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安全能夠造成嚴重的危害，本文主要針對大規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，為了避免大規模的火災發生并形成火災應急機制，成為這些城市急需解決的問題。傳統的消防指揮系統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相結合，進行快速、準確的應用，是實現對火災動態預測、風險評估的有效途徑，也成為現階段消防指揮系統完善中的主要問題。

1消防應急平臺系統架構

消防應急平臺主要涵蓋三個系統內容：信息獲取、應急智能、決策指揮。基于地理信息系統技術，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

該系統主要負責應急平臺中對數據的數據集管理。

1.2 應急智能系統

該系統是對火災風險進行分析、預測模擬及決策的關鍵部分，根據地理信息、氣象條件等對火災的發展進行預測，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

根據系統的功能及設計流程，該系統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。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境下的大范圍火災蔓延為主。環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域及速度都有一定的影響。

火災的發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，應急智能系統的設計主要體現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中火災蔓延模型的架構及功能設計上。

該平臺系統軟件構架基于C/S的標準三層構架，即數據層、業務層和交互層。地理信息系統(GIS)采用ArcGIS 9.0，數據庫軟件采用Oracle 9i。系統環境以微軟VS.NET 2003進行集成二次開發，系統框架如圖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

主要通過城市電子眼監控接入與顯示、119接警接入數據的辨別來實現對火災信息的獲取。電子眼監控采用網絡視頻監控技術，通過網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絡傳送的方式，手工錄入是由接警員直接輸入到系統上，然后經過數據格式處理以XML文本形式將火警信息發布到該平臺上。

2.2 應急智能系統

2.2.1 數據庫

（1）空間數據。采用GIS軟件系統進行管理，主要包括城市地形圖、地名數據庫、行政區劃圖、建筑物數據庫、道路數據庫等。

（2）消防安全相關數據。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據庫、重點單位數據庫、醫療單位數據庫、消防取水口數據庫、電力線路數據庫、物資供應數據庫、避難場所數據庫、法律法規數據庫、氣象數據庫等。

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可用安全疏散時間是否大于必須安全疏散時間，根據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化。

（3）火災損失預測與評估。火災中的財產損失可以根據火災蔓延模型對應的元胞狀態進行計算，人員傷亡根據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

傳統的消防預案多為紙質預案，其主要是在人為經驗的基礎上制定，缺乏針對性和科學性，查詢苦難。而消防應急平臺實現了預案的數字化，主要涉及包含兩方面內容：一方面，在應急平臺的GIS系統、數據庫系統的基礎上建立消防數字預案，利用計算機將紙質預案數字化，然后根據消防預案的主要環節對其進行結構化處理，形成具有針對性的數字預案。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、醫療救護調配、人員疏散等，直接檢索數據庫進行查詢。另一方面，數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，可以在系統內先假設火災現場，通過對數據庫的查看，了解周圍建筑信息及環境，進行高效率、低成本的消防演練。

2.2.4 決策庫

在數據庫及GIS系統的基礎上提供的輔助決策工具即為決策庫。該系統是將火災蔓延模型、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，輔助火災數據的模擬分析和處理，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能力及現代化水平。主要涵蓋以下方面內容：火災發生地點的快速定位、責任救援隊伍的確定、周邊環境緩沖區快速查詢、作戰指揮方案的標繪、救援路線及疏散路線的優化選擇等。

2.3 決策指揮系統

在常規指揮調度中最常用的是決策指揮系統，主要包含了通信、顯示、電話接警及計算機網絡等硬件系統。在應急指揮時，可以根據實際火災場景在模型庫的基礎上進行實時計算，在預案實施動態調整的基礎上，按照火災的類型、火災的等級、火災發生的時間和地點、火災現場信息、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的消防監控系統研究[J].現代計算機, 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