基于火災模型的消防應急平臺架構和功能分析

李煒

遼陽市消防支隊,遼寧 遼陽 111000

基于火災模型的消防應急平臺架構和功能分析

李煒

遼陽市消防支隊,遼寧 遼陽 111000

火災對人民群眾的生命和財產(chǎn)安全能夠造成嚴重的危害，本文主要針對大規(guī)模火災提出了消防應急平臺架構，并對其功能進行了深入分析。

火災模型；GIS；消防應急平臺

目前，我國很多城市受氣候條件的影響，城市建筑木結構應用較多，且建筑稠密、道路狹窄，商業(yè)用途多樣，造成火災隱患也很大，面對巨大的火災風險，為了避免大規(guī)模的火災發(fā)生并形成火災應急機制，成為這些城市急需解決的問題。傳統(tǒng)的消防指揮系統(tǒng)對火災模型的應用較少，對火災的蔓延趨勢、決策指揮完全依靠人為的經(jīng)驗進行判斷。怎樣對預測模型及火災風險評估與地理信息系統(tǒng)相結合，進行快速、準確的應用，是實現(xiàn)對火災動態(tài)預測、風險評估的有效途徑，也成為現(xiàn)階段消防指揮系統(tǒng)完善中的主要問題。

1消防應急平臺系統(tǒng)架構

消防應急平臺主要涵蓋三個系統(tǒng)內容：信息獲取、應急智能、決策指揮。基于地理信息系統(tǒng)技術，對基礎空間信息與消防安全信息進行整合，對火災進行模擬分析、消防應急指揮、風險評估及應急預案制定。其中，火災預測預警模型在元胞自動機的區(qū)域火災蔓延模型的基礎上，綜合火災中人員疏散及損失評估模型，對火災提出消防應急決策及指揮，大大提高了火災安全管理及指揮的能力。

1.1 信息獲取系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負責應急平臺中對數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集管理。

1.2 應急智能系統(tǒng)

該系統(tǒng)是對火災風險進行分析、預測模擬及決策的關鍵部分，根據(jù)地理信息、氣象條件等對火災的發(fā)展進行預測，對火災的危險性進行評估和分析，基于此，進行預案的設計及優(yōu)化、決策及建議的處理等，最終形成可實施的應急預案。

1.3 決策指揮系統(tǒng)

根據(jù)系統(tǒng)的功能及設計流程，該系統(tǒng)有著承上啟下的作用，是對指令的上傳及下達的操作。

該平臺的核心部分位于應急智能系統(tǒng)。木質結構的建筑容易受到火災的危險，因此在應急平臺中采用的模型應該以室外環(huán)境下的大范圍火災蔓延為主。環(huán)境因素與建筑材料因素決定了火災蔓延的速度，不同風向及風速對火災蔓延的區(qū)域及速度都有一定的影響。

火災的發(fā)展速度及范圍影響直接關系到火災風險的大小，此外，火災損失評估及人員疏散安全性判斷也都是在此基礎上進行的，所以，應急智能系統(tǒng)的設計主要體現(xiàn)在智能調度決策及火災安全科學預測方面。因此本文的重點研究放在應急智能系統(tǒng)中火災蔓延模型的架構及功能設計上。

該平臺系統(tǒng)軟件構架基于C/S的標準三層構架，即數(shù)據(jù)層、業(yè)務層和交互層。地理信息系統(tǒng)(GIS)采用ArcGIS 9.0，數(shù)據(jù)庫軟件采用Oracle 9i。系統(tǒng)環(huán)境以微軟VS.NET 2003進行集成二次開發(fā)，系統(tǒng)框架如圖1：

圖1 消防應急平臺軟件框架圖

2 消防應急平臺原理及設計

2.1 信息獲取系統(tǒng)

主要通過城市電子眼監(jiān)控接入與顯示、119接警接入數(shù)據(jù)的辨別來實現(xiàn)對火災信息的獲取。電子眼監(jiān)控采用網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術，通過網(wǎng)絡對圖像信息進行接入，獲取信息。119信息的獲取主要通過手工錄入及網(wǎng)絡傳送的方式，手工錄入是由接警員直接輸入到系統(tǒng)上，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)格式處理以XML文本形式將火警信息發(fā)布到該平臺上。

2.2 應急智能系統(tǒng)

2.2.1 數(shù)據(jù)庫

（1）空間數(shù)據(jù)。采用GIS軟件系統(tǒng)進行管理，主要包括城市地形圖、地名數(shù)據(jù)庫、行政區(qū)劃圖、建筑物數(shù)據(jù)庫、道路數(shù)據(jù)庫等。

（2）消防安全相關數(shù)據(jù)。主要采用空間信息與描述信息相結合存儲的模式，主要包括消防中隊數(shù)據(jù)庫、重點單位數(shù)據(jù)庫、醫(yī)療單位數(shù)據(jù)庫、消防取水口數(shù)據(jù)庫、電力線路數(shù)據(jù)庫、物資供應數(shù)據(jù)庫、避難場所數(shù)據(jù)庫、法律法規(guī)數(shù)據(jù)庫、氣象數(shù)據(jù)庫等。

2.2.2 模型庫

（1）火災蔓延模型。對于木質結構叫多的城市建筑而言，主要火災威脅來自火災的蔓延。城市火災蔓延主要受三方面因素的影響：建筑區(qū)域、天氣情況及建筑因素。建筑因素主要包含建筑面積、建筑材料、通風口面積及樓層的高度；天氣因素主要是受風速和風向的影響；建筑區(qū)域特性主要包括房屋所處地域的道路及坡度情況、空地面積的方位及大小等。這些因素綜合對火災的蔓延情況進行影響。

（2）人群疏散評估模型。判斷人群疏散主要根據(jù)可用安全疏散時間是否大于必須安全疏散時間，根據(jù)兩個時間段長短的比較對災害事故進行預測模擬。在空間地理信息的基礎上，對城市范圍的人員進行模擬疏散，并選擇避難場所進行應急疏導及優(yōu)化。

（3）火災損失預測與評估。火災中的財產(chǎn)損失可以根據(jù)火災蔓延模型對應的元胞狀態(tài)進行計算，人員傷亡根據(jù)疏散模型對建筑疏散的實際情況進行預測，這樣就可以對火災中的損失進行評估。

2.2.3 預案庫

傳統(tǒng)的消防預案多為紙質預案，其主要是在人為經(jīng)驗的基礎上制定，缺乏針對性和科學性，查詢苦難。而消防應急平臺實現(xiàn)了預案的數(shù)字化，主要涉及包含兩方面內容：一方面，在應急平臺的GIS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎上建立消防數(shù)字預案，利用計算機將紙質預案數(shù)字化，然后根據(jù)消防預案的主要環(huán)節(jié)對其進行結構化處理，形成具有針對性的數(shù)字預案。主要包括消防力量部署、人員配備、崗位任務、救援力量、滅火措施及方案、醫(yī)療救護調配、人員疏散等，直接檢索數(shù)據(jù)庫進行查詢。另一方面，數(shù)字預案將火災科學運用到預案的制定中，通過模型進行科學的計算，對重點建筑制定相應的保護預案，可以在系統(tǒng)內先假設火災現(xiàn)場，通過對數(shù)據(jù)庫的查看，了解周圍建筑信息及環(huán)境，進行高效率、低成本的消防演練。

2.2.4 決策庫

在數(shù)據(jù)庫及GIS系統(tǒng)的基礎上提供的輔助決策工具即為決策庫。該系統(tǒng)是將火災蔓延模型、火災損失模型及人員疏散模型等與接警空間、消防力量、最佳路徑等進行綜合的分析，輔助火災數(shù)據(jù)的模擬分析和處理，將接警到滅火的全過程效率進行提高，從而確定出一個滅火、疏散、救援方案，對火勢蔓延的范圍進行準確的判斷，提高決策指揮的整體作戰(zhàn)能力及現(xiàn)代化水平。主要涵蓋以下方面內容：火災發(fā)生地點的快速定位、責任救援隊伍的確定、周邊環(huán)境緩沖區(qū)快速查詢、作戰(zhàn)指揮方案的標繪、救援路線及疏散路線的優(yōu)化選擇等。

2.3 決策指揮系統(tǒng)

在常規(guī)指揮調度中最常用的是決策指揮系統(tǒng)，主要包含了通信、顯示、電話接警及計算機網(wǎng)絡等硬件系統(tǒng)。在應急指揮時，可以根據(jù)實際火災場景在模型庫的基礎上進行實時計算，在預案實施動態(tài)調整的基礎上，按照火災的類型、火災的等級、火災發(fā)生的時間和地點、火災現(xiàn)場信息、氣象條件及交通狀況等生成該階段的滅火方案及救援方案。

[1]杜冬生.方少亮基于GIS和GPRS的消防監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代計算機, 2009(4).

[2]王富章,王英杰,李平.大型公共建筑物人員應急疏散模型[J].中國鐵道科學,2008(4).

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.042