淺談智慧消防在鐵路系統中的應用與發展

摘要：文章從基于物聯網技術的“智慧消防"概念入手，探討了智慧消防物聯網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，并提出了新型物聯網無線組網、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；物聯網；應用。

1.智慧消防物聯網在鐵路工程的應用

根據鐵路工程設計防火規范，旅客車站、調度中心（所）、區間信號機械室、變電站、機務段、車輛段、動車段（所）、綜合維修基地、養路機械段、鐵路隧道、地下車站以及商業用房等屬于監測部位，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，具體監測組網搭建可根據建筑情況混合組網。

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、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域，通過加裝智能物聯網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，實現實時監測判斷火災隱患，并聯動火災自動報警、自動噴水滅火、排煙、防火門等消防系統及電梯、空調等非消防電氣設備，做好及時預警、消防聯動、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、集散廳等區域的監控，結合視頻與圖像識別技術確保道路通暢，及時發現消防隱患并預警。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據實現物聯網大數據管理。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據，使用方便、可靠、穩定。平臺還開放數據接口對接鐵路公安、火警 119等第三方系統，一方面用平臺特色的大數據平臺進行數據分析，使用3D 可視化技術，將原始數據關聯原始場景直觀的展現，另一方面可實時聯動外界資源與力量，保障消防安全、提高管理效率。

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機房和變、配電所，牽引變電所、分區所、自耦變壓器所、開閉所以及設備機房、消防控制室等，做好各類電氣設備消防監測與預警。此類場所通常設置的消防設施有氣體滅火系統、火災自動報警系統及滅火器。傳統消防設備僅能保證該場所內部獨立系統的完整性，無法與上級監管部門實現點對點直接通信。若采用物聯網消防設備直接聯網，將消防設備的實時運行狀態傳送到統一的智慧消防管理平臺，利用早期空氣熱釋離子監測發現隱患及時處理。如滅火器：從出廠時間到有效期、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。

廠房（倉庫）

對鐵路系統的廠房倉庫中設置的消防系統可利用RFID及早期煙霧傳感器、大數據、低功耗網絡等物聯網技術，將消防設備及物資識別、庫房環境大空間等動態、有效監管起來，如重要物資的查詢定位與一鍵盤點、?；返膬Υ姝h境實時監管、消防隱患分析研判與預警、消防設施應急啟動等。

鐵路隧道

鐵路隧道距離長、環境差、空間狹小、可視性差，一旦發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、火災自動報警系統、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，規劃與設置分隔、救援、疏散和避難應急系統。一方面加強消防和非消防電氣設備設施的聯網監測，另一方面結合NFC/RFID等物聯網技術確保設備維修巡查到位，實時感知設備的工作狀態?，F階段的消防物聯網技術主要體現在遠程監控系統上，監管中心可以實時釆集聯網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信息，一時間發現損壞設備，包括地理位置、消防設施分布信息、消防設施信息參數以及報警和故障點位信息等，實現對聯網鐵路隧道消防安全狀況的多方位感知和監控，提前發現各故障隱患。

2.智慧消防物聯網在鐵路工程中的應用難點

經過研究探索，智慧消防物聯網在鐵路工程實施過程中仍然存在部分難點。

人流密集度高，施工空間及時間受限

智慧消防物聯網涉及到對傳統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。

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。

地下車站及長隧道排煙防控難

地下車站及隧道等一旦發生火災，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。

網絡覆蓋與穩定性不足

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因基站設置不到位沒有網絡信號，導致物聯網設備無法正常使用。

3.針對難點的解決方案探析

新型物聯網無線組網解決方案

智慧消防物聯網在應用中可采用新型無線組網方式，利用LORA自組網、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、穩定網絡覆蓋。在部署點位密集、人流密集場所、運營商基站覆蓋不足的區域等擇優選擇施工條件較好、中心區域安裝LORA網關，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、采集器等前端物聯設備節點。LORA技術為低功耗無線遠距離局域網，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絡覆蓋的，可選擇運營商NBJoT新型物聯網通信技術，具有獨立性強、信號穿透好、功耗低等優點。而涉及消防巡檢、消防物資監管等消防維保及消防值班監控等方面時，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管要求的優勢。

智能傳感器技術

智慧消防物聯網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、濕度環境監測，壓力、液位消防水系統監測，壓差、開關量等排煙與防火分隔系統監測之外，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，實現有效防控。

圖形可視化技術

智慧消防物聯網可整合BIM建模、3D可視化、視頻監控、圖像識別等技術，更加直觀的定位、呈現消防設施的工作與報警狀態，以及現場建筑結構、設施分布、現場人員、火災情況等。發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，查看各疏散通道是否安全通暢，并可以調閱事故發生前后的現場視頻監控畫面，更加科學地對現場事故進行判斷分析，以便做出合理的應急處置。同時通過對現場的場景模擬、消防系統組態結構分析，旅客、值班客服等非消防專業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劃,有利于初期火災撲滅及發生火災事故后的人員疏散逃生。

安全隱患預測與評估

智慧消防物聯網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，智慧消防物聯網重視消防巡檢、維修、保養等工作的開展，要求過程中發現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。同時結合歷史數據進行整體分析研判，分別預測風險多發的時間段、設備、行為等，便于針對性制定策略進行整改調整優化，預防為主、防消結合。

4.安科瑞智慧消防平臺介紹

平臺結構

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、穩定、智能的消防管理平臺，及時發現消防隱患并預警。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，可通過新型物聯網無線組網、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。