智慧消防在核电站消防工作中的应用研究
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作者:徐望超
摘 要：消防工作涉及防火、火灾探测及灭火，核电站由于使用放射性燃料，而火灾可能导致核事故发生，故有效的消防管理工作异常重要。随着核电站的大规模建设并投入运营，重人防轻技防的管理模式已不能满足核电消防工作的需求，应引入新技术、新模式。本文以阳江核电站为例，重点对智慧消防在核电消防工作中应用的必要性及可行性进行了研究，旨在为提高核电消防管理水平提供新思路。
关键词：智慧消防 核电
中图分类号：TU9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）05（a）-0048-03
1 核电消防管理重要性
核电站使用核燃料发电，而核燃料存在放射性，放射性一旦泄露，不仅会造成巨大的经济损失，也会将对人和自然环境产生严重影响。火灾对核电站的安全问题影响极大，据美国火灾概率风险分析表明：作为初因事件的火灾对核电站总的“堆芯损坏频率的贡献高达55%”。由此可见核电消防管理的重要性。
2 核电消防管理现状
核电站不同于社会企、事业单位，主要由上级主管部门管辖。由于专业限制，上级主管部门对于核电站消防监督及指导存在局限性，而应急管理部门中的消防机构对核电站的直接监管较少，因此，核电站的消防管理更多的是立足于自主管理。核电站的消防管理也是分为防火及灭火两个方面，防火主要是通过日常巡检、专项检查、物料及危化品存放许可、防火屏障打开许可、消防设施隔离及操作许可、消防车道及疏散通道占用许可等方式进行管控，灭火主要依靠核电内部建立的一、二、三火警响应人员或组织及外部消防机构实施。在防火方面，无论是检查还是各类管控票证的办理、执行及监督，管理的核心更多的是依靠人防，效率低且容易顾此失彼，火灾风险评估缺乏准确性，无法抓住防火的重点。在灭火方面，火警的核实、火警响应的启动流程、灭火过程中火场各类信息的确认均需要人工执行，效率低且容易出错，不利于快速扑灭火灾及后续火灾调查时对各类问题的追溯。以上两方面问题的解决，需要核电消防改变现有管理模式，创新思路，更多的引入技防物防实践。
3 核电智慧消防建设
3.1 智慧消防技术应用可行性及必要性分析
原公安部消防局在2017年10月10日发布了《关于全面推进“智慧消防”建设的指导意见》，工作目标中明确指出：按照《消防信息化“十三五”总体规划》要求，综合运用物联网、云计算、大数据、移动互联网等新兴信息技术，加快推进“智慧消防”建设，全面促进信息化与消防业务工作的深度融合，为构建立体化、全覆盖的社会火灾防控体系，打造符合实战要求的现代消防警务勤务机制提供有力支撑，全面提升社会火灾防控能力、部队灭火应急救援能力和队伍管理水平，实现“传统消防”向“现代消防”的转变。
2017年11月9日，国务院办公厅印发的《消防安全责任制实施办法》第四章单位消防安全职责中第十六条（六）提出明确要求：“积极应用消防远程监控、电气火灾监测、物联网技术等技防物防措施”。
以上发文更多的是针对的是政府消防机构及社会企、事业单位火灾防控体系建设，但对于核电消防管理模式创新还是具有较大的借鉴意义。相比于社会消防管理涉及面广、建筑火灾风险多变等特点，核电站消防管理基本属于面向单一且固定的对象。以阳江核电站为例，全厂建筑数量、功能及布局基本固化，150处重点火险部位变化的可能性较小，应用物联网、云计算及大数据等新兴信息技术建立核电站智慧消防管理体系相对来说更易实现。
智慧消防是基于信息技术对建筑数据、人员数据、设施设备数据等多源消防相关数据进行精准定位、采集、分析，以此来达到提升防火及火灾处理效率的消防体系，具有多源性、集中性及智能性的特点，能够为火灾防控、预警、救援及事故调查等工作的开展提供强有力的支持。目前，核电站基础消防设施、设备均有信号接入主控制室，多数管理措施也实现了电子化流程，可以说为智慧消防体系建设创造了基础条件。为破解核电消防管理的难点，提升管理水平，引入智慧消防技术是必要的，也是可行的。
3.2 智慧消防應用于核电火灾防控
火灾防控的基础在于火灾风险的评估，建立智慧消防体系可以打破多源消防数据的信息孤岛状态，充分整合并分析数据，使火灾风险评估更加全面、准确。以阳江核电站为例，对厂房防火屏障信息、物料存放信息、消防设施故障或隔离信息、动火作业信息等各类信息进行动态收集，汇总到一个系统平台进行整合分析，可确定核电站各厂房或部位的火灾荷载情况、消防设施可用性情况，进而综合分析出火灾风险大小，避免人为主观判断出现错误。
火灾防控的关键在于火灾隐患的消除，通过前述应用智慧消防进行的火灾风险评估，即可以此作为检查及各类作业安排的依据，如对火灾风险大的区域加强检查力度，优先安排火灾风险大的区域开展恢复防火屏障完整性、消防设施可用性等维修工作，优先安排火灾风险小的区域开展可能引入点火源的作业等。此外，利用物联网射频识别技术，应用于火灾荷载和消防设施，巡检人员手持终端应用与后台管理数据实时交互。巡检时，后台将检查标准实时传输至终端应用，检查完成后，相关信息由手持终端实时传输至后台，如处于正常状态则予以记录，如处于异常状态，则后台立即生成纠偏指令传输至相关人员处理。由于后台的实时监督，可避免漏检、重复检，节省了人力也提高了消除火灾隐患的效率。 3.3 智慧消防应用于核电火灾探测
火灾探测是灭火的前提，及时探测并确认火情至关重要。当前，各核电站均在厂房内部设置了大量探测手段，包括感烟、感温、火焰、红外对射探测、视频监控、氢气探测、电气监测及温度传感器等，但出现探测器报警后，往往需要人员去报警位置核实是否是真实火情，如属于真实火情，再启动火警响应，这会导致贻误灭火战机。以阳江核电站为例，当出现火灾报警信号，根据报警位置的不同，一级干预人员到场核实后汇报主控制室（MCR），用时约3-6min，个别位置所需时间更长，而这将直接影响到后续的灭火救援响应。目前，阳江核电站已部分将智慧消防技术应用于火灾探测，开发建立了火警联动视频监控系统，可实现火灾探测器报火警时，自动联动和该火警相关起火房间以及周边关联房间的监控画面，同时在厂房平面图上显示出起火房间位置，实现全方位监控，准确、快速定位起火位置，缩短人员到现场核实火情时间，由原有的3～6min缩短到10s钟左右，极大的提高了火警确认的效率。
火警联动视频监控系统依赖于核电站现场安装的可视化设备，在无可视化设备的区域，或出现报警但明火、烟气等火灾特征不明显的情况，势必仍然需要人工核实。作为火警联动视频监控系统的补充，阳江核电站仍需要进一步利用智慧消防技术，将核电厂各厂房或设备处的综合探测手段进行集成及分析。如将厂房的环境监测（温度、通风量及气体等）、设备的在线监测（温度、电压电流、防火阀动作信号等）与火警信号进行综合分析，与正常情况的各类参数进行比对，进而判断是否出现真实火情。采取此方式即可缩短确认火情所用的时间，也可避免人工核实因时间差或技能水平导致的误判。
3.4 智慧消防应用于核电火灾救援及事故调查
一旦核电站确认发生真实火情，快速有效的响应极其重要，因为可能影响到核安全，轻则导致核电机组停机停堆，重则导致核电站提前退役，甚至造成放射性泄露，影响环境。为了提高灭火救援效率，需要将智慧消防技术引入核电现有的灭火救援流程管理中。以阳江核电站为例，现有火警响应流程为机组MCR作为接警、转报警中心，当其接到人工电话报警或火警探测报警信号后，立即进行转报警，分别启动核电站内部专职消防队、保卫及医疗急救三大响应力量，同时派出运行响应力量（属于核电站专业技术人员，一般是5人小队、1名队长及4名队员，主要负责协助专职消防队进行灭火）。运行响应小队到场后分别确认火情、人员受伤情况、固定灭火及防排烟设施启动情况，将信息反馈给机组MCR并提出协助需求（主要涉及起火设备切断上游电源、灭火、防排烟设施远程启动等）。专职消防队、保卫及医疗急救人员均根据主控制室传达的报警信息到达指定的汇合点。专职消防队到场后，迅速成立火场指挥部，运行响应人员与其进行信息交接，然后配合专职消防队进行灭火及救援。保卫人员到场后，根据火场指挥部要求进行门禁的解锁、保卫边界的设立及管控。医疗急救人员到场后，如有伤员，则立即开展急救，如无伤员，则在火场指挥部待命。灭火救援结束后，专职消防队、保卫及医疗急救力量撤离，电站相关人员进行火灾事故调查及现场恢复工作。通过对阳江核电站2013年至2019年94次消防演习数据统计分析发现，现有火警响应流程各环节用时存在较多优化空间。
对阳江核电站消防演习数据进行分析可得出，阳江核电站MCR转报警专职消防队、保卫及急救用时均约1min，因依次进行，故整个转报警流程总用时约3min。在排除特殊位置厂房及人员技能不熟练的情况下可得出，运行响应人员到场用时约7min（包括着装消防战斗服时间），专职消防队到场用时约4.5min，保卫到场用时约3.5min，急救到场用时约6min，专职消防队、保卫及急救到场时间均包含接警时间。如在MCR设置报警装置，在专职消防队、保卫及急救接警室设置接收终端，MCR获知报警信息后，通过一键启动的方式向专职消防队、保卫及急救进行转报警，相关信息（如起火位置、人员受伤情况及汇合点等）直接传输至各接警室的显示终端，接收到信息后，各响应力量直接启动，前往指定的汇合点集合。采取此种方式可有效缩短各环节火警响应时间，MCR的转报警流程可由原来的3min缩短至几秒钟，各响应力量到场时间也能各缩短1min。此外，也可以应用移动终端，为专职消防队消防车、保卫、急救及各对应组织管理人员配备，实时显示各响应单位的行进路线，确保选择最短路线以最短时间到达现场。MCR节省的转报警时间可用于查询起火位置及附近的各类相关信息，包括起火设备断电情况、消防设施（灭火、防排烟等）可用情况、防火屏障开闭情况、可燃易燃物料存放情况、人员作业情况及疏散通道占用情况，发现存在不利于灭火的情况，可立即安排运行响应小队处理，如关闭防火屏障、解除消防系统的隔离状态等。同时，可为运行响应小队及专职消防队战斗人员配备智能穿戴设备，用于实时显示并记录灭火响应过程中现场的状态。利用信息技术可创建厂房三维模型，结合各类消防管理信息及灭火响应人员智能穿戴记录的影像，可动态展现火场及周围的情况。以上信息均实时传输至MCR及专职消防队响应力量移动终端，可为MCR进行机组操作决策以及专职消防队进行灭火指挥决策提供准确及时的参考，将极大的提升灭火救援的效率。
由于利用智慧消防技術实时采集显示的各类信息具有可追溯性，灭火救援结束后可用于分析响应过程中存在的不足，有利于制定有针对性的改进行动。此外，通过对采集显示的各类信息进行分析，也有利于准确的找出火灾原因。
4 结语
智慧消防技术在新时代消防工作中将发挥“引领”与“支撑”的重要作用，随着核电站的大规模建设并投入运营，重人防轻技防的模式已不能满足核电消防管理工作的需求，应引入新技术、新模式。通过火灾防控、火灾探测、火灾救援及事故调查三个方面的分析可知，应用智慧消防技术建立核电站智慧消防管理体系是可行的，也是必要的，将为核电站的消防管理带来巨大的收益，也将更好的为核安全保驾护航。
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