主機。

3.4.3? 視頻數(shù)據(jù)接入

區(qū)間內(nèi)消防泵房、機械室、疏散通道等重點部位和區(qū)域裝設(shè)視頻監(jiān)控攝像頭（鐵路既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)無權(quán)限調(diào)用），通過專用視頻線路接入車間設(shè)置的系統(tǒng)主機。

3.4.4? 手持終端接入

區(qū)間重點消防設(shè)施的巡檢人員按照管理要求、按照滴定周期，通過手持終端App通過有線接入系統(tǒng)主機下載巡檢路線、計劃等任務(wù)，通過NFC設(shè)備標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描采集，保障設(shè)備巡檢到位率并不漏檢，實時掌控設(shè)備狀態(tài)。

3.5? 系統(tǒng)軟硬件配置策略

該項目結(jié)合現(xiàn)場接入消防設(shè)施設(shè)備的實際情況，按照目前鐵路網(wǎng)絡(luò)安全的要求自建適用性服務(wù)器，配置針對性的軟硬件設(shè)施。表3為系統(tǒng)軟硬件配置。

支持Guest VLAN、Voice VLANs；支持GVRP協(xié)議；支持MUX VLAN功能；支持基于MAC/協(xié)議/IP子網(wǎng)/策略/端口的VLAN；支持1：1和N：1 VLAN Mapping功能；

3.6? 區(qū)間站點系統(tǒng)巡護(hù)耗時對比

開封北至鄭州東區(qū)間四電等生產(chǎn)生活用房大部分為無人值守機房，消防設(shè)施日常按照管理要求需要在天窗點進(jìn)行巡護(hù)（天窗時間為0.00～4.00點），周期長、效率低。全部站點消防設(shè)施完成巡護(hù)需要3個天窗點，最遠(yuǎn)站點需要200min。應(yīng)用智慧消防系統(tǒng)對消防設(shè)施巡護(hù)來說，全部站點僅需80min左右，人力物力消耗大幅下降。表4為區(qū)間站點消防設(shè)施巡護(hù)時間統(tǒng)計。圖3為區(qū)間設(shè)施巡護(hù)耗時對比圖。

4 智慧消防應(yīng)用有待解決的瓶頸問題

4.1? 放開鐵路專網(wǎng)使用權(quán)限

既有鐵路專用通信有線網(wǎng)絡(luò)幾乎覆蓋整個站區(qū)和線路區(qū)間，智慧消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸需要通過有線網(wǎng)絡(luò)通道。目前有線通信網(wǎng)絡(luò)的使用局限性比較大，大量的數(shù)據(jù)采集傳輸受到很大限制，有待通過政策面和技術(shù)手段來有針對性地放開既有專用網(wǎng)絡(luò)的使用權(quán)限。

4.2? 劃定數(shù)據(jù)中心存儲冗余

國鐵集團和各鐵路局集團公司建立有龐大的專網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心，其數(shù)據(jù)處理安全快捷。鐵路智慧消防系統(tǒng)一旦在各專業(yè)站段按照三級架構(gòu)模式建立后，系統(tǒng)采集、傳輸、分析、存儲以及備份需要一個比較大且安全的后臺存儲空間。有待于在既有鐵路局級專網(wǎng)數(shù)據(jù)中心提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、存儲冗余。

4.3? 專網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)用

既有鐵路站區(qū)和線路區(qū)間幾乎全覆蓋設(shè)置有視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有獨立安保、防恐監(jiān)控的使用功能，目前由專業(yè)站段進(jìn)行管理維護(hù)。智慧消防系統(tǒng)有待于通過政策層面的支持，考慮就近調(diào)用既有綜合視頻，對于既有視頻盲區(qū)有針對性地增設(shè)攝像頭，同步納入鐵路視頻綜合監(jiān)控系統(tǒng)并進(jìn)行調(diào)用。

5 結(jié)語

鐵路智慧消防物互聯(lián)監(jiān)控管理系統(tǒng)針對鐵路站段設(shè)備房屋消防設(shè)施設(shè)置分散、點多線長的特點，通過設(shè)置專網(wǎng)傳輸、采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析及人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)，實現(xiàn)了火災(zāi)報警、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、巡護(hù)打卡、設(shè)備維保、消防預(yù)案、責(zé)任網(wǎng)格化、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等管理功能。有效提升了消防設(shè)施的管理能力，提高了報警處置效率，推進(jìn)了消防安全責(zé)任的網(wǎng)格化管理，為滅火救援提供第一手信息，為火災(zāi)事故調(diào)查提供客觀資料。同時有效降低了人員實地巡檢的工作強度，也為鐵路設(shè)施的防災(zāi)減災(zāi)提供了有力的保障，對于提高鐵路站段的消防管理能力具有現(xiàn)實的參考意義。

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Exploring the Application of Intelligent Firefighting in High-speed Railway Station Segment Management Based on Internet of Things Technology

Zeng Heping

（China State Railway Group Limited，Beijing? 100844）

Abstract： Based on the current situation of several "four electric" and other production and living rooms scattered in the line section of a railroad station， the problems existing in the daily maintenance and management of existing fire protection facilities are analyzed. In view of the problems， it studies the architecture setting， management strategy， main function and realization way of intelligent fire protection system. Combined with the safety requirements of railroad network management， through the organic integration of data collection， transmission， video application and other technical means with the fire-fighting sub-systems of each equipment and housing， it realizes the comprehensive downward management of fire-fighting work along the station section， and provides real-time access to on-site equipment conditions， mastery of fire hazards， and disposal of fire warnings， etc.， and purposefully realizes the daily accurate control of fire-fighting work， fast and efficient crisis disposal， and real-time transparency of information control. To effectively enhance the railroad station section of the disaster prevention and mitigation management level to provide scientific protection.

Keywords： high-speed railway station section; intelligent fire protection; Internet of Things; disaster prevention and mitigation