基于BE-SAHF模型的火场快速识别技术研究

张禹海 李龙

摘要：随着现代社会的不断发展，消防员所面临的火场情况也越来越复杂，火场快速识别技术就是针对火场的各种因素变化，对火势进行评估解读，文章首先通过对BE-SAHF模型做出介绍，以此作为基础，总结国内外消防员的经验，对火灾现场的建筑、烟气、气流、热量、火焰、环境等因素分别作出简要分析，然后对该火灾模型的适用范围和局限性也做出解答，经过总结，将各个因素所观察的要点以量表的形式展现，使其更加直观，希望文章可以让消防指战员了解火场快速识别技术并意识到此项技术的重要性，同时可以为消防员对火场形势的评估判断提供理论依据。

关键词：消防;灭火救援;火场评估;BE-SAHF模型

现阶段，不管是国内外经济发达地区，还是经济不发达地区，火灾种类强度不尽相同，但一般建筑室内火灾算是最为普遍，消防员处置最多的火灾种类，室内烟火特性训练也是国内外消防员都需要进行的必训科目。火场快速识别技术就是系统性地为火灾现场的建筑、烟气、气流、热量、火焰、环境等因素进行综合性评估提供理论依据，到场后消防员通过对火灾现场的建筑类型构造、烟气、气流、热量、火焰、环境等因素进行综合性的评估，对火势发展阶段进行判断，对火灾发展态势进行预测，可以为下一阶段指挥员的决策提供可靠依据，为后续的灭火战斗行动打下基础。

1  BE-SAHF火灾评估模型的介绍

澳大利亚布里斯班市消防指挥官ShanRaffel将烟雾、气流、热量和火焰这四个英文单词首字母的缩写提取组合成“SAHF”，这是火场快速识别技术的首次提出[1]。之后时任美国消防局局长Ed Hartin提出了建议在火场识别法中加入“建筑物”一词，即：建筑物—烟气、气流、热量、火焰（“B-SHAF”，英文谐音为Be-Safe）[2]。他表示，火场特征标志的评估，不应该与火灾蔓延的建筑物分开，建筑物是对火灾特性标志进行评判的基础。而后加拿大消防员PeterMcBride建议再次更新模型，他建议在“B-SAHF”中的B之后加上E，代表环境，这个想法是把风从气流轨迹中分离出来，并特别关注它，毕竟，风会对火产生极为严重的影响[3]。2014年，ShanRaffe决定将他的模型改为“BE-SAHF”，该模型可用树状图如图1所示。

2  BE-SAHF火灾评估模型的分析

2.1  建筑（Building）状态的评估判断

建筑物是对火灾特性标志进行评判的基础，主要从以下七个方面去评估建筑状态：内部荷载、建筑结构、建筑材质、建筑功能、通风条件、面积大小、室内消防设施[1-3]。建筑内部的可燃荷载将决定火势的大小，同时这些荷载将产生压缩、拉伸和剪切的力，这些力作用于脆性、韧性或两者兼具复合的材料上，从而控制建筑结构元件的性能，这些结构元件具有一定的层次性和依赖性，暴露于火场的任何建筑元件的破坏都有可能导致建筑的坍塌。此外，不同建筑结构、建筑材质具有不同的耐火等级，因此应考虑导致火灾增长或建筑结构破坏的建筑因素。建筑功能是指该建筑的使用功能，具体是民用、工业、商业还是农业建筑，不同的建筑火灾风险及人员风险等级亦有很大区别。

建筑的通风条件是指着火建筑的所有横向、纵向、内部、外部的通风口，这些通风口会影响火灾烟气的蔓延，对被困人员带来危险，同时也会影响火场内部的火势变化。着火建筑的面积大小、高度、纵深、隔间大小将决定火灾规模及一定体积范围内火灾的发展趋势。室内消防设施对于限制和消灭建筑火灾起到不可替代的作用，不管是被动的消防设施，如防火墙，还是主动消防设施，如水喷淋系统、室内消火栓系统，这些设施都有助于火灾防控、保护人员生命和财产，因此在建筑评估中应予以考虑。

2.2  环境（Environmental）

环境是指正在发生火灾的建筑所处的气象环境情况，主要需要从以下四个方面去评估：风速、风向、温度、湿度[1-3]。风速大小和风向将会影响火灾的传播速度和传播方向，同时也会改变助燃物氧气的供给，改变大气压以影响烟气、热量、火焰的蔓延和运动。

温度和湿度将会影响可燃荷载燃烧时的干燥速度和建筑内的烟气效应，极端温度和湿度的影响在荒地环境中最为突出，它影响荷载的温度和含水量。虽然城市环境中的燃料也会受到类似的影响，但更重要的影响将是结构释放烟雾的运动和行为。由于温度的高低，烟囱效应也会产生变化，在火灾初期，冬季的烟囱效应往往由于建筑内外温差，烟气会在建筑内部向上部流动，而在温暖的气候条件下，在空调建筑内，烟气流动可以逆转，并流下竖井，可能会混淆观察者对实际火灾位置的判断。

2.3  烟（Smoke）状态的评估判断

烟气的判断需要从以下五个方面进行：烟气的大小和位置、颜色、厚度、烟气的中性面、烟气产生的浮力[1-3]。烟量大小和所在区域是消防员最先观察到的烟气特征。

烟气的颜色。不同类型（固态、液态、气态）和材质的可燃物以及火场的通风排烟情况都会影响烟气的颜色。烟气颜色通常可以作为判断室内火灾燃烧率的标志。棕色或淡黄色烟气一般为木质材料发生热解的早期阶段，木材中的焦油被释放出来，导致烟气为棕色或淡黄色。黑色的烟气通常说明火场供氧条件不理想。灰色的烟气通常说明室内至少有一部分可燃物正在发生有焰燃烧或是阴燃。

烟气的厚度（视觉上所呈现的密度）。烟气的厚度是反映燃烧效率的标志。在燃料控制型火场的初期阶段，由于供氧条件较好，因此产生的烟量很少。如果发展为通风控制型火场，燃烧的效率将会降低，产生的烟量将会增加。

烟气中性面的高度。随着火灾发展，烟气中性面（热烟气与冷空气的交界处）会逐步向地面降低，烟气的厚度将会增加。因此，如果烟气中性面距离地面较远，说明火灾处于初期阶段;如果烟气中性面距离地面非常近，说明发生回燃的可能性较大;如果煙气中性面突然升高了，说明室内通风情况发生了改变;如果烟气中性面逐渐降低，通常说明烟气正在积聚，火场情况正在向发生轰燃进行转变;如果烟气中性面突然降低，说明火势正在快速、猛烈燃烧。

烟气的浮力（流动速度）。温度差异会引起烟气的流动，温差越大，烟气流速越快。当烟气呈现出快速向上扩散变大并伴随着翻腾的现象时，说明烟气温度较高。反之，如果烟气上升速度较慢，甚至出现烟气往低处流动，说明烟气温度较低。

2.4  气流（Air）状态的评估判断

气流作为一种火灾特性偶尔能在排烟口或火场内部观察到。气流无法用肉眼看见，但是其典型特征能够通过对比烟气流速、流动状态以及烟气在室内或排烟口处的高度体现出来。气流的判断需要从以下四个方面进行：气流的缓急、气流路径、脉动、气流的哨音[1-3]。

双向气流路径。当火场的排烟口被打开后，热烟气从排烟口顶部排出，冷空气从底部流入。

平缓稳定的气流。如果烟气轨迹（气流轨迹）流速较慢且平缓稳定，说明火灾处于初期阶段，而且很可能这是一个燃料控制型火场。

急促涌动的气流。在一个通风控制型火场中，随着火势发展扩大，在产生大量高温浓烟的同时需要补充氧气（由于排烟口较小）排出的浓烟几乎占据了整个排烟口，阻挡了新鲜空气进入火场，这将导致烟气中性面出现急促涌动的现象。

单向烟气/气流轨迹。排出的烟气和火焰几乎占据了整个通风口，说明这个通风口是一个单纯的排烟口（几乎不负责进入空气）。由于烟气与火焰直接从这个排烟口排出，因此火场中至少应当有一个横截面积与该排烟口相等的进气口或风力驱动气流进入火场的进气口。

敞开的门、窗可能会造成空气不断流入火场，扩大火势，如前所述，每一个单向排气口都需要至少等于横截面积的进气口（除非该进气口处于风力作用下）。在出水灭火前，如果可以关闭这些进气口，那么将有助于减缓火势的发展。

气流震颤、脉动。在通风控制型或通风受限型火场中，烟气有可能会呈脉搏似的从很小的排烟口（或缝隙）处被“推出”，这表明由于供氧受限，导致了火场压力发生变化。随着氧气含量不断降低，火灾发展受到严重影响，火场内部温度将会降低，导致烟气体积收缩，产生的负压将会把空气从很小的排烟口（或缝隙处）吸入火场。这些进入火场的空气会使火势和火场温度增长，随之膨胀的烟气由于压力影响，会从很小的排烟口（或缝隙）“推出”室外，直到空气再次被吸入火场，该过程不断循环。在部分案例中，出现上述情况后，如果贸然开设一个排烟口，很可能导致回燃发生。

气流产生的哨音。火场中如果存在气流脉动、震颤的现象，通常情况下会伴随着哨音出现（由于火场压力变化，气流通过缝隙吸入或排出火场产生），这是一个回燃发生前的典型征兆，也是通风控制型火场的标志。不过，由于现场噪音，消防员很可能不会注意到气流产生的哨音。

2.5  热量（Heat）状态的评估判断

消防员到达火场后，应当对现场的高温特征进行侦查判断。一般来说，热量情况能够在建筑物上较好的表现出来，但是部分密闭性、隔热性较好的建筑，不太能够显示出火灾初期阶段的热量特征，热量应从以下四个方面进行判断：窗户、漆面、玻璃裂纹、体感[1-3]。

窗户内颜色变黑且看不见明火。很多情况都可能导致窗户变黑（包括潜在的回燃可能），通常窗户内侧附着有油性沉积物。如果采用双层或三层玻璃窗户，则很难观察到该特征。

玻璃产生裂缝或裂纹。快速上升的热量和缓慢上升的热量会导致玻璃产生裂纹（较细的裂缝），并且通常情况下会伴随着窗户内侧附着有油性沉积物而变黑，这说明火场温度较高，可燃物较多。

漆面起泡或变色。在轻质房门内侧上很容易观察到该现象，但在重型或隔热较好的大门外侧却不太容易出现漆面起泡或变色的现象。首先，消防员可以用手触碰房门表面或门把手，感受室内大致的温度情况。然后，可以对轻质房门表面喷射少许开花水，如果房门温度超过100℃，房门上部的水会很快蒸发。在某些案例中，这种做法也可用于判断烟气中性面的大体高度。

火场温度突然上升会引起明显的体感变化。这个现象通常被描述为轰燃或回燃发生前的征兆。但如果在火场内仅依靠“火场温度突然上升”去判断轰燃或回燃是否会发生的话，那么很可能会忽视其他的火灾特征。“火场温度突然上升”一般会出现在室内上层烟气发生燃烧以后（即滚燃现象以后）。对于消防员来说，滚燃不太容易观察到，因此无法提前做出预警。当穿戴个人防护装备的消防员感受到温度升高的时候，往往火场情况已经变得非常危险了。

2.6  火焰（Flame）状态的评估判断

火焰状态的评估判断应从以下六个方面进行：火势的大小、位置和颜色，烟气自燃状态、幽灵火、滚燃[1-3]。通过在建筑外部观察明火，可以确定火势大小及火点位置，并对火势可能的蔓延方向作出判断。这有助于消防员去寻找建筑中的多个着火点并意识到这些明火很可能是从最初起火点部位蔓延过来的。

火焰的颜色。传统教材告诉我们，通过火焰的颜色可以判断出燃烧的物质，但如果燃烧过程中某些情况发生了改变，同一种燃烧的物质也会出现不同的火焰颜色。在室内火灾中，黄色的火焰通常表示室内供氧条件较好，如果供氧条件较差，火焰将变为橙色或红色。如果室内可燃物较多（且空气较少），火焰为橘红色且火焰会有较为急促的跳动（波动）;热解物的白色烟气被点燃后产生淡黄色火焰，有时候火焰几乎是透明的，在这种情况下，火焰的跳动（波动）将会更加缓慢，火焰将会向下蔓延去寻找更多的氧气。

2.7  BE-SAHF火灾评估模型的适用范围和局限性

无论是“BE-SAHF”模型还是燃料控制型和通风控制型，目的都是帮助扑救室内火灾。火场识别模型的提出一开始就是针对一般建筑室内火灾，适用范围主要是由很多小房间组成的建筑火灾。需要注意的是，燃料控制型火场和通风控制型火场都只是理论上的火灾模型，这意味着它们并不是100%准确的，但它们仍然对火场形势的判断很有用。这几个模型涵盖了大部分的火灾，但仍需认识到，这些模型对大空间火灾并不實用。大空间如工业建筑火灾，其通风条件，热量囤积，火灾蔓延速率与一般较小空间火灾还有较大的不同，这也意味着扑救这类火灾，要采用完全不同的方法，消防员要认识到这一点[1-3]。

3  火场快速识别技术的实践和应用

3.1 商住楼（Building）火灾分析

如图2所示，此火灾是一起商住楼火灾事故，着火建筑一层为商铺，二层以上为居民楼，同时存在地下层，楼房比较老旧，建筑主体结构为我国城市普遍的钢筋混凝土结构，一楼商铺门面存在大面积玻璃落地窗，上侧存在商店的广告牌，基本属于塑料制品。消防员到场时并没有第一时间得到该建筑平面图，建筑面积不得而知，该类火灾主要存在内部能见度低、蔓延迅速、所处位置人员密集等特点。

3.2  环境（Environmental）评估

该日风向可以通过烟气流动方向判断，烟气从建筑物排出后基本上是向上升起的，说明当日是微风状态，火灾发生地段较为繁华，周围围观群众较多，毗邻建筑皆为同样的商住楼，环境湿度正常，无极端气温现象。

3.3  烟气（Smoke）解读

在消防队员初到场时，火场冒出黑灰色烟气，量比较少，烟气也不算很厚，同时火场内烟气处于向下飘落的状态。在消防员铺设水带干线的过程中，一分钟不到的时间，烟气的量开始明显增加，烟气变得很厚，中性面不断降低，浓浓黑烟迅速蔓延出整条街道，但不存在烟气燃烧现象。此种情况的变化说明室内温度在上升。同时，这是一个地下建筑，通风条件并不好，在图3中的排烟口是唯一能够有效吸入空气的通风口，空气从上部吸入地下要相对缓慢一些，这也导致了火场内部缺氧、密闭。

3.4  气流（Air）状态

从外部即可看到气流通道，一楼安全出口为主要排烟口，冷空气从下方进入，热烟气从上方涌出，属于双向气流路径，说明很有可能此安全出口是火场唯一排烟口，初期到场来看并没有明显的危险区域，外部风向对气流通道并无太大影响，短时间内很难再增加排烟口的数量。

3.5  热量（Heat）感知

烟气的排出主要通过一楼的安全出口，并没有从一楼商铺或者二楼的居民屋内窗户排出，所以现场并没有出现玻璃窗变形、开裂、变黑等现象。现场湿度不是很高，可以找好位置利用红外测温仪对火场温度进行测量，注意不要距离排烟口过近或者正对排烟口，相邻房间内也并没有发生热解。

3.6  火焰（Flame）状态

从火场外部并不能看到火焰，说明此时火点处于建筑物内部位置较深的地方，且火灾正处于发展阶段，建筑物内部的可燃荷载也并未达到全面燃烧状态，也不存在烟气燃烧的现象。

3.7  火势预判及分析

消防员刚到场时在烟气突然增多之前火灾处于发展阶段，且内部供氧量不是很足，当烟气突然变厚变黑，中性面不断下降，且流动蔓延速度加快，说明烟气温度在迅速升高，排烟口下方的进风口逐渐减小，会造成内部逐渐缺氧。

根据火灾发展曲线，当火场烟气发生这种变化，短时间内迅速增多增厚，流动速度加快，可以预测火灾正在由发展阶段向全面燃烧阶段发展，此时很有可能会发生轰燃或者回燃现象，烟气中的未完全燃烧的可燃物质会因为温度的持續升高开始燃烧。不管是发生哪一种，对于消防员来说，在火场由发展阶段转向全面燃烧阶段时，都是不能够在没有掩护的情况下派消防员进入内部进行侦查或者搜救的，外围群众也应做好警戒疏散，尽量远离。

这个案例在处置过程中也确实发生了回燃，巨大的火球从排烟口喷出，这展示了回燃的隐蔽性。当然事后分析，或许可以观察到一定现象，但亲临现场，还是比较难的。美国消防员普遍认为抑制回燃发生的最好做法就是垂直排烟，即在房屋上方打开排烟口进行排烟。但国内的混凝土建筑很难实施垂直排烟。在室内建筑火灾处置过程中，抑制回燃和轰燃的发生还是应及时射水冷却烟气层、破坏烟气层;破拆排烟时，不要站在排烟口的正对面，防止被回燃产生的冲击波所伤。

4  结语

本文由“BE-SAHF”火灾模型做引导对火场快速识别技术做了介绍，对火灾现场的建筑、环境、烟气、气流、热量、火焰这六个影响因素分别做了分析，总结了国内外消防员的经验、研究成果，使火场快速识别技术更加具有系统性，并通过案例对火场快速识别技术加以应用，因此消防指挥员可以将“BE-SAHF”模型的六个指标因素细化成为一张通用的快速评判表格，这样有助于更加条理化、清晰化地进行快速评判，防止因某些因素未考虑到而造成的评判失误。但需要指出的是，火场快速识别技术目前依旧处于发展阶段，只有加强与经验丰富的全球消防员和消防科学家的共同合作，才能不断完善成熟，近些年，国内消防界也在逐步加大与国外消防的交流沟通，但基层消防员真正获取这些最新知识的途径还有待增加，我们不但要在装备器材上向先进看齐，在职业化、技战术层面也要向先进学习，只有这样才能真正提升消防员的技战术本领。

参考文献：

[1]ShanRaffel.火场识别技术的探索发展[EB/OL].https：//mp.weixin.qq.com/s/6C9tu95o3fl2Dh3T3VRj8A，2018-03-16.

[2]FIRE HOUSE.Reading the Fire：Smoke and Air Track[EB/OL].https：//www.firehouse.com/operations-training/article/10105048/reading-the-fire-smoke-and-air-track，2007-08-15.

[3]Shan Raffel.Understanding the Language of Fire：Be Safe.Think，‘Be-SAHF’.[EB/OL].http：//antincendio-italia.it，2017-08-29.

[4]王媛彬，馬宪民.基于图像特征的火灾火焰识别方法[J].消防科学与技术，2012（02）：126-128.

[5]刘丽，张国建.火场中怎样辨别方向，快速搜救[J].消防技术与产品信息，2009（04）：73-76.

[6]陈建.建筑火灾内攻灭火救援安全的研究[J].消防技术与产品信息，2014，1：22-24.

[7]康成平.灭火救援安全影响因素与应对措施[J].科技与创新，2016（08）：58-59.

[8]冉海潮.火灾烟气特征的实验研究[J].传感技术学报，2002（01）：

94-96.

[9]何勇军，郭蓉.高层建筑火灾烟气流动规律分析及烟气控制措施[J].山西建筑，2019，45（03）：233-234.

Research on rapid identification

technique of fire base on BE-SAHF

Zhang Yuhai1 ， Li Long2

（1. School of Rescue and Command， China People's Police University， Hebei Langfang， 065000;2. Xilinguolemeng Fire and Rescue Detachment， Xilinguolemeng， Nei Monggol Autonomous Region， 012600）

Abstract：With the continuous development of modern society， the fire scene situation faced by firefighters is becoming more and more complex. Based on the introduction of the model of BE-SAHF， this paper summarizes the experience of firefighters at home and abroad， makes a brief analysis of the influence factors of the fire scene： building， environment， smoke， airflow， heat， flame， gives a solution to the application scope and limitation of the model， and then provides an example of the usage of the model. It is hoped that this paper can make the fire commander understand the fire scene rapid identification technique and realize the importance of this model， at the same time， it can provide theoretical basis for firemen to evaluate and judge the fire scene.

Keywords：fire service; fire fighting and rescue; fire assessment; the model of BE-SAHF