汪豪華 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司信息技術(shù)所

1 消防系統(tǒng)在高鐵車(chē)站的現(xiàn)狀與發(fā)展目標(biāo)

1.1 傳統(tǒng)消防系統(tǒng)的現(xiàn)狀及問(wèn)題

按照“交通強(qiáng)國(guó)、鐵路先行”的戰(zhàn)略要求，中國(guó)的高速鐵路得到了快速發(fā)展，成為國(guó)家交通運(yùn)輸網(wǎng)的重要組成部分。高鐵車(chē)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(chē)站數(shù)量和設(shè)備設(shè)施種類(lèi)數(shù)量在不斷增加，高鐵車(chē)站的消防安全管理難度也在不斷加大。

車(chē)站現(xiàn)有的傳統(tǒng)的消防系統(tǒng)，存在以下問(wèn)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(chē)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(méi)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(méi)有同視頻等判斷現(xiàn)場(chǎng)情況的設(shè)備聯(lián)動(dòng)。

車(chē)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(wèn)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。

1.2 智能化消防系統(tǒng)在高鐵車(chē)站的發(fā)展目標(biāo)

按照“智慧車(chē)站”的要求，在高鐵客運(yùn)車(chē)站設(shè)備智能化管理的框架內(nèi)，運(yùn)營(yíng)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(chē)站消防安全智能化管理。達(dá)到車(chē)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(lèi)傳感器，采集更加豐富的車(chē)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(chē)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(lèi)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(guò)智能化設(shè)備管理，解決各類(lèi)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(chǎng)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(guò)智能化系統(tǒng)，全過(guò)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(cè)、維護(hù)、保養(yǎng)、檔案等”，對(duì)車(chē)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(guò)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(wú)法簡(jiǎn)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。

2 智能化消防系統(tǒng)在高鐵車(chē)站的實(shí)踐

上海申鐵杰能信息科技有限公司是上海局客運(yùn)車(chē)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(chē)站的客運(yùn)設(shè)備設(shè)施的維護(hù)管理，從2017年開(kāi)始，開(kāi)始探索在高鐵車(chē)站開(kāi)展消防智能化管理系統(tǒng)建設(shè)。

2.1 建設(shè)范圍

系統(tǒng)采用“集團(tuán)公司-車(chē)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(kù)、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(chē)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(lèi)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(guò)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)上傳至路局中央數(shù)據(jù)庫(kù)。

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(chē)務(wù)段（直屬站）-車(chē)站”三級(jí)架構(gòu)，最底層為車(chē)站層用戶(hù)，賬戶(hù)需要滿(mǎn)足本車(chē)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(hù)，定位為生產(chǎn)功能+管理功能，他們的賬戶(hù)需要能獲取本車(chē)務(wù)段（或直屬站）管內(nèi)所有車(chē)站的生產(chǎn)信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程值守，管理管內(nèi)所有車(chē)站的報(bào)警、預(yù)警、應(yīng)急處置信息；最頂層是全局性用戶(hù)，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(chǎng)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(chǎng)視頻的采集和傳輸層；

（2）處理來(lái)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(kù)、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(lái)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(chē)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(guò)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(chē)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(chē)站端通過(guò)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(cè)、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(kù)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(chē)站設(shè)備情況和系統(tǒng)需求，安裝各類(lèi)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(chē)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(kù)，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(guò)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(chǎng)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(wèn)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(chē)務(wù)站段、鐵路消防支隊(duì)進(jìn)行合作，于2019年，在杭甬線(xiàn)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(hù)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(chē)務(wù)站端賬號(hào)能實(shí)現(xiàn)對(duì)接入的5個(gè)車(chē)站進(jìn)行綜合管理、監(jiān)看功能；車(chē)站端，能實(shí)現(xiàn)消控視頻與報(bào)警聯(lián)動(dòng)。

2.2 智能化消防系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

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(guò)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(chē)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(lái)，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(cè)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(méi)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(jiǎn)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(cè)，“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(cè)、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(chē)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(guò)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(guò)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(wèn)題。

3 對(duì)高鐵站智能化消防系統(tǒng)未來(lái)的思考

3.1 更優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

杭甬智能化消防系統(tǒng)部署在國(guó)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(wú)法使用，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。個(gè)人認(rèn)為，智能化消防未來(lái)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(kāi)，智能化消防系統(tǒng)仍可以本地運(yùn)行。

3.2 更豐富的系統(tǒng)功能

在智能化消防的試運(yùn)行過(guò)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(wú)連通。

系統(tǒng)自維護(hù)功能：各類(lèi)信息傳輸通道、管路線(xiàn)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(xiàn)，使得智能化消防系統(tǒng)的狀態(tài)分析失效。未來(lái)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(cè)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(wèn)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)。

3.3 更智能的火災(zāi)預(yù)判

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(kù)中的存儲(chǔ)會(huì)越來(lái)越大。未來(lái)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(zhǎng)”。

4 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用高鐵車(chē)站智能化消防管理，提升高鐵車(chē)站消防安全管理水平，是高鐵車(chē)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(chē)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(shuō)明高鐵車(chē)站智能化消防管理是可行的，是可以推廣的。

隨著國(guó)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。