智能化消防在高鐵車站的實踐和思考

汪豪華 中國鐵路上海局集團有限公司信息技術所

1 消防系統在高鐵車站的現狀與發展目標

1.1 傳統消防系統的現狀及問題

按照“交通強國、鐵路先行”的戰略要求，中國的高速鐵路得到了快速發展，成為國家交通運輸網的重要組成部分。高鐵車站是高速鐵路的重要組成部分，是確保鐵路交通安全正點運行，旅客安全出行、優質出行的關鍵。高鐵車站數量和設備設施種類數量在不斷增加，高鐵車站的消防安全管理難度也在不斷加大。

車站現有的傳統的消防系統，存在以下問題：只對建筑物處所、消防設備設施和部分配電設備進行監控，數據不夠多；所有的信息只能反饋到車站消控室，不能第一時間反饋到多點多人；只能等到設備出現故障和發生火災險情，才會發出報障、報警信息，沒有提前預判、預警；消防設施只同滅火、人員疏散等設備聯動，沒有同視頻等判斷現場情況的設備聯動。

車站的消防安全管理也基本處于傳統管理模式，存在以下問題：消防設施的管理和采用人工方式，影響對設備存在的隱患預判和設備質量；消防安全應急處置均由人工判斷、組織，可能存在影響快速、精準、高效的人為因數；消防管理資料、臺賬均為紙質檔案，缺少科學的管理和數據分析。

1.2 智能化消防系統在高鐵車站的發展目標

按照“智慧車站”的要求，在高鐵客運車站設備智能化管理的框架內，運營物聯網、計算機網絡、大數據分析等技術，實現車站消防安全智能化管理。達到車站消防安全風險的有效管控、消防隱患的科學整治、消防安全信息的多點接收、消防安全事件的提前預警、消防應急處置精準高效、消防設備及其他設備的狀態良好，人力資源的科學配置。

運用物聯網技術，對存在消防安全風險的設備和處所加裝各類傳感器，采集更加豐富的車站環境信息、設備設施運行狀態信息和消防安全管理信息，為車站消防安全風險的有效管控、消防隱患的科學整治提供信息支持。

運用計算機網絡技術，將各類信息自動、科學、實時的推送到相關的單位電腦和個人的移動終端，打破傳統的消控室“信息孤島”，實現消防安全信息的“多點管控”。

運用大數據技術，對設備狀態趨勢、設備隱患、設備生命周期進行分析，提前判斷可能存在的安全隱患和設備故障，并進行預警，實現由事后報警到事前預警，將消防安全管理關口前移。

通過智能化設備管理，解決各類設備的智能聯動，為應急處置提供視頻、附近滅火設施、人員等全方位的現場實時信息支持；快速提供精準的處置人員、聯系方式、處置路徑、疏散路徑、應急處置方案等資料，并自動推送到相關單位和人員，提高應急處置的及時、精準、高效性。

通過智能化系統，全過程跟蹤、記錄“建筑物消防設施的維護管理，包括值班、巡查、檢測、維護、保養、檔案等”，對車站消防安全管理和消防設備管理進行科學評價，提升消防安全管理水平，保障消防設施的狀態良好。

通過物聯網技術及攝像機與傳感器的智能聯動，可以實時監視消防設備狀況，合理減少人工巡檢頻次和工作量，解決人員無法簡單到達角落的設備監控；目前，上海局管內，《浙江省消防條例》第三十三條規定：“消防控制室實行二十四小時雙人值班制度；與消防遠程監控系統聯網的，可以實行單人值班。”，因此建設智能化消防系統，實現消防遠程監控系統聯網，可以合理降低人工值守、巡檢的成本。

2 智能化消防系統在高鐵車站的實踐

上海申鐵杰能信息科技有限公司是上海局客運車站的設備維護單位，承擔上海局管內所有客運車站的客運設備設施的維護管理，從2017年開始，開始探索在高鐵車站開展消防智能化管理系統建設。

2.1 建設范圍

系統采用“集團公司-車站”二級部署方式，利用集團公司資源池虛擬化資源，部署杭甬智能化消防管理系統的數據庫、消息中間件、負載均衡等，實現智能化消防管理系統主要功能。

在車站端設置智能網關、協議轉換器、通訊模塊及各類傳感器等采集設備，實現消防設備設施的數據采集、分析、上傳功能，數據通過專用網絡上傳至路局中央數據庫。

2.1.1 系統架構

系統業務層管理采用“集團公司-車務段（直屬站）-車站”三級架構，最底層為車站層用戶，賬戶需要滿足本車站消防值守、巡檢、報警等生產需求；中間層是站段級用戶，定位為生產功能+管理功能，他們的賬戶需要能獲取本車務段（或直屬站）管內所有車站的生產信息，實現遠程值守，管理管內所有車站的報警、預警、應急處置信息；最頂層是全局性用戶，對全局報警信息進行管理，做到多點提醒并監督現場消防維保生產。

系統邏輯分為5個層面，自下往上分別是：

（1）報警主機、各種傳感器、現場視頻的采集和傳輸層；

（2）處理來自傳感器的各種數據的通訊網關程序；

（3）用于構建整個系統各種應用的關系型數據庫、消息中間件、分布式存儲系統、容器等軟件和環境；

（4）用于高鐵智能化消防管理系統的各種應用、服務、接口(API)、定時任務等；

（5）為不同角色的人員提供的可以在PC端登錄使用的Web應用。

在整個系統的每一層都采用了相應的安全機制來確保整個系統的安全。

系統物理總體架構采用“集團公司-車站”兩級架構。集團公司端使用資源池資源，提供數據存儲管理和系統應用服務等。本系統通過制定端口、數據加密傳輸、身份認證、防火墻等安全措施，從辦公網出口與車站端終端連通，實現終端設備數據采集傳輸、統一管理與服務等。車站端通過網絡安全設備連到辦公網，保證終端設備安全、數據傳輸安全、與集團公司網站群通信安全。

2.1.2 系統功能及特點

智能化消防管理系統功能上將實現數據聯網、視頻聯動、人員監管、應急處置、安全評估、三維可視化展示六個方面，形成全方位消防安全保障。實現對各子系統進行全程集中檢測、監視和管理，收集所有子系統數據，存儲至統一的數據庫中，實現各設備的運行狀態的統一展現、分析、決策預警。

根據車站設備情況和系統需求，安裝各類傳感器，用以實現末端消防物聯網絡構建。

對車站建筑結構進行三維可視化模型構建，作為智能化消防管理系統的可視化、集成化展示基礎。相關人員可在三維地圖上查看報警點位位置信息，對彈出的就近視頻實時監看精準定位火災位置。

自動收集、匯總、分析數據，實現消防安全預警。系統收集消防安全管理、火災隱患情況和消防設備遠程監控等數據，建立安全評估數據庫，進行大數據分析，及時下發整改隱患通知和風險預警。通過建立消防安全評估分析模型，將系統采集的數據納入系統進行綜合分析運算，有效解決了現場消防安全狀況難以準確掌握、消防安全評估缺乏科學數據等安全監管問題。

2.1.3 應用現狀

為了將高鐵智能化消防管理系統建設設想落地，實踐探索消控值守減員增效。申鐵杰能公司同相關車務站段、鐵路消防支隊進行合作，于2019年，在杭甬線寧波、余姚、紹興北、紹興東、莊橋5個站，對設備設施進行改造升級，并部署了智能化消防系統第一期功能，目前，系統第一期的預訂功能試運行正常。

目前杭甬智能化消防系統已形成三層架構部署，分級賬戶管理的模式。在上海局局端能使用局端賬號遠程監看5站的消防設備運行狀態；車務站端賬號能實現對接入的5個車站進行綜合管理、監看功能；車站端，能實現消控視頻與報警聯動。

2.2 智能化消防系統的技術優勢

2.2.1 物聯網技術

在智能化消防的設備層建設過程中，設置水壓傳感器、電氣火災報警器、協議轉換器、監控攝像機等設備，將高鐵車站內消防末端設備、報警主機、實時視頻圖像連接起來，形成物聯網絡。實現設備與設備、人與設備的有效聯結，實現實時互連，實時預測消防報警。

2.2.2 大數據云計算技術

我們在集團公司局端設置資源池，運用云計算處理大數據技術，制定智能化的篩選策略，在處理數據之前將大量沒有波動的冗余數據篩選出去，將有異常波動的數據上傳處理，精簡數據處理流程。對于故障數據進行分析、預測，“采集、傳輸、挖掘、分析海量的消防數據”，實現相應設備的壽命預測、消防管理預警。

2.2.3 虛擬現實技術

為了有效應對突發情況，我們運用虛擬現實技術建立杭甬5個車站的三維模型，配合監控視頻點位，初步實現虛擬現實技術。一旦產生消防報警，相應的報警點位會在三維模型地圖中彈出，同時智能選擇就近點位的視頻彈出，同時通過精準的定位，及時準確將信息傳達給就近的消防維保人員處理。應用虛擬現實中心也能夠有效實現大型事故遠程指揮的功能，單位主要負責人可以及時通過遠端的三維可視化模型，了解情況、指揮救援、實時調度，解決了時間和空間兩個維度的實時響應的問題。

3 對高鐵站智能化消防系統未來的思考

3.1 更優化的網絡架構

杭甬智能化消防系統部署在國鐵集團云資源池內，一旦站端到局端的內網網絡受到影響，直接導致整個系統無法使用，安全風險較大。個人認為，智能化消防未來應該在站端部署應用服務器，以實現報警數據和三維可視化模型的預處理，提升報警實時性，縮短響應時間。站端應用作為智能化消防系統的備份，提前處理冗余數據，一旦局端系統癱瘓或者網絡斷開，智能化消防系統仍可以本地運行。

3.2 更豐富的系統功能

在智能化消防的試運行過程中我們發現許多系統功能需要添加完善。

內外網聯動功能：智能化消防系統目前設置在內網云端資源池中，網絡與互聯網無連通。

系統自維護功能：各類信息傳輸通道、管路線纜是智能化消防系統的“動脈”，一旦主要信息傳輸通道“堵塞”或者“切斷”，會直接導致數據的丟失，系統癱瘓。支路的信息通道故障，也會導致部分傳感器離線，使得智能化消防系統的狀態分析失效。未來會設置一套維護系統，對高鐵站智能化消防系統進行維護，實時監測網絡通斷程度、網速波動，并對外部網絡攻擊進行報警、防御。當智能化消防網絡通道有斷路，及時報警，確定斷路區間，及時解決問題。定期生成日志報表對智能化消防的網絡環境進行評估，及時升級。

3.3 更智能的火災預判

隨著智能化消防系統的持續運行，歷史故障信息、系統日志逐漸擴充，數據庫中的存儲會越來越大。未來會采用大數據分析技術，對智能化消防系統的歷史報警數據進行分析處理，智能研判，升級火災預判策略，讓智能化消防系統學會“自我成長”。

4 結束語

運用高鐵車站智能化消防管理，提升高鐵車站消防安全管理水平，是高鐵車站智能化的一個重要組織部分，是“智慧鐵路”的大勢所趨。上海局在寧波站等車站對智能化消防系統進行了初步探索，初步實現了智能化消防管理的第一期各項功能，說明高鐵車站智能化消防管理是可行的，是可以推廣的。

隨著國家對智能化消防管理的技術、標準、政策的進一步完善，隨著鐵路對新技術、新設備的進一步運用，智能化消防管理必將得到更加先進、科學的發展。