自适应神经网络在FPSO火灾预警中的应用

为实现海上浮式生产系统(FPSO)火灾的预警,准确定位火源点,针对传统神经网络在火灾预警中存在收敛速度慢等问题,开发一种基于自适应神经网络的实时监测火灾预警方法。首先通过添加动量项和自适应学习率改进传统神经网络,并依据FPSO火灾事故数据训练学习网络;然后根据现场温度的实时监测数据,预测FPSO的火灾发生情况及位置;以FPSO平台的工艺处理模块I区为例,建立实时监测火灾预警自适应神经网络模型,利用FLACS软件设置火灾场景,将火灾发生后的温度监测数据输入到模型中。结果表明:输出的火源点位置与FLACS设置的火灾场景一致,验证了模型的有效性。     

非稳态火源热释放速率等效合成模型研究

火源热释放速率的设定直接关系到火灾数值模拟与仿真的准确性.为研究多火源作用下的火灾热释放速率,通过对非稳态火源引起火灾的火势蔓延情况进行迭代分析,结合热辐射点燃机理,对单一火源引发其他可燃物共同燃烧的火灾建立了热释放速率等效合成模型,并通过对某型飞机客舱ULD内货物进行实例分析来加以验证.结果表明,等效合成模型的最大热释放速率受初始火源位置、可燃物的燃烧特性及其摆放位置的共同影响.     

基于NCM-FPN的古建筑修缮阶段施工安全综合评价

为有效预防古建筑修缮阶段施工安全事故，提出了基于正态云模型(Normal Cloud Model, NCM)与模糊Petri网(Fuzzy Petri Net, FPN)的施工安全综合评价方法。首先，分析古建筑修缮阶段施工特点及风险特性，建立多因素耦合作用下的三脚架事故致因模型(Tripod-Delta),构建指标体系。然后，将指标体系转换为施工安全多因素耦合FPN网络结构，采用NCM确定FPN指标初始状态，通过逆向搜索策略约简FPN冗余指标节点，并运用模糊推理算法与障碍因子诊断模型得出评价结果。结果表明，实例评价结果与现场情况基本一致，协同管理与材料设备是影响古建筑修缮阶段施工安全的关键因素。所提方法能充分表达古建筑修缮阶段施工安全风险的耦合特性，并确定安全管理的关键因素，评价结果客观准确。     

不同受限条件下综合管廊电缆桥架火灾烟气温度分布特性研究

为了更有效地防控综合管廊电缆桥架火灾,在全尺寸综合管廊中开展了电缆桥架火灾试验,系统研究了电缆层数和卷吸条件对电缆桥架火灾烟气温度分布的影响。在电缆桥架附近垂直和水平布置一系列热电偶,分别用于测量管廊内垂直和顶棚水平温度分布。基于管廊内的垂直温度分布,揭示了火灾场景下管廊垂直温度分层规律。结果表明,管廊内发生电缆桥架火灾时,管廊内从上往下可以分为三部分：顶部射流层、中间热烟气过渡层和下部冷空气层。通过分析管廊不同端口的顶棚横向温度分布,发现顶棚温度在半封闭端的衰减速度比全封闭端更快,建立了考虑热释放速率和火源距离顶棚距离的全封闭端顶棚下方无量纲纵向温度分布模型。最后根据卷吸条件与顶棚最大温升的对应关系,发现整体火源功率越大的电缆桥架火灾受到侧壁和端壁的热反馈影响越强烈,针对不同卷吸条件下的电缆桥架火灾分别建立了顶棚最大温升预测模型。通过将模型预测值与试验值对比,发现模型误差在16%以内。     

全尺寸船舶机舱火灾烟气填充研究

为研究机舱火灾烟气蔓延的特点,进行了全尺寸机舱火灾烟气填充试验,在试验舱室内设置4个不同尺寸的填充物,研究不规则截面舱室的烟气沉降规律,同时改变油池尺寸和抬升火源研究火源功率和火源高度对烟气温度分布和烟气层沉降的影响。结果表明:随火源功率增大,顶棚和侧墙的温度升高,烟气的沉降速率增大,当火源功率较小时顶棚温度较低,以温度为阈值的消防喷头失效;将火源抬升4 m时烟气温度及烟气沉降速率均升高,但烟气层稳定在8 m高度,舱室底部形成一个相对安全的空间。另外,基于Zukoski羽流模型和质量守恒,推导出不规则截面烟气沉降理论预测模型,与前人的模型对比,该理论模型预测值更接近实际观测值。     

“T”型地铁换乘站多点火灾工况下综合火灾危险性研究

为探究大型地铁站多线路火灾场景中的综合危险性，采用火灾动力学软件FDS构建“T”型换乘站全尺寸模型，对不同火源位置、不同火源功率以及是否开启地铁排烟风机等12组工况进行数值模拟；采用性能化方法确定可用疏散时间，并通过综合火灾风险评估方法计算各工况总安全指数。结果表明:1号线站厅层和2号线站台层双点火灾为最不利火灾场景；1号线站台层和2号线站厅层双点火灾为相对安全火灾场景；火源功率的增大会增加地铁火灾危险性，但不同火源位置工况中的安全指数变化趋势相似；排烟模式开启前，1号线站厅层火灾会导致较大的火灾危险性；排烟模式开启后，地铁总安全指数显著上升且安全指数变化趋势改变，此时2号线站台层火灾会导致较大的火灾危险性。     

横向电缆火灾试验与区域模型数值模拟

基于自然通风条件下受限空间内的横向1、2、3和4层电缆燃烧试验,验证双区域模型模拟横向电缆火灾动力学过程的可靠性。首先,根据横向电缆火灾试验中测量的室内温度场的变化,证明横向电缆火灾过程基本符合双区域模型假设。然后,比较区域模型预测值与试验测量值,得到了区域模型预测的误差范围为0.004~0.169。研究表明,双区域模型能够可靠地模拟室内横向多层电缆火灾过程。此外,基于间隔0.15 m的4层电缆的燃烧,研究了区域模型火源设置(即设置1个火源和设置4个火源)对模拟结果的影响,结果表明,设置为1个火源得到的最大误差达31.1%,而设置为4个火源的模拟结果相对更加可靠,其误差不超过6%。因此,对横向多层电缆火灾过程的区域模型预测,建议将每层电缆设置为单个火源。     

盾构铁路隧道坡度对火灾烟气蔓延的影响研究*

为研究坡度隧道内列车阻滞后的火灾烟气蔓延行为，利用火灾动力学模拟软件（FDS）建立盾构铁路隧道火灾模型和CRH6高速列车阻滞模型，隧道坡度分别为0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%和4.0%，通过分析隧道内烟气、温度、能见度等特征参数的变化规律，研究坡度隧道内高温烟气的受力情况，探讨坡度变化对火灾烟气蔓延的作用机理。结果表明，坡度隧道内发生火灾，随着烟气的蔓延，隧道内形成沿坡度方向的烟囱效应力，使得烟气在火源两侧呈不对称分布。火源下游区域的高温烟气在火风压和烟囱效应的协同作用下蔓延速度比上游更快，下游烟气层分界中性面与隧道轴线平行，上游烟气层分界中性面呈现水平状态。有坡度的铁路隧道内发生火灾，建议向火源下游方向施加纵向机械通风，人员向火源的上游方向疏散逃生更安全。     

基于人工神经网络的烟气及温度实时预测模型*

为监测建筑火灾事故区域的危险程度,实现更加安全、高效的火灾应急救援,以通廊式建筑为研究对象,基于转置卷积神经网络及数值模拟方法开发1种可实时预测走廊位置处烟气扩散和温度分布的神经网络模型。首先,依托Python建立包含全连接、转置卷积、反池化等在内的19层神经网络模型的整体架构;其次,建立包含99个火灾场景,共7 920组图像数据的火场信息数据库用于模型训练;最后,使用测试集对模型进行可靠性验证。研究结果表明:烟气（温度）预测模型在不同火灾场景下的预测精度达到95%,训练完成后模型的预测时间一般为1~2 s。研究结果可为应急策略的快速制定提供数据参考。     

基于AcciMap模型的动火作业火灾事故案例分析

为预防和减少化工企业因动火作业而引起的火灾爆炸事故,本文采用基于系统理论的AcciMap模型进行事故案例分析,建立了某化工企业火灾事故的AcciMap模型,同时系统辨识和遴选事故致因,厘清逻辑关系,还原事故过程,并根据分析结果对规范动火作业提出优化策略。结果表明:AcciMap模型可深入挖掘因动火作业导致的火灾事故致因间相互关系,该化工企业动火作业火灾事故主要是由于人员操作不规范、各类责任未落实等各类原因相互耦合导致。     

基于贝叶斯网络的建筑火灾动态风险评估方法研究

为提高建筑火灾风险评估的准确性,建立1种智能化的动态风险评估方法。针对具体建筑的风险评估,以物联网技术为基础,构建智能消防监测系统,在建筑日常使用过程中通过动态风险评估,实现火灾风险要素的实时监测、数据传输,充分发挥大数据、云计算的支撑作用,将贝叶斯网络方法引入火灾风险定量评估过程,构建火灾动态风险评估模型;结合具体的应用实例,分析不确定因素对风险评估结果的影响。研究结果表明:基于贝叶斯网络的动态风险评估方法能较准确地反映建筑火灾风险的可能性,达到实时监测、动态评估的效果。     

古商业街木结构建筑防火间距的数值模拟研究

古商业街木结构建筑较多,防火间距先天不足,发生火灾后蔓延迅速,有必要开展木结构建筑引燃特性研究以获得合理的防火间距设置参数。以古商业街为研究对象,以临界温度和热辐射强度作为着火建筑对面木结构建筑被引燃的判定指标,综合考虑环境风速、建筑间距、火源功率、喷淋系统等因素,运用火灾动力学模拟软件FDS分析系列火灾场景下的温度和热辐射强度特性,建立防火间距与火源功率、环境风速的关系式,获得适用于古商业街的防火间距控制参数及其相应的消防强化措施。结果表明:当建筑间距在3 m以下时高温引燃和热辐射引燃共同作用引燃正对面建筑,当建筑间距在3 m以上时以热辐射引燃为主;正对面建筑表面的热辐射强度先随环境风速增大而增大,达到最大值后随环境风速增大而减小;古街木结构建筑之间存在最小防火间距,该数值不受环境风速影响,仅与火源功率有关,在火源功率为3 MW～20 MW条件下,最小防火间距与火源功率满足线性关系。     

考虑不同场景的砖木结构古建筑火灾特征研究

为探明砖木结构古建筑火场下的特征,定量分析不同火灾场景下,建筑内部温度、烟气浓度等参数的变化。选取中国北方典型的砖木结构体系的四合院韩城党家村贾祖祠为研究对象,采用PyroSim建模分析,研究不同火灾场景下不同时间点的温度、CO浓度、能见度等变化。研究结果表明:贾祖祠主厢房较封闭,火灾中火源周围温度峰值可达750 ℃,CO质量浓度达到0.003 kg/m3,能见度几乎为0 m,风速最高为10 m/s且极不稳定;四合院中主厢房空间布局高,火灾中这些参数的影响会导致严重的轰燃现象发生,故此处发生火灾更易产生严重危害。对不同场景的砖木结构古建筑重要火灾因素发展规律的研究,能为古建筑的性能化防火提供科学参考依据。     

古城镇建筑火灾门窗洞口热辐射特征研究

为探究古城镇建筑的火灾热辐射规律,有效防范火灾,为古城镇建筑消防改造提供参考,以某城中村古建筑为例,运用热辐射理论原理,分析了建筑火灾时门窗的正对位和非正对位的热辐射特征,总结出古城镇建筑火灾时洞口和外立面热辐射的一般规律:正对位辐射时,接收面辐射通量大小随建筑木制外立面门窗洞口的增大而增加,存在安全距离;非正对位辐射时,辐射规律较为复杂,非正对洞口位置处的热辐射通量受错开距离和间隔距离的双重影响。     

不同通风条件下柴油池火的实验研究

为了分析不同通风条件对柴油池火燃烧特性及引燃特性的影响,进行205 mm带水垫层柴油池火的引燃实验,通过对池火燃料的质量损失速率、火焰高度、温度及热辐射等的监测,分析通风环境中柴油池火的热传递规律。结果表明:当风速为0.5 m/s时,火灾进入旺盛阶段的时间提前,火焰平均温度最高;当风速为1 m/s时,风速的增加导致油池火的质量损失速率增加,位于主火源下风向的待引燃火源获得的热辐射通量增大,火灾旺盛阶段火焰的平均温度降低,火焰高度降低,下风向相邻油盘引燃的时间提前;1 m/s情况下,205 mm带水垫层柴油池火的安全间距需增加到1D以上;通风环境对池火发展及蔓延的影响是显著的,应适当加大下风向可燃物的安全间距,合理选择通风排烟风速,优化火灾应急救援策略。     

大型综合购物广场中庭火灾烟气的数值模拟

中庭火灾的烟气流动与控制数值模拟是性能化消防设计的关键。借助Fluent软件,以广州某广场中庭为实例,考虑火源位置和补风口位置两因素,设计了不同的中庭类建筑火灾场景,并建立了数值模型。结果表明:当补风口稍高于火源时,不仅对火源的影响较小,还有利于烟气的排出;烟气中的CO向远距离处迁移时浓度变化较小;发生火灾时,中庭底部烟气的毒性危害高于烟气的高温危害。     

基于BP神经网络的污水格栅间气体监测*

为实现对城市污水泵站格栅间内H2S和CO有害气体浓度实时准确监测分析,设计气体传感器阵列监测系统,建立单隐层BP神经网络模型对气体浓度样本进行训练,确定网络隐含层数为9,训练函数为traindm,模型优化后输出的H2S和CO气体浓度与实测值的平均相对误差分别为1.3%与0.4%。研究结果表明:采用BP神经网络模型对传感器阵列采集到的样本数据进行训练,可提高其测量精度,提升精度范围在57%~75%之间,能够满足对污水泵站有害气体监测的基本要求,所建立模型表现出良好效果。研究结果可为污水格栅间有害气体监测提供新方法。     

竖井排烟口对L型高层建筑烟气流动特性影响的模拟研究

为了研究竖井排烟口对L型高层建筑烟气流动特性的影响,建立L型高层建筑火灾的数值模拟模型,以温度、CO浓度和窗口气流速度为指标,探讨在不同排烟面积下高层建筑内部结构的烟气流动特性。研究结果表明:6层为建筑的中性层位置,随着排烟口面积增大,烟气蔓延到竖井顶部的时间缩短,对中性层以下走廊的烟气控制效果增强;火灾发生在中性层以下时,中性层以上窗口气流速度为负,烟气溢出;320 s为温差变化的分界点,在320 s之前,排烟口面积与温差绝对值成正相关,320 s之后则成负相关。     

集成DEMATEL-ISM的古建筑火灾致因因素评价

为深入了解古建筑火灾事故致因因素,提高古建筑消防安全管理水平,基于事故致因理论,采用德尔菲法从人员、古建筑消防系统、古建筑防火能力、安全管理与环境五个方面确定18个古建筑火灾致因因素,并建立古建筑火灾事故评价指标体系。同时运用实验室决策分析法(DEMATEL)构建矩阵对古建筑火灾致因因素进行分析。一方面,通过原因度定量结果对古建筑火灾致因因素的属性进行分类,确定其属于火灾原因因素还是结果因素;另一方面,通过中心度指标评价古建筑火灾各个致因因素的重要程度。进而利用解释结构模型(ISM)将致因因素进行层级划分,构建5层3阶的多级递阶模型,分析致因因素间的耦合和交互关系。结果表明,古建筑火灾事故的发生是近邻原因、过渡原因及本质原因共同作用的结果,并针对这三方面确定古建筑火灾事故重点管控方向。同时,在古建筑消防安全管理中,应重点关注中心度较大的致因因素。