李煒

遼陽(yáng)市消防支隊(duì),遼寧 遼陽(yáng) 111000

基于火災(zāi)模型的消防應(yīng)急平臺(tái)架構(gòu)和功能分析

李煒

遼陽(yáng)市消防支隊(duì),遼寧 遼陽(yáng) 111000

火災(zāi)對(duì)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全能夠造成嚴(yán)重的危害，本文主要針對(duì)大規(guī)模火災(zāi)提出了消防應(yīng)急平臺(tái)架構(gòu)，并對(duì)其功能進(jìn)行了深入分析。

火災(zāi)模型；GIS；消防應(yīng)急平臺(tái)

目前，我國(guó)很多城市受氣候條件的影響，城市建筑木結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多，且建筑稠密、道路狹窄，商業(yè)用途多樣，造成火災(zāi)隱患也很大，面對(duì)巨大的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，為了避免大規(guī)模的火災(zāi)發(fā)生并形成火災(zāi)應(yīng)急機(jī)制，成為這些城市急需解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的消防指揮系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)模型的應(yīng)用較少，對(duì)火災(zāi)的蔓延趨勢(shì)、決策指揮完全依靠人為的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。怎樣對(duì)預(yù)測(cè)模型及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的有效途徑，也成為現(xiàn)階段消防指揮系統(tǒng)完善中的主要問(wèn)題。

1消防應(yīng)急平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

消防應(yīng)急平臺(tái)主要涵蓋三個(gè)系統(tǒng)內(nèi)容：信息獲取、應(yīng)急智能、決策指揮?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)技術(shù)，對(duì)基礎(chǔ)空間信息與消防安全信息進(jìn)行整合，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行模擬分析、消防應(yīng)急指揮、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及應(yīng)急預(yù)案制定。其中，火災(zāi)預(yù)測(cè)預(yù)警模型在元胞自動(dòng)機(jī)的區(qū)域火災(zāi)蔓延模型的基礎(chǔ)上，綜合火災(zāi)中人員疏散及損失評(píng)估模型，對(duì)火災(zāi)提出消防應(yīng)急決策及指揮，大大提高了火災(zāi)安全管理及指揮的能力。

1.1 信息獲取系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)應(yīng)急平臺(tái)中對(duì)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集管理。

1.2 應(yīng)急智能系統(tǒng)

該系統(tǒng)是對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)模擬及決策的關(guān)鍵部分，根據(jù)地理信息、氣象條件等對(duì)火災(zāi)的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)火災(zāi)的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估和分析，基于此，進(jìn)行預(yù)案的設(shè)計(jì)及優(yōu)化、決策及建議的處理等，最終形成可實(shí)施的應(yīng)急預(yù)案。

1.3 決策指揮系統(tǒng)

根據(jù)系統(tǒng)的功能及設(shè)計(jì)流程，該系統(tǒng)有著承上啟下的作用，是對(duì)指令的上傳及下達(dá)的操作。

該平臺(tái)的核心部分位于應(yīng)急智能系統(tǒng)。木質(zhì)結(jié)構(gòu)的建筑容易受到火災(zāi)的危險(xiǎn)，因此在應(yīng)急平臺(tái)中采用的模型應(yīng)該以室外環(huán)境下的大范圍火災(zāi)蔓延為主。環(huán)境因素與建筑材料因素決定了火災(zāi)蔓延的速度，不同風(fēng)向及風(fēng)速對(duì)火災(zāi)蔓延的區(qū)域及速度都有一定的影響。

火災(zāi)的發(fā)展速度及范圍影響直接關(guān)系到火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的大小，此外，火災(zāi)損失評(píng)估及人員疏散安全性判斷也都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以，應(yīng)急智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在智能調(diào)度決策及火災(zāi)安全科學(xué)預(yù)測(cè)方面。因此本文的重點(diǎn)研究放在應(yīng)急智能系統(tǒng)中火災(zāi)蔓延模型的架構(gòu)及功能設(shè)計(jì)上。

該平臺(tái)系統(tǒng)軟件構(gòu)架基于C/S的標(biāo)準(zhǔn)三層構(gòu)架，即數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和交互層。地理信息系統(tǒng)(GIS)采用ArcGIS 9.0，數(shù)據(jù)庫(kù)軟件采用Oracle 9i。系統(tǒng)環(huán)境以微軟VS.NET 2003進(jìn)行集成二次開發(fā)，系統(tǒng)框架如圖1：

圖1 消防應(yīng)急平臺(tái)軟件框架圖

2 消防應(yīng)急平臺(tái)原理及設(shè)計(jì)

2.1 信息獲取系統(tǒng)

主要通過(guò)城市電子眼監(jiān)控接入與顯示、119接警接入數(shù)據(jù)的辨別來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)信息的獲取。電子眼監(jiān)控采用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖像信息進(jìn)行接入，獲取信息。119信息的獲取主要通過(guò)手工錄入及網(wǎng)絡(luò)傳送的方式，手工錄入是由接警員直接輸入到系統(tǒng)上，然后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)格式處理以XML文本形式將火警信息發(fā)布到該平臺(tái)上。

2.2 應(yīng)急智能系統(tǒng)

2.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)

（1）空間數(shù)據(jù)。采用GIS軟件系統(tǒng)進(jìn)行管理，主要包括城市地形圖、地名數(shù)據(jù)庫(kù)、行政區(qū)劃圖、建筑物數(shù)據(jù)庫(kù)、道路數(shù)據(jù)庫(kù)等。

（2）消防安全相關(guān)數(shù)據(jù)。主要采用空間信息與描述信息相結(jié)合存儲(chǔ)的模式，主要包括消防中隊(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、重點(diǎn)單位數(shù)據(jù)庫(kù)、醫(yī)療單位數(shù)據(jù)庫(kù)、消防取水口數(shù)據(jù)庫(kù)、電力線路數(shù)據(jù)庫(kù)、物資供應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)、避難場(chǎng)所數(shù)據(jù)庫(kù)、法律法規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)、氣象數(shù)據(jù)庫(kù)等。

2.2.2 模型庫(kù)

（1）火災(zāi)蔓延模型。對(duì)于木質(zhì)結(jié)構(gòu)叫多的城市建筑而言，主要火災(zāi)威脅來(lái)自火災(zāi)的蔓延。城市火災(zāi)蔓延主要受三方面因素的影響：建筑區(qū)域、天氣情況及建筑因素。建筑因素主要包含建筑面積、建筑材料、通風(fēng)口面積及樓層的高度；天氣因素主要是受風(fēng)速和風(fēng)向的影響；建筑區(qū)域特性主要包括房屋所處地域的道路及坡度情況、空地面積的方位及大小等。這些因素綜合對(duì)火災(zāi)的蔓延情況進(jìn)行影響。

（2）人群疏散評(píng)估模型。判斷人群疏散主要根據(jù)可用安全疏散時(shí)間是否大于必須安全疏散時(shí)間，根據(jù)兩個(gè)時(shí)間段長(zhǎng)短的比較對(duì)災(zāi)害事故進(jìn)行預(yù)測(cè)模擬。在空間地理信息的基礎(chǔ)上，對(duì)城市范圍的人員進(jìn)行模擬疏散，并選擇避難場(chǎng)所進(jìn)行應(yīng)急疏導(dǎo)及優(yōu)化。

（3）火災(zāi)損失預(yù)測(cè)與評(píng)估。火災(zāi)中的財(cái)產(chǎn)損失可以根據(jù)火災(zāi)蔓延模型對(duì)應(yīng)的元胞狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算，人員傷亡根據(jù)疏散模型對(duì)建筑疏散的實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，這樣就可以對(duì)火災(zāi)中的損失進(jìn)行評(píng)估。

2.2.3 預(yù)案庫(kù)

傳統(tǒng)的消防預(yù)案多為紙質(zhì)預(yù)案，其主要是在人為經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制定，缺乏針對(duì)性和科學(xué)性，查詢苦難。而消防應(yīng)急平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了預(yù)案的數(shù)字化，主要涉及包含兩方面內(nèi)容：一方面，在應(yīng)急平臺(tái)的GIS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立消防數(shù)字預(yù)案，利用計(jì)算機(jī)將紙質(zhì)預(yù)案數(shù)字化，然后根據(jù)消防預(yù)案的主要環(huán)節(jié)對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，形成具有針對(duì)性的數(shù)字預(yù)案。主要包括消防力量部署、人員配備、崗位任務(wù)、救援力量、滅火措施及方案、醫(yī)療救護(hù)調(diào)配、人員疏散等，直接檢索數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢。另一方面，數(shù)字預(yù)案將火災(zāi)科學(xué)運(yùn)用到預(yù)案的制定中，通過(guò)模型進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，對(duì)重點(diǎn)建筑制定相應(yīng)的保護(hù)預(yù)案，可以在系統(tǒng)內(nèi)先假設(shè)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查看，了解周圍建筑信息及環(huán)境，進(jìn)行高效率、低成本的消防演練。

2.2.4 決策庫(kù)

在數(shù)據(jù)庫(kù)及GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提供的輔助決策工具即為決策庫(kù)。該系統(tǒng)是將火災(zāi)蔓延模型、火災(zāi)損失模型及人員疏散模型等與接警空間、消防力量、最佳路徑等進(jìn)行綜合的分析，輔助火災(zāi)數(shù)據(jù)的模擬分析和處理，將接警到滅火的全過(guò)程效率進(jìn)行提高，從而確定出一個(gè)滅火、疏散、救援方案，對(duì)火勢(shì)蔓延的范圍進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，提高決策指揮的整體作戰(zhàn)能力及現(xiàn)代化水平。主要涵蓋以下方面內(nèi)容：火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)的快速定位、責(zé)任救援隊(duì)伍的確定、周邊環(huán)境緩沖區(qū)快速查詢、作戰(zhàn)指揮方案的標(biāo)繪、救援路線及疏散路線的優(yōu)化選擇等。

2.3 決策指揮系統(tǒng)

在常規(guī)指揮調(diào)度中最常用的是決策指揮系統(tǒng)，主要包含了通信、顯示、電話接警及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等硬件系統(tǒng)。在應(yīng)急指揮時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際火災(zāi)場(chǎng)景在模型庫(kù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，在預(yù)案實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)整的基礎(chǔ)上，按照火災(zāi)的類型、火災(zāi)的等級(jí)、火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)信息、氣象條件及交通狀況等生成該階段的滅火方案及救援方案。

[1]杜冬生.方少亮基于GIS和GPRS的消防監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī), 2009(4).

[2]王富章,王英杰,李平.大型公共建筑物人員應(yīng)急疏散模型[J].中國(guó)鐵道科學(xué),2008(4).

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.042