智能化消防在高铁车站的实践和思考

2021-01-13汪豪华中国铁路上海局集团有限公司信息技术所

上海铁道增刊 2021年2期

汪豪华中国铁路上海局集团有限公司信息技术所

1 消防系统在高铁车站的现状与发展目标

1.1 传统消防系统的现状及问题

按照“交通强国、铁路先行”的战略要求，中国的高速铁路得到了快速发展，成为国家交通运输网的重要组成部分。高铁车站是高速铁路的重要组成部分，是确保铁路交通安全正点运行，旅客安全出行、优质出行的关键。高铁车站数量和设备设施种类数量在不断增加，高铁车站的消防安全管理难度也在不断加大。

车站现有的传统的消防系统，存在以下问题：只对建筑物处所、消防设备设施和部分配电设备进行监控，数据不够多；所有的信息只能反馈到车站消控室，不能第一时间反馈到多点多人；只能等到设备出现故障和发生火灾险情，才会发出报障、报警信息，没有提前预判、预警；消防设施只同灭火、人员疏散等设备联动，没有同视频等判断现场情况的设备联动。

车站的消防安全管理也基本处于传统管理模式，存在以下问题：消防设施的管理和采用人工方式，影响对设备存在的隐患预判和设备质量；消防安全应急处置均由人工判断、组织，可能存在影响快速、精准、高效的人为因数；消防管理资料、台账均为纸质档案，缺少科学的管理和数据分析。

1.2 智能化消防系统在高铁车站的发展目标

按照“智慧车站”的要求，在高铁客运车站设备智能化管理的框架内，运营物联网、计算机网络、大数据分析等技术，实现车站消防安全智能化管理。达到车站消防安全风险的有效管控、消防隐患的科学整治、消防安全信息的多点接收、消防安全事件的提前预警、消防应急处置精准高效、消防设备及其他设备的状态良好，人力资源的科学配置。

运用物联网技术，对存在消防安全风险的设备和处所加装各类传感器，采集更加丰富的车站环境信息、设备设施运行状态信息和消防安全管理信息，为车站消防安全风险的有效管控、消防隐患的科学整治提供信息支持。

运用计算机网络技术，将各类信息自动、科学、实时的推送到相关的单位电脑和个人的移动终端，打破传统的消控室“信息孤岛”，实现消防安全信息的“多点管控”。

运用大数据技术，对设备状态趋势、设备隐患、设备生命周期进行分析，提前判断可能存在的安全隐患和设备故障，并进行预警，实现由事后报警到事前预警，将消防安全管理关口前移。

通过智能化设备管理，解决各类设备的智能联动，为应急处置提供视频、附近灭火设施、人员等全方位的现场实时信息支持；快速提供精准的处置人员、联系方式、处置路径、疏散路径、应急处置方案等资料，并自动推送到相关单位和人员，提高应急处置的及时、精准、高效性。

通过智能化系统，全过程跟踪、记录“建筑物消防设施的维护管理，包括值班、巡查、检测、维护、保养、档案等”，对车站消防安全管理和消防设备管理进行科学评价，提升消防安全管理水平，保障消防设施的状态良好。

通过物联网技术及摄像机与传感器的智能联动，可以实时监视消防设备状况，合理减少人工巡检频次和工作量，解决人员无法简单到达角落的设备监控；目前，上海局管内，《浙江省消防条例》第三十三条规定：“消防控制室实行二十四小时双人值班制度；与消防远程监控系统联网的，可以实行单人值班。”，因此建设智能化消防系统，实现消防远程监控系统联网，可以合理降低人工值守、巡检的成本。

2 智能化消防系统在高铁车站的实践

上海申铁杰能信息科技有限公司是上海局客运车站的设备维护单位，承担上海局管内所有客运车站的客运设备设施的维护管理，从2017年开始，开始探索在高铁车站开展消防智能化管理系统建设。

2.1 建设范围

系统采用“集团公司-车站”二级部署方式，利用集团公司资源池虚拟化资源，部署杭甬智能化消防管理系统的数据库、消息中间件、负载均衡等，实现智能化消防管理系统主要功能。

在车站端设置智能网关、协议转换器、通讯模块及各类传感器等采集设备，实现消防设备设施的数据采集、分析、上传功能，数据通过专用网络上传至路局中央数据库。

2.1.1 系统架构

系统业务层管理采用“集团公司-车务段（直属站）-车站”三级架构，最底层为车站层用户，账户需要满足本车站消防值守、巡检、报警等生产需求；中间层是站段级用户，定位为生产功能+管理功能，他们的账户需要能获取本车务段（或直属站）管内所有车站的生产信息，实现远程值守，管理管内所有车站的报警、预警、应急处置信息；最顶层是全局性用户，对全局报警信息进行管理，做到多点提醒并监督现场消防维保生产。

系统逻辑分为5个层面，自下往上分别是：

（1）报警主机、各种传感器、现场视频的采集和传输层；

（2）处理来自传感器的各种数据的通讯网关程序；

（3）用于构建整个系统各种应用的关系型数据库、消息中间件、分布式存储系统、容器等软件和环境；

（4）用于高铁智能化消防管理系统的各种应用、服务、接口(API)、定时任务等；

（5）为不同角色的人员提供的可以在PC端登录使用的Web应用。

在整个系统的每一层都采用了相应的安全机制来确保整个系统的安全。

系统物理总体架构采用“集团公司-车站”两级架构。集团公司端使用资源池资源，提供数据存储管理和系统应用服务等。本系统通过制定端口、数据加密传输、身份认证、防火墙等安全措施，从办公网出口与车站端终端连通，实现终端设备数据采集传输、统一管理与服务等。车站端通过网络安全设备连到办公网，保证终端设备安全、数据传输安全、与集团公司网站群通信安全。

2.1.2 系统功能及特点

智能化消防管理系统功能上将实现数据联网、视频联动、人员监管、应急处置、安全评估、三维可视化展示六个方面，形成全方位消防安全保障。实现对各子系统进行全程集中检测、监视和管理，收集所有子系统数据，存储至统一的数据库中，实现各设备的运行状态的统一展现、分析、决策预警。

根据车站设备情况和系统需求，安装各类传感器，用以实现末端消防物联网络构建。

对车站建筑结构进行三维可视化模型构建，作为智能化消防管理系统的可视化、集成化展示基础。相关人员可在三维地图上查看报警点位位置信息，对弹出的就近视频实时监看精准定位火灾位置。

自动收集、汇总、分析数据，实现消防安全预警。系统收集消防安全管理、火灾隐患情况和消防设备远程监控等数据，建立安全评估数据库，进行大数据分析，及时下发整改隐患通知和风险预警。通过建立消防安全评估分析模型，将系统采集的数据纳入系统进行综合分析运算，有效解决了现场消防安全状况难以准确掌握、消防安全评估缺乏科学数据等安全监管问题。

2.1.3 应用现状

为了将高铁智能化消防管理系统建设设想落地，实践探索消控值守减员增效。申铁杰能公司同相关车务站段、铁路消防支队进行合作，于2019年，在杭甬线宁波、余姚、绍兴北、绍兴东、庄桥5个站，对设备设施进行改造升级，并部署了智能化消防系统第一期功能，目前，系统第一期的预订功能试运行正常。

目前杭甬智能化消防系统已形成三层架构部署，分级账户管理的模式。在上海局局端能使用局端账号远程监看5站的消防设备运行状态；车务站端账号能实现对接入的5个车站进行综合管理、监看功能；车站端，能实现消控视频与报警联动。

2.2 智能化消防系统的技术优势

2.2.1 物联网技术

在智能化消防的设备层建设过程中，设置水压传感器、电气火灾报警器、协议转换器、监控摄像机等设备，将高铁车站内消防末端设备、报警主机、实时视频图像连接起来，形成物联网络。实现设备与设备、人与设备的有效联结，实现实时互连，实时预测消防报警。

2.2.2 大数据云计算技术

我们在集团公司局端设置资源池，运用云计算处理大数据技术，制定智能化的筛选策略，在处理数据之前将大量没有波动的冗余数据筛选出去，将有异常波动的数据上传处理，精简数据处理流程。对于故障数据进行分析、预测，“采集、传输、挖掘、分析海量的消防数据”，实现相应设备的寿命预测、消防管理预警。

2.2.3 虚拟现实技术

为了有效应对突发情况，我们运用虚拟现实技术建立杭甬5个车站的三维模型，配合监控视频点位，初步实现虚拟现实技术。一旦产生消防报警，相应的报警点位会在三维模型地图中弹出，同时智能选择就近点位的视频弹出，同时通过精准的定位，及时准确将信息传达给就近的消防维保人员处理。应用虚拟现实中心也能够有效实现大型事故远程指挥的功能，单位主要负责人可以及时通过远端的三维可视化模型，了解情况、指挥救援、实时调度，解决了时间和空间两个维度的实时响应的问题。

3 对高铁站智能化消防系统未来的思考

3.1 更优化的网络架构

杭甬智能化消防系统部署在国铁集团云资源池内，一旦站端到局端的内网网络受到影响，直接导致整个系统无法使用，安全风险较大。个人认为，智能化消防未来应该在站端部署应用服务器，以实现报警数据和三维可视化模型的预处理，提升报警实时性，缩短响应时间。站端应用作为智能化消防系统的备份，提前处理冗余数据，一旦局端系统瘫痪或者网络断开，智能化消防系统仍可以本地运行。

3.2 更丰富的系统功能

在智能化消防的试运行过程中我们发现许多系统功能需要添加完善。

内外网联动功能：智能化消防系统目前设置在内网云端资源池中，网络与互联网无连通。

系统自维护功能：各类信息传输通道、管路线缆是智能化消防系统的“动脉”，一旦主要信息传输通道“堵塞”或者“切断”，会直接导致数据的丢失，系统瘫痪。支路的信息通道故障，也会导致部分传感器离线，使得智能化消防系统的状态分析失效。未来会设置一套维护系统，对高铁站智能化消防系统进行维护，实时监测网络通断程度、网速波动，并对外部网络攻击进行报警、防御。当智能化消防网络通道有断路，及时报警，确定断路区间，及时解决问题。定期生成日志报表对智能化消防的网络环境进行评估，及时升级。