智慧消防在鐵路系統(tǒng)中的應用與發(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)技術的“智慧消防"概念入手，探討了智慧消防物聯(lián)網(wǎng)技術在鐵路工程中的應用，分析了在實際應用過 程中存在的部分難點，并提出了新型物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)、智能傳感器技術、圖形可視化技術及安全隱患預測與評估的技術解決方案。

關鍵詞：鐵路工程；智慧消防；物聯(lián)網(wǎng)；應用

 

1、智慧消防物聯(lián)網(wǎng)在鐵路工程的應用

根據(jù)鐵路工程設計防火規(guī)范，旅 客車站、調度中心（所）、區(qū)間信號機械室、 變電站、機務段、車輛段、動車段（所）、 綜合維修基地、養(yǎng)路機械段、鐵路隧道、 地下車站以及商業(yè)用房等屬于監(jiān)測部位，考慮到調度中心、通信機房等場所在防火方面特殊要求，單獨將電氣房 屋逬行獨立場所說明，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、售票廳以及固定設置 的餐飲、商品零售點等人流聚集的公共 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，實現(xiàn) 實時監(jiān)測判斷火災隱患，并聯(lián)動火災自 動報警、自動噴水滅火、排煙、防火門 等消防系統(tǒng)及電梯、空調等非消防電氣 設備，做好及時預警、消防聯(lián)動、緊急 預處、有序指引等保障工作，對于地下 車站主要加強對出入口、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，結合視頻與圖像識別技術確保 道路通暢，及時發(fā)現(xiàn)消防隱患并預警。 一方面加強、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、 核定消防設施和非消防設備巡檢維護情 況，以及消防物資、消防人員的在役在崗情況，消防力量實時掌握、分布一目 了然，并將相關信息納入平臺大數(shù)據(jù)實現(xiàn)方位的物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理。用戶通過智能手機APP或PC終端，實時接收到 各類消防及機電類設備告警信息并查看 相關數(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)平臺進行數(shù)據(jù)分析，使用3D 可視化技術，將原始數(shù)據(jù)關聯(lián)原始場景直觀的展現(xiàn)，另一方面可實時聯(lián)動外界資源與力量，保障消防安全、提高管理效率。

1.2電氣設備房屋

鐵路電氣設備房屋主要是針對鐵路 各級通信機房、信號機械室及運轉室、 信息設備用房、調度中心（所）、車輛安 全防范預警系統(tǒng)機房和變、配電所，牽 引變電所、分區(qū)所、自耦變壓器所、開 閉所以及設備機房、消防控制室等，重 點做好各類電氣設備消防監(jiān)測與預警。 此類場所通常設置的消防設施有氣 體滅火系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)及滅火器。傳統(tǒng)消防設備僅能保證該場所內部 獨立系統(tǒng)的完整性，無法與上級監(jiān)管部 門實現(xiàn)點對點直接通信。若采用物聯(lián)網(wǎng) 消防設備直接聯(lián)網(wǎng)，將消防設備的實時 運行狀態(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)絡等物聯(lián)網(wǎng)技術，將 消防設備及物資識別、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、?；返膬Υ姝h(huán) 境實時監(jiān)管、消防隱患分析研判與預警、 消防設施應急啟動等。

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)生火災人員避難和救援困難，恢復整治時間長、間接損失大、維護和監(jiān)管不方便，這也意味著鐵路隧道消防設施的安全性能要求越來越高。 按照目前的鐵路隧道消防設計，在 結構耐火、防塌陷、降低材料燃燒性能 等隧道防火設計的基礎上，設置氣體檢 測與通風、應急照明、電源監(jiān)控、信號、通信、防火門、消防栓及自動滅火裝置、 水幕防火分隔設施、高壓細水霧滅火系統(tǒng)、火災自動報警系統(tǒng)、消防防護裝備、 消防水帶、消防水槍及滅火器（包括超 細干粉自動滅火裝置及移動式滅火設施）等，規(guī)劃與設置分隔、救援、疏散和避難應急系統(tǒng)。一方面加強消防和非消防 電氣設備設施的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測，另一方面結 合NFC/RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術確保設備維 修巡查到位，實時感知設備的工作狀態(tài)?，F(xiàn)階段的消防物聯(lián)網(wǎng)技術主要體現(xiàn)在遠程監(jiān)控系統(tǒng)上，監(jiān)管中心可以實時釆集聯(lián)網(wǎng)建筑物內的前端感知設備（如感煙 探測器、感溫探測器等）的報警信息和運行狀態(tài)信息，一時間發(fā)現(xiàn)損壞設備，包括地理位置、消防設施分布信息、消防設 施信息參數(shù)以及報警和故障點位信息等, 實現(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)在鐵路工程中的應用難點

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

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)消防設施的改造與升級，而在鐵路工程的應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 電氣火災防控要求高

電氣火災對鐵路工程的影響與危害巨大，一方面需加強對電氣火災的預防，另一方面需探索有效、安全的電氣火災滅火技術。

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，具有煙霧大且不易散出、能見度低、疏散困難、結構特殊部分消防設施難以使 用等特點，做好排煙防控、有效疏散能夠降低人員傷亡。

2.4 網(wǎng)絡覆蓋與穩(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地區(qū)因基站設置不到位沒有網(wǎng)絡信號，導致物聯(lián)網(wǎng)設備無法正常使用。

 

3、針對難點的解決方案探析

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單點部署、藍牙/NFC/RFID短距離通信等各種技術融合互補，降低施工難度、穩(wěn)定網(wǎng)絡覆蓋。在部署點位密集、人流密集場所、運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，可無線連接覆蓋周邊2km范圍內上千個左右使用LORA技術的傳感器、采集器等前端物聯(lián)設備節(jié)點。LORA技術為低功耗無線遠距離局域網(wǎng)，不受運營商基站信號覆蓋影響，并且無流量使用費等成本。對于部署點位較為分散獨立旦有運營商網(wǎng)絡覆蓋的,可選擇運營商NBJoT新型物聯(lián)網(wǎng)通信技術，具有獨立性強、信號穿透好、功耗低等優(yōu)點。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，則可使用藍牙/NFC/RFID等短距離通信技術，具有定位準、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

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、開關量等排煙與防火分隔系統(tǒng)監(jiān)測之外，針對電氣火災防控，可通過加裝剩余電流探測器、線纜測溫探測器、滅弧式短路保護裝置、可燃氣

體探測器等，實現(xiàn)防控。

3.3 圖形可視化技術

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，更加直觀的定位、呈現(xiàn)消防設施的工作與報警狀態(tài)，以及現(xiàn)場建筑結構、設施分布、現(xiàn)場人員、火災情況等。發(fā)生火災等事故時可以在鐵路工程較為龐大、復雜的建筑結構和空間中盡快定位事故位置，了解位置所在周邊環(huán)境和當前人流分布情況，掌握就近消防設施部署及實際工作狀態(tài)，查看各疏散通道是否安全通暢，并可以調閱事故發(fā)生前后的現(xiàn)場視頻監(jiān)控畫面，更加科學地對現(xiàn)場事故進行判斷分析，以便做出合理的應急處置。同時通過對現(xiàn)場的場景模擬、消防系統(tǒng)組態(tài)結構分析，旅客、值班客服等非消防人士也容易進行簡易消防設施操作、當前定位及逃生路線規(guī)劃,有利于初期火災撲滅及發(fā)生火災事故后的人員疏散逃生。

3.4 安全隱患預測與評估

智慧消防物聯(lián)網(wǎng)運用消防安全工程學的原理與方法，以火災科學的基礎原理和火災風險評估的理論知識為基礎,建立火災風險評估指標體系，在防火防煙能力、疏散能力、滅火救援能力、消防設施工況、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。同時結合歷史數(shù)據(jù)進行整體分析研判，分別預測風險多發(fā)的時間段、設備、行為等，便于針對性制定策略進行整改調整優(yōu)化，預防為主、防消結合。

 

4、安科瑞智慧消防平臺介紹

4.1 平臺結構

 

4.2平臺主要功能介紹

4.2.1首頁

用戶登錄成功之后進入首頁，如圖所示。主要展示的內容有：項目概況、設備狀態(tài)、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設備臺賬信息等。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)、消防設備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)、消防設備管理子系統(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、孤航電弧、電氣火災主機、滅弧式保護器探測器和無線測溫探測器等。點擊智慧用電子系統(tǒng)進入智慧用電監(jiān)控頁面，點擊菜單顯示整個項目的基礎信息和該項目下的所有探測器的信息，點擊末級節(jié)點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，當消防水壓不夠，管網(wǎng)漏水時，系統(tǒng)也能實時地發(fā)出警報，能讓相關人員及時維修維護，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，實現(xiàn)對煙霧、有害氣體、及氣體滅火信息等數(shù)據(jù)采集，實時秒級檢測煙霧，一且發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)劇超過風險閾值，APP、電話報警、短信報警統(tǒng)統(tǒng)上陣，通過設備的標簽、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隱情。

消防設備電源子系統(tǒng)實時監(jiān)控消防系統(tǒng)各個部件（如消防報警主機、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?？砷L期記錄電壓電流運行參數(shù)，自動對消防電源一段時間的運行狀態(tài)進行分析，對可能產(chǎn)出問題的隱患進行警示。

防火門子系統(tǒng)通過與門禁報警、視頻識別的關聯(lián)，實時監(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。

應急照明與疏散指示子系統(tǒng)可實現(xiàn)對各個應急燈具的實時監(jiān)控和控制，當發(fā)生火災時，可準確的給出安全的疏散路徑指示，智能打開消防應急指示燈的指示方向及應急照明燈，幫助建筑內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)部門收到感應端各子系統(tǒng)報警信息后，可調出報警位置關聯(lián)的監(jiān)控攝像頭圖像，查看報警現(xiàn)場視頻輔助進行火情確認。實現(xiàn)火災報警子系統(tǒng)、消防水子系統(tǒng)、電氣火災子系統(tǒng)、防排煙子系統(tǒng)、消防設備電源子系統(tǒng)、防火門子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的有機結合，實現(xiàn)了報警點和監(jiān)控點的聯(lián)動。

消防設備管理子系統(tǒng)能夠將每個建筑、項目節(jié)點的所有消防設備和資產(chǎn)納入管理，對一些消防栓、滅火器、噴淋和消防大隊地址等著重標注，日常的巡檢和維護都需要納入計劃，在緊急情況下，會聯(lián)動GIS調度子系統(tǒng)進行調度。

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?？梢圆榭吹卿浻脩粝碌乃许椖康碾[患信息，并進行派發(fā)和處理操作，且對所有隱患進行統(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、能耗報表和能耗預測等五個模塊。可以查看登錄用戶下的所有項目的能耗統(tǒng)計、同環(huán)比和報表，且按日、周、月等維度進行能耗分析。

 

 

 

 

4.2.5手機APP

APP支持Android、iOS操作系統(tǒng)，方便用戶查看電氣火災、防排煙、消防水、消防設備電源、防火門、消防設備管理、視頻監(jiān)控、火災報警等子系統(tǒng)的實時監(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根據(jù)現(xiàn)場回路電流大

4.4 產(chǎn)品介紹

電氣火災監(jiān)控探測器

5、結語

對于旅客車站、電氣設備房屋、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)消防隱患并預警。在實際應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、圖形可視化技術及安全隱患預測與評估的方案來解決。

 

參考文獻

[1]. 張志斌.鐵路長大隧道消防設計探討[J]. 鐵道標準設計，2014(58) ：117-120.

[2]. 王琴;陳東東;唐瑾. “智慧消防"在鐵路工程的應用與難點探析

[3]. 安科瑞AcrelCloud-6800智慧消防管理云平臺2020版

[4]. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版