火災風險約束下城市消防站布局與應急救援能力提升策略

摘要：當前，城市高層建筑、地下空間、危化品場所等復雜區域數量明顯增多，火災風險呈現出高密度、多災種、突發性特點。基于此，以火災風險約束為背景，針對城市消防站布局與應急救援能力展開分析，提出城市消防站布局調整方案與應急救援能力提升策略，旨在進一步提高城市消防站的救援能力，搭建現代化消防體系，保障人民群眾生命財產安全。

關鍵詞：火災風險約束；城市消防站布局；應急救援能力

隨著城市規模逐步擴大，人員密度呈現上升趨勢，建筑設施的復雜程度也日益提升，對城市安全管理提出了全新要求。作為城市安全威脅之一，火災可能造成人員傷亡與財產損失，對城市發展建設與人民群眾安全產生威脅。因此，需要調整城市消防站規劃布局，提高其應急救援能力，以保障城市安全，提高災害應對效率。以火災風險約束為切入點，針對城市消防站布局與應急救援能力提升展開分析，已成為一項重要課題。

1 火災風險約束下的城市消防站布局調整

1.1" 定位-分配（LA）模型

定位-分配模型為數據工具，其作用為分析設施選址與資源配置。將其應用于消防站布局中，可以幫助管理人員確定消防隊最佳位置與合理數量，確保對消防需求點進行全覆蓋，實現消防快速響應。

1.1.1" 數據收集與處理

收集城市各區域包括歷史火災記錄、建筑類型、人口密度等信息在內的火災風險數據。借助地理信息系統（GIS）技術對數據進行可視化處理，繪制火災風險等級布局圖。了解城市道路網絡、交通流量等交通數據，以保證消防響應時間計算結果的準確性[1]。

1.1.2" 模型構建

以火災風險等級布局圖與交通數據網絡為基礎完成LA模型搭建。在模型中，選擇居民區、商業區等消防需求點為需求節點；選擇預備消防站位置為設施節點；選擇最小化消防響應時間、最大化消防需求點覆蓋率等為目標函數；選擇消防站數量限制、消防站服務半徑等條件為約束條件。

1.1.3" 模型求解

選擇遺傳算法、模擬退火算法等完成LA模型求解工作。依托迭代計算，計算滿足目標函數與約束條件的消防站最佳位置與數量。

1.1.4" 結果分析與優化

對求解結果進行分析，評估消防站布局的合理性和有效性。根據評估結果，對消防站布局進行優化調整，以進一步提高應急救援能力。

1.2" 計算原理

以迪克斯特拉（Dijkstra）算法為基礎，對消防站覆蓋區域、最短路徑和就近消防站的求解進行研究。采用廣度優先的思路，從起點開始，逐步向外擴張，每擴大一條路徑上的鄰域，并對其進行更新，直到遍歷所有點為止，這里的距離可以是長度、時間、費用等。算法假設v1至vn的最短路徑是{v1，v2，……vn}，則{v1，v2，……vn}也是v1至vn的最短路徑，其中1≤i≤n。這種算法的主要思想是：在求最短路徑時，確定起點，添加子集合P與Q，其中P集合只包括起點，Q集合包括除起點以外的其他點（含頂點至起點的距離，Q中某頂點的距離表示起點至該頂點的距離，與起點相鄰的頂點距離為實際數值，與起點不能直接相鄰的頂點的距離為∞）。從Q中尋找與起始點最近的一個點，并在此基礎上向P移動這個點，從Q移動這個點，并對Q中每個點到起始位置的位置進行更新，這樣反復進行，直到所有的點都被遍歷完畢，也就是Q是空的。比如，在圖1中，求出從A到F之間的最短路徑，可以分成6步。

第一步：把起始點A放在集合P上，并且把從A到開始的路線距離記為0，用A（0）表示，把除了A以外的其他頂點都放到集合Q里，把每個頂點到A的距離都記下來，鄰近的頂點B、C是B（3）、C（5），其他不是直接鄰近A的頂點是∞，得到集合P={A（0）}，Q={B（3），C（5），D（∞），E（∞），F（∞）}。

第二步：將從集合Q中到起始點A的路線最短的點B置進集合P內，并對集合Q內任意點到A的路線距離進行再計算。C和A是有聯系的，所以，路線的距離不會改變。剩下的D、E、F并不連接到A，所以，要對它與組P中每個結點的距離進行再次計算，求出與A之間的最近距離。在D、E、F中，D和B是直接鄰近的，B-D等于6，由此得出A-B-D最短是9，用D（9）表示。則集合P={A（0），B（3）}，Q={C（5），D（9），E（∞），F（∞）}。

第三步：在Q中，將離A路線最近的C（5）移入集合P，并對Q內的點的間距進行更新，得到集合P={A（0），

B（3），C（5）}，Q={D（9），E（12），F（∞）}。

第四步：在Q中，將距A路線最近的D（9）移入集合P，并對Q內的點的間距進行更新，得到集合P={A（0），

B（3），C（5），D（9）}，Q={E（12），F（13）}。

第五步：在Q中，將距A路線最近的E（12）移至集合P，對Q中的點之間的距離進行更新，將F附近的點變成D、E，它們與A之間的最短距離分別是D（9）、E（12），相應的F距離A是13，所以，更新F的距離之后是13。得到集合P={A（0），B（3），C（5），D（9），E（12）}，

Q={F（13）}。

第六步：將Q中剩下的F點移入集合P中，集合P={A（0），B（3），C（5），D（9），E（12），F（13）}。此時已遍歷全部的節點，得到各節點與起點A的最短路徑距離，其中A至F的最短路徑為13，（A→B→D→F）。

1.3" 約束條件

1.3.1" 模型約束

以住宅小區、商業區等消防需求點作為需求節點，消防站可能存在的場所則作為設施節點。在設定火災響應時間和火災需求點覆蓋范圍等指標時，需要綜合多種限制。消防服務站的規模是制約城市消防設施發展的一個主要制約條件，城市的消防設施是有限的，不能無限制地建造，需要根據城市規模和財政預算等多方面因素，對其進行合理的規劃。消防站的服務半徑也是一個重要限制因素，每一個消防站都有它自己的服務區域，如果超過了這個區域，就不能對火情做出快速反應，需要保證消防站的布置能夠將所有的需求點都包括在內。

1.3.2" 算法約束

該方法需要在消防設施數量、服務半徑等限制下，采用迭代式求解方法，找到滿足消防響應時間最短、消防需求點覆蓋度最大等優化指標的消防站點及數量。該方法通過對求解空間的查找，對目前的求解結果進行檢驗，如果不符合，就對其進行修正，直到發現全部的限制和最終的優化結果為止[2]。

1.3.3" 結果約束

通過對其解的分析，在評價消防設施布置方案的合理性與正確性時，應根據其限制條件來判定其可行性。比如，核查消防設施的數目是否超標，各個需求點是否在其覆蓋范圍之內。在此基礎上，基于評價的消防站布置方案，也要在一定的約束范圍之內，不能打破消防站數量和服務半徑等指標的制約，從而保證最優選址方案能夠更好地滿足當地的實際需要，并能夠更好地提升城市的應急救災能力。

2 火災風險約束下城市消防站應急救援能力提升策略

2.1" 提高人員素養

受城市化建設程度影響，火災風險復雜程度日益提高，對消防員專業技能、應急反應能力以及心理素質提出了較高要求。為提高消防員綜合實力，在日常訓練階段，除需開展火災撲救、搶險救援等基礎技能專項訓練，還需開展拓展技能訓練，如開展新型建筑材料知識學習、新能源技術學習、新型火災處置方法訓練、特殊火災處置方法訓練等，在保證救援安全性的基礎上提高救援速度。鑒于火災現場情況瞬息萬變，應開展實戰訓練，以此來提高消防員的隨機應變能力。通過模擬現實火災場景，提高消防員的應急反應能力與團隊合作意識，規范滅火流程及作業章程。同時，在模擬現實火災場景時，應遵循多元化原則，確保消防員可以應對不同類型建筑火情，確保其自身安全。

2.2" 提升裝備水平

火災發展速度迅猛，滅火裝備的水平直接關乎最終救援成效，同時也對保障消防員的人身安全起著至關重要的作用。因此，提高消防站裝備水平，是當前城市消防隊伍建設的重點工作之一。在社會不斷發展的當下，傳統滅火設備已難以滿足日益復雜的消防救援需求。鑒于此，城市消防站應引進智能化救援設備、高效滅火設備等先進裝備，并將其靈活應用于消防救援工作當中，以提升救援效果，確保救援安全[3]。

2.3" 完善指揮體系

科學、完善的應急救援指揮系統是消防隊伍快速、精準、高效完成救援工作的核心。第一，應保證指揮系統具有科學、合理的組織架構，明確各部門管理人員及救援人員職能與權限，確保在面對火災事故時可以迅速做出響應，避免出現指揮混亂情況，提高決策的科學性。第二，引進信息化設備。信息傳遞效率與準確性可以決定救援效果。引進信息化通信系統，可以提高智慧信息傳遞效率與精準性，確保各個救援單元可以明確自身職能，提高救援的針對性。

2.4" 優化綜合保障機制

在應對火災等突發事件時，高效、全面的綜合保障機制能夠確保救援行動的順利進行，為消防隊員提供堅實的后盾支持。首先，要重視對物資的調配和統籌，按照救災的現實需要，對物資進行科學調配，以保證在緊急情況下，可以快速調動充足的物資進行救災[4]。在此基礎上，加強跨部門、跨地域的協同和聯系，達到資源共享、優勢互補的目的，從而提升整個搜救效率。其次，加強后勤保障工作。在滅火作業中，消防員要求有足夠的補給，有較好的休息條件。因此，要有完善的應急物流系統，保證搶險救災物資的快速補給與更新，使消防員有一個舒適安全的休息環境。最后，注重科技支撐和創新驅動。為進一步提升救災工作的智能化、精準化水平，必須大力推廣和運用現代科學技術。同時，充分調動消防員的創造性與想象力，積極探尋滅火救援的新方法和新途徑。

3 結束語

綜上所述，通過運用定位-分配（LA）模型等數學工具，結合迪克斯特拉（Dijkstra）等算法，可以對城市消防站進行合理布局，確保在突發情況下能夠迅速響應并有效控制火情。提升消防隊員的專業技能、應急反應能力和心理素質，引進先進的消防裝備和技術，完善指揮體系和綜合保障機制，是提高城市消防隊應急救援能力的關鍵舉措。通過合理布局消防站與提升應急救援能力，可以有效降低火災風險，保障人民群眾生命財產安全，推動城市的和諧穩定發展。

參考文獻

[1]張俊，霍非舟，張欽欽，等.考慮火災風險與多級覆蓋的城市消防站選址優化[J].中國安全生產科學技術，2024，20（8）：143-149.

[2]王雅榮，趙海鵬，周慰濤，等.整合多因素影響的城市消防站布局優化實踐[J].消防科學與技術，2024，43（4）：551-556.

[3]趙元新，李虹，宋亞婷，等.基于GIS網絡分析的城市消防站布

局與改進研究：以武漢市為例[J].科技創新與應用，2024，14（4）：

83-88.

[4]劉謙.城市消防站設計與城市發展需求的問題及研究[J].水上安全，2024（1）：110-112.