基于图像建模的灭火救援虚拟场景生成技术

探讨计算机模拟训练系统所涉及的相关技术,分布式网络技术以及计算机视景仿真技术,详细介绍视景仿真的主要技术。定义了虚拟灾害场景模型,设计了基于数字图像合成技术的虚拟灾害场景构建方法,实现了基于图像的灭火救援场景生成编辑系统。应用数字图像合成技术可以快速构建基于照片的灭火救援虚拟场景,而且制作过程简单,成本较低,既适合消防基层部队用于灭火救援可视化预案的制定、案例分析和战斗讲评,又适合部队开展各类场所的针对性模拟训练。

基于开源技术的灭火救援计算机模拟训练系统研究

开展模拟训练是提高消防部队灭火救援能力的重要途径。计算机技术的飞速发展,为开发灭火救援计算机模拟训练系统提供了有力手段。当前开发三维模拟训练系统,可以采取多种工具平台。依托开源引擎Delta3D和开源底层支撑系统CERTI,分析了开发基于HLA的仿真训练系统的一般步骤,总结了一套利用开源软件快速开发沉浸式灭火救援模拟系统的经济实用方案。开发过程表明,利用开源技术可以提高仿真训练系统的开发效率,缩短系统的开发周期,降低系统的开发费用。

沉浸式灭火救援计算机模拟训练平台的开发

通过研究虚拟现实技术在灭火救援战术训练中的应用模式,设计并实现了一种以高沉浸感虚拟灾害场景为中心的灭火救援指挥计算机模拟训练平台。阐述了平台的体系结构、硬件实现方案、软件功能、应用模式,以及基于平台的训练模式、训练对象、训练考评方法等,为消防院校和部队开展灭火指挥教学实训、灭火救援指挥综合演练提供了一种通用和模块化、信息化的训练平台。

基于B/S模式灭火救援知识库的设计与实现

基于B/S模式设计的灭火救援知识库提供一个交互的平台,实现对灭火救援行动中出现的问题及时有效的查询,形成一个开放的系统,保障灭火救援行动顺利进行;为今后开发的辅助决策系统提供一个完善的数据库,减少二次开发的工作量。

协作网络在跨区域灭火应急救援中的应用研究

为有效解决跨区域灭火应急救援工作中统一指挥难、行动协调难、资源调配难和协同效应难等问题,基于网络在跨区域管理工作中的重要性以及协同原理理论,提出跨区域灭火应急救援协作网络的概念,并分析跨区域灭火应急救援协作网络在跨区域灭火应急救援工作中的功能与作用,最后提出了跨区域灭火应急救援协作网络的结构框架及运行机制。结果表明:协作网络与跨区域灭火应急救援工作相结合具有重要意义,今后的工作重点应是研究构建跨区域灭火应急救援协作网络的影响因素、可行性、实用性以及相关配套设施和宏观运行环境等。

基于惯性导航技术的消防员室内定位技术

提出将惯性导航技术运用于消防员室内定位,利用位置估算、零速修正和步伐检测等算法设计开发了惯性测量单元。通过设计平面场景、立体场景、长时间行走等不同的测试场景,对整个定位系统精度进行了测试。测试表明,系统的精度较高,能够准确提供平面位置信息和高度信息。

烟火切割热力学分析及药剂配方设计与实验

从传热学和力学两方面分析了烟火切割的理论基础,重点分析了影响烟火切割效果的主要因素的原因和解决方法。考虑价格和毒性因素,应用化学热力学理论计算了烟火药的绝热反应温度,筛选出了放热充足的铝热剂。实验观察了铝热剂的燃烧,确定了适于烟火切割的两种铝热剂为由氧化铜组成的铜铝热剂和由三氧化二铁组成的铁铝热剂。通过均匀配方设计实验确定了烟火药的较佳配方,研究出了一种用于高温熔化金属材料的烟火药剂。主要由铁铝热剂30%~50%、铜铝热剂30%~50%和高热剂10%~20%组成。该烟火药燃烧时产生高温、高速、熔融态的铜铁合金射流,能有效地对金属材料进行切割。

构建我国消防应急救援指挥体系的探讨

对我国应急救援体系现状和消防应急救援指挥体系现状进行分析,归纳总结出我国消防应急救援指挥体系在应急联动机制、应急救援资源配置和应急指挥体系等方面存在的问题。并针对上述问题,提出4个方面的对策,该对策包括:完善应急救援机制;强化应急救援法律体系建设;加强应急救援队伍建设;构建消防应急救援指挥体系。研究结果对完善我国应急救援体系、构建科学合理的消防应急救援指挥体系、提高公安消防部队的应急救援能力等方面具有重要的指导和推动作用。

以有机酸钾盐为可燃剂的气溶胶灭火剂试验

用1 m3密闭试验箱进行灭火性能试验,采用半分法得出两种以有机酸钾盐为主要可燃剂的气溶胶灭火剂的配方,并对比其灭火时间。在热气溶胶灭火剂中添加碳酸钾作为热耗散剂,以降低反应速度,减小火焰外喷。用兰利法进行试验,得出了两种灭火剂的99%概率灭火效能,在70~75 g/m3之间。经测量,气溶胶灭火剂的燃烧产物是低毒的。气溶胶灭火剂在灭火时的不确定度很大,应以概率论的方法研究其灭火能力。

丙烷/空气拉伸火焰传播稳定性实验研究

为了揭示空气中丙烷火焰传播特性,利用纹影系统记录了预混气体小能量点火条件下火焰形成与传播过程,得到了火焰表面的微观结构特征,分析了混合气体火焰的稳定性及其影响因素。结果表明:丙烷/空气混合物火焰发展过程及其表面微观特征与浓度直接相关;当混合物浓度接近爆炸上下限时,火焰扩展速率整体不大于0.5 m/s,燃烧区域向上漂浮,浮力成为影响火焰失稳的主导因素;当混合物浓度靠理论配比时,火焰呈规则球形扩展,火焰稳定性按照先减弱后增强的趋势发展,火焰表面褶皱的形成及演化规律是热扩散不稳定性和流体力学不稳定性共存与竞争的作用结果。

基于Elman神经网络的实验教学质量评价模型

结合课程特点和实验教学的需要建立了实验教学质量评价指标体系,并利用Elman人工神经网络方法建立了评价模型。测试结果表明,该模型应用于实验课程教学质量评价中,精度较高,具有广泛的适用性。

吉瓦级核电厂灭火失效概率分析

为推动中国吉瓦级非能动压水反应堆核电厂(NPP)火灾概率风险评估(FPRA)的深入开展,基于核电厂消防人员和消防系统对内部火灾事件的顺序响应模式,构建吉瓦级核电厂灭火失效概率事件树模型。以国内某核电厂控制厂房一电缆间为火灾场景,结合火灾动力学(FDS)模拟结果、电厂火灾应急响应数据和消防设计实际,采用美国核管委会更新后的火灾探测系统失效概率数据、消防队灭火失效概率计算模型及数据,对该事件树模型进行实例分析。研究表明,该电缆间总的灭火失效概率为0.044,早期火灾探测和扑救对其灭火失效概率具有较大影响,应作为日常消防安全监管的重要内容。

核电厂动态灭火失效概率模型研究

为量化火灾模型输入参数的不确定性对灭火失效概率的影响,推动我国核电厂动态火灾概率安全评估(PSA)的开展,基于火灾区域模型、蒙特卡罗模拟与马尔科夫链,建立核电厂动态灭火失效概率计算方法。将此方法应用于某压水堆核电厂一电子配电柜间,结合美国核管理委员会(NRC)修正后的消防队响应计算模型,得到房间内部电缆的灭火失效概率的累积时间分布。结果表明,通过考虑火灾模型输入参数的不确定性得到的灭火失效概率的累积时间分布为指数分布。

基于HHM的公共危机事件网络舆情风险管理研究

分析公共危机事件网络舆情风险因素,构建网络舆情风险管理的HHM框架,确定重要风险场景,重点研究"官方行为——舆情热度"风险场景,并将HHM框架转换为指标体系,应用AHP法和ABC法进行风险量化和评级,为政府公共危机事件网络舆情风险管理提供参考。

基于多指标约束的隧道集中排烟量设计模型

利用经典羽流模型计算烟气生成量来设计隧道集中排烟系统的排烟量存在设计量偏小的问题。从火灾烟气控制效果出发,选取排烟效率、烟气蔓延范围、烟气流动速度、人员疏散微环境4个指标,提出一套隧道集中排烟系统的评价指标,构建基于多指标约束的隧道集中排烟量设计模型。通过FDS 5.0对某越江隧道火灾时的各评价指标参数值进行模拟计算,得到该隧道集中排烟系统在20MW火灾时的最适排烟量为140～150 m3/s。研究表明,利用多指标约束的排烟量设计模型可提高隧道集中系统排烟量设计的准确性。

高层建筑火灾中消防电梯疏散效果模拟

分析通过消防电梯疏散人群的可行性,提出消防人员到达前、后两个阶段消防电梯辅助楼梯疏散的新模型,阐述运行规则,给出楼、电梯疏散的计算公式。根据电梯的运行规则,利用计算机模拟计算得到以下结论:消防人员到达前,消防电梯最佳停靠楼层的选择可通过计算得到,建筑的总层数和楼层人数愈多,电梯疏散人员比例越小;消防人员到达后,电梯在避难层停靠,通过计算得到避难层以上剩余人员以多少人员比选择消防电梯时,楼、电梯模型的疏散效率最佳。

铁路隧道火灾烟气逆流的计算模型

通过理论分析结合经验公式,构建铁路隧道火灾烟气逆流距离的计算模型。建立长为52.5 m、内径为1.1 m、缩尺寸(1:9)的实验模型隧道。设定了7个隧道坡度、4个纵向风速,用以模拟实际隧道火灾场景,获得不同坡度和不同通风情况下烟气逆流距离的变化。实验结果表明:隧道坡度及通风速度对烟气逆流距离具有明显影响。通过模型隧道火灾实验的测量结果与计算模型的预测结果的对比,验证了计算模型的有效性,可为铁路隧道防灾通风设计提供依据。

公路隧道纵向诱导风速对火灾烟气控制效果影响分析

针对某公路隧道采用集中排烟方式的工程实际,为了分析纵向诱导风速对隧道火灾烟气控制效果的影响规律,进而确定可能的火灾场景时的合理纵向诱导风速,采用火灾动力学模拟软件FDS构建了数值分析模型,并设计了相应的火灾工况。根据隧道实际交通流量、车辆类型及公路等级,确定了模拟火灾规模。分别分析了火灾规模为50MW时隧道内不同火源位置(排烟阀打开段中部、上游1个/下游5个排烟阀、上游2个/下游4个排烟阀),不同排烟方式下(双向均衡排烟、上游端单向排烟、下游端单向排烟),不同纵向诱导风速情况时的隧道2m高处能见度、烟气蔓延范围及排烟效率,根据模拟分析结果,进而确定了不同火灾工况时的合理纵向诱导风速。结果表明:不同纵向诱导风速对集中排烟模式下烟气控制效果影响显著;特定火灾规模时,火源位置、排烟方式对合理纵向诱导风速的影响不大。

基于混合阈值法的Envisat影像水体提取

图像分割是图像目标识别和提取的重要步骤。然而由于SAR影像相干成像特点,SAR影像往往信噪比不高,于是传统的图像处理方法难以适用。本文在分析当前主流的阈值法图像分割的基础上,提出一种改进的混合阈值法:首先对影像按一维最大类间方差法求解出一维最佳阈值,以此计算图像分割水体和背景的权重比,然后根据求得的权重比,修改二维最大熵算法,最后采纳遗传算法提高搜索效率,进而求解二维最优阈值实现SAR影像水体提取。为了验证此方法的有效性,针对阳澄湖地区Envisat ASAR影像中同时存在信噪比高的区域和信噪比低的区域设计了仿真实验。实验结果表明,改进方法能较好地从信噪比低的影像中提取水体,同时保持良好的时间复杂度。

消防战勤保障物资储备点布局与选址问题研究

为科学规划消防应急救援物资储备点布局,进一步提高消防部队处置突发事件的能力,从当前我国消防战勤保障物资储备点的建设现状入手,研究了消防战勤保障物资的分类。在此基础上明确了物资储备点的布点原则和选址方法,建立了储备点选址的数学模型,并利用计算机进行求解,得到若干个备选地址;然后在综合考量各种影响因素的前提下,通过灾害发生区域相对集中的规律进行适当的调整,进而筛选出最佳选址。最后讨论了部局级应急装备物资储备库的布局现状及建议。结果表明:储备库的选址应在科学合理的物资储备点选址基础上,与部局、总队的应急装备物资储备库相互依托、互相补充,从而形成一套符合我国消防力量建设实际的消防战勤保障物资储备体系。