火灾科学需深入研究的课题探讨

李引擎研究员

（中国建筑科学研究院，北京 100013）

0 引言

随着社会发展、人类进步和城市变迁，传统的消防概念和消防技术被赋予新的内涵。我国火灾科学在理论、方法及技术设备等方面向系统化、实用化和国际化方向发展。笔者根据多年的工作实践及调研了解，认为我国火灾科学发展的整体思路是：实现一个目标：最小的火灾损失和最快的恢复能力；融合一个理论：多尺度多因素关联防御的综合防火理论；开发一个模式：火灾多元交互技术和多专业综合考虑的设计模式；搭建一个平台：城市防火信息集中管理和统一救助平台；培育一个团队：综合火灾的理论、设施、救助和维保一体的科技团队；创建一个体系：建立政府主导、保险支撑、法人主责、全民参与的防控体系。基于这个整体思路，笔者就当前火灾科学需要深入研究的课题提出个人看法。

1 城市消防规划相关研究

于数理统计的数据分析程序，为定量评估和规划提供支撑；最后，建立基于地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的数据呈现方法及动态的消防规划评估。

城市消防规划包括城市消防安全布局、消防站、消防供水、消防通信、消防车通道、消防装备等内容，它是一项方针、政策性很强的综合性技术工作，应遵循规范性、协调性、兼容性、综合性的原则。在城市消防规划领域，笔者建议从以下4方面加强研究。

1.1 消防规划系统方法研究

我国消防规划起步较晚，理论深度不够，建议：搜集分析现有消防规划的研究成果（如基本原则、基本内容、规划深度等），建立消防规划的系统全局理论，并根据区域发展规模、空间发展规划、区域经济结构等进行消防规划的方法研究，建立适合我国国情的消防规划系统理论方法。

1.2 特殊区域消防规划研究

针对历史街区、传统村落、仿古建筑等特殊区域的特殊性，建议：开展特殊区域的消防安全布局、消防给水等市政设施规划原则，及政府消防力量和社会消防力量的优化配置等方面的研究。

1.3 区域火灾风险定量评估

目前，我国在定量的以区域为尺度的火灾风险评估及消防规划领域的理论研究和工程实践方面均较为薄弱，而且在定量评估与消防规划的结合上仍没有较为统一的方式及解决思路。因此建议：第一，在理论研究中，要搜集探索区域火灾风险定量评估方法，分析各方法的适用范围。在工程实际中，要以事实或数据为基础，通过逻辑分析和经验判定，做出最符合区域实际情况的结论；第二，为提高消防规划的科学性，要在定量火灾风险评估基础上，开展消防规划的方法研究；第三，构建评价准则，进行消防供水、消防力量建设等的优化配置研究，实现消防规划的动态评估。

1.4 消防物联网与消防规划关联研究

为了使物联网技术与消防规划有效衔接，建议：进行消防物联网与消防规划关联研究。首先，基于消防规划和评估内容挖掘定量消防规划和评估的数据需求分析；其次，建立数据分析平台，开发基

2 高大空间建筑防火设计综合方法研究

目前，高大空间建筑防火设计综合方法研究的综合性和深入性还不够，建议从下面几个方面加强研究。

2.1 高大空间建筑防火分隔方式

相对于采用隔墙的传统防火分隔方式，高大空间建筑防火分隔方式具有特殊性。建议：第一，高大空间建筑要合理划分防火分区。将建筑内具有独立疏散条件的区域设置独立的防火分区，与其他空间进行有效地防火分隔；第二，高火灾荷载区域要单独划分防火单元和防火舱。对高大空间建筑内的高火灾荷载、人员流动小、无独立疏散条件的区域应采用防火单元的处理方式，但防火单元面积的合理确定是问题的关键。防火舱可确保将火灾影响限制在局部范围内，以实现大空间开敞布局的需要，但是防火舱罩棚的耐火度、火灾规模及顶棚下要求安装的火灾自动报警系统、自动喷淋系统和排烟装置则需要系统考虑、合理布局；第三，固定消防设施和内装修设计关联研究。对固定消防设施及可燃装修材料使用范围的关联性与合理布局，自动灭火系统对火灾荷载区域进行保护的关系等要有针对性的研究。

2.2 高大空间建筑防排烟系统设计

高大空间建筑防排烟系统设计应通过性能化分析确立，具体步骤：第一，制定烟气控制系统策略；第二，选择火灾场景；第三，确定计算方法，选择计算工具；第四，建立模型进行模拟；第五，模拟结果处理与分析；第六，防排烟系统优化设计。

2.3 高大空间建筑探测报警方式设计

由于高大空间建筑内火灾产生的烟气蔓延特点、烟气浓度和温度变化特征的特殊性，在进行高大空间建筑探测报警方式设计时，要注意：高大空间建筑的感烟探测器应具有较高的灵敏度，且不宜采用感温探测器；还应考虑火灾烟气层化现象（又称热障现象）的影响。

2.4 高大空间建筑综合防火策略

针对实际中存在的消防安全问题，高大空间建筑综合防火策略应包括：第一，保障人员安全疏散；第二，控制火灾蔓延；第三，减少对运营干扰；第四，保障结构安全，对可能受到火灾影响的所有钢结构构件进行系统的耐火度分析并确定相应保护措施。

3 多层地下交通枢纽防火研究

由于多层地下交通枢纽具有人员密集、空间较封闭、疏散救灾困难等特点，容易造成群死群伤事故。因此，要有针对性地对多层地下交通枢纽开展安全问题的系统研究。

3.1 多层地下交通枢纽危险性分析和烟气控制

一般研究步骤为：首先，对多层地下综合交通枢纽各功能区的火灾危险性进行分析，如地铁车站常规的火灾危险源分析；地下商业区火灾危险性分析；火车进站与候车厅连为一体布局的火灾危险性分析；行人交通与商铺连接部位的火灾危险性分析；车行隧道火灾危险性分析等。然后，分析研究各区域烟气流动，从而有效的控制烟气流动以降低烟气造成的危害。例如：为了分析地铁烟气流动，可对地铁车站进行热烟实验、排烟工况测试及数值模拟分析，以验证在地铁站台或站厅层发生火灾时，消防系统能否有效地启动、能否控制火灾烟气在地铁站内的蔓延以保障人员的安全疏散。最后，给出适用于交通枢纽的新型烟气控制方式。在研究过程中，一定要特别关注：第一，地下交通联系通道，它兼顾城市联系通道、国铁出站通道、地铁换乘通道及地下停车场、出租车通道和公交换乘等；第二，在地下联系通道的消防设计中，防排烟设计是重点需要考虑的问题之一，是需要通过大量的安全研究，给出联系通道内采用机械排烟和自然排烟应该遵循的设计原则和实用方法。

3.2 多层地下交通枢纽人员安全疏散

多层地下交通枢纽人员安全疏散研究方面，需关注：

（1）行人特征参数调查。建议：需通过统计分析研究，建立地下多层综合交通枢纽内，大厅、平面通道、楼梯及坡道内行人交通流模型，即行人的流量、密度、速度模型。

（2）安全疏散影响因素研究。建议：第一，用安全疏散分析模型分析人员逃生时的从众心理比例，得到不同情况下的疏散结果；第二，研究安全疏散过程中，人员滞留率、密度与疏散时间之间的关系；第三，在对行人特征参数调查过程中，对速度、流率等参数进行分布规律研究；第四，用可靠性分析理论方法，对疏散计算结果进行可靠性分析。

（3）安全监控体系的建立。多层地下交通枢纽安全监控中心在事故预防管理和应急管理中发挥重大作用。

4 城市综合管廊消防技术的研究

城市地下综合管廊是目前国家确定重点支持的民生工程，综合管廊能够积极有效的拓展城市地下空间，避免城市动辄“开膛破肚”。目前《城市综合管廊工程技术规范》（GB 50838-2015）[1]的条文内容比较简单，特别是电力舱、电信舱的消防保障措施的可操作性不足，其科学性和合理性有待进一步提高。而且在防火封堵方式及材料选择、试验验证方法，火灾探测器的选择、探测区域划分及联动控制，自动灭火系统的适用性，灭火分区划分等方面缺少系统深入的研究分析。此外，在综合管廊燃气舱泄漏及应对措施方面的研究较为薄弱，特别是防火分隔方式、灾害的预警、报警及联动控制和灭火救援预案方面尚未形成系统科学的动态解决方案。因此，从科学和实用的角度看，建议开展下面6个方面的研究工作。

4.1 综合管廊火灾蔓延特点

综合管廊的火灾蔓延受火源位置、舱室特点、可燃物类型和综合管廊的规模、材料、布置和敷设特点等影响，会呈现出不同火灾蔓延方向、蔓延速度、空间温度分布特征。为提供科学、合理的消防系统设计方案，建议：针对电力舱、电信舱的火灾蔓延特点进行深入分析，对燃气舱的燃气泄漏扩散过程进行研究。

4.2 防火分隔方式的合理设置

目前各地对综合管廊防火分隔方式的设计要求和具体做法并不统一，现行的防火封堵检验方法并不适用于综合管廊的断面特点，建议：在分析综合管廊火灾蔓延特征的基础上，通过实体试验，针对不同分隔部位的特点，有针对性的提出防火分隔设计要求和具体做法。

4.3 火灾自动报警系统的选择和联动控制

在火灾自动报警系统的选择和联动控制研究领域，建议：通过建立火灾数值模型和进行实体试验，提出适用于综合管廊的早期火灾探测报警系统的选择方案、火灾探测区域划分原则及关键参数的设置要求；火灾自动报警系统与灭火系统联动控制研究；通过建立燃气扩散数值模型，提出适用于燃气舱的可燃气体泄漏的预警技术。

4.4 自动灭火系统的选择和设置

由于管廊的自动灭火系统的相关标准规范尚不健全，缺乏在综合管廊应用方面的科学性和适用性研究，在自动灭火系统的选择、灭火分区划分等方面争议较大，建议：通过火灾数值模拟及实体灭火试验，针对综合管廊的构造形式，提出综合管廊电力舱、电信舱灭火系统的设置方案、系统设备的选用方案、系统关键设计参数的确定等。

4.5 应急逃生系统的设计方法

实际工程在应急逃生方面的考虑较少，一旦发生火灾，现场检修人员的逃生及灭火救援工作缺乏具体的技术方案，建议：通过火灾数值模拟，考虑火源位置和规模的不同，提出逃生距离、逃生方向等设计要求，优化火灾发生时的逃生与救援路径，完善具体实用的应急逃生预案。

4.6 建立综合监控平台

在此领域，建议从以下2方面加强研究：第一，研究城市综合管廊智能视频图像火灾探测、灾害事件监测和视频监控系统三合一或多合一整合技术，提出设计方案；第二，研究城市综合管廊灾害事故及灾害耦合综合特征，建立综合技术合一的监控平台。

5 安全疏散心理和机理研究

建筑物火灾时，人员疏散过程可分解为3个阶段：察觉火警、决策反应和疏散运动。实际需要的疏散时间取决于火灾探测报警的敏感性和准确性，察觉火灾后人员的决策反应，以及决定开始疏散行动后人员的疏散流动能力等。紧急状态时，建筑物内人员的安全疏散要满足2项基本要求：第一，需保证建筑物内所有人员在可利用的安全疏散时间内，均能到达安全的避难场所；第二，疏散过程中不会由于长时间的高密度人员滞留和通道堵塞等引起群集事故发生。人员安全疏散受诸多因素影响，情况比较复杂，因此，在进行安全疏散心理和机理研究时，要特别关注疏散通道和安全出口的设置、疏散通道内的群集流动现象、疏散通道内的群集流动系数、人员的物理状态、火灾烟气的影响、人员的心理因素等因素对人员安全疏散的影响。

6 火灾自动报警系统的关联研究

我国使用的火灾探测器虽然都进行了智能化设计，但由于基础性以及环境关联性的研究较少，故还有很大的深入研究空间。

6.1 网络化

火灾自动报警系统网络化是用计算机技术将控制器之间、探测器之间、系统内部、各个系统之间以及城市“119”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报警系统实行网络监控管理，使各个独立的系统组成一个大的网络，实现网络内部各系统之间的资源和信息共享，使城市“119”报警中心的人员能及时、准确掌握各单位的有关信息，对各系统进行宏观管理，对各系统出现的问题能及时发现并及时责成有关单位进行处理，从而弥补现在部分火灾自动报警系统擅自停用，值班管理人员责任心不强、业务素质低、对出现的问题处置不及时、不果断等方面的不足[2]。

6.2 智能化

火灾自动报警系统智能化是使探测系统主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模糊逻辑和人工神经网络技术等进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。发生火灾时，能依据探测到的各种信息对火场的范围、火势的大小、烟的浓度以及火的蔓延方向等给出详细的描述，甚至可配合电子地图进行形象提示以实现各方面快速准确反应联动。在大型建筑中使用全智能型火灾自动报警系统，可提高系统巡检速度、稳定性和可靠性[2]。

6.3 多样化

我国目前应用的火灾探测器按其响应和工作原理基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及2种或几种探测器的组合等，其中，感烟探测器一枝独秀，但光纤线性感温探测技术、火焰自动探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。此外，将纳米材料制成气体探测器或离子感烟探测器，用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警，也是重点研究开发内容[2]。

设备间可以用无线技术进行连接，形成有线、无线互补。而且各探测器之间也可进行数据信息传递和交流，使探测器的设置从枝状变成网状，探测器不再是各自独立的，使系统间、设备间的信息传递更方便、更可靠。

6.4 小型化

火灾自动报警系统的小型化是指探测部分或者说网络中的“子系统”小型化。此时系统中的中心控制器等设备就会变得很小，甚至对较小的报警设备可以不再独立设置。这样火灾自动报警系统安装、使用、管理就变得简洁、省钱、方便[2]。

6.5 社区化

目前我国火灾自动报警系统主要安装在公共建筑上，随着我国经济的不断发展、人们安全意识的增强、火灾自动报警系统的进一步完善以及智能化程度的提高，在社区家庭积极推广应用防盗、防火联动报警装置或独立式感烟探测器，对预防居民家庭火灾是非常必要和行之有效的措施[2]。

7 建筑防排烟技术研究

发生火灾时，有效地控制烟气流动和蔓延，对确保人员疏散安全，改善灭火条件是极为重要的。因此在建筑中设置一套良好的防排烟系统是必要的。影响建筑火灾的烟雾蔓延流动的因素主要有烟囱效应、浮力、扩散力、风力和通风空调系统等。在建筑防排烟技术研究领域，建议关注以下几点。

7.1 正压送风系统

对建筑正压送风系统进行检测时，普遍存在加压送风量不合理、正压指标不符合要求等问题，且在设计和技术层面一些共性问题也尚待解决，主要有：第一，建筑内机械加压送风量的计算方法有多种，不同方法的计算结果差异较大；第二，正压送风量的计算公式中主要有楼梯间和前室内正压值、开启门洞的风速2个指标。实际情况是紧急状态下不同楼层的人员安全疏散时，楼梯间内泄压情况十分复杂，各楼层楼梯间与前室之间的门、前室与走道之间的门所开启数量和组合关系是随机不定的。另外，计算公式中其他参数（如附加系数、不同形式门或阀门的漏风量等）都需要深入研究；第三，高层建筑楼梯间压力分布与风机设置位置紧密相关，近风机楼层正压值较大，往往超标，远风机楼层正压值较小，达不到规范要求，当楼梯间与前室共用系统时，压力分布更为复杂。因目前还缺乏较为成熟的压差调节技术或装置，故在楼梯间内形成较为均衡的压力分布很难实现。开展加压有效性和楼梯间防烟安全性，以及压差调节控制技术的研究是必要的。

7.2 防烟分区控制

防烟分区是配合排烟系统共同作用的重要部分，其划分过小，容易造成成本增加，划分过大，可能造成烟气影响范围扩大。我国原来规定防烟分区面积不应超过500m2，在《地铁设计规范》（GB 50157-2013）[3]中，已将防烟分区面积放宽至2000m2，在现阶段关于防烟分区面积控制指标需科学论证。

7.3 大型商业综合体室内步行街烟气控制

目前有关室内步行街烟气控制方式及其合理性仍然缺乏系统性研究和清晰的结论，是消防设计与验收的难点。有必要开展相关的研究工作和现场试验，验证自然排烟的效果，分析研究步行街二级排烟、三级排烟烟控方案的有效性，优化烟控方案和补风方式，以便为室内步行街类项目性能化设计提供参考依据。

7.4 超高中庭内烟气填充规律与排烟技术

中庭形态特征变化会造成火灾烟气蔓延规律的改变，因此中庭分类显得异常复杂，到目前为止国内外还没有明确合理的中庭分类办法。超高中庭是伴随超高层建筑发展出现的新颖建筑形式，体型纤瘦，高度很高，而开口面积较小，火灾烟气控制显现出明显的特殊性。关于烟气自然填充规律以及排烟量确定，大都是以区域模型和自由发展的轴对称锥形烟羽流为理论基础，由房间火灾模型发展而来。这种由小型火灾实验得到的烟羽流理论运用于中庭这样的大空间，尤其是对于高而窄的中庭，其适用情况存在诸多不确定。因此建议：在该类中庭内，烟气发展规律、相关参数计算方法以及烟气的控制技术均有待更深入的研究。

7.5 室外环境对排烟效果、排烟设备的影响作用

火灾时自然排烟效果受室外环境影响显著，因此推动自然排烟形成机制、受室外风速和风压的影响规律、相关合理技术措施等方面的研究工作以及必要的实践验证工作是需要的。机械排烟同样会受到室外环境的影响作用，在某些特定情况下，这种影响不能忽略。在超高层建筑中，室外环境风速、风压对排烟设备本身工作性能、选型的影响作用以及排烟设备在超高层建筑中的设置分布亦有待开展研究。

7.6 消防补风系统

建筑消防补风系统与排烟系统的耦合作用及其有关的设置要点、技术细节，国内外开展的研究工作远比排烟系统少得多。关于消防补风方法、补风效果、补风量的确定、补风造成建筑内压力分布和气流组织的变化等问题都还需要进一步的明确和研究，尤其超高层建筑更值得关注。超高层建筑往往较为密闭，火灾时排烟效果受到多种因素的制约，其中补风是保证排烟效果的一个重要条件，开展补风量、补风口位置、取风口与排烟口位置研究是一项新的课题，为解决超高层建筑防火、保证人员安全创造有利条件。

8 建筑结构耐火性能研究

从上个世纪50年代起，发达国家开始重视结构抗火研究。“9.11”事件发生后，国外加快了火灾环境下建筑物结构安全性的研究，如火灾下建筑整体结构的反应、承载能力和破坏特性的研究；结构的火灾风险和可靠度评估；基于性能目标要求的建筑结构抗火设计等，力图建立结构的整体防火计算体系。

8.1 考虑建筑结构整体性影响的抗火设计方法

《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）[4]只针对单个构件提出了构件防火保护方法，而且主要是针对简支梁、简支柱提出的，而实际建筑结构中，由于受结构整体性影响，各结构构件的受力状态不同，导致其耐火性能不同，如简支梁的耐火性能与框架梁的耐火性能不同。考虑建筑结构整体性影响的结构构件抗火设计方法是比按单个简单构件进行抗火设计更加科学合理。因此，建议开展考虑建筑结构整体性影响、考虑结构构件实际受力状态的建筑构件抗火设计方法的研究。

8.2 巨型结构构件抗火设计方法

近年，各大城市超高层建筑不断涌现，在这些超高层建筑中，由于建筑高度很大，采用了截面尺寸超过常规尺寸的结构构件，称为巨型结构构件。在《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）[4]及已有的科研成果中，巨型结构构件抗火设计方面是空白，导致这类结构构件的抗火设计缺乏依据。因此建议：开展超高层建筑结构中应用较广的巨型钢管混凝土巨型柱、型钢混凝土巨型柱等巨型构件耐火性能及抗火设计方法的研究。

8.3 实际火灾下建筑结构力学行为及其抗火设计方法

《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）[4]及结构抗火设计中多采用ISO 834标准升温曲线，该升温曲线只针对建筑空间较小情况下发生轰然火灾的一种标准处理。针对体育馆、航站楼等空间较大的建筑，其火灾一般为局部火灾，如果采用ISO 834标准升温曲线，将会造成抗火设计结果不科学与不合理。因此建议：探讨实际火灾升温-降温对建筑结构实际受力行为的影响，进行实际火灾下建筑结构力学行为及其抗火设计方法研究是必要的。

8.4 大跨钢结构、预应力钢结构抗火设计方法

大跨钢结构、预应力钢结构主要用于大型公共建筑，这类建筑人员密集，可燃物分布复杂，而且防火分区面积相对较大。这类大跨钢结构的构件繁多且细长，火灾作用下结构构件将会产生较大的温度内力，温度内力增加将会导致受压构件发生屈曲破坏，受拉构件发生拉断，从而有可能引起整体结构的连续性倒塌破坏。因此建议：开展考虑大跨钢结构几何非线性、材料非线性及火灾下导致的结构温度内力的抗火设计方法研究。

8.5 火灾下建筑结构倒塌机理及抗倒塌设计方法

火灾情况下建筑结构整体倒塌造成的后果十分严重，而目前尚缺乏建筑结构火灾情况下倒塌破坏机理的研究。因此建议：对火灾下钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构的倒塌破坏规律进行研究，提出上述结构火灾下的抗倒塌设计方法，为相关规范编制提供参考依据。

8.6 建筑结构火灾后力学评估及修复加固方法

除火灾下部分已倒塌的建筑结构，其他未倒塌的建筑结构仍具有一定的承载能力，对火灾后建筑结构的性能评估是火灾后建筑结构处理的首要工作。因此建议：进行建筑结构火灾后力学性能评估的系统理论和方法的研究，为火灾后建筑结构的修复加固提供实用技术，并为火灾后建筑结构鉴定评估的规范编制提供参考依据。

由于建筑物加固改造工程中加固材料的不断创新及加固方式不断的改变，也为加固后构件的抗火性能的研究提出了新要求。以往加固后的构件，若为粘钢板则采用喷涂钢结构防火涂料的措施解决加固后构件的抗火性能，然而此种情况仅解决了钢材的防火保护问题，并未考虑整个结构构件的抗火性能。因此，简单的采用防火保护的措施并不能有效地达到构件的耐火性能要求。但由于多年来对加固后构件的防火保护试验研究工作的缺乏，导致了对加固后结构构件防火保护措施的模糊认识。目前，碳纤维布加固方式的兴起，更增加了此类问题研究的必要性。

8.7 钢结构防火涂料对不同的钢材的保护作用研究

钢结构耐火的防火保护目前最常采用的方法为喷涂钢结构防火涂料，然而目前所采用的方式并未考虑钢材的自身条件，如不同截面系数的钢材，耐高温性能不同的钢材等。因此建议：对不同截面系数钢材的自身抗火能力以及普通钢、高碳钢、耐高温钢等不同钢材进行耐火性能试验，并对其采用不同涂层厚度的钢结构防火涂料进行保护，研究其最佳保护措施，找到适合各种不同钢材的涂层厚度，从而更加经济地使用钢结构防火涂料。

9 虚拟现实技术与消防指挥决策系统的实用研究

9.1 虚拟现实技术

虚拟现实技术是在计算机仿真技术、人-机接口技术、多媒体技术以及传感技术等多项技术的基础上发展起来的一门交叉技术。在我国，可借助国际上已有仿真技术平台，用数字模拟的办法再现火灾发展过程。虚拟现实技术在消防中的应用研究可从下面3方面开展。

（1）着火建筑与周边环境的虚拟。模拟起火单位附近区域景观，突出其中与消防相关的信息（消火栓和消防水源位置等），帮助消防人员提前了解消防设施的位置，以及附近的单位和建筑物布局，以便迅速确定灭火、营救和疏散方案。通过建立建筑物和消防设施的三维模型自动沿固定路线漫游的功能，使人们在短时间内得到充分详细的信息。

（2）火灾发展过程的虚拟。模拟火灾发生后，在建筑内部蔓延和蔓延到相邻建筑物的过程，对蔓延趋势进行预测。火灾蔓延模型的准确性直接影响预测结果的准确程度。在虚拟现实技术方面，需要建立火焰的动感三维模型。

（3）火灾扑救过程的虚拟。模拟在火场不同部位投入消防力量、使用灭火剂的效果，帮助消防队员确定主攻方向。为实现此项功能，要结合使用前2项应用的成果，并考虑新的因素（如需考虑不同灭火剂在不同条件下的应用效果）。为提高其真实感，灭火效果应与火灾蔓延结果同时计算。

9.2 现代消防指挥决策系统

城市火灾具有突发性、随机性等特点，因此城市消防信息及指挥决策系统应建立在3S技术之上，即GIS、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）、遥感技术（Remote Sensing，RS）。现代消防指挥决策系统的研究，主要体现在有效应用上，即充分利用现有的3S和计算机网络技术解决的。现代城市消防救灾在信息的表达、管理和分析等方面，具有空间性、动态性、定量性和综合性的特点。

10 基于BIM的防火应用研究

基于消防大数据技术及建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术，研发基于人、物、环境多维信息综合采集、分析、研判的大型综合体火灾风险的智能预测平台；研究基于动态火灾风险监控的消防安全技术、基于耦合模型的智能疏散引导技术、基于人员定位技术的态势推演的灭火救援现场指挥决策支持技术；研发火情下信息传输机制、位置与三维模型的融合表达的多终端一体化系统。另外，BIM是建设项目特性的数字化表达，是建筑内各种信息的集合。利用BIM可以将建筑防火安全提到一个新的高度，因此建议：

（1）建立基于BIM应用技术的消防设计审核、工程检查和验收信息化体系。基于BIM数据格式标准和数据交换标准，开展消防设计审核和工程验收规则、标准的研究；基于BIM的空间检测技术和数据关联查询技术，开展消防设计审核和验收自动检查应用的研究。

（2）开展BIM与火灾自动报警联动和图形显示系统的集成研究，建立基于BIM系统的建筑消防监控中心体系。开展BIM数据模型与报警联动及反馈信号通信（物联网）接口研究；开发基于BIM的三维模型消防图形显示系统；研究基于BIM数据库的消防设施、设备状态动态监控系统。

（3）基于BIM模型建立现代消防管理体系。研究建立与数据中心监控大数据相结合的火灾早期风险预测专家系统。

（4）利用BIM模型进行人员安全疏散模拟。基于BIM三维空间和动态模拟技术，开展针对大型复杂建筑及人员聚集场所的消防灭火与人员疏散应急预案的辅助决策和应急对策优化分析技术研究。

（5）基于BIM建立消防应急预案系统；基于BIM和多媒体技术的消防安全教育、消防知识技能培训与考核系统研究开发。

（6）通用火灾计算仿真模型与BIM系统间数据交换接口及兼容应用研究；利用BIM进行火灾现场动态模拟。第七，基于BIM建立3D室内搜救系统；利用移动终端定位技术对相关人员实施安全监控及火灾搜救中的精准定位。

11 结论

根据多年的工作实践及调研了解，笔者在城市消防规划、高大空间建筑防火设计综合方法、多层地下交通枢纽防火研究、城市综合管廊消防技术、安全疏散心理和机理研究等10个方向提出需深入研究的内容，希望这些建议能为我国火灾科学发展提出一个较为系统、实用的研究思路。