城市大型綜合體火災(zāi)救援指揮調(diào)度的關(guān)鍵問(wèn)題與優(yōu)化策略研究

引言

大型綜合體作為功能聚合的空間載體，其火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防控已成為公共安全治理的焦點(diǎn)問(wèn)題。此類建筑兼具空間拓?fù)鋸?fù)雜、人流密集和業(yè)態(tài)多元等特征，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)蔓延的立體性與災(zāi)害鏈?zhǔn)椒磻?yīng)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)建筑，對(duì)救援指揮體系的適應(yīng)性提出更高要求。盡管現(xiàn)行消防規(guī)范不斷完善，但在實(shí)戰(zhàn)中仍暴露出現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知碎片化、多部門協(xié)同遲滯、應(yīng)急預(yù)案操作性不足等深層次矛盾。如何構(gòu)建科學(xué)、高效的指揮調(diào)度體系，實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的救援模式轉(zhuǎn)型，成為亟待突破的實(shí)踐命題。

一、城市大型綜合體火災(zāi)救援的特殊性

(一)建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜性

城市大型綜合體作為現(xiàn)代城市空間集約化發(fā)展的典型產(chǎn)物，其建筑結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多維度的復(fù)雜特征。從空間構(gòu)成維度來(lái)看，這類建筑往往融合商業(yè)零售、辦公寫字、酒店住宿、娛樂(lè)休閑等多種功能模塊，各功能區(qū)域通過(guò)立體化交通網(wǎng)絡(luò)相互交織，形成“垂直城市”的空間格局。地下空間通常設(shè)置多層停車場(chǎng)與人防設(shè)施，地上部分由裙樓與塔樓構(gòu)成復(fù)合體，空間拓?fù)潢P(guān)系形成非線性格局。在結(jié)構(gòu)工程層面，鋼架與混凝土混合結(jié)構(gòu)、大跨度中庭設(shè)計(jì)、玻璃幕墻系統(tǒng)等現(xiàn)代建筑技術(shù)的應(yīng)用，雖滿足美學(xué)與功能需求，但顯著改變傳統(tǒng)建筑的承重與傳力機(jī)制。中庭區(qū)域的“煙肉效應(yīng)”防火分區(qū)物理隔斷的完整性、疏散通道與商業(yè)動(dòng)線的交叉設(shè)計(jì)等問(wèn)題，使得常規(guī)消防設(shè)施的布局效能面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

(二)災(zāi)害演化動(dòng)態(tài)性

城市綜合體火災(zāi)具有典型的非穩(wěn)態(tài)演化特征，其災(zāi)害動(dòng)力學(xué)過(guò)程受建筑環(huán)境、可燃物分布、人員活動(dòng)等多因素耦合作用。在熱力學(xué)層面，火勢(shì)蔓延路徑突破二維平面限制，通過(guò)電梯井、管道豎井等建筑孔隙形成三維擴(kuò)散，燃燒產(chǎn)物的流動(dòng)受氣壓梯度與溫度梯度雙重驅(qū)動(dòng)，形成難以預(yù)測(cè)的煙熱運(yùn)動(dòng)軌跡。建筑內(nèi)部功能區(qū)的差異導(dǎo)致可燃物種類與分布密度顯著不同，餐飲區(qū)域的油脂火災(zāi)、商業(yè)空間的聚合物燃燒、辦公區(qū)域的紙質(zhì)檔案火險(xiǎn)等，分別對(duì)應(yīng)差異化的燃燒動(dòng)力學(xué)模型。這種異質(zhì)性使得火場(chǎng)可能同時(shí)存在多類型燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生疊加效應(yīng)。災(zāi)害鏈?zhǔn)椒磻?yīng)風(fēng)險(xiǎn)尤為突出，電氣短路可能引燃裝飾材料，高溫導(dǎo)致玻璃幕墻爆裂形成二次傷害，鋼結(jié)構(gòu)失穩(wěn)引發(fā)局部坍塌等次生災(zāi)害形成正反饋回路[1]。

（三）應(yīng)急資源供需矛盾

綜合體火災(zāi)救援面臨應(yīng)急資源配置的帕累托最優(yōu)困境，資源供給的有限性與需求的時(shí)空差異性形成結(jié)構(gòu)性矛盾。從需求側(cè)來(lái)分析，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，需要同步應(yīng)對(duì)火場(chǎng)撲救、人員搜救、醫(yī)療救護(hù)、秩序管控等多任務(wù)場(chǎng)景，各類任務(wù)對(duì)救援資源的類型、數(shù)量、響應(yīng)速度存在異質(zhì)性要求。例如，高層區(qū)域被困人員營(yíng)救需要云梯消防車與高空繩索救援裝備，地下空間處置依賴排煙機(jī)器人等特種設(shè)備，醫(yī)療急救需要建立分級(jí)檢傷分類體系。在供給側(cè)方面，受城市道路通行能力、裝備儲(chǔ)備數(shù)量、專業(yè)人員技能結(jié)構(gòu)等限制，難以實(shí)現(xiàn)全要素資源的及時(shí)、精準(zhǔn)投放。這種矛盾在資源調(diào)度層面表現(xiàn)為多維目標(biāo)沖突，即高空救援與地面控火爭(zhēng)奪云梯資源，傷員轉(zhuǎn)運(yùn)與消防通道占用形成空間競(jìng)爭(zhēng)，現(xiàn)場(chǎng)指揮部的信息處理帶寬與多源數(shù)據(jù)涌入存在速率失衡。這種倫理決策困境在實(shí)戰(zhàn)中往往轉(zhuǎn)化為指揮體系的響應(yīng)遲滯。

二、城市大型綜合體火災(zāi)救援指揮調(diào)度的關(guān)鍵問(wèn)題

(一)信息感知與傳遞效能不足

城市大型綜合體火災(zāi)救援面臨的首要問(wèn)題在于信息系統(tǒng)的碎片化與實(shí)時(shí)性缺失。建筑內(nèi)部復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備存在感知盲區(qū)，煙感報(bào)警器、溫度傳感器等前端感知裝置往往僅能提供離散的點(diǎn)位數(shù)據(jù)，難以形成立體化火場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖譜。在災(zāi)時(shí)動(dòng)態(tài)環(huán)境下，火源位置、煙霧擴(kuò)散路徑、結(jié)構(gòu)受損程度等關(guān)鍵信息呈現(xiàn)多源異構(gòu)特征，現(xiàn)有指揮系統(tǒng)對(duì)視頻監(jiān)控、BIM模型、人員定位等多模態(tài)數(shù)據(jù)的融合處理能力存在顯著短板。更為嚴(yán)峻的是，災(zāi)時(shí)電力中斷與高溫環(huán)境導(dǎo)致部分傳感器失效，救援人員手動(dòng)采集的現(xiàn)場(chǎng)信息存在時(shí)間滯后與空間偏差，形成“信息孤島”效應(yīng)。信息傳遞鏈條的脆弱性進(jìn)一步加劇指揮決策困境。消防救援、醫(yī)療急救、公安交管等多部門信息平臺(tái)尚未實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)貫通，跨系統(tǒng)信息交互依賴人工轉(zhuǎn)譯與重復(fù)錄入，導(dǎo)致災(zāi)情研判出現(xiàn)時(shí)間窗口錯(cuò)位。現(xiàn)場(chǎng)指揮部與內(nèi)攻作戰(zhàn)單元之間的通信穩(wěn)定性受建筑屏蔽效應(yīng)影響顯著，5G布控球、單兵圖傳等設(shè)備在濃煙環(huán)境中的傳輸效能降低，關(guān)鍵指令存在丟包與延遲風(fēng)險(xiǎn)。

（二)多主體協(xié)同決策低效

城市綜合體火災(zāi)救援涉及消防、醫(yī)療、公安、建筑物業(yè)等多元主體。各救援單元在信息共享、任務(wù)分配、資源調(diào)度等方面存在明顯的組織邊界，導(dǎo)致應(yīng)急響應(yīng)出現(xiàn)“決策孤島”現(xiàn)象。例如，消防部門的火勢(shì)壓制決策可能未充分考慮醫(yī)療救護(hù)的傷員轉(zhuǎn)運(yùn)需求，公安系統(tǒng)的交通管制方案未能與消防救援路徑規(guī)劃形成動(dòng)態(tài)銜接。這種協(xié)同機(jī)制的缺失，使得跨部門決策往往陷入“局部最優(yōu)”的博弈困境。決策權(quán)限的模糊性加劇了協(xié)同困境。現(xiàn)行應(yīng)急預(yù)案對(duì)多主體聯(lián)合指揮的權(quán)責(zé)劃分缺乏操作性界定，現(xiàn)場(chǎng)常出現(xiàn)“多頭指揮”與“責(zé)任真空”并存的矛盾狀態(tài)。建筑結(jié)構(gòu)專家提供的安全評(píng)估、醫(yī)療團(tuán)隊(duì)提出的救護(hù)方案、消防指揮員的戰(zhàn)術(shù)部署等專業(yè)意見(jiàn)因缺乏權(quán)威的整合機(jī)制，難以形成決策合力[2]

（三）人員疏散路徑規(guī)劃失當(dāng)

既有疏散預(yù)案的靜態(tài)化特征與火災(zāi)動(dòng)態(tài)演化規(guī)律存在根本矛盾。建筑預(yù)設(shè)的疏散通道設(shè)計(jì)基于理想化的人員分布模型，未能充分考慮災(zāi)時(shí)恐慌心理引發(fā)的非理性行為。在實(shí)際救援中，中庭區(qū)域的“蓄煙效應(yīng)”可能使標(biāo)識(shí)清晰的疏散路線變?yōu)楦邷囟緹煍U(kuò)散通道，自動(dòng)扶梯停運(yùn)導(dǎo)致垂直疏散效率驟降，安全出口被倒塌物阻塞形成新的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。這種預(yù)案與實(shí)戰(zhàn)的脫節(jié)，使得傳統(tǒng)的最短路徑算法在動(dòng)態(tài)火場(chǎng)中頻繁失效。智能化疏散指引系統(tǒng)的應(yīng)用瓶頸制約救援效能。盡管部分綜合體已部署應(yīng)急廣播與電子導(dǎo)引屏，但現(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)火場(chǎng)數(shù)據(jù)的響應(yīng)不足，路徑更新存在分鐘級(jí)延遲。受災(zāi)人員移動(dòng)終端獲取的疏散指令與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境存在時(shí)空偏差，可能誤導(dǎo)人員進(jìn)入已過(guò)火區(qū)域。群體疏散行為具有自組織特性，個(gè)體決策與系統(tǒng)指引之間的交互作用可能引發(fā)通道擁堵、踩踏事故等次生風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)有路徑規(guī)劃模型尚未有效納入群體行為動(dòng)力學(xué)參數(shù)，導(dǎo)致理論最優(yōu)解在復(fù)雜人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)。

（四）應(yīng)急預(yù)案可操作性不足

當(dāng)前綜合體火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案存在“重形式、輕實(shí)效”的設(shè)計(jì)缺陷。多數(shù)預(yù)案基于標(biāo)準(zhǔn)化模板編制，對(duì)建筑特有的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與功能業(yè)態(tài)差異缺乏有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。例如，餐飲區(qū)的高密度可燃物分布、影劇院的密閉空間特性、數(shù)據(jù)中心的精密設(shè)備防護(hù)等特殊場(chǎng)景，在預(yù)案中往往簡(jiǎn)化為通用性處置條款。這種“千樓一案”的編制模式，導(dǎo)致預(yù)案的關(guān)鍵行動(dòng)清單與實(shí)戰(zhàn)需求嚴(yán)重脫節(jié)，難以指導(dǎo)救援力量進(jìn)行精準(zhǔn)化處置。預(yù)案動(dòng)態(tài)更新機(jī)制與實(shí)戰(zhàn)演練深度不足形成惡性循環(huán)。建筑功能業(yè)態(tài)調(diào)整、消防設(shè)施升級(jí)、安全管理規(guī)程變更等日常運(yùn)維信息未能通過(guò)有效機(jī)制反哺預(yù)案修訂。桌面推演與實(shí)戰(zhàn)演練多停留于腳本化程序驗(yàn)證，缺乏對(duì)極端場(chǎng)景的壓力測(cè)試[3]

三、城市大型綜合體火災(zāi)救援指揮調(diào)度的優(yōu)化策略

（一）基于數(shù)字孿生的智能決策支持系統(tǒng)

構(gòu)建數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的智能決策平臺(tái)是信息感知瓶頸的核心突破口。該系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)需要突破傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的平面化局限，通過(guò)BIM模型與物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備的深度耦合，構(gòu)建具有時(shí)空連續(xù)性的三維火場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知網(wǎng)絡(luò)。基礎(chǔ)層集成建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)流，運(yùn)用邊緣計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)煙感報(bào)警、視頻監(jiān)控、人員定位等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的毫秒級(jí)融合處理。核心算法層引人動(dòng)態(tài)災(zāi)害演化模型，結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬與機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)火勢(shì)蔓延路徑、結(jié)構(gòu)失效概率、煙氣擴(kuò)散趨勢(shì)進(jìn)行多維度的預(yù)測(cè)推演。決策支持層開發(fā)可視化作戰(zhàn)沙盤，將熱力分布、人員聚集、救援力量部署等要素轉(zhuǎn)化為可交互的數(shù)字鏡像，為指揮員提供全景式態(tài)勢(shì)感知。系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)需要重點(diǎn)突破三個(gè)技術(shù)瓶頸。第一，建筑孔隙結(jié)構(gòu)的數(shù)字化重構(gòu)，通過(guò)激光掃描與點(diǎn)云建模技術(shù)精確還原電梯井、管道間等潛在煙氣擴(kuò)散通道；第二，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)機(jī)制，利用消防單兵裝備的實(shí)時(shí)回傳數(shù)據(jù)修正預(yù)測(cè)模型的參數(shù)漂移；第三，人機(jī)協(xié)同決策接口設(shè)計(jì)，將專家經(jīng)驗(yàn)庫(kù)與智能推演結(jié)果進(jìn)行加權(quán)融合，生成多套備選處置方案并標(biāo)注風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

（二）多層級(jí)協(xié)同指揮機(jī)制創(chuàng)新

構(gòu)建“平戰(zhàn)結(jié)合、縱橫貫通”的立體化指揮體系是破解協(xié)同困境的制度保障。在縱向?qū)用妫ⅰ艾F(xiàn)場(chǎng)指揮部-作戰(zhàn)單元-單兵終端”三級(jí)指揮鏈，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化信息交互協(xié)議實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)指令的穿透式傳遞。在橫向?qū)用妫O(shè)置跨部門聯(lián)席決策席位，賦予建筑結(jié)構(gòu)專家、醫(yī)療指揮官、交通調(diào)度員等專業(yè)角色聯(lián)合決策權(quán)，形成“專業(yè)建議－風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估-綜合決策”的閉環(huán)流程。關(guān)鍵制度創(chuàng)新包括建立彈性指揮權(quán)限清單，明確災(zāi)情升級(jí)時(shí)的指揮權(quán)自動(dòng)移交規(guī)則；開發(fā)多主體協(xié)同作戰(zhàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)消防車部署坐標(biāo)與120急救車行進(jìn)路線的動(dòng)態(tài)避讓規(guī)劃；制定聯(lián)合演練規(guī)程，定期開展包含結(jié)構(gòu)坍塌、群體踩踏等復(fù)合場(chǎng)景的實(shí)戰(zhàn)推演。協(xié)同效能提升需要聚焦三個(gè)突破點(diǎn)。首先，構(gòu)建價(jià)值排序量化模型，將生命救助、財(cái)產(chǎn)保護(hù)、次生災(zāi)害防控等目標(biāo)轉(zhuǎn)化為可操作的決策權(quán)重系數(shù)；其次，開發(fā)沖突消解算法，當(dāng)不同專業(yè)領(lǐng)域的建議出現(xiàn)矛盾時(shí)，自動(dòng)生成兼顧多方訴求的折中方案;最后，建立決策回溯機(jī)制，通過(guò)戰(zhàn)例復(fù)盤優(yōu)化多主體協(xié)同規(guī)則庫(kù)[4]。

(三)精準(zhǔn)化資源調(diào)度方案

構(gòu)建時(shí)空彈性資源分配模型是實(shí)現(xiàn)救援效能躍升的關(guān)鍵路徑。該方案的核心在于建立“需求-供給-效能”三維匹配算法，將救援資源分解為時(shí)間敏感性、空間依賴性、功能專用性三類屬性指標(biāo)。通過(guò)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法計(jì)算最優(yōu)調(diào)度路徑，在滿足高空云梯車展開半徑、排煙機(jī)器人作業(yè)環(huán)境等技術(shù)約束條件下，實(shí)現(xiàn)裝備部署與災(zāi)情熱點(diǎn)的動(dòng)態(tài)匹配。創(chuàng)新點(diǎn)包括開發(fā)資源效能衰減模型，量化裝備連續(xù)作戰(zhàn)時(shí)的性能衰減曲線；構(gòu)建資源置換規(guī)則庫(kù)，當(dāng)某類裝備短缺時(shí)自動(dòng)匹配功能替代方案；設(shè)計(jì)資源回收再部署機(jī)制，對(duì)已完成階段任務(wù)的裝備實(shí)施智能重定向。方案實(shí)施需要重點(diǎn)構(gòu)建三個(gè)支撐模塊。第一，建立建筑功能區(qū)資源需求圖譜，根據(jù)商業(yè)區(qū)、辦公區(qū)、地下空間等不同區(qū)域的災(zāi)情特征預(yù)設(shè)資源匹配方案庫(kù)；第二，開發(fā)交通路網(wǎng)承載力評(píng)估系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)優(yōu)化重型裝備行進(jìn)路線；第三，構(gòu)建資源效能監(jiān)測(cè)儀表盤，對(duì)裝備使用強(qiáng)度、人員疲勞指數(shù)、物資消耗速率進(jìn)行可視化預(yù)警。

（四)全周期應(yīng)急管理能力提升

實(shí)施貫穿建筑全生命周期的應(yīng)急能力提升工程是夯實(shí)救援基礎(chǔ)的治本之策。在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，建立消防韌性評(píng)估制度，將疏散通道冗余度、結(jié)構(gòu)耐火極限、救援作業(yè)面預(yù)留等指標(biāo)納人建筑審批要件。在運(yùn)維階段，構(gòu)建動(dòng)態(tài)預(yù)案管理系統(tǒng)，依托建筑運(yùn)維大數(shù)據(jù)平臺(tái)自動(dòng)捕捉業(yè)態(tài)調(diào)整、設(shè)備更新、人流模式變化等關(guān)鍵參數(shù)，觸發(fā)預(yù)案修訂預(yù)警。在培訓(xùn)演練層面，開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)，構(gòu)建包含煙氣擴(kuò)散、結(jié)構(gòu)異響、通信中斷等干擾要素在內(nèi)的沉浸式訓(xùn)練場(chǎng)景，提升指揮員在復(fù)雜環(huán)境下的態(tài)勢(shì)研判能力。能力提升體系需要強(qiáng)化三個(gè)著力點(diǎn)。首先，建立建筑消防數(shù)字檔案，整合設(shè)計(jì)圖紙、材料檢測(cè)報(bào)告、歷年演練記錄等關(guān)鍵數(shù)據(jù)；其次，構(gòu)建能力評(píng)估指標(biāo)體系，從監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)、災(zāi)后恢復(fù)三個(gè)維度開展年度效能審計(jì)；最后，形成知識(shí)管理閉環(huán)，將每次災(zāi)情處置經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化案例庫(kù)和培訓(xùn)課程。

結(jié)語(yǔ)

城市大型綜合體火災(zāi)救援指揮調(diào)度的優(yōu)化，是技術(shù)革新與制度重構(gòu)的雙向賦能過(guò)程。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)火場(chǎng)態(tài)勢(shì)的可視化推演，依托協(xié)同機(jī)制打破部門壁壘，借助精準(zhǔn)調(diào)度平衡資源供需，形成“感知-決策-處置”的閉環(huán)管理體系。這不僅為提升超大型城市復(fù)雜災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力提供了方法論支撐，還推動(dòng)應(yīng)急管理從被動(dòng)響應(yīng)向主動(dòng)防控的范式轉(zhuǎn)變。

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