基于火灾模型的消防应急平台架构和功能分析

李炜

辽阳市消防支队,辽宁 辽阳 111000

基于火灾模型的消防应急平台架构和功能分析

李炜

辽阳市消防支队,辽宁 辽阳 111000

火灾对人民群众的生命和财产安全能够造成严重的危害，本文主要针对大规模火灾提出了消防应急平台架构，并对其功能进行了深入分析。

火灾模型；GIS；消防应急平台

目前，我国很多城市受气候条件的影响，城市建筑木结构应用较多，且建筑稠密、道路狭窄，商业用途多样，造成火灾隐患也很大，面对巨大的火灾风险，为了避免大规模的火灾发生并形成火灾应急机制，成为这些城市急需解决的问题。传统的消防指挥系统对火灾模型的应用较少，对火灾的蔓延趋势、决策指挥完全依靠人为的经验进行判断。怎样对预测模型及火灾风险评估与地理信息系统相结合，进行快速、准确的应用，是实现对火灾动态预测、风险评估的有效途径，也成为现阶段消防指挥系统完善中的主要问题。

1消防应急平台系统架构

消防应急平台主要涵盖三个系统内容：信息获取、应急智能、决策指挥。基于地理信息系统技术，对基础空间信息与消防安全信息进行整合，对火灾进行模拟分析、消防应急指挥、风险评估及应急预案制定。其中，火灾预测预警模型在元胞自动机的区域火灾蔓延模型的基础上，综合火灾中人员疏散及损失评估模型，对火灾提出消防应急决策及指挥，大大提高了火灾安全管理及指挥的能力。

1.1 信息获取系统

该系统主要负责应急平台中对数据的数据集管理。

1.2 应急智能系统

该系统是对火灾风险进行分析、预测模拟及决策的关键部分，根据地理信息、气象条件等对火灾的发展进行预测，对火灾的危险性进行评估和分析，基于此，进行预案的设计及优化、决策及建议的处理等，最终形成可实施的应急预案。

1.3 决策指挥系统

根据系统的功能及设计流程，该系统有着承上启下的作用，是对指令的上传及下达的操作。

该平台的核心部分位于应急智能系统。木质结构的建筑容易受到火灾的危险，因此在应急平台中采用的模型应该以室外环境下的大范围火灾蔓延为主。环境因素与建筑材料因素决定了火灾蔓延的速度，不同风向及风速对火灾蔓延的区域及速度都有一定的影响。

火灾的发展速度及范围影响直接关系到火灾风险的大小，此外，火灾损失评估及人员疏散安全性判断也都是在此基础上进行的，所以，应急智能系统的设计主要体现在智能调度决策及火灾安全科学预测方面。因此本文的重点研究放在应急智能系统中火灾蔓延模型的架构及功能设计上。

该平台系统软件构架基于C/S的标准三层构架，即数据层、业务层和交互层。地理信息系统(GIS)采用ArcGIS 9.0，数据库软件采用Oracle 9i。系统环境以微软VS.NET 2003进行集成二次开发，系统框架如图1：

图1 消防应急平台软件框架图

2 消防应急平台原理及设计

2.1 信息获取系统

主要通过城市电子眼监控接入与显示、119接警接入数据的辨别来实现对火灾信息的获取。电子眼监控采用网络视频监控技术，通过网络对图像信息进行接入，获取信息。119信息的获取主要通过手工录入及网络传送的方式，手工录入是由接警员直接输入到系统上，然后经过数据格式处理以XML文本形式将火警信息发布到该平台上。

2.2 应急智能系统

2.2.1 数据库

（1）空间数据。采用GIS软件系统进行管理，主要包括城市地形图、地名数据库、行政区划图、建筑物数据库、道路数据库等。

（2）消防安全相关数据。主要采用空间信息与描述信息相结合存储的模式，主要包括消防中队数据库、重点单位数据库、医疗单位数据库、消防取水口数据库、电力线路数据库、物资供应数据库、避难场所数据库、法律法规数据库、气象数据库等。

2.2.2 模型库

（1）火灾蔓延模型。对于木质结构叫多的城市建筑而言，主要火灾威胁来自火灾的蔓延。城市火灾蔓延主要受三方面因素的影响：建筑区域、天气情况及建筑因素。建筑因素主要包含建筑面积、建筑材料、通风口面积及楼层的高度；天气因素主要是受风速和风向的影响；建筑区域特性主要包括房屋所处地域的道路及坡度情况、空地面积的方位及大小等。这些因素综合对火灾的蔓延情况进行影响。

（2）人群疏散评估模型。判断人群疏散主要根据可用安全疏散时间是否大于必须安全疏散时间，根据两个时间段长短的比较对灾害事故进行预测模拟。在空间地理信息的基础上，对城市范围的人员进行模拟疏散，并选择避难场所进行应急疏导及优化。

（3）火灾损失预测与评估。火灾中的财产损失可以根据火灾蔓延模型对应的元胞状态进行计算，人员伤亡根据疏散模型对建筑疏散的实际情况进行预测，这样就可以对火灾中的损失进行评估。

2.2.3 预案库

传统的消防预案多为纸质预案，其主要是在人为经验的基础上制定，缺乏针对性和科学性，查询苦难。而消防应急平台实现了预案的数字化，主要涉及包含两方面内容：一方面，在应急平台的GIS系统、数据库系统的基础上建立消防数字预案，利用计算机将纸质预案数字化，然后根据消防预案的主要环节对其进行结构化处理，形成具有针对性的数字预案。主要包括消防力量部署、人员配备、岗位任务、救援力量、灭火措施及方案、医疗救护调配、人员疏散等，直接检索数据库进行查询。另一方面，数字预案将火灾科学运用到预案的制定中，通过模型进行科学的计算，对重点建筑制定相应的保护预案，可以在系统内先假设火灾现场，通过对数据库的查看，了解周围建筑信息及环境，进行高效率、低成本的消防演练。

2.2.4 决策库

在数据库及GIS系统的基础上提供的辅助决策工具即为决策库。该系统是将火灾蔓延模型、火灾损失模型及人员疏散模型等与接警空间、消防力量、最佳路径等进行综合的分析，辅助火灾数据的模拟分析和处理，将接警到灭火的全过程效率进行提高，从而确定出一个灭火、疏散、救援方案，对火势蔓延的范围进行准确的判断，提高决策指挥的整体作战能力及现代化水平。主要涵盖以下方面内容：火灾发生地点的快速定位、责任救援队伍的确定、周边环境缓冲区快速查询、作战指挥方案的标绘、救援路线及疏散路线的优化选择等。

2.3 决策指挥系统

在常规指挥调度中最常用的是决策指挥系统，主要包含了通信、显示、电话接警及计算机网络等硬件系统。在应急指挥时，可以根据实际火灾场景在模型库的基础上进行实时计算，在预案实施动态调整的基础上，按照火灾的类型、火灾的等级、火灾发生的时间和地点、火灾现场信息、气象条件及交通状况等生成该阶段的灭火方案及救援方案。

[1]杜冬生.方少亮基于GIS和GPRS的消防监控系统研究[J].现代计算机, 2009(4).

[2]王富章,王英杰,李平.大型公共建筑物人员应急疏散模型[J].中国铁道科学,2008(4).

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.042