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## 消防技术与工程中的重要课题及发展趋向

消防安全是一个复杂的系统，火灾的复杂性和燃烧理论的不完善使得消防科技还处于一种有待走向成熟的状态。火灾科学与消防工程学作为一门新兴的交叉学科，其研究领域在不断得到扩展，研究成果不断增加。但各研究领域都还存在诸多尚未解决的问题，其发展还面临一系列挑战，主要表现在以下几方面。①火灾动力学理论及火灾模拟仿真尚待深入研究与应用。20世纪70年代以来，燃烧理论、非线性动力学理论、系统安全原理、宏观与小尺度动态测量技术、信息技术的迅速发展，为系统研究复杂的火灾问题提供了理论支持和技术手段。在火灾机理、火灾动力学理论方面，将深入开展可燃物热解动力学与火灾早期特性的研究、复合材料与阻燃材料火灾特性的研究、轰燃与回燃等特殊火行为的机理研究、阴燃及其向明火转化机理的研究、单一房间与复杂特殊环境下火灾蔓延与烟气流动的动力学演化模型及理论研究等；在火灾的模拟仿真方面，将开发拥有自主知识产权的火灾模化技术，建立符合中国国情的可靠火灾风险评估体系。通过对公共聚集场所、大型公共建筑、易燃易爆危险品单位、地铁、隧道等高风险场所火灾烟气排放与控制技术、人员疏散技术的研究，开发火灾风险评估技术和工程工具，将其应用于人员安全疏散设计、消防安全管理和公众教育上，以改善建筑物的消防安全状况。同时，建筑火灾虚拟现实和仿真技术也为火灾基础理论研究、复杂条件下的火灾过程计算、消防指挥决策、灾害后果分析、消防队员训练、公民安全意识教育等，提供了先进的研究手段和技术条件。②城市防治重特大火灾和其他灾害事故的能力尚需整体规划和系统研究。基于火灾动力学理论和火灾风险理论，对城市区域火灾危险性、重大危险源火灾危险性进行研究和评估，深入剖析重特大火灾、化学事故和其他灾害事故防控的特征规律和需求，并与城市消防供水、站点、人员、装备等相关因子耦合，开展城市消防规划、安全布局、消防供水、消防响应时间和消防力量的优化配置研究，以提高城市整体的灾害防控水平。③研制开发智能化的消防设施及工程应用技术。建立城市消防重点保护单位的火灾自动报警系统网络监控中心，与消防指挥中心联网，形成城市应对各类灾害事故的监测、预警和应急联动综合平台。进一步开展人工智能在消防领域的研究与应用，提高各类消防设施的智能化水平。加强消防工程应用技术的深入研究，尤其在火灾早期的多信号感知与智能识别技术、火灾探测器响应技术、高层建筑消防联动优化集成及控制技术、气体灭火系统工程应用评价、新型细水雾灭火系统工程应用、高层建筑避难层正压送风效能、特殊建筑机械排烟补风效能等方面，还有许多未能解决的问题。④加快消防装备与器材的现代化。消防装备与器材的开发应向高效、节水、环保、智能、人性化和多功能集成的方向发展。研究开发耐热性和舒适性强的消防员防护装备，尤其需要研发灭火、救援和化学处置所必需的新型个人防护装备；研究开发适用于各类场所，具有灭火、防化、洗消和抢险救援等功能的各种新型消防车；研究开发适用于地铁、隧道等特殊场所的灭火救援技术装备；研究开发可应用于危险场合的具有火场侦察、化学侦检、灭火、堵漏、洗消、输转等功能的消防机器人；研究开发空中灭火救援技术及配套装备；开展消防装备优化配置与战斗编成的研究；开展化学侦检传感器、智能头盔、智能搜救器材和轻质高效破拆器具等研究。⑤进行建筑结构耐火性能评价与抗火设计技术研究。为了有效避免火灾中建筑物坍塌所造成的人员伤亡，需要开展建筑结构耐火性能评价与抗火设计技术研究。其主要内容包括：热与力综合作用下建筑结构受损坍塌的模拟预测、提高建筑结构耐火性能的方法和建筑结构耐火性能的评价方法；建立钢结构防火保护系统评估方法、防火涂料的安全性能评估方法，进行新型结构、构件的耐火性能研究；大跨度空间钢结构建筑火灾升温模型与抗火设计方法研究；建筑结构火灾灾难性坍塌的机理及规律研究；新型防火阻燃技术与材料的研发，重点研究开发高效、低毒、清洁型阻燃剂和阻燃材料，开发纳米阻燃剂、纳米阻燃材料、复合防火材料、绿色环保及适用于特殊场所和用途的新型防火材料和防火涂料。⑥开展人在火场行为特征的研究。火灾与人类相互关系的研究随着性能化消防规范的出现和对于计算机疏散模型的需求而得到迅速发展。重点研究不同建筑中人员行为模式特征、居住人员特征分类、疏散模型、疏散场景设定、疏散设计和社区消防安全预案等，开发大型公共建筑人员疏散模拟技术、考虑火灾中人员的个体和群体心理反应，建立智能化人群疏散模型。⑦发展完善火灾数据库。火灾发生的随机性和火灾动力学规律的确定性，客观上要求不断发展完善火灾统计数据库、材料燃烧特性数据库、人在火场中的行为特征数据库、消防系统效能数据库等不同类型的火灾数据库。这些数据库的建立能够为预测火灾的发生和发展、科学合理地进行人员疏散设计和消防系统设计与维护提供基础数据。火灾统计数据库应考虑到各地区自然环境的差异和经济发展程度的不同对火灾的影响。除火灾损失、人员伤亡和火灾原因等基本情况外，火灾统计数据库中还应包括较为详细的火灾过程描述、消防设施和消防力量的使用与有效性情况。材料燃烧特性数据库应包括日用品、室内组件、建筑材料、电缆材料、建筑构件、交通运输工具内饰材料及组件、织物类产品等的火反应特性、燃烧发烟密度、烟气毒性及耐火特性等数据，并包括实验室规模的火灾试验结果与全尺寸火灾特性预测结果的对比研究。人在火场中的行为特征数据库则需要在大量的心理和生理研究基础上建立；消防系统效能数据库应能反映出不同类型的系统，在不同场所及不同维护条件下抑制火灾效果的表征数据。⑧开展消防经济学与性能化消防工程方法的研究。无论是为了以最低的成本保证一定的消防安全水平，还是以一定的投入提供更高的消防安全保障，消防安全的成本效益都是一个核心问题。为了在火灾风险与消防投入之间找到一个社会可以接受的平衡点，就必须要进行消防经济学与性能化消防工程方法的研究。开展性能化消防工程方法的研究离不开设计指南和工程工具，需要建立并完善指导性文件、广泛接受的判据和评价方法。中国在性能化消防工程方法应用方面，还有一系列关键技术需要解决。火灾场景基础参数研究、材料火灾烟气毒性研究、建筑消防设施与火灾相互作用研究、建筑火灾增长与蔓延特性研究、建筑火灾烟气流动特性研究、建筑物人员安全疏散研究、特殊建筑物性能化防火设计和消防安全评估方法与技术研究都是需要深入研究的课题。⑨火灾调查结论亟需更多科学技术与方法的支撑。为了提高火灾调查的准确性和科学性，需要更多的量化方法和科学技术支撑调查结论，主要研究方向有：建立火灾现场痕迹的量化等级评价体系，借助矩阵分析方法，研究各种火灾动力学因素对现场痕迹形成的影响；借助数字影像技术，实现对火灾调查相关视频的智能分析，动态还原火灾发生过程，高效提取隐性视频证据；优化火灾现场数值重构技术，通过对数值模拟程序的编码重排，实现对火灾现场的高效数值重构；依托现代大型精密仪器，精细量化物证的检验鉴定参数，提高物证鉴定判据精度；引入智能化的证据固定与识别技术，实现疑难痕迹物证的快速甄别，现场物证的智能化固定与提取。
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