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基于GIS技术的火灾数字仿真与消防应急决策系统研究

发布者:易达瑞康 发布时间:2019年04月11日标签: 454人浏览过

一、前言
                
    由于经费等条件的限制,大部分的城市和小城镇仍然使用传统火灾报警与消防调度模式,该模式存在的一系列缺陷和不足,诸如人少事多警力不足的矛盾突出,片面强调消防通信指挥系统的建设,忽视了火灾数字仿真与消防指挥决策的有机结合,消防指挥决策主要取决于指挥员的主观判断和经验,由于有效信息难以获取,容易导致灭火决策的失误。火灾发生的每一过程和环节都与空间的地理要素密切相关,如发生的时空分布、强度与频度,社会经济易损性,损失评估,消防应急预案等。而消防指挥决策测是集多兵种作战的集体行为,根据复杂多变的灾情,选择佳的消防作战方案。因此,综合运用火灾科学、地理信息系统等多种学科技术用于消防应急指挥决策,建立一个能灵活查询各种有关信息、提前进行火灾分析模式、提供快速支援方案和辅助决策的火灾模式分析与应急决策系统,从而利用有限的人力、物力大限度地提高扑救效率、降低决策偏差,减少火灾损失,已成为新时期“数字消防”的发展方向与趋势。

火灾应急对讲机

二、火灾数字仿真与消防应急决策系统
                  
    在基础信息数字化和可视化的基础上,将火灾数字仿真与消防应急决策有机结合起来,建立火灾数字仿真与消防应急决策系统,提供消防业务上的数据处理、模拟分析、指挥调度以及控制显示等功能,明显提高从接警到灭火扑救过程中的各个环节的效率(确定火灾地点、输入环境信息、火灾蔓延模拟、火灾损失估计、消防栓查询,路径分析、火灾事件归档、查询消防预案、消防力量的调度与管理),快速确定灭火、营救、疏散方案以及各个时段的火灾蔓延范围,从而提高消防部门指挥决策的现代化水平和整体作战能力。
                      
1、系统运算流程
                  
    本系统从功能上可分为火灾危险性分析、火灾蔓延模拟、消防应急决策和火灾损失预测四部分。系统中有一系列专业分析模型,这些模型如何与消防扑救调度模式的融合,以及诸多模型相互之间的配合是系统实现的关键性技术问题。由于各个模型的运算是以其他模型的结果为参数,因此系统按照消防扑救调度模式设置模型的运算顺序,并在系统菜单中明确其操作步骤。
                      
2、火灾数字仿真与消防应急决策的融合
                  
    火灾数字仿真是在基础设施建模的基础上,利用计算机对火灾行为进行分析模拟,以评价或预测火灾的行为效果,为消防应急决策提供信息支持。消防应急决策是依据火灾对象的特点和现有消防力量等资源情况,合理的调配各类资源,使扑救活动既符合资源的约束条件,又能使消防扑救时间达到短。由于火灾现场具有不确定性和复杂性,指挥员做出决策考虑的因素很多,不仅要依据原有的灭火作战计划和系统资源分布,还应考虑消防车辆的状态等,重要的是依据火灾数字仿真的预测结果和指挥人员的综合判断能力,以小的投入,快的速度、有效的手段控制火灾的蔓延,以减少人员伤亡和财产损失。两者融合的技术保障是火灾数字仿真与消防应急决策系统的研究与开发,以计算机为基础和工具,应用决策科学及其有关的理论与方法,为决策者提供各种信息,辅助指挥员对火灾行为进行快速的估计和反应,在极短时间内制定出灭火方案。此外根据火灾危险性分析的结果,对火灾可能发生的区域作出大致估计,以便提前制定消防应急预案、。

 火灾救援对讲机                   
                         
三、火灾数字仿真
                       
1、火灾危险性分析
                   
    在日常消防管理工作中,需要知道区域内建筑物着火的危险程度,从而为火灾的预防,消防力量的配置提供依据。参照火灾发生的条件,运用从非常确定性概率方法,建立单体建筑物的火灾危险性分析模型;该模型综合反映了结构类型,可燃物存在与否及其可燃性,其它影响因素等一系列因素的综合影响,根据这些因素导致火灾发生的贡献大小,综合计算火灾发生概率的大小。
                       
2、火灾蔓延模拟
                   
    快速、准确的模拟火灾蔓延区域,预测具体某一时刻火灾发生的情况,使消防指挥员动态地了解火灾发展的过程,在消防扑救中具有重要意义。先通过接警查询核实火警电话的“真伪”,确定其所属的消防辖区,以及临近消防设施,救护医院等各方面信息。火灾蔓延模拟的关键问题是如何利用GIS模型化和可视化的手段描述火灾现象。火焰蔓延可以看成是火焰前锋不断引燃临近可燃物的一系列着火过程。目前的研究多限于森林火灾蔓延,而森林燃烧介质均为单一,因此大范围建筑物的火灾蔓延研究,应在传统的火焰蔓延数学模型的基础上,考虑建筑物自身的可燃性。除此之外,还应考虑环境因素如气象条件,包括气温、降雨、风速和风向。火灾的蔓延速度取决于温度、降雨、风速,而火的蔓延方向取决于风向。
                       
3、火灾损失预测与评估
                   
    运用火灾损失预测与评估,进行投资效益风险分析,从而确定减灾投入的决策。根据大致预测的火灾损失,从而初步确定火灾等级,为消防指挥决策提供科学依据,在消防日常管理中,做好基础资料的收集、储存和处理工作,及时更新人口、各类房屋结构的建筑面积、造价等数据。在火灾扑救时,利用系统预测的火灾蔓延区域与相关社会经济数据进行叠加分析,进行火灾损失的快速预测和评估。本系统中火灾损失预测与估计的内容,包括直接财产损失是指由于灾害破坏所造成的社会财物损失,包括建筑物自身破坏损失、室内财产损失和其它工程设施的破坏损失等。

消防对讲机

四、消防以及决策
                    
    消防应急决策是依据火灾对象的特点和现有消防力量等资源情况,合理的调配各类资源,使扑救活动既符合资源的约束条件,又能使消防扑救时间达到短。消防调度员根据现场人员报告的火情及发展趋势进行消防中队派出和归队等调度安排。首先确定、火警地点所属的消防辖区,以及临近消防设施、救护医院等信息,然后判断是否为易燃易爆、高层建筑政府机构等重点消防单位。对于一般火警,只需责任中队要到现场,对于重点单位的火警,则需出动联动中队。消防指挥中心根据平时制定的消防应急预案,调度合适的人员和车辆增援灭火,如指挥员、灭火队员、水罐车、防化救援车、泡沫车等,并通过计算机与网络向消防中队发出指令。并在消防力量出动并到达现场,根据反馈的实际情况及火灾数字仿真结果,判定是否增援。如需增援,则向相关中队发送出动命令。当火灾妥善处理和中队归队后,调度员进行警情登记后,火警处理内容及警情反馈信息一并进入火灾灾情数据库。
                     
    由于火灾灾情一直发生着动态变化,特别是在消防对接警、途中、到场三个阶段内,所以要综合考虑报警信息、火灾蔓延模拟、指挥员现场观察、或是发展等因素,保证出动力量的合理、及时和有效。本系统根据火势蔓延模拟的结果,科学合理地指定现场指挥部的位置,划定警戒区的范围,查询医疗、供气、供电、交通等机构的信息



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