智慧消防在鐵路系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

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(shí)際應(yīng)用過 程中存在的部分難點(diǎn)，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(jī)械室、 變電站、機(jī)務(wù)段、車輛段、動車段（所）、 綜合維修基地、養(yǎng)路機(jī)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(jī)房等場所在防火方面特殊要求，單獨(dú)將電氣房 屋逬行獨(dú)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)。

1.1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(diǎn)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(shí)現(xiàn) 實(shí)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(qiáng)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(qiáng)、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(hù)情 況，以及消防物資、消防人員的在役在崗情況，消防力量實(shí)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(shí)現(xiàn)方位的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理。用戶通過智能手機(jī)APP或PC終端，實(shí)時接收到 各類消防及機(jī)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(jìn)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(shí)時聯(lián)動外界資源與力量，保障消防安全、提高管理效率。

1.2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(jī)房、信號機(jī)械室及運(yùn)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(jī)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(jī)房、消防控制室等，重 點(diǎn)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(dú)立系統(tǒng)的完整性，無法與上級監(jiān)管部 門實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)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(shí)時 運(yùn)行狀態(tài)傳送到統(tǒng)一的智慧消防管理平 臺，利用極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。

1.3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(diǎn)、危化品的儲存環(huán) 境實(shí)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。

1.4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(hù)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(xì)水霧滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、消防防護(hù)裝備、 消防水帶、消防水槍及滅火器（包括超 細(xì)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(qiáng)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(shí)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)上，監(jiān)管中心可以實(shí)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(yùn)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(diǎn)位信息等, 實(shí)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(diǎn)

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

2.1 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。

2.2 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(qiáng)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)。

2.3 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(diǎn)，做好排煙防控、有效疏散能夠降低人員傷亡。

2.4 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(yuǎn)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(diǎn)的解決方案探析

3.1 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(diǎn)部署、藍(lán)牙/NFC/RFID短距離通信等各種技術(shù)融合互補(bǔ)，降低施工難度、穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在部署點(diǎn)位密集、人流密集場所、運(yùn)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(diǎn)。LORA技術(shù)為低功耗無線遠(yuǎn)距離局域網(wǎng)，不受運(yùn)營商基站信號覆蓋影響，并且無流量使用費(fèi)等成本。對于部署點(diǎn)位較為分散獨(dú)立旦有運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)覆蓋的,可選擇運(yùn)營商N(yùn)BJoT新型物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，具有獨(dú)立性強(qiáng)、信號穿透好、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。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(lán)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。

3.2 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(hù)裝置、可燃?xì)?/span>

體探測器等，實(shí)現(xiàn)防控。

3.3 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(shí)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(jìn)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、值班客服等非消防人士也容易進(jìn)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。

3.4 安全隱患預(yù)測與評估

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)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(jìn)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(jìn)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

4.1 平臺結(jié)構(gòu)

4.2平臺主要功能介紹

4.2.1首頁

用戶登錄成功之后進(jìn)入首頁，如圖所示。主要展示的內(nèi)容有：項(xiàng)目概況、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備分類、設(shè)備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設(shè)備臺賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

4.2.2消防子系統(tǒng)

智慧消防管理云平臺包含了智慧用電子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)、消防設(shè)備管理子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)等。智慧用電子系統(tǒng)可以接入電氣火災(zāi)、孤航電弧、電氣火災(zāi)主機(jī)、滅弧式保護(hù)器探測器和無線測溫探測器等。點(diǎn)擊智慧用電子系統(tǒng)進(jìn)入智慧用電監(jiān)控頁面，點(diǎn)擊菜單顯示整個項(xiàng)目的基礎(chǔ)信息和該項(xiàng)目下的所有探測器的信息，點(diǎn)擊末級節(jié)點(diǎn)顯示具體探測器的監(jiān)控頁面。

消防水子系統(tǒng)可以接入消防栓、消防水壓、水位傳感器等，用于實(shí)時的監(jiān)控消防水管網(wǎng)的壓力、液位、是否漏水，以及開蓋等事件，當(dāng)消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時，系統(tǒng)也能實(shí)時地發(fā)出警報，能讓相關(guān)人員及時維修維護(hù)，保障消防安全。

防排煙子系統(tǒng)通過高靈敏的無線煙感報警裝置，實(shí)現(xiàn)對煙霧、有害氣體、及氣體滅火信息等數(shù)據(jù)采集，實(shí)時秒級檢測煙霧，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)劇超過風(fēng)險閾值，APP、電話報警、短信報警統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過設(shè)備的標(biāo)簽、地理位置定位，快速通知業(yè)主、物業(yè)消防單位是哪個位置的火災(zāi)隱情。

消防設(shè)備電源子系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控消防系統(tǒng)各個部件（如消防報警主機(jī)、樓層顯示器、水泵、噴淋泵、電梯等）的電源工作狀態(tài)，確保消防設(shè)備供電正常，并對各個部件電源產(chǎn)生的過壓、欠壓、過流、短路、斷路等故障報警提示。可長期記錄電壓電流運(yùn)行參數(shù)，自動對消防電源一段時間的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，對可能產(chǎn)出問題的隱患進(jìn)行警示。

防火門子系統(tǒng)通過與門禁報警、視頻識別的關(guān)聯(lián)，實(shí)時監(jiān)控消防通道、安全出口、生命通道防火門的開閉及消防通道堆放物情況，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的開閉控制等功能。確保防火門常閉、不上鎖狀態(tài)及保障火警救援是消防生命通道的暢通等，保障安全的生活、工作環(huán)境。

應(yīng)急照明與疏散指示子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對各個應(yīng)急燈具的實(shí)時監(jiān)控和控制，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，可準(zhǔn)確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應(yīng)急指示燈的指示方向及應(yīng)急照明燈，幫助建筑內(nèi)的人群選擇逃生疏散路線，指引安全逃生方向。

視頻監(jiān)控子系統(tǒng)數(shù)據(jù)部門收到感應(yīng)端各子系統(tǒng)報警信息后，可調(diào)出報警位置關(guān)聯(lián)的監(jiān)控攝像頭圖像，查看報警現(xiàn)場視頻輔助進(jìn)行火情確認(rèn)。實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災(zāi)子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防設(shè)備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了報警點(diǎn)和監(jiān)控點(diǎn)的聯(lián)動。

消防設(shè)備管理子系統(tǒng)能夠?qū)⒚總€建筑、項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)的所有消防設(shè)備和資產(chǎn)納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊(duì)地址等著重標(biāo)注，日常的巡檢和維護(hù)都需要納入計劃，在緊急情況下，會聯(lián)動GIS調(diào)度子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。

4.2.3隱患管理

隱患管理功能包括了隱患查詢、隱患派發(fā)、隱患處理和隱患分析四個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項(xiàng)目的隱患信息，并進(jìn)行派發(fā)和處理操作，且對所有隱患進(jìn)行統(tǒng)計分析。

4.2.4能耗分析

能耗分析功能包括了能耗概況、能耗同比、能耗環(huán)比、能耗報表和能耗預(yù)測等五個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項(xiàng)目的能耗統(tǒng)計、同環(huán)比和報表，且按日、周、月等維度進(jìn)行能耗分析。

4.2.5手機(jī)APP

APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶查看電氣火災(zāi)、防排煙、消防水、消防設(shè)備電源、防火門、消防設(shè)備管理、視頻監(jiān)控、火災(zāi)報警等子系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)、報警信息、能耗統(tǒng)計等。

4.3 推薦配置

4.3.1 平臺服務(wù)器：建議按照我方推薦配置購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

推薦硬件配置清單：（如申請阿里云可忽略）

4.3.2 系統(tǒng)現(xiàn)場推薦硬件配置清單：

注：以下配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場回路電流大

4.4 產(chǎn)品介紹

電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

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(shí)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。

參考文獻(xiàn)

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