灭火救援战例的情景化处理

器取蹰臻与撼器　＿　灭火救援战例的情景化处理　康青春　，张鲁君。，卢立红　，李玉　（１．中国人民武装警察部队学院，河北廊坊０６５０００；　２．灭火救援技术公安部重点实验室，河北廊坊０６５０００；３．济南市消防支队，山东济南２５００００）　摘　要：创建了基于数字化情景矩阵的灭火救援战例表达　方法，通过战例情景分解、特征要素提取及量化、战例情景的数　字化矩阵表达等三个方面的分析与研究，阐述了战例情景化处　理的过程和方法，为建立基于战例的灭火救援情景推演辅助决　情景演变规律，如图１所示。　策系统奠定基础。　关键词：灭火救援；战例情景化；特征要素；数字化矩阵　中图分类号ｌＸ９１３．４。ＴＵ９９８．１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—００２９（２Ｏ１３）ｌｌ一１２７１一Ｏ３　灭火救援战例是对灭火救援行动如实记录和客观总　结的重要资料，包含了大量有关火灾和灭火救援战斗的　数据信息，对于类似灾害事故的处置具有十分重要的借　鉴意义。如何从若干战例所包含的海量数据信息中快速　提取出能够与现场战例相匹配的关键要素，更加有效地　利用好这些宝贵资源，已成为目前消防部队亟待解决的　重点问题。基于案例推理（ＣＢＲ）技术已成为人工智能与　专家系统领域非常具有生命力的推理技术。但由于案例　的可重复性差，相似案例的完全匹配阈值较低，案例的运　用效果并不理想。西安科技大学的科研人员研究了基于　“情景一应对”的案例推理方法，提出了案例的情景化表　达，但还仅限于文本性质的描述，相对于计算机能够识别　的数字化语言，案例情景的匹配过程计算较为复杂，工作　量较大，匹配效率不高。笔者在相关研究的基础上，将案　例推理技术应用于灭火救援战例研究，提出了灭火救援　战例的数字化情景矩阵表达方法，实现灭火救援现场战　例情景的快速匹配，为建立基于战例的灭火救援情景推　理计算辅助决策系统奠定了基础。　１战例的情景分解　１．１　战例情景的界定　笔者将灭火救援战例情景定义为灾害事故现场实时　状态随时间的推演发生重大转变或影响指挥员决策发生　改变的关键片段，或称关键状态、场景。　按照灾害事故发生、发展和演化的规律，灭火救援战　例情景可以分为发生情景、量变情景、质变情景和消失情　景。按照灾情演变的时间规律，灭火救援战例情景也可　以分为初始情景、中间情景、结束情景。某一时刻的初始　情景很有可能就是上一时刻的结束情景。灭火救援战例　基金项目：国家自然科学基金重大研究计划项目（９１０２４０３２）　消防科学与技术２ｏ１３年ｕ月第３２卷第１１期　图１　灭火救援战例情景演变规律　１．２情景分解的依据　情景分解是战例情景化处理的基础，战例情景化分　解后即可用情景集进行表示。根据情景的定义，可将能　否反映某一段时间内主要矛盾或关键要素作为情景划分　的依据。　一般来说，现有文本化战例资料按照描述内容的不　同分成基本情况、事故情况、灭火救援经过及经验教训等　四个方面。经验教训是后期战例分析时的人为加工，暂　不列入情景考虑的范围。因此，战例的情景化分解是将　其他３方面内容融合在一起，按照时间逻辑对某一时间　段内的主要矛盾进行表达，实现对现场状态的还原。　１．３情景分解的方法　（１）对灭火救援战例灾情发生、发展、演化的关键点　进行划分。一是要考虑潜在承灾体由量变引发质变的过　程，二是要考虑承灾对象的灾情升级，包括灾情状态和规　模的变化。　例如，载体１是第一承灾对象，随着危险因子量的积　累，灾情发生了质变，进入灾情状态２；灾情继续蔓延或　新的灾情爆发导致载体２也出现险情，规定其为灾情状　态３，成为灾害发展过程中的第二承灾对象；其后，载体１　和载体２的灾情状态又经历了几次状态或规模的变化，　最终结束。情景分解点如图２所示。　灾害事敝演变时问轴　载体ｌ灾情状态ｌ灾情状态２灾情状态３　　载体ｌ　载士体ｌ　…　—　２载体ｌ灾情状态０灾情状态７　　载体　一结束　图２以灾情发展变化为节点的情景分解　（２）对灭火救援战例中基本情况发生变化的关键点　进行划分。基本情况包括水源、消防设施、环境、气象等　对指挥决策产生影响的重要因素。　１２７１　如某油罐火灾，初起时，位于砖墙钢屋架石棉瓦盖建　筑物内的油罐发生爆炸燃烧，建筑围墙倒塌一半，造成地　面流淌火；随后，建筑物内其他油罐在大火的炙烤下发生　了二次物理性爆炸，围墙全部倒塌，流淌火面积瞬时扩　大；此后，原本处于着火罐群上风向的邻近油罐因风向突　变而置于下风向强烈的热辐射中，导致邻近罐发生第三　次物理性爆炸，其固定泡沫灭火系统被炸毁，现场用水量　极大，消防水池的水耗光。情景分解点如图３所示。　灾害　故演变时间轴　发　Ｌ　Ｌ一一Ｉ　…一一Ｌ　【一一　结束　冈墙倒　围墙仝　风向　固定消防消防水池能　塌　、　部倒塌　突变　设施被炸水全部用光　图３　以基本情况变化为依据的情景分解　（３）对灭火救援战例中决策方案下达、调整等关键点　进行划分。指挥决策的下达会使当前情景发生演变，推　演产生下一情景。指挥决策下达取决于现场灾情发展变　化、基本情况变化及现场救援力量部署调整等关键环节。　前两个关键点的划分见本节（１）和（２），现场救援力量部　署调整的关键点主要包括第一出动到场展开、增援力量　到场展开、全面总攻、清理移交等。根据救援力量部署调　整的关键点进行情景划分，如图４所示。　灾害舡敞演变Ｉ…、闭轴　…　…　发　…　增援力　突发　总攻　消理　’…’　动腱＂　最肢　渊　图４　以救援力量部署调整关键点为依据的情景分解　通过上述３种方式即可提取出一个战例中若干个情　景分解的关键点，将其沿灾情演化的时间轴进行排序并　作为情景划分的节点，就可实现战例的情景化分解。　２特征要素的提取及量化　战例情景化分解后，即可从某一情景中提取若干个　特征要素，对其进行去重、聚类，再根据类型总结出特征　要素的量化指标，实现特征要素的向量表示和数字化重　构，进而实现情景的矩阵化表示。因此，特征要素的提取　及量化是情景用数字化语言表达的基础。　２．１特征要素的提取及向量表示　２．１．１特征要素的提取及描述　特征要素的提取应把握两个原则：一是特征要素应　能够反映战例情景中的主要矛盾；二是对各特征要素的　描述集合能够实现战例情景的再现。　以油罐类火灾为例，笔者通过对“７・１６”大连中石油　国际储运有限公司保税区油库火灾扑救等战例进行情景　化分解，对各情景中的特征要素进行归纳分析，提炼出１Ｏ　类特征要素，对每一类特征要素进行了赋值以便计算机　识别，如表１所示。　表１中每一类特征要素在不同情景中具不同特征和　性质。当对象类特征要素确定以后，其他类特征要素才　能具体确定。以大型油罐类火灾为例，其对象类型见表　１　２７２　２。不同对象起火时，与之相对应的灾情、灭火救援力量、　措施、处置对策等特征要素会有较大差别。为了能够实　现计算机识别，给这１Ｏ个对象分别进行了标号（赋值）。　表１特征要素类型一览表　特征要素类型　赋值（文本型）　对象类　ＴＤ　灾情类　Ｔｚ　环境类　ＴＨ　气象类　ＴＱ　水源类　Ｔｓ　消防设施类　Ｔｘ　灭火救援力量类　ＴＭ　技战术措施类　Ｔｃ　处置策略类　Ｔｌ　教训类　表２　ｌＯ类对象编号一览表　对象类型　编号（赋值）　油　罐　１　管线　２　罐区地面　３　库区内的操作间、车库、办公楼等建筑物　４　邻近罐车、罐区或危险品化工区　５　配电室　６　输油泵房　７　阀组联箱　８　海面　９　地下排污井　ｌＯ　以表２中油罐对象为例，其主要特征可描述为油品　类型、罐体类型及材料、结构形式、罐体容积、储油量、着　火罐数量、邻近罐数量、管道压力和管道直径等９个方　面。这９个些特征即可作为量化指标，实现特征要素的　向量表示。　２．１．２特征要素的向量表示　将对象类型与量化指标作为元素组成向量，共同表　示某个特征要素即可实现特征要素的向量表示。如表１　中对象类特征要素，其向量表示如式（１）所示。　对象类特征要素向量一（对象类型量化指标ｌ量化　指标２…）　（１）　以油罐对象为例，其对象类型为油罐，量化指标依次　为油品类型、罐体类型及建造材料、结构形式、罐体容积、　着火罐数量、邻近罐数量、储油量、管道压力和管道直径，　则油罐对象类特征要素的向量表示如式（２）所示。　油罐对象特征要素向量一（油罐油品类型罐体类型　及建造材料结构形式罐体容积着火罐数量邻近罐数量　储油量管道压力管道直径）　（２）　Ｆｉｒｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２０１３，Ｖｏｌ　３２，Ｎｏ．１１　２．２特征要素的数字化重构　表４油罐火灾情景的矩阵向量元素描述表　用描述性语言进行向量表达的方式看起来较为繁　向量　向量　向量　向量　向量　向量　向量　向量　向量　向量　琐，也不利于计算机识别，因而需对其进行数字化重构，　行号　元素　元素　元素　元素　元素　元素　元素　元素　元素　元素　８　１０　进而实现情景的矩阵化表达。　罐体　数字化重构是指对特征向量中非数字型的向量元素　１　对象　油品　类型　及　结构　罐体　储油　罐数　罐数　着火　邻近　管道　管道　进行赋值。例如，对油罐对象的特征向量进行赋值，如表　（ＴＤ）　类型　类型　建造　形式　容积　量　量　量　压力　直径　３所示。如果某一特征要素向量在当前情景中没有具体　材料　意义，可赋值为０，如果信息来源不全或不准确，也可将其　２　灾情　燃烧　泄漏　（Ｔｚ）　类型　面积　位置　口数　赋值为０。　里　表３油罐对象特征向量元素赋值表　３　地形　防护　障碍　消防　作战　毗邻　（ＴＨ）　堤　物　车道　面　场所　向量　量化指标　内容及赋值　元素　１　油　罐　Ｉ（见表３．２）　例如，当前沿海油库区一１Ｏ×１０　ＩＴ［。的原油外浮顶　２　油品类型　Ｉ原油、２汽油、３柴油、４渣油、５沥青油、６　罐半敞开式燃烧，储油量为半罐，罐内燃烧面积为１　８００　煤油、７重油、８渣油　ｍ　，４个邻近罐受到热辐射威胁。由于篇幅所限，笔者忽　罐体类型及　１地上式金属、２地上式非金属、３半地下式　略其他条件，则该情景数字化矩阵如式（５）所示。　３　建造材料　金属、４半地上式非金属、５地下式金属、６　地下式非金属　ｒ　１　１　１　３　１０×１０４　２　１　４　０　０１　４　结构形式　１拱顶罐、２内浮顶罐、３外浮顶罐、４卧式　ｌ　３　１　８００　３　０　０　０　０　０　０　０　ｌ　罐、５油池　Ｑ，一　（５）　５　罐体容积／ｍ。　实际值　１ｌ　…　０　０　ｏ　ｏ　ｏ　０　０　０　０　０　Ｊｌ　６　储油量　１空罐、２半罐、３满罐　将案例分解为若干个数字化情景矩阵储存在数据库　７　着火罐数量／个　实际值　中，用以表达灭火救援过程的不同场景。只要检索到一　８　邻近罐数量／个　实际值　个情景矩阵，就可以从中读到一个灭火救援的关键片段。　９　管道压力／ｋＰａ　实际值　４　结束语　通过上述分析研究可知，一个灭火救援战例可以被　１Ｏ　管道直径／ｍ　实际值　分解成若干个情景，每一个情景又可以表示成能够被计　根据实际情况，将表１～表３中的赋值代入式（２），即　算机语言识别的数字化矩阵，那么这个战例就可以表达　可将油罐对象特征要素的文本型向量转化为数字化向　为情景矩阵集，用以准确描述一个复杂的灭火救援过程，　量。例如：某地上式金属外浮顶油罐，存储原油，容积为　形成数字化战例，一组这样的战例即构成了数字化战例　５０　０００　１ＴＩ。，满罐，灾情状态未知，则其油罐对象特征要素　库。经过情景化处理的数字化战例库可大大提高推理决　向量（丁ｎ），如式（３）所示。　策系统相似情景的匹配速度和准确率，为构建基于战例　丁ｎ一（１１１　３　５０　０００　３０　０００）　（３）　推理的灭火救援决策系统奠定基础。　３情景的矩阵表达　如表１所示，每一情景都可提取出１Ｏ类特征要素，　参考文献：　当１０类特征要素都确定以后，情景即可用特征要素来进　［１］冷俐，魏捍东，何宁，等．百起特大火灾战例统计分析及对策研究　行表达。而每一类特征要素都可以用向量进行表示，则　［Ｊ］．消防科学与技术，２００７，２６（４）：４３９—４４３．　情景就可以用向量矩阵进行表达。　［２］吴广谋，赵伟川，江亿平．城市重特大事故情景再现与态势推演决策　仍以油罐火灾为例，由于篇幅所限，笔者仅给出其情　模型研究［Ｊ］．东南大学学报（哲学社会科学版），２０１１，１３（１）：１８—　２３．　景矩阵中前３行的描述，如表４所示。　［３］房文娟，李绍稳，袁嫒，等．基于案例推理技术的研究与应用［Ｊ］．农　根据表４，情景矩阵表达可见式（４）。　业网络信息，２００５，２０（１）：１３—１７．　［４］刘铁民．应急预案重大突发事件情景构建［Ｊ］．中国安全生产科学技　术，２０Ｉ２，８（４）：５—１２．　［５］袁晓芳，李红霞，田水承．基于情景分析与ＣＢＲ的非常规突发事件　应急决策关键技术研究［Ｄ］．西安：西安科技大学，２０１１．　［６］张辉，刘奕．基于“情景一应对”的国家应急平台体系基础科学问题　如将表４中每一行向量的向量元素按照表３的方式　与集成平台口］．系统工程理论与实践，２０１２，３２（５）：９４７—９５３．　分别赋值，则式（４）就可表达为１Ｏ×１０的数字化矩阵。　消防科学与技术２０１３年１］月第３２卷第１１期　１２７３　灭发糖　瓣＿与　救援　双燃料客车火灾扑救探讨　王　亿　（河南省消防总队，河南郑州４５０００８）　摘　要：分析了汽油与压缩天然气（ＣＮＧ）双燃料客车的火　灾危险性、特点及扑救难点，总结提出了此类火灾扑救的作战　思路、技战术措施和注意事项。　关键词：ＣＮＧ；双燃料客车；火灾；灭火救援　中图分类号：Ｘ９２８．７，ＴＵ９９８．１　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—００２９（２Ｏ１３）ｌｌ—ｌ２７４一Ｏ３　随着我国经济的飞速发展和人民生活水平的不断提　高，公众对环境保护的关注度越来越高，符合节能减排标　准的汽油与压缩天然气（ＣＮＧ）双燃料客车（以下简称“双　燃料客车”）数量呈快速增长的趋势。同时，双燃料客车　火灾事故也呈逐年增加的态势。据统计，自２００５年以　来，全国汽车火灾造成７００多人死亡，１　０００多人受伤，且　…ＩＰ　＿－。Ｉ１ＩＩ　‘ＩＩ１ｌ＿－’　Ｉ＿。ＩＩＩＩｌ・。ＩＩ…　。＿ｌ¨ｌ　１ＩＩＩ－’Ｉ　Ｉ’　‘ｌＩＩＩ－。¨ｈＩ…¨ｌ＿－’１【ＩＩ・‘…ｔ＿　・…Ｉ一。＿ｌ¨Ｉ　｜ｌＩＩ　。ＩＩＩＩ¨　……。¨ＩＩ¨－。ＩＩ｛ｌ¨　’’ＩＩ…・“ＩＩ…・’　ＩＩ…　Ｓｃｅｎａｒｉｏ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｃａｓｅｓ　ａｂｏｕｔ　ｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｓｃｕｅ　ＫＡＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｃｈｕｎ　，ＺＨＡＮＧ　ＬＵ—ｊ　ｕｎ。，　ＬＵ　Ｌｉ—ｈｏｎｇ　～，ＬＩ　Ｙｕ　，　（１．Ｔｈｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ　Ａｒｍｅｄ　Ｐｏｌｉｃｅ　Ｆｏｒｃｅｓ　Ａｃａｄｅｍｙ．　Ｈｅｂｅｉ　Ｉ　ａｎｇｆａｎｇ　０６５０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｆｉｒｅ　Ｆｉｇｈｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｒｅｓｃｕｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ＭＰＳ，Ｈｅｂｅｉ　Ｌａｎｇｆａｎｇ　０６５０００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｊｉ　ｎａｎ　Ｆｉｒｅ　Ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｊｉ　ｎａｎ　２５００００．Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｒｅａｔｅｄ　ａ　ｎｅｗ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｓｃｕｅ　ｃａｓｅｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｃｅｎａｒｉｏ　ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｃｅｎａｒｉｏ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｄｉｇｉｔ　ａｌ　ｓｃｅｎａｒｉｏ　ｍａｔｒｉｘ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃａｓｅｓ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｕｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｃｅｎａｒｉｏ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｃａｓｅｓ　ｗｅｒｅ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄ．Ｉｔ　ｌａｙｓ　ｔｈｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ａ　ｓｃｅ—　ｎａｒｉｏ　ｄｅｄｕｃｔｉｏｎ　ａｉｄｅｄ　ａｓｓｉｓｔａｎｔ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｉｒｅ－ｆｉｇｈｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｓｃｕｅ　ｃａｓｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｉｒｅ—ｆｉｇｈｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｓｃｕｅ；ｃａｓｅｓ　ｓｃｅｎａｒｉｏｓ；ｃｈａｒａｃｔｅｒ—　ｉｓｔｉｃ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｍａｔｒｉｘ　作者简介：康青春（１９６ｌ一），男，山东招远人，中国　人民武装警察部队学院灭火救援技术公安部重点实验　室副主任，教授，主要从事灭火救援技术方面的研究，　河北省廊坊市，０６５０００。　收稿日期：２Ｏｌ３—０７—０４　１　７４　汽车火灾平均每年以２８　的速度上升。如何有效扑救　双燃料客车火灾，最大限度地减少火灾造成的人员伤亡　和财产损失，是消防部门亟待解决的重点和难点问题。　１双燃料客车火灾危险性　双燃料客车指具有两套燃料供应系统，一套供给天　然气，一套供给汽油，两套燃料系统按设定的燃料比向气　缸供给燃料，系统可以在单纯燃烧汽油和ＣＮＧ与汽油同　时混烧两种工况间灵活切换。此类车辆以ＣＮＧ燃料为　主，压缩后储存在高压容器中，为双燃料客车提供动力，　汽油只起引燃作用。　１．１天然气的基本特性　压缩天然气（ＣＮＧ）指将天然气经过多级加压（一般　为２Ｏ～３Ｏ　ＭＰａ）压缩后储存在高压容器中，主要成分为　甲烷。甲烷属甲类可燃性气体，常温常压下爆炸极限为　５　～１５　，在１２．６６　ＭＰａ条件下，爆炸极限增加到５．７　～４５．７　。最小点火能量仅为０．２８　ｍＪ，燃烧热值高（平　均热值为３３　４４０　ｋＪ／ｍ。），相对密度０．５５，扩散系数　０．１９６，易燃易爆炸，扩散能力强，火势蔓延迅速。　１．２天然气质量差的危险性　如果天然气不纯净，如含有游离水等，水气会与天然　气中的硫化氢组分混合形成酸性物质腐蚀钢瓶，且在高　压状态下对气瓶和管路的腐蚀速度更快。从以往事故案　例中被炸裂钢瓶的情况看，瓶内往往有刺鼻气味的黑水，　黑水里硫化氢的含量超过８．０８３　ｍｇ／Ｉ　。　１．３高压运行的危险性　双燃料客车使用的压缩天然气的压力一般为２ｏ　ＭＰａ左右，其车载燃气气瓶为目前国内可燃气体的最高　压力贮存容器。若气瓶或其他管线设备不能满足基本的　技术要求，稍有疏忽，便可发生爆炸或火灾事故。　１．４泄漏的危险性　天然气的充装工艺过程都处于高压状态（减压器之　前压力为２０　ＭＰａ的压力），燃气气瓶阀组连接点较多，容　易造成泄漏，如气瓶阀、充气阀、过流保护手动截止阀、排　气阀、减压器等都有可能发生泄漏。加之某些商家为牟　利而非法改装、使用不合格配件，不按标准程序实施等，　均大大增加了燃气泄漏的火灾隐患。气体泄漏达到爆炸　极限，遇点火源就会发生燃烧爆炸火灾事故。　１．５点火源形式多　城市双燃料客车主要为出租车和公交车，均运行在　Ｆｉｒｅ　Ｓｄｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２０１３，Ｖｏｌ　３２，Ｎｏ．１１