疫情期間火災模擬分析在消防指揮中的應用

劉玉良

摘 要：疫情期間消防工作的任務更重且工作開展難度更大。利用信息技術構建火災模擬分析系統(tǒng)，通過可視化模擬、精確化預測，為消防力量的合理調度、消防指揮的科學決策提供必要的參考，進一步提高了消防指戰(zhàn)員的火災救援能力，有力的保障了人民群眾的生命財產安全。本文首先概述了火災模擬分析包含的接警空間定位、火災蔓延分析、火災損失評估等主要內容，隨后介紹了火災模擬分析系統(tǒng)的框架組成、開發(fā)環(huán)境和運算流程，最后就該系統(tǒng)在消防指揮中的具體應用，以及今后的發(fā)展前景進行了簡要總結。

關鍵詞：火災模擬;消防指揮;損失預測;火災蔓延分析

中圖分類號：TU998 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0188-02

1疫情期間火災模擬分析的必要性

“新冠”疫情發(fā)生后，為了防止病毒傳播和疫情擴散，必須要盡可能的減少人員流動和相互接觸。在這種情況下，以往定期開展的消防演練活動無法正常開展。但是為了持續(xù)增強消防指戰(zhàn)員的作戰(zhàn)能力，以及提高消防應急指揮水平，消防單位的日常學習和訓練工作又不能完全中斷。為此，開展“線上”火災模擬分析就成為了疫情期間消防部門的一項重要工作。近年來，在“智慧消防”發(fā)展背景下，GIS技術、AI技術、5G技術等廣泛的應用到消防指揮中，這也為火災模擬分析系統(tǒng)的構建提供了充分的技術支持。消防部門要始終具備憂患意識，熟練運用火災模擬分析系統(tǒng)，在“新冠”疫情期間也要堅持在信息環(huán)境下進行學習和訓練，提高消防指揮決策水平，為打贏“新冠”防疫攻堅戰(zhàn)貢獻自己的一份力量。

2火災模擬分析的核心內容

2.1 火災危險性分析

在火災救援中，分析火災危險性可以為消防部門合力配備救援力量提供必要的參考。決定火災危險性高低的因素多種多樣，例如現場是否有易燃易爆物質，是否有其他有利于火災蔓延的因素等。為了更加直觀的表示火災危險程度，在火災模擬分析中有一個分析模型，可以量化的表示火災危險數值：

P（RJi）=P（M）×P（FK/M）×P（G）

式中：P（M）為建筑物中有無可燃物的概率;P（FK/M）為可燃物的可燃性對產生火災影響的概率;P（G）為其它影響因素（各種環(huán)境因素）。該式綜合反映了結構類型、可燃物存在與否及其可燃性、其它影響因素等一系列因素的綜合影響，根據這些因素導致火災發(fā)生的貢獻大小，綜合計算火災發(fā)生概率的大小。計算機根據最終的模擬數值，對照相關的標準，可以將火災劃分為嚴重危險、中等危險、輕微危險和無危險四個等級，并在數字地圖上用不同的顏色表示，這樣就方便消防人員一目了然的掌握火災現場不同區(qū)域的危險性。

2.2接警空間定位

火災的突發(fā)性決定了消防指揮必須具有較強的時效性，才能第一時間趕到火災現場，開展火災撲救和人員營救工作。在火災模擬分析中，接警空間定位可以幫助消防人員快速鎖定火災發(fā)生位置，為火災防控贏得寶貴的時間。在接到報警電話后，如果是固定電話，可以根據固話號碼匹配數據庫內的號碼登記信息，然后將該地址與報警人提供的地址進行核實。如果兩者匹配，則自動在數字地圖上標記位置。如果是移動電話，則利用GPS、GIS應用平臺，獲取移動設備的定位信息，并與報警人提供的地址進行匹配，如果匹配成功則完成定位。

2.3 火災蔓延分析

火災發(fā)生后，每過一秒的時間，火情都會出現極大的變化。特別是對于著火點與消防部門距離較遠的情況，相對準確的模擬火災蔓延和發(fā)展趨勢，對消防指揮決策有極大的幫助。在火災模擬分析中，主要利用GIS技術和BIM技術，構建可視化的火災動態(tài)圖像，并且隨著時間的推進，綜合各種環(huán)境因素（如風向、濕度、風速等），預測火災的蔓延趨勢。這樣一來，消防人員就可以根據模擬結果，掌握未來一段時間內火災蔓延情況，然后做好消防力量的合理配置。

2.4 火災損失預測與評估

災害損失包括直接經濟損失、間接經濟損失和社會損失。運用火災損失預測與評估進行投資效益風險分析，從而確定減災投入的最優(yōu)決策。另外，火災損失預測結果，也可以作為劃分火災等級的一項重要指標。為消防人員對火災現場情況作出合理評估，以及災后重建工作開展提供了必要的依據。隨著火災模擬分析逐漸成為一種常用的手段，消防部門應注意利用大數據等技術，做好轄區(qū)內各類基礎資料的獲取、整理、更新等工作，這樣才能為火災模擬分析與火災損失預測提供更加充足的數據支持。

3火災模擬分析系統(tǒng)的結構組成

3.1系統(tǒng)的主要框架

3.1.1 總控模塊

該模塊主要提供界面顯示和人機交互兩個功能。核心設備是一臺中央計算機，可以對其他模塊提供的火災模擬信息進行計算，并將二進制的計算結果，轉化為可視化的圖像。在顯示屏上，管理人員可以人工操作并觀察到與火災相關的圖像信息，包括著火點的位置、最佳救援路徑、火災蔓延趨勢等。通過人機交互界面，管理人員還可以進行制圖排版、圖層控制等操作。

3.1.2 火災分析與消防決策模塊

該模塊可以將所有與火災相關的信息進行匯總，并進行初步的分析。例如通過接警空間定位，可以選擇著火點就近的消防力量，并利用電子地圖，規(guī)劃出最佳的救援線路，為消防指戰(zhàn)員實施救援提供支持。該模塊的技術支持主要有大數據分析、地理信息系統(tǒng)（GIS）等。

3.1.3 信息管理模塊

該模塊在整個火災模擬分析系統(tǒng)中充當了“數據庫”的角色。包含的信息類型有：消防機構、醫(yī)療機構的位置信息，燃氣管網、給水管網的規(guī)劃圖，以及道路交通地圖等。在接到火災報警后，利用火災分析與消防決策模塊確定著火點，然后信息管理模塊調用數據庫內的各類信息，確定著火點所屬的消防轄區(qū)，同時將火災信息分配給最近的消防部門。

3.1.4 消防應急指揮模塊

在火災模擬信息獲取與分析的基礎上，通過消防應急指揮模塊發(fā)布指令，做出統(tǒng)一調度。既可以保證在最短時間內完成火災撲救任務，同時又能夠避免消防資源的浪費。

3.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

火災模擬分析系統(tǒng)在開發(fā)和設計時，應當符合易維護、可擴展、兼容性等原則，并且在實用中，充分考慮系統(tǒng)響應速度、多線程處理能力等需求。根據以上原則和因素，選擇符合COM標準的全組件式Super Mapobjects2013進行集成式的二次開發(fā)，即以編程軟件Visual basic6.0為開發(fā)平臺，嵌入Super Mapobjects的控件，充分發(fā)揮GIS軟件在空間數據處理上的優(yōu)勢和可視化編程軟件在應用程序開發(fā)上的強大功能，進行二者集成的二次開發(fā)。采用C/S（client/server）的網絡結構和SQL server2010的關系數據庫軟件。

3.3系統(tǒng)運算流程

在火災模擬分析系統(tǒng)中，包含了大量的分析模型，例如在火災蔓延分析中使用到的概率模型，在火災損失預測中的灰度模型，在最佳路徑選擇中的優(yōu)選模型等。利用這些特殊模型的數據分析功能，可以保證火災模擬分析系統(tǒng)實現高效率的運行。在模擬火災中，該系統(tǒng)首先會根據接警空間定位，查找到與之匹配的著火點。在合適火災信息后，以風向、風力、濕度、時間四個參數，進行火勢蔓延分析。同時結合人口財產疊加分析，得出相對準確的火災損失預測。此時，系統(tǒng)會根據已經獲得的火災發(fā)生位置、火勢蔓延分析等信息，調度消防力量，規(guī)劃最佳路徑。完成火災救援后，將火災事故相關信息整理，并存入系統(tǒng)數據庫中。

4火災模擬分析在消防指揮中的應用

4.1 基于火災模擬分析的消防指揮決策流程

在火災撲救中，消防指揮決策的重要性不言而喻?？茖W的指揮決策，無論是合理配置消防資源還是最大程度上減少財產損失，均發(fā)揮了積極作用?；馂哪M分析作為一種有效手段，可以幫助消防人員盡可能全面的了解與火災有關的各類信息，進而利用專業(yè)知識、工作經驗，在最短時間內做出最優(yōu)決策，基于火災模擬分析系統(tǒng)的消防指揮決策。

4.2 基于火災模擬分析的消防指揮工作開展

從火災發(fā)生后，消防部門在接到報警、決策部署、趕往現場這三個過程中，現場火勢一直處于動態(tài)發(fā)展狀態(tài)。如果不能科學配備消防資源，很有可能因為救援力量不足，錯過了滅火的最佳時機，進而造成更大的損失。利用火災模擬分析，可以對火災發(fā)展態(tài)勢、火勢蔓延情況進行分析，方便消防部門做出科學的指揮決策。例如，根據火勢蔓延分析，判斷火災可能會導致危險化學品的泄露。根據這一分析結果，消防人員除了要完成滅火任務外，還要做好火災現場危險化學品的安全處理，有助于最大程度的減少損失?；馂哪M分析系統(tǒng)還具有火災事故留存歸檔的功能，消防人員可以通過查詢歷史檔案的方式，從中汲取消防指揮決策的經驗、教訓，不斷提高消防部門的作戰(zhàn)力量。

5火災模擬分析的發(fā)展前景

在“智慧消防”發(fā)展背景下，將大數據、物聯(lián)網等技術應用到消防救援和指揮決策中，成為信息時代下消防部門提高自身救援工作能力的一種有效手段。現階段火災模擬分析系統(tǒng)已經得到了廣泛運用，并且成為廣大消防員進行滅火救災演練、提高應急決策水平的重要途徑。今后火災模擬分析技術將會日益成熟，特別是隨著5G技術、AI技術的成熟，無論是火災模擬分析的時效性，還是分析結果的可信度等方面，都會得到進一步的提升。另外，以“智慧城市”建設為契機，消防部門還可以與市政管網、交通管理、城市氣象等相關部門進行密切合作，獲取風向風力、道路狀況等因素，通過將火災蔓延數學模型與GIS、GPS等相結合，實現了火災動態(tài)蔓延的計算機模擬，并以此為基礎進行火災損失的預測與評估。

6結語

火災模擬分析系統(tǒng)是一款集接警空間定位、最佳路徑選擇、消防力量調度等多項功能于一體的線上軟件，本系統(tǒng)的目標是建立一套應用系統(tǒng)查詢和管理城市基礎設施信息，將火災模擬分析與消防應急指揮有機結合起來，提供消防業(yè)務上的數據處理、接警確認、模擬分析、指揮調度以及控制顯示等功能。從實際應用效果來看，該系統(tǒng)能夠利用有限的火災信息，進行深入分析并得出準確預測，為消防指揮決策提供了有價值的參考，無論是節(jié)約消防資源還是提高火災救援能力，均發(fā)揮了顯著的效果，具有推廣使用價值。

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