哈尔滨工业大学(深圳)研发火灾模拟与应急救援系统
来源: | 作者:学会秘书处 | 发布时间: 2023-03-20 | 1460 次浏览 | 分享到:

火灾模拟是预测火灾演化、评估损失、开展救援的重要手段,能有效减少火灾带来的人员、财产损失。本系统由哈尔滨工业大学(深圳)徐勇教授、谢秉磊教授团队研发,可进行森林火灾蔓延模拟、地下隧道火灾模拟和复杂空间火灾模拟等。

系统一:基于森林火灾蔓延模拟的

应急救援软件——“林火蔓延模拟器”


森林火灾可由人为因素、树木自燃或雷击造成,通常火场较大,蔓延后扑灭往往要付出很大的代价。

此软件是一款基于元胞自动机与经验模型的森林火灾传播仿真与模拟软件,可以载入具体的森林地图数据,并根据森林中的地面坡度、实时风速、风向、地表植被类型以及植被密度等数据进即时演算,对明火范围确定的森林火灾进行模拟,得出林火的蔓延的趋势。除此之外,软件支持使用者自行导入防火带数据进行模拟。软件同时还支持回放、切换平面视图等功能,方便使用者更清晰地观测火势蔓延情况。

藉由此软件,当地防火安全管理部门可以在火势蔓延前、乃至火灾发生之前,制定不同着火点所对应的具体的应急预案,如空降机载灭火队员或空投化学灭火剂的位置、地面人员灭火路径的选择、当地居民或游客的疏散方案等。假如森林真正发生火灾,该系统也能够辅佐灭火指挥员在火场做出正确的决策。同时,防火部门可以根据软件模拟结果,在合适的位置规划并建立防火带、隔离带,有效防止森林火灾的蔓延,尽可能减小火灾的不确定性。

图1:“林火蔓延模拟器”软件



系统二:基于隧道轰燃模拟的

隧道火灾应急救援软件


隧道轰燃现象通常是由隧道中的车祸引发。而隧道通风量及风速普遍较大,一旦发生轰燃现象,火势将会迅速蔓延。不同于一般火灾,隧道火灾烟雾大、能见度低,仅靠摄像头等工具无法预测火焰走势。

本软件可以通过燃烧理论和实际经验,精准模拟隧道火灾的火势蔓延过程,同时实现了对不同长度的隧道、不同的起火点的轰燃模拟。根据这一模拟结果,即便摄像头无法工作,防火救灾人员也可以快速推断出火焰位置和走势,进而在火势蔓延前更好地制定救援方案、指挥人员疏散,提高应急救援成功率。除此之外,针对原因不明的隧道火灾,此软件也有助于调查人员反推起火点和火灾原因。


图2:“基于隧道轰燃模拟的隧道火灾应急救援”软件模拟结果



系统三:基于隧道轰燃和喷淋灭火

模拟的隧道火灾应急救援软件


隧道火灾成灾过程快、持续时间长,同时还易引发二次火灾, 容易因空气流动形成“火灾漂移”;与此同时,隧道灭火难度大,火灾产生的气焰也会导致气体灭火剂的灭火效果变差。因此隧道应急喷淋系统是重要的灭火手段,可以有效阻止火灾继续蔓延、阻止火灾浓烟与有害气体扩散,从而减少隧道火灾所造成的人员伤亡和财产损失。隧道喷淋系统设置成本较高、供水难度大,因此需要在合适的位置设置喷淋系统。

此软件实现了不同水量、不同火势下的局部火灾喷淋模拟,同时还实现了短隧道内发生火灾且喷淋设施正常工作时的火灾模拟。根据这一软件,施工者可以以更低的成本实现更好、更高效的隧道喷淋,在最佳灭火时间内扑灭火源;同时在正确的位置喷淋,避免因灭火方式不当导致火灾无法完全扑灭、火势偏移等情况发生。

(图3:“基于隧道轰燃和喷淋灭火模拟的隧道火灾应急救援”软件模拟结果)


以三维仿真为基础的火灾模拟与应急救援软件,既可以在火灾发生前用于辅佐制定应急预案,对相关人员进行宣传教育,也可作为火灾发生时的“先知”,规划紧急救援、减少乃至杜绝人员伤亡和财产损失,还可以用于发现火灾发生和发展的全过程,为火灾后的调查提供科学依据,或是对已做出的火灾事故原因进行检验,以验证其准确性。


内容来源:哈尔滨工业大学(深圳)



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