基于BIM和元胞自动机的建筑火灾救援路径动态规划研究

建筑物发生火灾时,建筑物复杂的内部环境以及火灾的实时蔓延会给参与室内救援工作的消防员带来隐患甚至生命危险。为提高消防员建筑火灾室内救援效率,文章提出了基于BIM技术和元胞自动机的消防员救援路径动态规划系统。该系统中,创新性将BIM建筑模型与元胞自动机有机结合,建立了一种新型元胞自动机路径规划智慧模型,该模型利用场景分层和碰撞检测的方法自动识别建筑物的各种构件和内部环境,具有很高的智能性和普适性;在火场中添加动态障碍物模型和随机灾变火模型,并利用实时检测方法研究真实火场的动态性对消防员救援路径的实时影响,使消防员科学、高效地避开静态、动态障碍物并安全完成救援。使用该系统对一座单层大空间体育馆进行实例模拟,验证了该系统的适用性,为制定建筑火灾消防救援策略、实现高效精准救援以及智慧消防提供技术支持。     

室内消防救援路径寻优方法研究

建筑火灾救援时,现有的建筑内部路径生成多为最短路径,难以实现针对不同救援需求的室内路径规划。为此,提出一种基于BIM（建筑信息模型）的室内消防救援路径寻优方法,以BIM 技术建立消防救援模型,在模型中构建三维室内路网,并为不同路网节点赋予不同属性权重,再结合路径生成算法和路径寻优规则,在最短路径的基础上,增加最安全路径和消防灭火最优路径的规划,使火灾救援路线有更多选择性,消防指挥更加便捷。     

基于BIM技术的建筑内疏散路径引导研究

由于建筑物体量越来越大,结构越加复杂,疏散出口多且疏散路径呈复杂多样,因此传统的疏散示意图已很难满足火灾时建筑物内疏散引导的需求,更难以满足消防指挥救援的需求。本文提出了BIM技术的三维动态疏散路径引导方法,结合BIM和虚拟现实两大技术,建立消防疏散模型,并对三维空间进行平面拓展处理,利用图论相关技术,实现了建筑物内三维动态的疏散路径引导,使消防疏散路径更加直观,救援指挥更加便捷。     

3D火场影像侦查机器人

正美国加州大学圣地亚哥分校正在研发一种3D侦查机器人,该机器人利用热成像RGB立体摄像机和多种传感器进行识别和侦查,这项装备有望应用于消防救援和火场侦查中。机器人通过拍摄火场3D场景,并将火场画面实时传输给消防指挥中心来实现全方位侦查。同时,机器人还可协助消防员寻找火场中有生命迹象的人员,以及探测火场中的温度、气体成分、建筑结构等信息。该技术的突破可有效替代消防员直接进入火场,降低救援人员面临火场的风险。     

基于无人机的三维消防辅助救援系统构建

为实现高效、科学、精准的灭火救援，提出利用无人机快速构建受灾体周边地理信息和受灾体三维模型的精准建模，并对火灾灾变因子进行实时监控，侦测火灾发展过程中气流、温度场、有毒有害气体等灾害因子的时空分布。利用低延时的5G网络和火灾灾变理论建立云端消防智慧大脑，对无人机采集的实时数据进行云端数学建模和计算处理，预测火灾可能的演变路径和灾变过程，形成根据实时灾害信息动态调整的消防救援决策方案。利用5G通信网络将无人机感知的灾变数据及动态救援决策方案实时传输给消防救援人员，提高灭火救援效率，避免灾害转戾所造成的消防人员伤亡。     

基于BIM的建筑消防疏散路径规划研究

总结传统的二维消防疏散方式存在的问题,如疏散引导形式单一,静态的疏散引导表达等。利用BIM技术建立建筑消防疏散模型,结合自适应蚁群算法对建筑消防疏散路径进行规划,实现了建筑消防疏散路径的三维实时动态规划。案例应用表明,该方法得到的火灾疏散路径更加智能、安全。     

基于元胞自动机人员疏散模型的分析研究

元胞自动机广泛应用于社会和自然科学的各个领域,是一种动态模型和通用型的建模方法。将元胞自动机原理运用在建筑物火灾时期人员安全疏散环节中,采用二维元胞法,确定元胞空间和元胞状态,分析研究了具体情况下人员移动行为规则以及危险物扩散对人员行为的影响。设计出了一套基于元胞自动机的人员疏散模型。     

建筑消防设计与灭火救援

阐述了影响灭火效率和消防员人身安全的主要因素,探讨了建筑消防规范要求、建筑自身的消防设计以及消防通讯系统设置与消防员的人身安全和灭火效率之间的密切联系。灭火救援过程中消防员自身的安全以及灭火救援的效率取决于消火栓的设置方式、消防车道的布置、消防竖管系统的设计、房间与楼层的标示、消防指挥中心的设置、火场通讯的方式及建筑周围的消防设施等要素。     

基于BE-SAHF模型的火场快速识别技术研究

随着现代社会的不断发展,消防员所面临的火场情况也越来越复杂,火场快速识别技术就是针对火场的各种因素变化,对火势进行评估解读,文章首先通过对BE-SAHF模型做出介绍,以此作为基础,总结国内外消防员的经验,对火灾现场的建筑、烟气、气流、热量、火焰、环境等因素分别作出简要分析,然后对该火灾模型的适用范围和局限性也做出解答,经过总结,将各个因素所观察的要点以量表的形式展现,使其更加直观,希望文章可以让消防指战员了解火场快速识别技术并意识到此项技术的重要性,同时可以为消防员对火场形势的评估判断提供理论依据.     

移动式正压排烟机送风距离定量分析及模拟研究

移动式正压排烟机常被用于建筑火灾时的临时排烟以及火场的人员搜救,为室内提供新鲜空气,提高室内人员的疏散效率以及保证消防员的安全救援。本文通过对气体淹没紊流射流的理论推导,得出了移动式正压排烟机送风距离与通道口高度,风机直径以及风机出口紊流系数的关系式。通过计算机模拟进一步验证了该理论计算方法的合理性。可为消防员在火场中利用正压送风进行排烟操作提供一定的理论依据及技术指导。     

非视觉条件下路径整合能力的影响因素研究

为了探究非视觉环境下,消防员在室内火灾搜救过程中路径整合能力的影响因素,设计实验模拟发生火灾的黑暗室内环境,分析对比小组人数、前进姿势和空间布局复杂程度对于消防员记录距离、方位的影响,提出优化的室内救援方式以提高消防人员在搜救过程中的安全和工作效率。研究结果表明,在简单的空间布局情况下,消防员通过团队协作并采用直立的前进姿势可以更安全高效地在黑暗环境中完成室内搜救任务。     

侦察与消防机器人系统设计

为提高救援效率,降低消防救援人员直接进入火场的风险,设计了由无人机探测系统、履带式消防水炮和远程控制服务器组成的侦察与消防机器人系统。无人机通过数字摄像机实现火场外部环境探测,采用无线通信技术,实现图像的远程传输;设计了多自由度消防水炮机械机构,采用红外成像技术,结合烟雾、温度和陀螺仪等传感器,研制出具有火场内部环境侦测、火点自动探测和锁定功能的履带式消防水炮;采用VC++可视化和DLL（Dynamic Link Library）编程方法,开发了由火场内部信息显示和远程运动控制功能的服务器集成软件。试验表明：所设计的机器人系统可代替消防救援人员进入火场内部,完成火场内、外环境的全方位探测及可视化呈现,为快速制定消防策略提供了依据,提高了灭火效率,更好地保护了人民群众的生命财产安全。     

Real-Time Fire Monitoring and Visualization for the Post-Ignition Fire State in a Building

During a fire event, environmental threats to building occupants and first responders include extreme temperatures, toxic gases, disorientation due to poor visibility coupled with unfamiliar surroundings, and a changing indoor environment. In addition to these hazards, firefighters often lack critical information for making decisions once on the scene. The lack of information coupled with the dynamics of natural fire events leads to several near-misses, injuries, and deaths each year. Additionally, these challenges slow the rescue time of building occupants and prolong the suppression of the fire. Integrating real-time measurements from sensors into the fire intervention strategy may provide an opportunity for a new technological advancement to improve the practice of firefighting. In this study, a computational framework using Lightweight Communications and Marshalling was developed for connecting real-time fire data to an event detection sub-model to demonstrate how computing can be used for fire monitoring and sensor-assisted firefighting. A post-processed example using these monitoring computations in conjunction with a building information model is provided as a demonstration for presenting real-time data in the field. This work serves as a step towards an intelligent firefighting system based on real-time computing tools.     

基于火灾场景的建筑物人员疏散研究

以南京某高校图书馆为例,依据“最不利影响”原则,充分考虑气象因子、建筑结构和可燃物等环境因子,利用建筑信息模型和时空分析模型模拟火灾产生因素的时空规律,构建火灾场景,剖析人员疏散时所能承受危险源的阈值,获取了4个季节建筑物内部的危险区域。结合室内路网模型和路径搜索算法,规划设计了人员疏散的生命安全保障路径,且与时间最短路径和距离最短路径进行对比分析,评估生命保障路径的疏散效果。通过上述研究,实现建筑物火灾的时空模拟和人员疏散的动态规划,为制定城市火灾应急响应的适应性措施提供理论基础和技术支持。     

面向多约束的室内消防路径查询方法研究

对消防疏散路径规划问题的研究通常是仅考虑路径最短这一条件,较少考虑多约束条件对路径查询的影响,给消防疏散带来了一定的局限性.本文将基于多种约束条件,即融合距离约束、消防设施数量约束、危险区域数量约束,进行室内消防路径查询方法研究.通过BIM技术对室内混合路网数据以及消防信息进行提取,搭建出消防综合路网数据;再通过设计函...     

孤立森林算法的灭火救援疏散路径规划方法

针对建筑火灾中人员疏散路径规划问题,提出基于孤立森林算法的灭火救援疏散路径规划的方法。运用布置在火灾现场的无线传感器网络采集火灾环境信息,构建火灾数据样本,随机分割并训练火灾数据样本,创建多个孤立二叉树组建孤立森林,识别火灾异常数据,获得着火点及障碍物位置,并以栅格法构建火灾救援环境动态地图为基础,通过更新位置节点当量距离、信息素浓度以及信息素挥发因子的改进蚁群算法,构建救援疏散路径组合优化模型,规划出最佳灭火救援疏散路径。测试结果表明：该方法可准确检测火灾中的着火点位置,可在多起点、多终点的救援疏散路径规划中更好地避开着火点和障碍物,快速、合理地规划出最佳灭火救援疏散路径。     

消防救援机构"三员融合"工作模式探究与实践

文章从"三员融合"工作模式入手,直面消防工作事多人少困局,探索消防救援机构消防监督员、消防员、消防文员"三员融合"勤务模式,延续防消联勤工作思路,推动三员能力素质大提升,为后期各自独立开展防、灭、宣工作奠定坚实基础,达到统筹使用人力资源,裂解倍增火灾防控单元,形成"勤务量级、业务效能、队伍素质"共同提升态势,形成消防工作新引擎.     

基于虚幻引擎的化学侦检仿真训练系统设计与实现

传统危险化学品侦检训练方式通常为使用实际侦检装备进行训练,存在侦检仪器配备数量不足、耗材昂贵、训练场景难以搭建等问题。本文从实际需求出发,并基于虚幻（UnrealEngine）引擎进行化学侦检仿真训练系统的开发。该系统主要包含化学侦检信息库、仪器训练和实战训练3 个模块,介绍了系统框架、各模块的主要功能结构以及实现技术。本系统能够使参训人员掌握各种化学侦检仪器的操作方法和化学侦检的具体流程,提高消防救援队伍化学事故现场侦检作业的能力。