基于改进蚁群算法模型的三维火灾动态疏散策略

提出了一种基于改进蚁群算法模型的三维火灾动态疏散策略,解决复杂建筑群体内发生火灾时存在的人员疏散问题。该方法首先使用栅格法对设计的建筑物进行三维环境建模;然后使用改进生物启发式蚁群算法对发生火灾时的疏散路线进行自动规划,得出最短的疏散路径;最后针对火情点动态扩散的特性,实时规划出最佳的人员疏散路线。该方法不仅对蚁群算法模型进行了改进,而且于算法中增加目标启发函数和回退策略,一定程度上缩短了路径搜索的时间和提高算法运行效率。仿真实验结果证明了该策略在三维火灾动态疏散的有效性。

基于GIS的地震火灾动态蔓延模拟

用惠更斯原理对震后火灾的动态蔓延过程进行了模拟,并开发了基于GIS的城市地震次生火灾动态蔓延模拟系统,该系统可以模拟单个或者多个起火点的动态蔓延过程。研究结果可以定量地估计地震次生火灾对城市的危害,从而在最短时间内给救灾应急提供决策依据。

综合体高压细水雾特性参数的火灾动态模拟

利用建筑信息模型(BIM)技术建立商业综合体3D模型并采用分层转化方式转化为火灾动态模拟(FDS)计算模型,分析大空间综合体超快速火中高压细水雾与火焰相互作用过程,研讨单一喷头Ⅱ级高压细水雾在不同喷射速度、雾化角以及水雾压力因素下与火焰相互作用过程,分析细水雾控火效能。结果表明:雾化角增大一定程度,细水雾控火效能提高;大空间综合体在不同雾化角高压细水雾施加初期造成湍流扰动比受限空间更加剧烈且温度有回升现象,最佳雾化角大于受限空间;喷射速度增大一定量值,降温速率与幅值均增大,充分发展阶段温度震荡幅度及时间区域小;随着压力上升至临界压力,温度回升之后波动小,对火源控制效果越好,当超越临界值,火焰横向扩展并加快高温烟气中一氧化碳(CO)流动。

10 kV电缆单相电弧接地故障引燃隧道的火灾动态仿真

电力电缆隧道火灾已经成为威胁城市电网安全的重要问题。为探究电缆隧道火灾的致灾机理,提出了一种研究电缆电气故障引发隧道火灾的动态仿真方法。首先,根据电缆内部电弧故障实验结果建立电缆接地电弧的数学模型;然后,采用电缆单相电弧接地故障的平均功率和电缆燃烧的单位面积热释放速率组成火源模型;最后,以典型电缆隧道为例进行火灾动态仿真和火灾风险评估。仿真结果表明,电弧故障发生14.4 s后电缆被引燃,故障电缆同侧向上50 cm范围内的电缆处于高火灾风险,故障电缆同侧向上50~75 cm范围内敷设的电缆处于中等火灾风险,隧道内的其他电缆处于低火灾风险。研究结果可为电缆隧道的火灾防范与安全运维提供理论支撑。

基于物联网的建筑火灾动态监测方法

高层建筑防火是近年来应急领域的研究重点,而灾情发生后如何快速准确得到现场信息是其中的技术难点。该文以实际应用需求为出发点,提出一种基于物联网的建筑火灾动态监测方法并开发出原型系统。首先自主开发了适用于在火灾场景下使用的硬件设备和软件协议,并通过点火测试对设备性能进行评估,得到量化的性能指标。依据物联网"感传知用"的特点分析了系统的功能,然后通过小型火灾实验对系统的数据采集、通信传输、数据处理和模拟显示等性能进行了测试,验证了该系统应用于火灾报警和动态监测的可行性。实验结果表明:该系统经过数据处理和模拟运算提供的温度场分布和CO摩尔分数变化曲线能够准确展现灾情扩散和风险分布的情况,为人员的有效疏散和指挥救援提供科学依据。

公路隧道动态火灾规模及人员疏散研究

为了确定城市公路隧道阻塞场景下火灾蔓延时的动态火灾规模和人员疏散方案,基于临界辐射热通量理论计算车辆引燃时间,并运用FDS研究动态火灾规模和同时打开两侧横通道与只打开一侧横通道两种工况下的温度与可视度分布规律,通过Pathfinder计算人员疏散时间。结果表明:初次引燃需要250s,二次引燃分别需要615、650 s,共计11辆车参与燃烧,最大热释放速率高达39.1 MW;两种工况下的温度与可视度分布规律基本相同,但同时打开两侧横通道的疏散时间仅为390 s,较后者减少了320 s;建议四洞公路隧道发生火灾时,宜同时打开两侧横通道,且应在10 min内及时采取措施防止车辆发生二次引燃。

大数据视域下体育场馆动态火灾风险指标研究

为解决体育场馆火灾风险评估多采用静态指标而导致动态指标不明确,且动态评估所需物联网监测数据具有多样性和复杂性的问题,分析消防主机、消防水箱液位等48种物联网监测数据特征,构建消防主机故障点位占比、实际与标准液位差等可量化的动态指标体系;建立27个体育场馆监测数据的指标数据集,运用随机森林算法筛选和优化48个指标,研究动态火灾风险评估指标的构建与优化。结果表明:在删除重要度最低的9维特征时,均方误差达到最低0.05,获得最优的体育场馆动态火灾风险评估指标体系。

基于AHP-Bayes的城镇老旧小区动态智能化火灾风险评估模型--以上海市M小区为例

城镇老旧小区火灾隐患突出,存在结构复杂、构件设施陈旧、逃生救援难度大等问题,建筑火灾风险评估是城镇老旧小区消防改造的重要依据,但面临基础数据薄弱、隐患识别手段单一、动态评估模型缺乏、智能化程度低等难点。为提高城镇老旧小区建筑火灾风险评估的准确性和实时性,构建了基于AHP-Bayes的城镇老旧小区动态智能化火灾风险评估模型,实现了城镇老旧小区火灾动态风险评估。首先从火灾智能监测能力、灭火设备设施能力、安全疏散救援能力、消防安全管理能力4个方面建立了城镇老旧小区火灾风险评估指标体系;然后利用层次分析(AHP)法确定评估指标的主观权重、贝叶斯(Bayes)网络法确定评估指标的客观权重,并通过组合赋权计算评估指标的综合权重,实现了建筑火灾主客观评估综合风险评估;最后选取上海市M老旧小区作为实例,采用基于AHP-Bayes的城镇老旧小区动态智能化火灾风险评估模型对该小区进行了火灾风险评估,以验证该模型的科学性、可靠性和智能性。实例应用结果表明:该小区火灾风险评估等级为Ⅲ级,脆弱影响因子为消防设施缺失、消防通道堵塞、电气线路老化等,并针对其薄弱环节提出了具体的对策与措施。

基于动态火灾风险的化工园区消防监督管理模式分析

因化工行业的特殊性,消防隐患较多,火灾事故损失较大,为避免化工园区火灾事故的发生概率,本文从化工园区火灾风险特点、消防安全隐患的角度出发,分析化工园区消防监督管理中存在的不足之处,最后基于动态火灾风险,通过运用模糊评价法,构建动态评估智慧消防系统,并提出提高消防监督管理精度,制定应急预案的具体方法,以此为相关消防监督管理工作人员提供实践参考。

基于动态火灾风险的化工园区消防监督管理模式实践应用研究

由于化工行业的特殊性,需要用到多种易燃易爆材料,存在较多的消防隐患,火灾事故的发生频率高,造成的损失也更为严重。为了降低化工园区的火灾事故发生率,本文从化工园区内常发的火灾风险特点、存在的消防安全隐患等角度出发,探究化工园区现有消防监督管理模式中存在的不足,基于动态火灾风险分析,创新消防监督管理机制,实现消防机构对化工园区动态火灾发生的实时监督,提高监督管理水平。

电缆隧道火灾数值仿真及分析

电缆隧道灭火以及人员疏散的关键,在于对灾变条件下隧道火灾参数变化的正确预测,特别是火焰、烟气蔓延范围,烟气浓度变化以及有毒气体的扩散范围等参数的预测。为了获得电缆隧道火灾参数,应用美国国家标准和技术研究院(NIST)开发的FDS(Fire Dynam ics Simulator)软件,建立电缆隧道模型,对隧道火灾进行全尺寸模拟,通过对模拟实验数据处理和分析,给出电缆隧道火灾时烟气浓度和氧气浓度,纵向温度的变化规律,火焰蔓延情况以及高温烟气在隧道中水平蔓延规律,为有效救援和紧急疏散以及消防决策提供一定依据。

真实大空间建筑物火灾场模拟研究

根据一真实火灾调查报告设定了真实大空间建筑物开口情况和材料燃烧性能参数,建立了FDS(Fire Dy-namics Simulator)物理模型。计算了火灾释热速率以及着火大空间烟气的温度场和一氧化碳浓度场的变化。研究结果表明:火灾短时间发生轰燃,随后发生回燃。轰燃是导致大量人员死亡的1个重要原因;回燃没有引起各点烟气的温度和一氧化碳浓度显著的提高,但对各点烟气的温度和一氧化碳浓度的保持起到较大作用。

基于改进蚁群算法的展览馆火灾疏散路径研究

为最大限度避免展览场馆发生火灾时造成的伤亡和损失,本文基于改进蚁群算法对展览类建筑的火灾疏散路径进行研究。首先,利用量化的火灾产物、角度和距离因素共同改进启发函数,建立符合人群疏散过程的信息素更新模型,对传统的蚁群算法进行改进。其次,建立人员动态疏散模型,以疏散时间和距离最短为目标函数,以人员密度、出口宽度等外界因素为约束条件,建立二维平面工作环境,进而上升到三维火灾疏散环境模型。以西安市某展馆为例进行实证研究,在MATLAB中建立30×25×3的三维栅格环境,对参数进行最优组合配置,通过改进后的蚁群算法对不同阶段的火灾场景进行仿真模拟,分析其收敛情况。结果表明:改进后的蚁群算法适用于三维空间的人员疏散工作,算法具有较好的收敛速度和全局搜索能力;将算法用于人员密集、安全隐患较多的大型展览场馆中,可快速找到最佳人员疏散路径,有助于提高展览场馆的人员疏散效率。

高校宿舍走廊宽度对火灾烟气流动性影响的数值模拟

利用FDS数值模拟软件,建立不同走廊宽度的三组全尺寸高校宿舍标准层模型,对其进行火灾动态模拟,主要测量了火灾过程中的烟气温度、CO浓度、能见度、烟气层的高度和烟气中CO_(2)浓度等参数,并对模拟结果进行了分析.结果表明:火灾发生后,烟气在短时间内开始聚集,迅速向走道两端开始蔓延,出现在走道两端烟气中各参数值高于中间区域的现象;不同走廊宽度对烟气层高、CO_(2)浓度的影响不大;在能见度和温度方面,走廊越宽,能见度越大,烟气温度越低;在CO浓度方面,在相同高度处,走廊越宽,CO浓度反而越大.综合这些因素,在新建宿舍时,建议走廊宽度选取为1.8m.

耦合消防设施的航站楼火灾演化机理研究

机场航站楼属于大型公共建筑,一旦发生火灾易造成烟气聚集且导致人员疏散困难,传统消防设施难以满足此类建筑的消防需求。本文针对耦合消防设施的演化机理进行研究,首先建立航站楼候机厅建筑信息模型(BIM,building information modeling),然后通过火灾动态模拟器(FDS,fire dynamics simulator)对航站楼候机厅进行不同场景下的火灾模拟,进而得到不同场景、不同区域下的喷淋、烟气层高度、能见度、热释放速率等指标数据,并根据其变化过程分析火灾演化机理。研究结果表明,针对航站楼这种具有特殊性的公共建筑,耦合消防设施和消防设施未启动情况下火灾演化机理具有显著差异。同时,模拟结果可以为航站楼消防设计的优化和应急疏散方案的制定提供思路。

基于卫星遥感的森林火灾风险预警研究

【目的】目前我国完成了以县级行政区划为单元的森林火险区划,火险区划的结果在一定时期内相对不变,只适用于县级行政区划或以上区域开展森林火灾预防工作。以卫星遥感数据为基础,对山头地块的森林火灾风险进行基于栅格尺度的动态实时预警,为森林防火工作提供有效的预防信息。【方法】参考国内外各类研究文献从植被、气候、地形等角度构建森林火灾风险预警指标体系,利用2009—2019年森林火灾卫星热点数据、MOD02数据、DEM数据提取预警因子;以森林火灾动态危险性指数模型为基础,利用自然风险灾害指数模型、火险综合预报指数等模型对其进行改进得到森林火灾风险预警模型;绘制各预警因子的栅格图层,并进行叠置分析得到区域森林火灾风险预警图。【结果】以广东省为研究区。选取温度植被干旱指数(TVDI)、归一化植被指数(NDVI)、归一化红外指数(NDII7)、地形因子、历史森林火灾因子作为预警因子构建预警指标体系;构建的风险预警模型相对运行特征(ROC)值为1.0,大于0.7,拟合效果较好;利用2021年2月14日的数据根据模型计算得到的广东省2月15日的森林火灾风险预警图,可发现在2月15日广东省西部北部区域存在较少的高风险区,东部南部区域存在较多的高风险区。【结论】使用遥感数据可以进行森林火灾风险预警因子的提取工作;使用遥感数据可对区域森林火灾风险实现动态预警,可为森林防火工作提供科学依据。

地铁火灾应急响应虚拟演习平台设计

研究了虚拟现实技术在隧道火灾应急响应上的应用.以超级计算机为工具,集成人工智能技术、虚拟技术(VR)、动态仿真建模技术和高性能计算技术,对上海地铁一号线某站的火灾应急响应虚拟演习平台进行架构设计,用火灾动态模拟器(Fire Dynamic Simulator,FDS)对该地铁场馆进行建模和仿真,在此基础上创建了一个实时交互式的火灾应急响应的虚拟场景,并对平台完善设计提出改进方向.

基于FDS的地下空间增强体验式火灾逃生VR系统

为增强虚拟现实(VR)技术在地下空间火灾逃生训练中的应用,从仿真和硬件设计2方面展开研究,开发配备基于火灾动态模拟(FDS)热感单元的逃生VR系统。通过PyroSim软件模拟地下空间火灾过程,并将模拟结果作为系统数据来源;通过Unity二次开发,创建增加热感单元的场景交互火灾逃生视景,以模拟火灾现场高温环境,真实展现火灾场景。试验人员通过系统可充分体验真实的火灾烟气和高温情况,从视觉和热感2方面感受火灾环境。结果表明:精细的火焰和烟气视景模拟以及外部热感单元会对试验人员产生较大刺激感,影响其对逃生路线的选择;试验人员均在70 s内完成逃生,达到逃生训练目标。

纵向风对高海拔铁路隧道火灾烟气时空分布的影响

目前对高海拔铁路隧道火灾的研究较少。本文应用火灾动态仿真模拟软件(Fire Dynamic Simulation,FDS)对海拔500,3000 m铁路隧道内的火灾烟气蔓延进行了数值模拟分析,对比了高海拔环境低温、低压、低氧等显著特征及纵向风速对隧道火灾的影响。结果表明,在本文的火灾计算条件下海拔3000 m时隧道内的最高温度比低海拔时低24.8%,CO浓度增大30%~50%;海拔3000 m时随着纵向风速增加,拱顶最高温度显著下降,最大降幅达62.5%,且最高温度点向下游偏离火源区边缘上方;火源上游温度减小且升温范围逐渐减小,纵向风对上游烟气的“稀释”“阻拦”作用强于下游。

基于消防物联网的高层办公楼火灾风险评估

高层建筑是现阶段社会经济发展的必然产物,然而高层建筑一旦发生火灾,在失去控制的条件下,不但损失惨重,还会对整个地区及其经济产生消极的影响。该研究旨在建立基于消防物联网的高层建筑火灾风险评估指标体系,引入了FRAME火灾风险工程评估方法,并对该方法相关的取值进行了相应的调整,包括通风因子v、疏散时间因子t、给水因子W、保护因子N、特殊保护因子S以及垂直疏散路径u3,并进行有效评估,提出相应的预防措施。