淺談智慧消防在鐵路系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展

摘要：文章從基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“智慧消防"概念入手，探討了智慧消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在鐵路工程中的應(yīng)用，分析了在實際應(yīng)用過程中存在的部分難點，并提出了新型物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)、智能傳感器技術(shù)、圖形可視化技術(shù)及安全隱患預(yù)測與評估的技術(shù)解決方案。

關(guān)鍵詞：鐵路工程；智慧消防；物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用。

1.智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在鐵路工程的應(yīng)用

根據(jù)鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范，旅客車站、調(diào)度中心（所）、區(qū)間信號機械室、變電站、機務(wù)段、車輛段、動車段（所）、綜合維修基地、養(yǎng)路機械段、鐵路隧道、地下車站以及商業(yè)用房等屬于監(jiān)測部位，考慮到調(diào)度中心、通信機房等場所在防火方面特殊要求，單獨將電氣房屋逬行獨立場所說明，具體監(jiān)測組網(wǎng)搭建可根據(jù)建筑情況混合組網(wǎng)。

旅客車站

鐵路旅客車站是人員密集場所，其消防安全的重要性不言而喻。針對車站候車區(qū)、集散廳、售票廳以及固定設(shè)置的餐飲、商品零售點等人流聚集的公共區(qū)域，通過加裝智能物聯(lián)網(wǎng)采集終端及用戶信息傳輸裝置，通過有線或無線通信方式傳送到鐵路智慧消防平臺，實現(xiàn)實時監(jiān)測判斷火災(zāi)隱患，并聯(lián)動火災(zāi)自動報警、自動噴水滅火、排煙、防火門等消防系統(tǒng)及電梯、空調(diào)等非消防電氣設(shè)備，做好及時預(yù)警、消防聯(lián)動、緊急預(yù)處、有序指引等保障工作，對于地下車站主要加強對出入口、安全通道、消防專用通道以及站臺、集散廳等區(qū)域的監(jiān)控，結(jié)合視頻與圖像識別技術(shù)確保道路通暢，及時發(fā)現(xiàn)消防隱患并預(yù)警。一方面加強、加深了防患于未然的能力，另一方面可在發(fā)生火警時及時做好應(yīng)對措施，盡可能營造有利的消防救援環(huán)境。智慧消防平臺同時具有檢查、記錄、核定消防設(shè)施和非消防設(shè)備巡檢維護情況，以及消防物資、消防人員的在役在崗情況，消防力量實時掌握、分布一目了然，并將相關(guān)信息納入平臺大數(shù)據(jù)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理。用戶通過智能手機APP或PC終端，實時接收到各類消防及機電類設(shè)備告警信息并查看相關(guān)數(shù)據(jù)，使用方便、可靠、穩(wěn)定。平臺還開放數(shù)據(jù)接口對接鐵路公安、火警 119等第三方系統(tǒng)，一方面用平臺特色的大數(shù)據(jù)平臺進行數(shù)據(jù)分析，使用3D 可視化技術(shù)，將原始數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)原始場景直觀的展現(xiàn)，另一方面可實時聯(lián)動外界資源與力量，保障消防安全、提高管理效率。

電氣設(shè)備房屋

鐵路電氣設(shè)備房屋主要是針對鐵路各級通信機房、信號機械室及運轉(zhuǎn)室、信息設(shè)備用房、調(diào)度中心（所）、車輛安全防范預(yù)警系統(tǒng)機房和變、配電所，牽引變電所、分區(qū)所、自耦變壓器所、開閉所以及設(shè)備機房、消防控制室等，做好各類電氣設(shè)備消防監(jiān)測與預(yù)警。此類場所通常設(shè)置的消防設(shè)施有氣體滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)及滅火器。傳統(tǒng)消防設(shè)備僅能保證該場所內(nèi)部獨立系統(tǒng)的完整性，無法與上級監(jiān)管部門實現(xiàn)點對點直接通信。若采用物聯(lián)網(wǎng)消防設(shè)備直接聯(lián)網(wǎng)，將消防設(shè)備的實時運行狀態(tài)傳送到統(tǒng)一的智慧消防管理平臺，利用早期空氣熱釋離子監(jiān)測發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。如滅火器：從出廠時間到有效期、維保信息、維修記錄等均一目了然；報警設(shè)備的報警、故障情況；氣體滅火裝置的壓力正常與否等，大大提升了監(jiān)管力度和工作效率，可一時間了解到任一消防設(shè)備的完整信息。

廠房（倉庫）

對鐵路系統(tǒng)的廠房倉庫中設(shè)置的消防系統(tǒng)可利用RFID及早期煙霧傳感器、大數(shù)據(jù)、低功耗網(wǎng)絡(luò)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將消防設(shè)備及物資識別、庫房環(huán)境大空間等動態(tài)、有效監(jiān)管起來，如重要物資的查詢定位與一鍵盤點、危化品的儲存環(huán)境實時監(jiān)管、消防隱患分析研判與預(yù)警、消防設(shè)施應(yīng)急啟動等。

鐵路隧道

鐵路隧道距離長、環(huán)境差、空間狹小、可視性差，一旦發(fā)生火災(zāi)人員避難和救援困難，恢復(fù)整治時間長、間接損失大、維護和監(jiān)管不方便，這也意味著鐵路隧道消防設(shè)施的安全性能要求越來越高。按照目前的鐵路隧道消防設(shè)計，在結(jié)構(gòu)耐火、防塌陷、降低材料燃燒性能等隧道防火設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)置氣體檢測與通風(fēng)、應(yīng)急照明、電源監(jiān)控、信號、通信、防火門、消防栓及自動滅火裝置、水幕防火分隔設(shè)施、高壓細水霧滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、消防防護裝備、消防水帶、消防水槍及滅火器（包括超細干粉自動滅火裝置及移動式滅火設(shè)施）等，規(guī)劃與設(shè)置分隔、救援、疏散和避難應(yīng)急系統(tǒng)。一方面加強消防和非消防電氣設(shè)備設(shè)施的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，另一方面結(jié)合NFC/RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)確保設(shè)備維修巡查到位，實時感知設(shè)備的工作狀態(tài)。現(xiàn)階段的消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要體現(xiàn)在遠程監(jiān)控系統(tǒng)上，監(jiān)管中心可以實時釆集聯(lián)網(wǎng)建筑物內(nèi)的前端感知設(shè)備（如感煙探測器、感溫探測器等）的報警信息和運行狀態(tài)信息，一時間發(fā)現(xiàn)損壞設(shè)備，包括地理位置、消防設(shè)施分布信息、消防設(shè)施信息參數(shù)以及報警和故障點位信息等，實現(xiàn)對聯(lián)網(wǎng)鐵路隧道消防安全狀況的多方位感知和監(jiān)控，提前發(fā)現(xiàn)各故障隱患。

2.智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在鐵路工程中的應(yīng)用難點

經(jīng)過研究探索，智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在鐵路工程實施過程中仍然存在部分難點。

人流密集度高，施工空間及時間受限

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)涉及到對傳統(tǒng)消防設(shè)施的改造與升級，而在鐵路工程的應(yīng)用中往往存在人流密集度高、施工空間受限、施工時間受限、施工影響范圍大、水電條件受阻等困難。

電氣火災(zāi)防控要求高

電氣火災(zāi)對鐵路工程的影響與危害巨大，一方面需加強對電氣火災(zāi)的預(yù)防，另一方面需探索有效、安全的電氣火災(zāi)滅火技術(shù)。

地下車站及長隧道排煙防控難

地下車站及隧道等一旦發(fā)生火災(zāi)，具有煙霧大且不易散出、能見度低、疏散困難、結(jié)構(gòu)特殊部分消防設(shè)施難以使用等特點，做好排煙防控、有效疏散能夠降低人員傷亡。

網(wǎng)絡(luò)覆蓋與穩(wěn)定性不足

尤其是鐵路四電和隧道比較常見，如電磁干擾、建筑物屏蔽以及偏遠地區(qū)因基站設(shè)置不到位沒有網(wǎng)絡(luò)信號，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無法正常使用。

3.針對難點的解決方案探析

新型物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)解決方案

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用中可采用新型無線組網(wǎng)方式，利用LORA自組網(wǎng)、NB-IoT單點部署、藍牙/NFC/RFID短距離通信等各種技術(shù)融合互補，降低施工難度、穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在部署點位密集、人流密集場所、運營商基站覆蓋不足的區(qū)域等擇優(yōu)選擇施工條件較好、中心區(qū)域安裝LORA網(wǎng)關(guān)，可無線連接覆蓋周邊2km范圍內(nèi)上千個左右使用LORA技術(shù)的傳感器、采集器等前端物聯(lián)設(shè)備節(jié)點。LORA技術(shù)為低功耗無線遠距離局域網(wǎng)，不受運營商基站信號覆蓋影響，并且無流量使用費等成本。對于部署點位較為分散獨立旦有運營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋的，可選擇運營商NBJoT新型物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，具有獨立性強、信號穿透好、功耗低等優(yōu)點。而涉及消防巡檢、消防物資監(jiān)管等消防維保及消防值班監(jiān)控等方面時，則可使用藍牙/NFC/RFID等短距離通信技術(shù)，具有定位準(zhǔn)、交互快、效率高等符合工作監(jiān)管要求的優(yōu)勢。

智能傳感器技術(shù)

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)可采用多種智能傳感器及檢測裝置，除應(yīng)用較為廣泛的溫度、濕度環(huán)境監(jiān)測，壓力、液位消防水系統(tǒng)監(jiān)測，壓差、開關(guān)量等排煙與防火分隔系統(tǒng)監(jiān)測之外，針對電氣火災(zāi)防控，可通過加裝剩余電流探測器、線纜測溫探測器、滅弧式短路保護裝置、可燃氣體探測器等，實現(xiàn)有效防控。

圖形可視化技術(shù)

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)可整合BIM建模、3D可視化、視頻監(jiān)控、圖像識別等技術(shù)，更加直觀的定位、呈現(xiàn)消防設(shè)施的工作與報警狀態(tài)，以及現(xiàn)場建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)施分布、現(xiàn)場人員、火災(zāi)情況等。發(fā)生火災(zāi)等事故時可以在鐵路工程較為龐大、復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)和空間中盡快定位事故位置，了解位置所在周邊環(huán)境和當(dāng)前人流分布情況，掌握就近消防設(shè)施部署及實際工作狀態(tài)，查看各疏散通道是否安全通暢，并可以調(diào)閱事故發(fā)生前后的現(xiàn)場視頻監(jiān)控畫面，更加科學(xué)地對現(xiàn)場事故進行判斷分析，以便做出合理的應(yīng)急處置。同時通過對現(xiàn)場的場景模擬、消防系統(tǒng)組態(tài)結(jié)構(gòu)分析，旅客、值班客服等非消防專業(yè)人士也容易進行簡易消防設(shè)施操作、當(dāng)前定位及逃生路線規(guī)劃,有利于初期火災(zāi)撲滅及發(fā)生火災(zāi)事故后的人員疏散逃生。

安全隱患預(yù)測與評估

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)運用消防安全工程學(xué)的原理與方法，以火災(zāi)科學(xué)的基礎(chǔ)原理和火災(zāi)風(fēng)險評估的理論知識為基礎(chǔ)，建立火災(zāi)風(fēng)險評估指標(biāo)體系，在防火防煙能力、疏散能力、滅火救援能力、消防設(shè)施工況、消防安全管理等維度下，對鐵路工程中的消防安全情況做出定性和定量評價。另外，智慧消防物聯(lián)網(wǎng)重視消防巡檢、維修、保養(yǎng)等工作的開展，要求過程中發(fā)現(xiàn)的各類消防安全隱患、故障、事故等及時上報并逬行整改，納入整體消防安全評估體系。同時結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進行整體分析研判，分別預(yù)測風(fēng)險多發(fā)的時間段、設(shè)備、行為等，便于針對性制定策略進行整改調(diào)整優(yōu)化，預(yù)防為主、防消結(jié)合。

4.安科瑞智慧消防平臺介紹

平臺結(jié)構(gòu)

5.結(jié)語：

對于旅客車站、電氣設(shè)備房屋、廠房（倉庫）及鐵路隧道的消防要求各有不同，但目的都是為了建造安全、穩(wěn)定、智能的消防管理平臺，及時發(fā)現(xiàn)消防隱患并預(yù)警。在實際應(yīng)用中存在人流密集度高，施工空間及時間受限等問題，可通過新型物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)、智能傳感器技術(shù)、圖形可視化技術(shù)及安全隱患預(yù)測與評估的方案來解決。