火灾高危单位消防安全评估关键技术研究

晏 风高级工程师 李 军副研究员 王志伟工程师 袁沙沙工程师 周欣鑫工程师

(中国建筑科学研究院，北京 100013)

0 引言

国务院发布实施的《国务院关于加强和改进消防工作的意见》(国发[2011]46号)首次明确火灾高危单位应建立消防安全评估制度，由具有资质的机构定期开展评估[1-2]。之后，公安部消防局发布实施《火灾高危单位消防安全评估导则(试行)》(公消〔2013〕60号)和《社会消防技术服务管理规定》(公安部令[2014]第129号)对火灾高危单位开展消防安全评估做了进一步细化[3]。各地方人民政府相继出台了火灾高危单位消防安全管理办法或管理规定，火灾高危单位聘请具有资质的机构定期开展消防安全评估的机制正逐步形成[4-5]。

火灾高危单位的类型较多，如烟酒厂、机场航站楼、铁路客站、医院、学校等等[6]。每种类型的火灾高危单位需运用的火灾风险辨识、火灾风险分析及火灾风险控制的科学技术方法和手段差别较大[7-10]。火灾高危单位是消防安全重点单位中的重点[11]，一旦发生火灾将造成人员重大伤亡或者财产重大损失[12]。每年聘请具有资质的机构开展消防安全评估，能够让火灾高危单位全面了解消防安全现状[13]，发现本单位在消防管理、建筑防火、消防设施中存在的问题和薄弱环节，进而采取针对性措施提升单位自身消防安全水平[14-15]。

本文主要讨论火灾高危单位消防安全评估方法及技术。评估的关键技术主要包括：评估方法的综合运用、评估指标体系及权重的科学建立、评估流程和实施组织的有序安排等方面。

1 主要评估方法介绍

火灾高危单位消防安全评估主要包括管理体系评估、建筑防火评估、消防设施及器材评估、安全性能评估等内容，针对不同的评估内容，将采用不同的评估方法，具体如下。

1.1 管理体系评估

管理体系评估采用的主要评估方法为调研分析法、检查表法和经验分析法等。管理体系评估立足于火灾高危单位对消防安全工作的管理职能，以提升消防安全管理水平，打造国内领先的消防安全管理标杆为评估的出发点，采用调研分析法、检查表法和经验分析法等评估方法，在梳理消防工作任务的基础上，对消防安全管理架构、消防安全责任、消防安全制度建设、消防安全管理能力进行了评估。

1.2 建筑防火评估

建筑防火评估采用的主要评估方法为安全检查表法。安全检查表法(Safety Check List，SCL)，是系统安全工程的一种最基础、最简便且广泛应用的系统危险性评价方法。使用安全检查表法查找火灾高危单位建筑防火中防火分区、防火分隔、平面布置等方面的危险、破坏因素时，事先需要把检查对象加以分解，将大建筑防火系统分割成若干小的子系统，依据有关法规、标准、规程、规范的相关规定，逐一查评建筑防火的设置和安全管理措施等是否符合有关规定，并将检查项目列表逐项检查。

1.3 消防设施及器材评估

消防设施及器材评估采用的主要方法为事件树分析法。事件树分析法(Event Tree Analysis，ETA)是安全系统工程中常用的一种归纳推理分析方法，起源于决策树分析(Decision Tree Analysis，DTA)，它是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法。这种方法将某消防系统可能发生的某种故障事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事件树的树形图表示，通过对事件树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到猜测与预防事故发生的目的。目前，事件树分析法已从宇航、核产业进入到一般电力、化工、机械、交通等领域，在火灾高危单位评估中它可以进行系统故障诊断、分析系统的薄弱环节，指导消防系统的安全运行，实现系统的优化设计等等。

1.4 安全性能评估

安全性能评估采用的主要方法为实体实验方法、数值模拟方法。实体实验方法对既有的评估目标进行实体实验，是最为理想的一种评估方法，一般可以考虑对评价目标相关子系统的运行效果进行测试，如在中庭车库、地铁、航站楼等场所内进行防排烟及火灾蔓延的测试等。

数值模拟方法包括烟气流动模拟分析和人员疏散模拟分析，由于许多建筑运营的特殊性和空间的复杂性，实体实验的组织和实施相对来说比较困难，计算机模拟技术得到越来越广泛的应用，与实体实验研究相比，计算机模拟技术成本低、速度快、资料完备、具有模拟理想条件及模拟真实条件的能力。目前在性能化防火分析中数值模拟分析手段得到广泛的应用，模拟结果的可靠性已经得到证实，在火灾高危单位消防安全评估中同样可运用数值模拟分析的方法。

2 评估指标体系建立

目前，国内外许多学者对评估指标体系进行了研究，各级指标内容的确定、不同指标所占的权重、评估指标体系得出结果的科学性等仍存在较大争议。针对火灾高危单位，建立消防安全评估指标体系同样也面临着这些问题。

在评估指标体系建立过程中，采用综合评价法作为基本评估方法，首先通过消防管理评审、现场消防核查、设施设备检测、燃烧实体试验、性能化火灾仿真模拟等方式，找出对火灾高危单位消防安全影响较重要的因素，并将其确定为“一级指标”“二级指标”“三级指标”。“一级指标”为影响单位消防安全的基本方面，每个“一级指标”由若干个“二级指标”组成，例如“消防安全管理”是影响单位消防安全的一个基本方面，构成一个消防安全评估体系中的“一级指标”；“二级指标”为组成“一级指标”的基本评估项目，同时“二级指标”是对“一级指标”的细化，每个“二级指标”由若干个“三级指标”构成；“三级指标”为组成“二级指标”的具体评估内容和要求，“三级指标”包含了对消防安全的具体要求，即为评估体系中的“底层指标”，是直接评估的内容。

之后，采用改进的层次分析法计算各级指标的权重。Saaty提出的1-9标度虽然对定性问题进行定量分析提出了一种可行的方法，但由于一般的打分人员对“稍微重要”“明显重要”“强烈重要”“极端重要”这些模糊概念把握不准，往往根据自己在日常生活中对这些概念的理解来打分。每一个人在日常生活中对这些概念的理解也是不一样的，对“层次分析法”中这些概念的特殊含义也理解不透，特别是这些模糊概念对应的最后量化的权重。因此提出一种改进的层次分析法：即把判断矩阵aij由原来的1、3、5、7、9改成aij=wi/wj，即用两指标的权重比代替原来的1、3、5、7、9标度，这样用层次分析法的计算公式算出的权重改进理论经证明是成立的。

再后，利用变权重法和风险指数的方法将权重设置为变权重或常权重。当某单项评分显著偏低，即该项存在较多问题或较大风险，但由于该项权重较小，就会出现对总分影响偏小的情形，不易引起相关单位和部门重视，即出现“权重淹没”情况。为了避免常权重评价的“权重淹没”，基于惩罚性变权原理，采用创新的变权重法来解决此类问题。将评估指标体系中“一级指标”和“二级指标”的权重设置为变权重，“三级指标”的权重设置为常权重，这样评估指标体系对评价值较低或不正常的指标因素项反应灵敏，而对评价较高的指标因素项反应迟钝，解决了重要问题被“权重淹没”的问题。

在管理体系评估、建筑防火评估、消防设施及器材评估、安全性能评估中既有定量指标，也有定性指标，通过建立评估指标体系，将定性与定量相结合，以定性分析为主，辅以定量分析，对定性指标进行量化评估计算，最后根据管理体系评估、建筑防火评估、消防设施及器材评估、安全性能评估分析的数据，得到了一个统一的、相对科学合理的评估结果。依据以往火灾高危单位消防安全评估经验，结合火灾高危单位消防安全评估的主要工作，建立了火灾高危单位消防安全评估指标体系(示例)，见表1。

表1 火灾高危单位消防安全评估指标体系(示例)

续表

在评估中引入“风险指数”概念，风险指数值越小则消防安全状况越“好”，反之则越“差”。根据对象不同，风险指数分为“一级指标”和“单位”的消防安全风险指数。

对“一级指标”而言，风险指数由权重乘以风险特征值得到，表明该一级指标对单位消防安全的贡献；根据“一级指标”得分对照表2、3分别得到“一级指标”的风险等级及风险特征值ki。

“一级指标”的风险指数按下式计算：

Ri=100ki×wi

式中：

Ri—第i个“一级指标”的风险指数；

ki—第i个“一级指标”的风险特征值；

wi—第i个“一级指标”的权重。

表2 “一级指标”风险等级

表3 “一级指标”风险特征值ki

对“单位”而言，所有“一级指标”的风险指数之和构成单位的消防安全风险指数，用以量化单位的消防安全状况。单位的风险指数是综合评定时确定单位消防安全等级的依据，设定最小值(固有风险)为100，最大值为5000。按表4的规定，将单位消防安全以风险指数划分为“好”“一般”和“差”3个等级。

表4 单位消防安全等级划分

3 评估流程和实施控制要点

火灾高危单位往往具有功能复杂、可燃物多、空间互通、人员密集等特点，需勘查的火灾风险因素多、工作量大、涉及面广，为了科学、有序、高效地开展消防安全评估工作，制定层次分明、线条清晰、责任到人的评估流程和实施控制要点将起到重要的保障作用，评估流程和实施控制要点具体如下。

3.1 评估流程

评估流程按照工作阶段和内容可划分成5个独立而又密切相关的子流程，分别为启动和策划子流程、综合管理子流程、实地评估子流程、性能化评估子流程及报告编制子流程。启动和策划子流程是项目成败的关键，内容包括资源调配、质量管理、进度把控、责任落实等方面，以达到准备充分、保障有力、责任到位、进度合理、运行受控、进展顺畅的目标。综合管理子流程为项目顺利实施保驾护航，内容包括后勤保障、定期与被评估单位和项目其他小组保持密切联系，根据项目进展情况，调整和优化资源部署，及时解决项目实施过程中的困难和问题。实地评估子流程是项目的重要工作内容，也是占用时间较多、占用人力最大的部分，内容包括消防管理访谈调研、建筑防火评估、消防设施评估及消防救援评估。性能化评估子流程也是消防安全评估的重要组成部分，内容主要包括烟气控制数值模拟和人员疏散仿真模拟等方面。报告编制子流程是最终成果实现的必要路径，内容包括评估报告的编制、审批、修改完善和定稿等工作。

3.2 实施控制要点

实施控制要点包括技术力量配置、评估设备配备、质量进度控制等3方面，具体如下。

技术力量配置对火灾高危单位消防安全评估质量的控制有着很大的影响，根据高危单位特点，选派有丰富的同类型项目经验的项目负责人和技术人员组成项目组，主要技术人员均应具有一级注册消防工程师资质。

评估设备配备对保证火灾高危单位消防安全评估结果的准确性至关重要，评估设备应数量充足、性能可靠，各类检测、试验设备应满足消防安全检查、消防设施现场检测需求，同时应配有计算流体动力学软件Fluent、美国国家标准技术局开发的火灾动力学模拟工具FDS、消防模拟软件Thunderhead Engineering PyroSim、人员疏散分析软件STEPS 3.0、Building Exodus及Pathfinder，结构有限元分析软件Abaqus、Ansys等，以满足火灾高危单位中特殊场所的消防安全评估、火灾蔓延分析及结构受火分析等专业需求。此外还应配备高配置的工作站、数据服务器，为数据处理、软件运行提供可靠、高效的计算资源。

质量进度控制对评估工作能否按计划、高质量的完成有很大的关系，评估技术组应组建质量进度控制组织，其应由具有完善的知识体系、丰富的现场检查评估经验、良好个人素质的人员组成，并派具备丰富经验的专业技术负责人主抓技术质量，对技术人员实行穿透性管理，保证检查评估工作按期按质完成。

4 实际案例

下面以某大型国际机场航站楼消防安全评估为例，对其评估方法、评估指标体系、评估流程、评估实施组织及结果进行分析。

4.1 评估方法

根据该大型国际机场航站楼的实际情况，我单位采用了调研分析、安全检查表、事件树分析、实体实验及数值模拟等方法对其不同评估内容进行了消防安全评估。不同的评估内容采用的对应评估方法，见表5。

表5 不同的评估内容采用的评估方法介绍

4.2 评估指标体系

在对该航站楼的各项资料查阅的基础上，综合变权重法、缺陷分度法、性能化模拟仿真、实体燃烧实验、访谈调研、建筑实地核查、设施设备功能检测等方法，对机场航站楼消防管理体系、建筑防火、消防设备设施、消防安全性能化等多方面进行全面系统评估。经综合评定，该航站楼的消防安全风险指数为438.5，见表4，该航站楼的消防安全等级为一般。该航站楼消防安全评估汇总表，见表6。

表6 该航站楼消防安全评估汇总表

4.3 评估流程

该大型国际机场航站楼内形成了办公、储存、购物、文化、娱乐、游憩等各种业态功能复合，互为作用、互为价值链的空间，具有功能多样化、面积巨大、空间互通、旅客吞吐量大、人员组成国际化、进出港大厅和安检区人员密度高等特点。针对上述特点，本次评估流程，如下图。

4.4 评估实施组织

(1)技术力量配置。

根据评估内容及工作量，对该航站楼消防评估项目投入36名技术人员，包括研究员10人，高级工程师10人，工程师12人，助理工程师4人；其中，18人具有一级注册消防工程师证书。团队大部分人员对机场航站楼的消防性能化设计、消防系统及设施配置和消防管理体系和制度非常熟悉，可更好的完成该航站楼相关工作。

(2)评估设备配备。

针对该航站楼消防安全评估，我单位专门配备了各类消防技术服务基础设备168台(件)，各类专业检测、试验设备94台(件)，高配置的工作站、数据服务器等硬件设备8台。设备数量及种类符合此次消防安全评估的消防安全检查、消防设施现场检测、数据处理、软件运行和评估人员个人防护的要求。

图 航站楼消防安全评估流程

针对该航站楼消防安全评估，配置的评估软件主要包括：美国国家标准技术局开发的火灾动力学模拟工具FDS、消防模拟软件Thunderhead Engineering PyroSim，人员疏散分析软件Pathfinder，结构有限元分析软件Abaqus、Ansys，可完成该航站楼消防安全评估、火灾蔓延分析及结构受火分析等相关评估工作；同时，为提高该航站楼消防评估工作中数据处理、调查取证的工作效率，评估中引入了信息化技术手段，开发了针对火灾高危单位消防安全评估现场检查移动端APP、PC端数据处理软件，提高了消防安全评估现场检查效率、后期数据整理效率。

(3)质量进度控制。

根据公安部消防局《社会消防技术服务管理规定》(公安部令第129号)，参照《火灾高危单位消防安全管理规定》(京政办发[2014]7号)等有关文件要求，结合实际情况，编制了《质量手册》，本手册是本次消防安全评估工作的纲领性文件，用以统一、规范“消防安全评估管理活动”。单位员工在进行消防安全评估时严格贯彻落实手册内容，确保工作质量。

为保证该航站楼按期高质量的完成，严格把控工作质量，针对该航站楼消防安全评估，制定了专门的质量管理体系文件，即《航站楼消防评估项目质量管理手册》。根据总进度安排及业主需求，用时6个月完成该航站楼评估实地检查工作及性能化评估工作；评估整体用时近一年时间，完成了所有评估数据汇总和检查、分析评估、资料整编、结果成果报告编写等工作。

4.5 评估结果

经综合评定，该航站楼消防安全水平为一般。针对该航站楼评估发现的问题，建议从软硬件2方面同时入手提升其消防安全水平。按照“专业管控，双管齐下，统筹兼顾，责任到人，先主后次，分步实施”的原则进行逐步完善。首先，在软件方面，通过增岗增编、强化管理技术培训和引进专业技术机构服务等措施，建立健全消防安全管理和责任体系，加强消防安全制度和能力建设；其次，在硬件方面，通过对比该航站楼设计期间遵循的规范和目前实施规范之间的差异，同时衡量问题导致的后果严重程度，将现场检查检测和评估发现的问题根据重要性、紧迫性和整改难易程度进行分类，分别给出立即整改、专项整改和升级改造3种整改措施建议。

5 结论

消防安全评估在减少火灾事故，特别是重特大恶性火灾事故方面发挥了不可替代的作用。随着我国火灾高危单位消防评估工作的普及开展，评估技术层面的研究也日趋深入。本文在总结大量项目评估实施经验的基础上，在评估方法综合应用、评估指标体系完善建立以及评估流程和评估实施组织优化等方面进行了一些积极探索，力求能够在指导和规范火灾高危单位消防安全评估工作中发挥效用。

评估方法目前虽然比较繁多，但完全适用于火灾高危单位消防安全评估的方法仍显不足。消防安全指标体系研究工作在我国目前还处于发展初期，还在不断丰富和完善中。今后仍需在实践中不断提升凝练，同时吸收借鉴国内外先进技术，在创新更加科学有效的评估方法，构建更加全面合理的指标体系等方面予以突破。