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

摘要：基于鐵路某站段分散在線(xiàn)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(wèn)題。針對(duì)問(wèn)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(shí)現(xiàn)途徑。結(jié)合鐵路網(wǎng)絡(luò)管理安全要求，通過(guò)對(duì)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(jī)整合，實(shí)現(xiàn)了站段沿線(xiàn)消防工作的全面下沉式管理，為實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況、掌握火災(zāi)隱患、處置火情預(yù)警等，有針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)了消防工作的日常精準(zhǔn)管控、危機(jī)處置快速高效、信息掌控實(shí)時(shí)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(guó)務(wù)院安委會(huì)《消防安全專(zhuān)項(xiàng)整治三年行動(dòng)實(shí)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(jí)建成城市消防大數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)化、智能化評(píng)估消防安全風(fēng)險(xiǎn)。2023年2月，中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司印發(fā)《國(guó)鐵集團(tuán)深化鐵路安全基礎(chǔ)建設(shè)三年行動(dòng)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(cè)的智能化、信息化水平”的要求。1行業(yè)現(xiàn)狀及項(xiàng)目情況鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的交通大動(dòng)脈，通常按照管理需求設(shè)置相應(yīng)的車(chē)站及配套生產(chǎn)管理用房。同時(shí)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(huì)按照列車(chē)安全運(yùn)行的需求設(shè)置專(zhuān)業(yè)的信號(hào)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(chē)運(yùn)行安全的設(shè)備、設(shè)施，其管理單位是鐵路專(zhuān)業(yè)站段的車(chē)間、工區(qū)等。管理按照“設(shè)備房屋—工區(qū)—車(chē)間—站段”的層級(jí)模式，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)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(huì)根據(jù)實(shí)際情況采用無(wú)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(dòng)報(bào)警、氣體滅火、消火栓[2]、應(yīng)急照明、自動(dòng)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(dú)立使用，缺少統(tǒng)一的消防監(jiān)控管理，無(wú)法實(shí)現(xiàn)車(chē)間或站段級(jí)的統(tǒng)籌管理要求，更不能實(shí)時(shí)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(guò)人工巡查的方式獲取并逐層傳遞反饋，專(zhuān)業(yè)化、信息化、智能化手段運(yùn)用不充分，工作效率偏低，信息時(shí)效性不強(qiáng)，且信息傳遞過(guò)程中難免出現(xiàn)理解偏差等問(wèn)題。2消防設(shè)施管理難點(diǎn)及問(wèn)題解決2.1

管理難點(diǎn)2.1.1

消防設(shè)施分散、系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行各建筑消防設(shè)施基本處于獨(dú)立運(yùn)維狀態(tài)，比如機(jī)械室設(shè)置獨(dú)立的氣體滅火系統(tǒng)、綜合樓內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的應(yīng)急照明系統(tǒng)、宿舍設(shè)置獨(dú)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(bào)警的管理模式，相應(yīng)的消防設(shè)施無(wú)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(duì)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(tái)[4]，消防設(shè)施實(shí)時(shí)監(jiān)管困難，加之維護(hù)作業(yè)需在天窗點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行，作業(yè)受限。無(wú)法做到實(shí)時(shí)對(duì)相應(yīng)消防設(shè)施全方位監(jiān)測(cè)管控，不能及時(shí)排除消防隱患。2.1.4

火情處置不及時(shí)，影響行車(chē)安全站房、四電用房等房屋以及行車(chē)設(shè)施設(shè)備一旦出現(xiàn)火情，不能及時(shí)處置，對(duì)列車(chē)的運(yùn)行安全會(huì)造成嚴(yán)重影響以及難以挽回的損失。2.2

問(wèn)題解決2.2.1

消防設(shè)施的全覆蓋智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各建筑內(nèi)消防設(shè)施、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)系統(tǒng)算法對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)語(yǔ)音報(bào)警提示，及時(shí)排除設(shè)備設(shè)施故障，提升火災(zāi)報(bào)警處理效率[5]。2.2.2

火情及時(shí)預(yù)警，輔助疏散救援當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)報(bào)警時(shí)，統(tǒng)一管控的消防值班人員能夠迅速在系統(tǒng)中在線(xiàn)調(diào)閱火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)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(xiàn)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(duì)整個(gè)消防設(shè)施設(shè)備工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、火災(zāi)報(bào)警重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、消火栓水壓監(jiān)測(cè)、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(xiàng)目概況項(xiàng)目實(shí)施區(qū)段位于鄭徐高鐵鄭州至開(kāi)封區(qū)間50km左右分散布置的綜合維修車(chē)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(kāi)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(yùn)行涉及高鐵行車(chē)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(tái)數(shù)據(jù)處理，且當(dāng)前既有專(zhuān)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中心無(wú)法接入，視頻系統(tǒng)無(wú)法調(diào)用，通信系統(tǒng)有線(xiàn)接入等限制條件。因此目前民建項(xiàng)目常用的傳統(tǒng)智慧消防系統(tǒng)無(wú)法在鐵路系統(tǒng)應(yīng)用，該項(xiàng)目根據(jù)鐵路需求特點(diǎn)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(chē)間—站段—鐵路局的基本模式設(shè)置，其中工區(qū)級(jí)為基本單元，車(chē)間級(jí)進(jìn)行消防值守管理單元。以遠(yuǎn)端傳感器、既有消防主機(jī)、智能數(shù)據(jù)傳輸裝置、智能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況的數(shù)據(jù)采集和傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況的實(shí)時(shí)掌握[6]。第一時(shí)間掌握現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備及火災(zāi)狀況，制定現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急預(yù)案，熟悉現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)報(bào)警責(zé)任網(wǎng)格化管理，提升報(bào)警處理的響應(yīng)速度，保障現(xiàn)場(chǎng)人員和財(cái)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(guò)https安全加密協(xié)議后，通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入申請(qǐng)開(kāi)放權(quán)限的鐵路專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)主機(jī)設(shè)置在開(kāi)封北綜合維修車(chē)間消控室，網(wǎng)絡(luò)帶寬要求不小于10Mb/s。表1為對(duì)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?yún)^(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(wú)線(xiàn)采集后經(jīng)區(qū)域網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)通過(guò)有線(xiàn)（TCP/IP）[3]的方式專(zhuān)網(wǎng)上傳至系統(tǒng)主機(jī)。3.4.2

設(shè)備數(shù)據(jù)接入?yún)^(qū)間各設(shè)備用房的火災(zāi)報(bào)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(mén)監(jiān)控等消防設(shè)施經(jīng)設(shè)置在控制盤(pán)（柜）的有線(xiàn)傳感器采集數(shù)據(jù)通過(guò)RS485/RS232、TCP/IP通信協(xié)議通過(guò)有線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)至系統(tǒng)主機(jī)。3.4.3

視頻數(shù)據(jù)接入?yún)^(qū)間內(nèi)消防泵房、機(jī)械室、疏散通道等重點(diǎn)部位和區(qū)域裝設(shè)視頻監(jiān)控?cái)z像頭（鐵路既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)權(quán)限調(diào)用），通過(guò)專(zhuān)用視頻線(xiàn)路接入車(chē)間設(shè)置的系統(tǒng)主機(jī)。3.4.4

手持終端接入?yún)^(qū)間重點(diǎn)消防設(shè)施的巡檢人員按照管理要求、按照滴定周期，通過(guò)手持終端App通過(guò)有線(xiàn)接入系統(tǒng)主機(jī)下載巡檢路線(xiàn)、計(jì)劃等任務(wù)，通過(guò)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(shí)時(shí)掌控設(shè)備狀態(tài)。3.5

系統(tǒng)軟硬件配置策略該項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)接入消防設(shè)施設(shè)備的實(shí)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(duì)性的軟硬件設(shè)施。表3為系統(tǒng)軟硬件配置。支持GuestVLAN、VoiceVLANs；支持GVRP協(xié)議；支持MUXVLAN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：1VLANMapping功能；3.6

區(qū)間站點(diǎn)系統(tǒng)巡護(hù)耗時(shí)對(duì)比開(kāi)封北至鄭州東區(qū)間四電等生產(chǎn)生活用房大部分為無(wú)人值守機(jī)房，消防設(shè)施日常按照管理要求需要在天窗點(diǎn)進(jìn)行巡護(hù)（天窗時(shí)間為0.00～4.00點(diǎn)），周期長(zhǎng)、效率低。全部站點(diǎn)消防設(shè)施完成巡護(hù)需要3個(gè)天窗點(diǎn)，最遠(yuǎn)站點(diǎn)需要200min。應(yīng)用智慧消防系統(tǒng)對(duì)消防設(shè)施巡護(hù)來(lái)說(shuō)，全部站點(diǎn)僅需80min左右，人力物力消耗大幅下降。表4為區(qū)間站點(diǎn)消防設(shè)施巡護(hù)時(shí)間統(tǒng)計(jì)。圖3為區(qū)間設(shè)施巡護(hù)耗時(shí)對(duì)比圖。4智慧消防應(yīng)用有待解決的瓶頸問(wèn)題4.1

放開(kāi)鐵路專(zhuān)網(wǎng)使用權(quán)限既有鐵路專(zhuān)用通信有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)幾乎覆蓋整個(gè)站區(qū)和線(xiàn)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(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通道。目前有線(xiàn)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(guò)政策面和技術(shù)手段來(lái)有針對(duì)性地放開(kāi)既有專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)的使用權(quán)限。4.2

劃定數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)冗余國(guó)鐵集團(tuán)和各鐵路局集團(tuán)公司建立有龐大的專(zhuān)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(zhuān)業(yè)站段按照三級(jí)架構(gòu)模式建立后，系統(tǒng)采集、傳輸、分析、存儲(chǔ)以及備份需要一個(gè)比較大且安全的后臺(tái)存儲(chǔ)空間。有待于在既有鐵路局級(jí)專(zhuān)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)冗余。4.3

專(zhuān)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)用既有鐵路站區(qū)和線(xiàn)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(dú)立安保、防恐監(jiān)控的使用功能，目前由專(zhuān)業(yè)站段進(jìn)行管理維護(hù)。智慧消防系統(tǒng)有待于通過(guò)政策層面的支持，考慮就近調(diào)用既有綜合視頻，對(duì)于既有視頻盲區(qū)有針對(duì)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(yǔ)鐵路智慧消防物互聯(lián)監(jiān)控管理系統(tǒng)針對(duì)鐵路站段設(shè)備房屋消防設(shè)施設(shè)置分散、點(diǎn)多線(xiàn)長(zhǎng)的特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置專(zhuān)網(wǎng)傳輸、采用物聯(lián)網(wǎng)、大