实例解析灭火救援圈理论中消防最优化问题

1 1 10. 76 5. 18
特二中队 7
55 2 2 1
1 1 1 7. 33 6. 18
罐区企业消防队 8 15 2 2
0 8. 56
某企业中队 9 18 2 2
11. 16 9. 77
某企业中队 10 20 2 2
13. 22 18. 55
(1) 泡沫枪、泡沫炮数量的确定。通过计算得出泡 沫枪需要 8 支, 泡沫炮需要 2 支。但实际需要数n 都要 乘一个系数k (取1. 5～ 2. 0)。这是由于实际环境影响的 原因, 如大风或其它不利于灭火的情况等。所以, n枪= 8×1. 5= 12 支, n炮= 2×1. 5= 3 支。 考虑到灭火的效 率, 需要调 1～ 2 辆高喷车。
灭火指挥与救援
实例解析灭火救援圈理论中消防最优化问题
邓 雄1, 康青春1, 常江波2, 马占全3 (1. 中国人民武装警察部队学院, 河北 廊坊 065000; 2. 西藏自治区消防总队, 西藏 拉萨 850000;
3. 唐山市消防支队, 河北 唐山 063000)
摘 要: 动态立体灭火救援圈理论是以跨区域灭火救援为 背景, 针对现阶段我国消防管理现状, 以重特大危险源为主要 处置对象建立的消防救援理论, 其中很重要的部分是最优化配 置物资。 对如何利用多目标规划实现圈理论的优化, 从某市的 灭火救援优化实例, 探讨“圈”半径的确定及资源配置的具体方 法和步骤。
jx (0)
∑ 水罐车:
S (0) ij
≥ di
=
j (0) = 1
jx (0)
∑ 泡沫车:
S (0) ij
≥ di
=
j (0) = 1
调车情况如表 2 所示。
11 辆 9辆
表 2 调车情况表
中队及编号
人员 人
水罐 车 辆
泡沫 车 辆
干粉 车 辆
登高 车 辆
高喷 车 辆
抢险 车 辆
抢险 照明
辆
罐区 距离
车辆情况见表 4。
n枪=
q·A
q1
=
0.
26×. 5500=
16 支
n车=
n枪 K=
126=
8辆
消防科学与技术2007 年9 月第26 卷第5 期
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(2) 水枪数量确定。水枪控制周长的保守计算: 按 照冷却着火罐周长 8 m , 冷却邻近罐周长 10 m , 则需水 枪n枪= 22 支。同样, n 需要乘一个修正系数k (取1. 5～ 2. 0)。 因此, 水枪的数量为 n枪= 22×1. 5= 33 支。
(3) 泡沫车、供水车数量的确定。
n 泡沫车 =
总共
93 11 9
1
第三步, 以调水罐车最远的二中队距离为半径, 以 重大危险源为中心确定灭火救援圈, 见图 2 所示。
图 2 以重大危险源为中心确定灭火救援圈
2. 2. 2 家具商场火情预想及战斗力评估 假设其中最大的一个防火分区发生火灾。 对于固
体可燃物, 其灭火强度一般在0. 12～ 0. 21 L (s·m 2)。 如火灾荷载密度< 50 kg m 2, 灭火强度按 0. 12 L m 2; 如火灾荷载密度≥50 kg m 2, 灭火强度按0. 2 L m 2。表 3 是不同建筑的火灾荷载密度。
x ik - sik ≥S ik (k = 1, 2, …, q)
同样, n车 需要乘一个修正系数k (取1. 5～ 2. 0) , 则 n车= 8×1. 5= 12 辆。
表 4 调用消防车的情况
中队及编号
人员 人
水罐 车 辆
泡沫 车 辆
干粉 车 辆
登高 车 辆
高喷 车 辆
抢险 车 辆
抢险 照明
辆
商场 距离
km
特一中队 6
50 2
1
5. 18
特二中队 7
55 2
体系、灭火救援行动、灭火救援资源基本要素构成。
2 灭火救援圈半径的确定 2. 1 灭火救援圈半径值的算法
假设某重大危险源需要的灭火救援资源有m 项, 先 探讨其中第 i 种资源的灭火救援圈半径值的求法, 依此类推, 可以求得其它资源的灭火救援圈半径。设某 重大危险源需要调动第 i 种灭火救援资源的需求量为 d i ( i= 1, 2, …, m ) , 可以调动的消防站点 (中队) 共有 n 个, 第 j (j = 1, 2 , …, n) 个消防站点拥有的第 i 种资源 的供应量为S ij , 第 j 个站点到该重大危险源的距离为
抢险 照明
辆
罐区 距离
km
商场 距离
km
一中队 1
25 3 1
18. 00 18. 29
二中队 2
27 3 1
11. 73 11. 62
三中队 3
28 3 1
18. 52 16. 92
四中队 4
30 2 1 1
10. 55 8. 32
五中队 5
22 3 1
20. 53 9. 73
特一中队 6
50 2 2 1 1
n k
枪 枪
+
n k
炮 泡
=
12 2
+
3 1
=
9
辆
n 供水 =
n 水枪 k 水枪 =
33 3
=
11 辆
n高喷车= 1 辆
(4) 划定灭火救援圈。
第一步, 将周围中队按距离由近及远排列;
第二步, 把需要调动的水罐车及泡沫车以表的顺
序进行加和, 直至满足公式 (2)。设水罐车为一类资源,
泡沫车为二类资源, 则
动态立体灭火救援圈是责任区消防队 (总队、支 队、大队、中队) 在难以独立处置管辖区内发生的火灾、 自然灾害或突发事件的情况下, 在跨区域灭火救援的 状态下形成的, 是通过跨区域调集消防力量共同完成 灭火救援任务的一种行动。 处置对象除了自然灾害或
tij。按照tij 值的大小, 从小开始非降低重新进行排序, 可
区有 4 个 5 000 m 3油罐, 家具商场面积为 5 000 m 2, 其
中最大的防火分区面积为 500 m 2。 图 1 为该市区消防
中队分布图。 假设 1 个罐发生火灾, 且有 200 m 2 流淌 火, 应如何划分救援圈?
突发事件外, 主要是以重特大危险源引起的灾害为主。 通过构建高效统一的灭火救援组织指挥体系, 预测重 特大灾害事故现场处置所必需的灭火救援强度, 综合 考虑应急处置全过程的需求, 在有效区域内实时调集 灭火救援资源。 动态立体灭火救援圈主要由组织指挥
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F ire Sc ience and Technology, Sep tem ber 2007, V o l 26, N o. 5
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图 3 最终确定的灭火救援圈
3 最优化问题 3. 1 为什么优化
建立动态立体救援圈, 可以更直观地指导车辆的 调度, 不仅节约成本, 而且高效。 但还存在一定隐患 ——圈内资源基本用尽。 除二中队和一企业队留有一 台水罐车外, 其它消防中队的水罐车和泡沫车全部出 动。假如这些中队辖区发生火灾事故, 只能从其它中队 应援, 势必延误火情, 或是使罐区火灾扩大, 本救援圈 将不再适用。 所以, 在资源配置方面, 要根据处置重大 危险源事故的需求, 在既定的救援圈内重新排列, 以达 到最优的分配。
站点, 使各消防站点资源 i 的配置更趋合理, 即灭火救 援圈能够收缩得最快。 不失一般性, 先对某一种资源 i 考虑其灭火救援圈半径值的优化。
假设 d ij 为某区域内第 j 个重大危险源对资源 i 的 需求量 ( i= 1, 2, …, m ; j = 1, 2, …, n ) ; P j 为某区域内 第 j 个重大危险源出现危险的概率; sik 为某区域内第 k 个消防站点已拥有的第 i 种资源量 (k = 1, 2, …, q) ; x ik 为某区域内第k 个消防站点拟增加的第 i 种资源量; tijk 为某区域内第 j 个重大危险源与第 k 个消防站点之间 的距离; S ik 为某区域内第k 个消防站点资源 i 的极限容 量; X i 为某区域内资源 i 当前拟增加值。 因此, 各消防 站点第 i 种资源拟增加的量 x ik 应满足:
公式 (3) :
= t (0) ijx
tij
(3)
式中: tij 为该资源 i 的灭火救援圈半径值。 整体灭火救援圈的半径值 T , 可以看作是所有各
分项资源圈的半径集合中的最大值, 即公式 (4) :
T = M ax{ tijx } ( i= 1, 2, …, m )
(4)
2. 2 实例分析
某城市市郊有一大型油罐区和一家具商场。 油罐
图 1 市区消防中队的分布图
2. 2. 1 罐区火情预想及战斗力评估 各消防中队的消防车辆及人员等情况, 见表 1。 现在以罐区为研究对象, 计算灭火所需的战斗力
量。 设着火罐的供水强度为 0. 8 L ( s·m ) , 冷却邻近 罐的供水强度为0. 6 L (s·m )。每支19 mm 口径水枪 有效射程为 15 m、流量为 6. 5 L s 时, 可冷却着火罐周 长约为 8 m , 冷却邻近罐周长 10 m ; 有效射程 17 m、流
以得到 tij (0) ( j (0) = 1, 2 , …, n) , 使之满足公式 (1) :
tij (0) ≤tij + 1