基于物互聯技術的智慧消防在高鐵站段管理中的應用探索

曾和平

摘要：基于鐵路某站段分散在線路區間的若干“四電”等生產生活用房現狀，分析了既有消防設施日常維護管理中存在的問題。針對問題研究智慧消防系統的架構設置、管理策略、主要功能以及實現途徑。結合鐵路網絡管理安全要求，通過對數據采集、傳輸、視頻應用等技術手段與各設備房屋消防子系統的有機整合，實現了站段沿線消防工作的全面下沉式管理，為實時獲取現場設備狀況、掌握火災隱患、處置火情預警等，有針對性地實現了消防工作的日常精準管控、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減災管理水平提供科學保障。

關鍵詞：高鐵站段；智慧消防；物互聯；防災減災

2020年，國務院安委會《消防安全專項整治三年行動實施方案》中提到：全面應用大數據、物聯網信息化技術，依托智慧城市建設，分級建成城市消防大數據庫，實時化、智能化評估消防安全風險。2023年2月，中國國家鐵路集團有限公司印發《國鐵集團深化鐵路安全基礎建設三年行動方案》中明確提出“深化智慧消防建設，提升消防安全預警監測的智能化、信息化水平”的要求。

1 行業現狀及項目情況

鐵路作為國民經濟運行的交通大動脈，通常按照管理需求設置相應的車站及配套生產管理用房。同時在站區范圍內幾千米以及區間幾十千米乃至上百千米的區段[1]，會按照列車安全運行的需求設置專業的信號樓、變電所、配電所、分區所、AT所、中繼站、基站、單身宿舍等不同功能的“四電”等生產生活房屋建筑，建筑內設置保障列車運行安全的設備、設施，其管理單位是鐵路專業站段的車間、工區等。管理按照“設備房屋—工區—車間—站段”的層級模式，實現由點到面的垂直管理。近些年，隨著科技應用的普及和管理水平的提高，站區或區間內的部分生產生活房屋會根據實際情況采用無人值守的管理模式。站房、四電等生產生活房屋建筑內按照消防規范和管理要求設置相應的自動報警、氣體滅火、消火栓[2]、應急照明、自動噴淋、滅火器[3]等各種消防設施，大部分消防設施在各建筑區域內分散獨立使用，缺少統一的消防監控管理，無法實現車間或站段級的統籌管理要求，更不能實時監控到消防設備的工作狀態和火情預警處理。消防設施的工作狀態、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理解偏差等問題。

2 消防設施管理難點及問題解決

2.1? 管理難點

2.1.1? 消防設施分散、系統獨立運行

各建筑消防設施基本處于獨立運維狀態，比如機械室設置獨立的氣體滅火系統、綜合樓內設置獨立的應急照明系統、宿舍設置獨立的消火栓系統等。由于各生產用房相距較遠，只能采用區域報警的管理模式，相應的消防設施無法進行統籌管控，設施巡檢人員效率低下。

2.1.2? 設施管理不對位、信息傳遞緩慢

由于設備使用和維護單位歸口多，監管分散以及配合不默契等，導致站區或區間內消防設施未能形成統一調度合力，設備設施故障和火情預警等信息反饋傳遞緩慢。

2.1.3? 消防設施巡檢、排查維護受限

由于不具備完整統一的智慧化、信息化管理平臺[4]，消防設施實時監管困難，加之維護作業需在天窗點內進行，作業受限。無法做到實時對相應消防設施全方位監測管控，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施設備一旦出現火情，不能及時處置，對列車的運行安全會造成嚴重影響以及難以挽回的損失。

2.2? 問題解決

2.2.1? 消防設施的全覆蓋智能監測

系統能夠實時監測各建筑內消防設施、設備的運行狀態，通過系統算法對傳感器采集的數據進行實時化、系統化、智能化分析研判，準確篩查出異常設備的位置并及時語音報警提示，及時排除設備設施故障，提升火災報警處理效率[5]。

2.2.2? 火情及時預警，輔助疏散救援

當監測點發生火災報警時，統一管控的消防值班人員能夠迅速在系統中在線調閱火災報警點位置、消防網格化管理責任人、相關消防圖紙、消防應急預案、疏散路線等預置電子化信息，高效輔助提供第一手處置信息。

2.2.3? 消防設施集中統一管控，提高智慧化管理效率

系統對整個消防設施設備工作狀態實時監測、火災報警重點監測、消火栓水壓監測、消防設備巡檢記錄跟蹤、消防設備維保閉環、責任網格化管理，管理范疇覆蓋設備與人員，全面提升消防安全管理水平。

3 智慧消防系統在區間生產房屋建筑的研究應用

3.1? 項目概況

項目實施區段位于鄭徐高鐵鄭州至開封區間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間設施。

3.2? 系統應用條件

四電房屋建筑設備運行涉及高鐵行車安全，按照鐵路系統網絡安全要求，該智慧消防系統禁止使用互聯網進行數據傳輸及后臺數據處理，且當前既有專網數據處理中心無法接入，視頻系統無法調用，通信系統有線接入等限制條件。因此目前民建項目常用的傳統智慧消防系統無法在鐵路系統應用，該項目根據鐵路需求特點和網絡安全要求設置系統架構。

3.3? 系統基本架構

鐵路智慧消防系統結合系統功能設置需求，按照工區—車間—站段—鐵路局的基本模式設置，其中工區級為基本單元，車間級進行消防值守管理單元。以遠端傳感器、既有消防主機、智能數據傳輸裝置、智能無線網關等設備實現對現場火災情況的數據采集和傳輸，實現對現場火災情況的實時掌握[6]。第一時間掌握現場的設備及火災狀況，制定現場應急預案，熟悉現場建筑結構和火災發生位置，精準定位責任網格管理責任人，實現報警責任網格化管理，提升報警處理的響應速度，保障現場人員和財產安全。圖2為系統基本架構。

3.4? 系統接入標準

智慧消防系統采集的數據經過https安全加密協議后，通過有線網絡接入申請開放權限的鐵路專網系統，系統主機設置在開封北綜合維修車間消控室，網絡帶寬要求不小于10Mb/s。表1為對外數據接口標準，表2為接入數據接口標準。

3.4.1? 壓力數據接入

區間各設備用房的滅火器、消火水系統等需要采集壓力數據的設施由Lora技術及433通信協議無線采集后經區域網關將數據通過有線（TCP/IP）[3]的方式專網上傳至系統主機。

3.4.2? 設備數據接入

區間各設備用房的火災報警、氣體滅火、消火栓、電氣火災監控、消防電源監控、防火門監控等消防設施經設置在控制盤（柜）的有線傳感器采集數據通過RS485/RS232、TCP/IP通信協議通過有線專網上傳數據至系統主機。

3.4.3? 視頻數據接入

區間內消防泵房、機械室、疏散通道等重點部位和區域裝設視頻監控攝像頭（鐵路既有視頻監控系統無權限調用），通過專用視頻線路接入車間設置的系統主機。

3.4.4? 手持終端接入

區間重點消防設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通過有線接入系統主機下載巡檢路線、計劃等任務，通過NFC設備標簽進行數據掃描采集，保障設備巡檢到位率并不漏檢，實時掌控設備狀態。

3.5? 系統軟硬件配置策略

該項目結合現場接入消防設施設備的實際情況，按照目前鐵路網絡安全的要求自建適用性服務器，配置針對性的軟硬件設施。表3為系統軟硬件配置。

支持Guest VLAN、Voice VLANs；支持GVRP協議；支持MUX VLAN功能；支持基于MAC/協議/IP子網/策略/端口的VLAN；支持1：1和N：1 VLAN Mapping功能；

3.6? 區間站點系統巡護耗時對比

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

4 智慧消防應用有待解決的瓶頸問題

4.1? 放開鐵路專網使用權限

既有鐵路專用通信有線網絡幾乎覆蓋整個站區和線路區間，智慧消防系統數據的遠距離傳輸需要通過有線網絡通道。目前有線通信網絡的使用局限性比較大，大量的數據采集傳輸受到很大限制，有待通過政策面和技術手段來有針對性地放開既有專用網絡的使用權限。

4.2? 劃定數據中心存儲冗余

國鐵集團和各鐵路局集團公司建立有龐大的專網數據處理中心，其數據處理安全快捷。鐵路智慧消防系統一旦在各專業站段按照三級架構模式建立后，系統采集、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數據中心提供相應的數據處理、存儲冗余。

4.3? 專網視頻監控系統調用

既有鐵路站區和線路區間幾乎全覆蓋設置有視頻綜合監控系統，該系統具有獨立安保、防恐監控的使用功能，目前由專業站段進行管理維護。智慧消防系統有待于通過政策層面的支持，考慮就近調用既有綜合視頻，對于既有視頻盲區有針對性地增設攝像頭，同步納入鐵路視頻綜合監控系統并進行調用。

5 結語

鐵路智慧消防物互聯監控管理系統針對鐵路站段設備房屋消防設施設置分散、點多線長的特點，通過設置專網傳輸、采用物聯網、大數據分析及人工智能等現代信息技術，實現了火災報警、設備狀態監測、巡護打卡、設備維保、消防預案、責任網格化、基礎數據等管理功能。有效提升了消防設施的管理能力，提高了報警處置效率，推進了消防安全責任的網格化管理，為滅火救援提供第一手信息，為火災事故調查提供客觀資料。同時有效降低了人員實地巡檢的工作強度，也為鐵路設施的防災減災提供了有力的保障，對于提高鐵路站段的消防管理能力具有現實的參考意義。

參考文獻：

[1]齊偉，程陽春.物聯網技術應用于高鐵消防安全管理探析[J].鐵道警察學院學報，2016，26（6）：73-76.

[2]李念慈，汪宇，周明潭.濕式自動滅火系統消防水泵自動啟動可靠性分析[J].消防科學與技術，2023，42（3）：367-369.

[3]蒙慧玲.滅火器的定位和有效性辨識研究[J].消防科學與技術，2020，39（9）：1267-1270.

[4]岳清春.“智慧消防”視域下的社會消防安全管理研究[J].消防科學與技術，2020，39（1）：126-128.

[5]逯家瑞.物聯網技術在高鐵消防管理中的應用[J].今日消防，2020，5（10）：6-7.

[6]王琴，陳東東，唐瑾.“智慧消防”在鐵路工程的應用與難點探析[J].智能建筑與智慧城市，2020（4）：99-100.

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