蘇 軒 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司保衛(wèi)部

1 設(shè)計(jì)原則與目標(biāo)

1.1 設(shè)計(jì)原則

通過車站側(cè)信息采集通信傳輸裝置與車站既有消防采集設(shè)備互聯(lián)時(shí)，采用偵聽數(shù)據(jù)的方式，即只收數(shù)據(jù)、不發(fā)數(shù)據(jù)，杜絕新系統(tǒng)接入對既有消防設(shè)備的影響。采集設(shè)備與被采集設(shè)備之間必須采用良好的電氣隔離措施，任何情況下不得影響被監(jiān)測設(shè)備的正常工作。在既有消防設(shè)備運(yùn)行基礎(chǔ)上，新上設(shè)備符合消防要求，保證運(yùn)行正常。便于和國際接軌，易于系統(tǒng)擴(kuò)展及升級，充分考慮系統(tǒng)的安全性、可靠性和高性能。

1.2 系統(tǒng)目標(biāo)

通過鐵路通信數(shù)據(jù)網(wǎng)建立現(xiàn)代化的消防通信指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度的信息化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化，提高接處警的反應(yīng)速度，使之適應(yīng)現(xiàn)代火災(zāi)和處置特種災(zāi)害的要求。滿足GB50313-2000《消防通訊指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的系統(tǒng)配置和性能、功能的各項(xiàng)要求。能有效提升消防監(jiān)督部門及時(shí)監(jiān)管能力。大量高鐵車站建成投入使用后，給消防監(jiān)督部門的監(jiān)督檢查工作帶來很大難度。以成都鐵路局為例，未來五年內(nèi)，高鐵車站將達(dá)到170個(gè)左右，以現(xiàn)有消防監(jiān)督部門的警力配備，一個(gè)月都不能走遍所有車站，監(jiān)督檢查難度巨大。通過建立消防控制室集中監(jiān)控平臺，可以實(shí)時(shí)監(jiān)督各站設(shè)備故障報(bào)警情況，也可對設(shè)備故障的維修進(jìn)度進(jìn)行全過程跟蹤和管理。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 智慧消防系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)分為兩個(gè)層級（如圖1）。

（1）感知層，即車站監(jiān)測層，包括用戶通信傳輸裝置、火災(zāi)報(bào)警控制器、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防用水監(jiān)測和消防點(diǎn)電源監(jiān)測；用戶信息采集通信傳輸裝置是車站的數(shù)據(jù)交換中心；

（2）指揮層，即綜合監(jiān)控中心，包括中心服務(wù)器和中心終端，通過鐵路通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將收據(jù)各站的消防信息并集中存儲和展示，并據(jù)此進(jìn)行決策和指揮。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成

2.2 車站監(jiān)測系統(tǒng)

包括信息采集通信傳輸裝置、車站監(jiān)控終端。信息采集通信傳輸裝置通過CANBUS 與火災(zāi)報(bào)警設(shè)備（既有設(shè)備）、水壓監(jiān)測設(shè)備（新增設(shè)備）、消防電源監(jiān)測設(shè)備（新增設(shè)備）聯(lián)網(wǎng)；通過開關(guān)量采集卡采集電氣火災(zāi)報(bào)警設(shè)備（既有設(shè)備）的報(bào)警數(shù)據(jù)。并通過以太網(wǎng)將獲取的消防信息數(shù)據(jù)發(fā)給車站監(jiān)控終端。

信息采集通信傳輸裝置是消防綜合管理系統(tǒng)終端系列產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品之一，可根據(jù)現(xiàn)場要求和實(shí)際情況將消防報(bào)警主機(jī)的火警、故障、聯(lián)動(dòng)信號、水系統(tǒng)壓力、水位傳至消防分控PC 平臺。具有操作功能豐富、聯(lián)接方式多樣等特點(diǎn)，可以應(yīng)用到各類聯(lián)網(wǎng)工程當(dāng)中。

2.3 消防報(bào)警通訊協(xié)議

鐵路指揮消防系統(tǒng)所使用的消防報(bào)警系統(tǒng)多種多樣，國內(nèi)外不同廠家的、同廠家不同年代和型號的產(chǎn)品均在使用，設(shè)備間的通訊協(xié)議也各不全兼容。為將多個(gè)不同類型的產(chǎn)品納入到統(tǒng)一的消防網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，在軟件里專門設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，完成與不同廠家、不同制式的設(shè)備進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。消防報(bào)警系統(tǒng)通常包含前端報(bào)警探測器及動(dòng)作模塊和聯(lián)動(dòng)裝置（消防卷簾、風(fēng)機(jī)等），這些設(shè)備通過專有的總線或RS485 連接到消防報(bào)警主機(jī)上。同時(shí)系統(tǒng)預(yù)留有擴(kuò)展系統(tǒng)專用通訊端口，例如：為了提高消防報(bào)警系統(tǒng)的可視性通常還提供圖形化操作軟件，一般稱為消防CRT 系統(tǒng)。系統(tǒng)通過串口與消防報(bào)警連接，獲得主機(jī)的火警、故障等信息。但各廠商都定義了自己的串口通訊接口協(xié)議，需要解讀破譯協(xié)議內(nèi)容。

2.4 硬件連接的單監(jiān)聽方式優(yōu)化處理

消防系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)通訊接口有CANBUS、RS485、RS232、并行接口等。舉例：對于配有CRT 的消防報(bào)警系統(tǒng)，一般采用標(biāo)準(zhǔn)的RS232 通過特制的串口線，方案優(yōu)先考慮對原來正常通訊的串口線只做監(jiān)聽連接，不對原有系統(tǒng)造成破壞，不遺留安全隱患。因此對有條件的消防報(bào)警系統(tǒng)串口、并口等接入均宜采用端口監(jiān)聽連接方式通訊接入。

2.5 大緩沖區(qū)預(yù)存數(shù)據(jù)、判斷應(yīng)答處理

考慮到兩個(gè)對等實(shí)體的協(xié)議有時(shí)間約束，采集裝置采用自動(dòng)兩端數(shù)據(jù)匹配先后順序及速度。當(dāng)消防主機(jī)報(bào)告完一個(gè)事件后，采集設(shè)備接入自動(dòng)進(jìn)入應(yīng)答確認(rèn)狀態(tài)，兩端再次進(jìn)入握手狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)沒有確認(rèn)的數(shù)據(jù)通信時(shí)，采集裝置自動(dòng)連續(xù)的將所有數(shù)據(jù)快速接收并存入接收緩沖區(qū)，同時(shí)快速進(jìn)行校驗(yàn)（CRC 校驗(yàn)等），頭尾標(biāo)志分析、數(shù)據(jù)包長度實(shí)時(shí)計(jì)算，自動(dòng)分析消防通訊協(xié)議中常用關(guān)鍵字（對于常用關(guān)鍵字符前期我們已經(jīng)做過大量的實(shí)際項(xiàng)目現(xiàn)場上百種機(jī)型測試工作），自動(dòng)進(jìn)行協(xié)議逐條匹配程序分析判斷。有效的預(yù)防了因通訊時(shí)序、數(shù)度快、短時(shí)間內(nèi)事件信息量多，引起的信息丟失或誤判。

2.6 安全可靠性

車站側(cè)信息采集通信傳輸裝置與各被監(jiān)測系統(tǒng)之間采取了可靠的電氣隔離措施，不會(huì)影響被監(jiān)測設(shè)備的正常工作，符合“故障--安全”原則。不會(huì)產(chǎn)生火、毒、熱、電、輻射等影響人身安全的故障。

3 軟件架構(gòu)

3.1 電源采集模塊TDCOMserver.exe

通過RS485 接口與消防電源采集箱通信，獲取消防電源的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)；并通過命名管道將數(shù)據(jù)發(fā)給邏輯程序模塊。

3.2 邏輯程序模塊CSMstation.exe

根據(jù)報(bào)警上下限和相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯，識別出報(bào)警；并通過命名管道將數(shù)據(jù)發(fā)給終端界面模塊。

3.3 終端界面模塊 FireAlarmClient.exe

以圖形方式實(shí)時(shí)展示當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)；提供交互界面，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢選擇和查詢結(jié)果的展示（圖形或表格方式）；并將格式化數(shù)據(jù)（設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警信息等）發(fā)往中心服務(wù)器存儲和展示。

3.4 核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫模塊

4 系統(tǒng)功能

高鐵車站智慧消防系統(tǒng)通過車站側(cè)信息采集通信傳輸裝置將站端火災(zāi)報(bào)警控制器、電氣火災(zāi)報(bào)警控制器、車站水狀態(tài)信息監(jiān)測等信息匯集傳送到站機(jī)，并通過鐵路通信數(shù)據(jù)網(wǎng)傳送至監(jiān)控中心服務(wù)器，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目標(biāo)。

4.1 火災(zāi)報(bào)警子系統(tǒng)

實(shí)時(shí)顯示所轄車站的火災(zāi)報(bào)警信息；可以同時(shí)處理多條報(bào)警信息，系統(tǒng)響應(yīng)快速；友好并人性化的操作界面，利用圖形化技術(shù)準(zhǔn)確定位報(bào)警車站 ；查詢和報(bào)表功能為報(bào)警管理提供有力手段。

4.2 設(shè)備故障監(jiān)測

通過自檢和巡檢兩種方式實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)所轄區(qū)域的設(shè)備故障信息，動(dòng)態(tài)分析故障位置和故障原因；正確、有效地對設(shè)備的各種異常狀態(tài)和故障狀態(tài)作出診斷，預(yù)防或消除故障。

4.3 消防水監(jiān)測

實(shí)時(shí)監(jiān)測水壓，減少人工巡檢工作量；智能分析水壓變化，對缺水（漏水）情況做出報(bào)警；通過水壓判斷消防水系統(tǒng)狀態(tài)，排除安全隱患。

4.4 消防電源監(jiān)測

曲線、刻度等多種方式對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，通過曲線回放功能再現(xiàn)歷史曲線，進(jìn)行各類分析，對電壓、電流、頻率等異常情況自動(dòng)報(bào)警排除隱患，分析電源對設(shè)備的供電情況，分析設(shè)備狀態(tài)，對異常情況做出報(bào)警。

4.5 應(yīng)急指揮子系統(tǒng)

動(dòng)態(tài)顯示火警處理流程，并為處理流程的每一個(gè)步驟提供數(shù)據(jù)支持；短信發(fā)送功能，可以用來快速指揮和發(fā)送通知；通過圖形擬物化的方式，實(shí)時(shí)顯示火災(zāi)報(bào)警車站的設(shè)備狀態(tài)信息、火災(zāi)發(fā)生地的地圖信息、消防設(shè)備狀態(tài)信息等現(xiàn)場信息；系統(tǒng)準(zhǔn)確定位相關(guān)預(yù)案信息、通訊方式、操作指南等信息；

5 技術(shù)指標(biāo)

（1）火災(zāi)報(bào)警延遲≤2s；

（2）1s 內(nèi)完成本地?cái)?shù)據(jù)采集，3s 內(nèi)完成本地到區(qū)域和集中監(jiān)控中心的所有命令響應(yīng)、執(zhí)行；

（3）支持與全路主要消防監(jiān)控設(shè)備的通信，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；

（4）遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)鐘累計(jì)誤差≤5s；

（5）服務(wù)器可存儲3年的歷史數(shù)據(jù)；

（6）可365×24h 連續(xù)工作，設(shè)備均采用工業(yè)級產(chǎn)品；平均無故障時(shí)間大于10萬h。

6 技術(shù)特點(diǎn)

6.1 技術(shù)先進(jìn)性

鐵路高鐵車站智慧消防系統(tǒng)的車站側(cè)信息采集通信傳輸裝置可接入不同廠家的火災(zāi)報(bào)警控制器、電氣火災(zāi)報(bào)警控制器設(shè)備，同時(shí)可以將車站水狀態(tài)等模擬量、開關(guān)量數(shù)據(jù)接入到用戶傳輸裝置，并根據(jù)用戶需要開發(fā)更多接入能力，除接入火災(zāi)報(bào)警控制器、電氣火災(zāi)報(bào)警控制器外，還能接入其他模擬量和開關(guān)量的用戶傳輸裝置，填補(bǔ)了信息采集通信傳輸裝置接入其他監(jiān)測數(shù)據(jù)量的空白，屬于全國首創(chuàng)。

6.2 鐵路高鐵車站智慧消防系統(tǒng)

鐵路消防綜合監(jiān)控系統(tǒng)的車站側(cè)信息采集通信傳輸裝置與被監(jiān)測設(shè)備之間采取了可靠的電氣隔離措施，采用偵聽方式接收數(shù)據(jù)，不會(huì)影響被監(jiān)測設(shè)備的正常工作，符合故障--安全原則。用戶傳輸裝置滿足鐵道部頒布的鐵路設(shè)備電磁兼容綜合防護(hù)的相關(guān)規(guī)定，不會(huì)產(chǎn)生火、毒、熱、電、輻射等影響人身安全的故障。

6.3 高鐵車站智慧消防系統(tǒng)實(shí)用性

通過鐵路通信數(shù)據(jù)網(wǎng)組網(wǎng)的高鐵車站智慧消防系統(tǒng)投入使用后能夠極大改善鐵路消防設(shè)防能力，及時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控各車站火災(zāi)報(bào)警情況、遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行及報(bào)警情況、遠(yuǎn)程監(jiān)測消防水壓液位工作情況，使得消防管理人員能夠?qū)⒏嗟木蜁r(shí)間放在更需要關(guān)注的消防設(shè)備及隱患發(fā)現(xiàn)排查上。

7 高鐵車站智慧消防系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）多系統(tǒng)無縫集成。車站側(cè)信息采集通信傳輸裝置可與站內(nèi)不同廠家的消防設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，采集消防設(shè)備的狀態(tài)信息和報(bào)警數(shù)據(jù)。在不破壞原系統(tǒng)的情況下將異構(gòu)分散的設(shè)備集成為統(tǒng)一的指揮信息系統(tǒng)。

（2）多應(yīng)用協(xié)同工作。內(nèi)置事務(wù)服務(wù)、企業(yè)級數(shù)據(jù)總線、事件消息機(jī)制使基于平臺的多個(gè)應(yīng)用（包括數(shù)據(jù)通信和采集APP、邏輯處理APP、數(shù)據(jù)展示APP等）可進(jìn)行協(xié)同工作；

（3）通過鐵路通信數(shù)據(jù)網(wǎng)支持采集鐵路所有消防設(shè)施的報(bào)警、故障和運(yùn)行狀態(tài)。采集國家規(guī)范要求的所有類型消防設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，從而全面獲取聯(lián)網(wǎng)單位的消防設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息。

（4）豐富的通信接口。車站側(cè)信息采集通信傳輸裝置支持RS232、RS485、CAN和RJ45接口，實(shí)現(xiàn)與各消防設(shè)備聯(lián)網(wǎng)；可以接入數(shù)百路消防報(bào)警主機(jī)的報(bào)警輸出信號，徹底解決了部分聯(lián)網(wǎng)單位因消防報(bào)警主機(jī)無通訊接口而無法入網(wǎng)的難題。

（5）系統(tǒng)輔助功能接口人性化配置。使用更為方便，系統(tǒng)設(shè)有報(bào)警輸出接口，可控制外部警燈、警號等設(shè)備，增強(qiáng)中心收到火警信號時(shí)的聲光報(bào)警提示；系統(tǒng)設(shè)有外部LED 屏的控制接口，可將系統(tǒng)每日的報(bào)警、故障等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)輸出到LED屏上，使顯示更為醒目、清晰。