新时代新型研发机构发展初探——以清华大学合肥公共安全研究院为例

创新是引领发展的第一动力,是推进科技不断进步的主旋律。具有产学研深度融合特征的新型研发机构日益成为推动国家创新发展的新动能和打通科技与经济发展“最后一公里”的新实践。本文在分析新型研发机构概念与内涵的基础上,以清华大学合肥公共安全研究院为例,探讨新时代新型研发机构的职责与使命,并提出明确未来发展方向、着力推进示范建设、突出创新引领功能、实现产业协同发展等对策建议。

合肥市城市安全产业发展现状与提升对策研究

城市安全产业是指为城市范围内安全生产、防灾减灾、应急救援等安全保障活动提供专用技术、产品和服务的产业,是安全应急产业的重要分支。发展城市安全产业对于落实安全发展理念,提升全社会安全水平和安全保障能力,推动经济高质量发展,培育新的经济增长点具有重要意义,是落实供给侧结构性改革的重要举措,也是防范化解重大安全风险,提升防灾减灾救灾能力的重要保障。

公共安全体系发展与安全保障型社会

构建以公众生命财产安全、社会安定有序和经济社会系统持续运行为核心目标的安全保障型社会是实现强国目标的必有之义。在工程科技中长期发展战略研究中,公共安全作为一个跨领域的研究课题,面向科技强国和小康社会目标,结合我国国情和发展需求,开展公共安全科技发展战略研究和路径设计。本文探讨了构建安全保障型社会的内涵,介绍了以建设全方位、立体化的公共安全体系为目标的公共安全科技中长期发展战略研究和发展路径,提出了我国公共安全科技发展的总体思路和战略构想。

推进国家公共安全治理体系和治理能力现代化

国家公共安全治理体系和治理能力现代化,是国家治理体系和治理能力现代化的重要组成部分。习近平总书记一再强调,全面贯彻落实总体国家安全观,必须坚持统筹发展和安全两件大事。在党的十九届五中全会上又进一步提出统筹发展与安全,建设更高水平的平安中国。统筹发展与安全是推动高质量发展的内在需要,是实现人民高品质生活的内在需要。

以安全韧性城市建设推进公共安全治理现代化

随着城镇化进程的加快,城市发展面临着越来越多的不确定性因素和未知风险,当面对各种突如其来的“天灾”和“人祸”时,城市的脆弱性便难以掩饰。很多学者从专业领域和单灾种的角度研究城市安全问题,缺乏系统性、体系化、规范化、科学化的应对策略,无法从城市全生命周期进行研究。基于公共安全体系框架构建的安全韧性城市,使城市能有效地抵御内外部风险对城市运行的冲击和压力,在遭受重大灾害后仍然维持其基本结构和功能,并能在灾后迅速恢复和调整,实现可持续发展。在此基础上打造的智慧安全韧性城市,具有科学辨识、全面感知和智能应对能力。为更好地统筹城市发展与安全之间的关系,应从科技、管理、文化三方面强化韧性城市建设,打通制约城市公共安全治理体系和治理能力现代化发展的关键节点,保障人民群众的生命财产安全。

城市公共安全大数据

对城市公共安全大数据的分类、数据采集存储、数据共享、数据安全、融合应用等方面进行了探讨;并结合我国城市公共安全管理的现状,提出需建立一套管理机制、一个大数据中心、一套标准规范和一个平台体系架构,为我国城市公共安全管理和智慧安全城市建设提供技术支撑。

古建筑火灾风险智能孪生评估方法研究

为实现有效的古建筑灾害预防和应急处置决策,采用“数据-处理-业务-服务”的多层次框架,与贝叶斯网络和K-Means聚类算法(BN-KM算法),基于数字孪生模型建立1种古建筑(群)火灾风险评估及决策建议的智能方法,通过8地古建筑火灾历史案例验证该模型的多区域适用性(准确率为87.50%),通过G古建筑(群)4个时段的火灾风险演化规律,验证该方法的时间动态适用性。研究结果表明:该方法中多层次框架可实现多源异构数据(历史数据、监测数据等)的集成量化和风险评估的秒级运算,孪生方法可在事故发生或未造成重要损失前进行计算推演得到高风险区域,并针对不同对象(决策者、救援者、公众)提供专业服务,本文描述新智能方法的评估和决策建议流程,该方法论可拓展应用至其他灾害场景(地震等)。研究结果可为古建筑灾害预防和应急处置提供意见支持。

公共安全科技发展的一点思考

在公共安全领域通常用一个三角形来描述公共安全体系,公共安全包括自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全。三角形的三个边分别是突发事件、承灾载体和应急管理。突发事件发出或者携带灾害性作用,作用到承灾载体上,会导致承灾载体的状态发生变化,超越临界值就会发生破坏。

落实总体国家安全观 推动应急管理体系和能力现代化

党的二十大报告对应急管理工作提出了新的更高要求,对推进国家安全体系和能力现代化、坚决维护国家安全和社会稳定进行了全面的安排部署。当前,各种“黑天鹅”“灰犀牛”事件随时可能发生,应急管理、防灾减灾救灾工作面临诸多机遇和风险。新年伊始,我们邀请多位院士专家结合自身研究领域,对我国应急管理和防灾减灾救灾事业发展进行展望。

系统集成理念下我国安全与应急产业发展模式探讨--清华大学合肥公共安全研究院的实践

随着安全发展理念逐渐深入人心,为更好地预防和控制事故的发生、减轻事故灾难与自然灾害的危害,安全与应急产业专兼用产品和服务的需求进一步扩大,市场空间广阔,成长潜力巨大,成为新的经济增长点。经过近几年的发展,我国安全与应急产业的发展有序推进,但在理论内涵、产业布局、产业特征与政策制度创新体系构建等方面仍存在许多值得思考的问题。在新发展阶段,加快发展安全与应急产业对于提升国家治理体系和治理能力现代化具有重要的现实意义,而用系统集成的理念打造安全与应急产业发展新模式,是新发展阶段需要从理念和实践中亟须厘清的一个问题。近年来,清华大学合肥公共安全研究院运用系统集成的理念,在布局安全与应急产业体系、创新安全与应急产业发展模式上进行了积极的实践探索。本期主题围绕这一话题展开,参与研讨的专家、学者有清华大华合肥公共安全研究院梁光华、何卫国、朱海伦、徐卿,中国科学院大学应急管理科学与工程学院李颖,中国安能集团应急救援事业部王昊,新兴际华应急产业有限公司赵柱,《中国应急管理》杂志崔涛、丁继民、张广泉等。稿件由清华大学合肥公共安全研究院朱海伦执笔。

气象预警响应失灵原因探析——基于典型案例的比较研究

引言2023年8月17日,中共中央政治局常务委员会召开会议,研究部署防汛抗洪救灾和灾后重建工作。会议指出“要精准预警响应,进一步加强气象预警与灾害预报的联动,突出临灾预警,做好点对点精准预报和滚动更新,强化预警指向性,落实直达基层防汛责任人的临灾预警‘叫应’机制,加强预警和应急响应联动,落实应急预案行动措施,把握工作主动权”。

关于城市公共安全的一点思考

在我国,各类突发事件频繁发生,大家印象比较深刻的有汶川地震、舟曲泥石流、大连输油管道爆炸等等,经常一种灾害伴随多种灾害的次生或者耦合,像地震引发火灾,洪水引发泥石流,爆炸引发水污染。这就涉及到了公共安全问题。公共安全涉及的范围是什么？按照我国突发事件应对法、按照国务院总体预案和我国中长期科技发展规划战略研究报告,我国公共安全涉及到四个大的领域：

含添加剂细水雾对锂电池热失控延缓效果研究

为了研究含非离子表面活性剂的细水雾对锂电池热失控的延缓效果,以18650三元锂离子电池为研究对象,通过向细水雾中添加非离子表面活性剂(FS 3100、Tween 80、APG 0810)优化细水雾对锂电池的冷却灭火性能,对比分析各添加剂的加入对细水雾抑制锂电池热失控最高温度、热失控过程平均升温速率及冷却过程中平均冷却速率与冷却时长的影响,并从表面张力、接触角、发泡性能等角度分析其冷却机制与产生负抑制的原因。结果表明:3种非离子表面活性剂对提高细水雾抑制锂电池热失控能力的大小为:FS 3100<Tween 80<APG 0810。其中APG 0810主要通过降低细水雾的表面张力与接触角,来提高细水雾对电池的润湿性和蒸发吸热能力;Tween 80主要通过提升发泡能力,其产生的泡沫稳定性低、易脆变,泡沫的破裂带走了大量热量且不易停留在电池表面,从而有效提高了细水雾对电池热失控过程中升温速率的抑制。因此,通过加入非离子表面活性剂提升细水雾对锂电池热失控的延缓效果,不仅需要降低表面张力,也需要适当提升起泡倍数与泡沫的脆变性。

公共安全视角下的交通网络综合应急能力评估

随着道路交通网络建设的逐步完善,交通公共安全问题日益突出。为有效降低交通网络脆弱性,提高交通网络运营效率,构建了基于公共安全视角下的城市道路交通网络综合评价体系。以公共安全三角形模型为基础,从4个维度出发,采用层次分析法获得每个指标的权数,综合专家评分并应用模糊数学对5个城市的道路交通网络进行评价。基于评价结果,结合各城市交通事故数、万车死亡率和直接经济损失验证评价体系的有效性。研究表明:该方法能对城市道路交通网络的灾害承受能力、突发事件应对能力、应急管理能力和道路交通网络基础等进行准确的定量分析,为提升交通网络的抗干扰能力提供科学依据。

蒸汽管网疏水系统安全监测预警技术研究

为了预警蒸汽管网疏水系统异常运行状态,通过研究蒸汽管网疏水系统温度及压力变化规律,构建了疏水系统阀门故障判断模型及疏水系统疏水异常判断模型,并基于判断模型提出了一种蒸汽管网疏水系统监测预警方法。该方法利用网关及3G/4G通信模块将传感器采集的温度及压力数据上传至判断模型,从而自动预警蒸汽管网疏水系统运行过程中的安全风险。目前该方法已被应用到合肥市161.5 km的蒸汽管网,应用结果表明,蒸汽管网疏水监测预警方法可以用于蒸汽管网疏水系统异常运行状态监测,并在一定程度上降低了蒸汽管网疏水系统泄漏带来的安全隐患。

城市生命线安全工程领域标准需求与建议分析

为实现对城市生命线安全工程建设运营工作的规范和指导,提高城市安全风险防控能力,基于燃气管网、桥梁、供水管网、排水管网、供热管网、综合管廊、电力系统、通信系统8个具体业务领域的标准以及生命线安全工程标准化体系构建现状,分析城市生命线安全工程领域标准需求并提出建议。研究结果表明:需要制修订相关的国家标准或行业标准,对全国或全行业的城市生命线安全运行进行全面技术指导;在国家和行业标准中融入风险预警联动响应的内容,且不同领域应各具特色;制定相关标准规范去防范生命线工程交叉、耦合风险;促进生命线安全工程领域标准与国际接轨,贡献中国力量;构建目标明确、层次清晰、结构合理、内容全面的城市生命线安全工程标准体系,系统提高城市安全运行水平。研究结果可为城市生命线工程安全运行标准化建设提供指导和参考。

邻近电力管道的城市埋地燃气管道泄漏扩散数值模拟研究

为进一步预防城市埋地燃气管道与电力管道耦合事故发生,基于邻近电力管道的埋地燃气管道物理模型,采用Fluent软件对甲烷燃气泄漏扩散进行三维数值模拟分析,研究城市埋地燃气管道与电力管道耦合场景下的燃气泄漏扩散行为。研究结果表明:甲烷燃气扩散速率受土壤类型的影响较大,相比壤土和黏土,甲烷燃气在砂土中扩散速率相对最快;甲烷燃气扩散范围随着管道压力的增大而增大,需重点关注泄漏孔附近区域尤其是上方高浓度区;甲烷燃气发生泄漏后在电力井内迅速扩散,最快会在34 s内达到预警浓度,并在70 s左后时达到爆炸极限范围。研究结果可为城市埋地燃气管道与电力管道耦合场景下的风险监测预警提供决策参考。

不同运动姿态个体的步态参数性别对比实验研究

为研究步态参数影响个体滑倒风险的内在机理,对男女个体分别在行走、跑步2种运动姿态时的步态参数进行对比分析。利用三维测力跑台获取并分析不同速度、坡度工况下的个体步长、步宽和最大足底正压力数据。研究结果表明:消除身高影响后,跑步姿态的男性个体步长比同速度的女性个体步长小4 cm左右;行走姿态的男性个体最大足底正压力和重力的比值约为女性个体比值的1.1倍;跑步姿态时,随着个体步长的增大,男女个体的步频基本保持在2.6~2.8步/s;在跑步姿态时,个体会通过维持步频、增大步长(增大足底与地面作用力或跨步夹角)的方式来提高运动速度。研究结果可为后续个体滑倒风险研究提供参考。

建筑火灾分布式反演与预测方法研究

为提高建筑火灾感知与预测的效率和准确性,采用边缘计算这一分布式计算模式,增强建筑终端的智能分析能力,提出边缘分布式的火源参数反演与态势预测方法。研究结果表明:对动态火灾场景,分布式反演与预测方法均能以10~(-1) s量级输出较准确结果,并对全部34组常见误报场景实现判别,同时分布式模式提高反演与预测方法对不同建筑结构的可扩展性。研究结果可为建筑火灾应急救援与人员疏散提供决策支持。

掺氢天然气喷射火燃烧特性数值模拟研究

为探究掺氢天然气的燃烧特性,基于OpenFOAM开源平台建立掺氢天然气数值模拟方法,采用大涡模拟(LES)模型、有限速率燃烧模型(Pasr)模型和单步反应模型对掺氢天然气喷射火的燃烧过程进行数值模拟。研究结果表明:喷射火的火焰最高温度与掺氢比之间表现为正相关关系,火焰长度与掺氢比之间表现为负相关关系;此外,研究发现随着射流速度增加,轴线上火焰温度高温区域逐渐变远,在同等掺氢比条件下,当射流速度由30 m/s增加至60 m/s时,火焰长度变化区间由1.0~1.2512 m增加至1.2502~1.5612 m,火焰长度与射流速度间表现出正相关关系。研究结果可为实际应用中的燃烧器设计和掺氢天然气泄漏与爆燃事故风险防控提供重要的理论指导。